Wheel structure

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ホイールの生産性を高め、また、ディスク部の設計自由度を増し、更に、不整地走行用車両におけるホイールのセンタリング精度を高めるとともにそのホイールのコストを抑えるためのホイール構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ホイール構造としては、▲１▼ディスク部の側面にリム部を取付けた２ピースホイール（特許文献１参照。）、▲２▼リム部を２分割したホイール（例えば、特許文献２参照。）、▲３▼リム部の内側にディスク部を取付けた２ピースホイール（特許文献３参照。）、▲４▼３ピース構造としたホイールが知られている。
【０００３】
【特許文献１】
実開昭６２−７１００３号公報（第７−８頁、第２図）
【特許文献２】
特開平９−２０１０３号公報（第３頁、図１）
【特許文献３】
実公平３−５５４４１号公報（第２頁、第２図）
【０００４】
特許文献１の第２図を以下の図１１で説明する。 なお、符号は振り直した。
図１１は従来のホイール構造（従来例１）の断面図であり、ディスク部２０１を設けたリム半体２０２と、同じくディスク部２０３を設けたリム半体２０４とをディスク部２０１及びディスク部２０３の外周同士で溶接したホイール構造を示す。 ２０５は溶接部である。
【０００５】
特許文献２の図１を以下の図１２で説明する。 なお、符号は振り直した。
図１２は従来のホイール構造（従来例２）の断面図であり、ディスク２１１の側面にリム２１２を溶接したことを示す。 ２１３は溶接部である。
【０００６】
特許文献３の第２図を以下の図１３で説明する。 なお、符号は振り直した。
図１３は従来のホイール構造（従来例３）の断面図であり、リムのドロップ部２２１に段部２２２を設け、この段部２２２にディスク部２２３を取付け、このディスク部２２３に、車体側のハブに取付けるための複数の取付孔２２４を開けた小径幅広ホイールが記載されている。
【０００７】
上記▲４▼を以下の図１４で説明する。
図１４は従来のホイール構造（従来例４）を説明する断面図であり、ホイール２３１は、インナホイール２３２と、アウタホイール２３３と、これらのインナホイール２３２及びアウタホイール２３３の間に介在させたセンタディスク２３４と、これらの３部品を結合するとともにハブ２３５側への取付部を兼ねる複数の結合部材２３６とからなる。
【０００８】
結合部材２３６は、ハブ２３５側のボルト２３７にねじ結合させるナット２３８を受けるナット座を設けたものであり、この結合部材２３６によってハブ２３５に対するホイール２３１のセンタリングを行う。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
図１１において、リム半体２０２，２０４のそれぞれのディスク部２０１，２０３は平面状であるが、これらのディスク部２０１，２０３に凹凸や飾り穴を設ける場合には、ディスク部２０１，２０３の形状を精度よく形成しないと、ディスク部２０１，２０３同士を合わせることが難しくなる。 従って、ディスク部２０１，２０３の形状は単純なものに成らざるを得ない。 これでは、ディスク部２０１，２０３の設計の自由度が少なくなる。
【００１０】
図１２において、ディスク２１１はプレス成形で製造し、リム２１２はロール成形で成形する。 これらのディスク２１１及びリム２１２を同じ成形方法、例えば、プレス成形で成形できれば、同一の加工機、同一のラインで製造でき、生産性を向上できる。
【００１１】
図１３において、ホイールをハブ側に取付ける場合に、ハブ側のボルトに嵌める取付孔２２４の精度を高めないと、ハブに対するホイールのセンタリングの精度を高めることが難しく、また、取付孔２２４の精度を高めると、コストアップとなる。
【００１２】
図１４において、結合部材２３６をホイール２３１の他の部品と別部材としているため、部品数が多くなるとともにホイール２３１が３ピース構造であることによって組立工数が多くなり、コストアップを招く。
【００１３】
そこで、本発明の目的は、ホイール構造を改良することで、ホイールの生産性を高め、また、ディスク部の設計自由度を増し、更に、ホイールのセンタリング精度を高めるとともにホイールのコストを抑えることにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１は、車体側のハブに取付けるディスク部と、このディスク部の外周に設けた環状のリム部とからなるホイール構造において、リム部をディスク部とは別体にするとともに、ディスク部よりも車体外方に配置する外側リムと、この外側リムとは別体とし且つ外側リムよりも車体内方に配置する内側リムとから構成し、これらの外側リム及び内側リムをディスク部の外周に同一箇所で取付けたことを特徴とする。
【００１５】
リム部を外側リムと内側リムとから構成したことで、従来、一体構造のリムをロール成形していたのに比べて、本発明では、外側リム及び内側リムをプレス成形することができ、また、ディスク部もプレス成形であるために、ホイールの生産性及び品質を高めることができる。 しかも、ディスク部が別体であるから、ディスク部の設計自由度を高めることができる。
【００１６】
請求項２は、ディスク部の外周を折曲げて折曲げ部を形成し、この折曲げ部に外側リム及び内側リムを取付けたことを特徴とする。
ディスク部の折曲げ部に外側リム及び内側リムを嵌めてディスク部に外側リムと内側リムとを共に溶接すれば、ディスク部に外側リム及び内側リムを安定に仮止めすることができ、安定して溶接を行うことができ、ホイールの品質を高めることができる。
【００１７】
請求項３は、ディスク部を１枚の平板で構成し、このディスク部にハブに取付けるためのボルトを挿入するボルト挿通穴を開けるとともに、このボルト挿通穴の周囲に、ボルトにねじ込むナットの座となる球面座を形成したことを特徴とする。
【００１８】
球面座であるから、その加工硬化層を容易に形成することができ、不整地走行用車両に装着する幅広のホイールのようにナットに大きな締付け力を必要とするものでは球面座の摩耗を抑えることができる。
【００１９】
また、ディスク部は平板であるから、球面座の加工精度をより高めることができ、車体側にホイールを取付ける場合のホイールのセンタリング精度をより高めることができ、ディスク部への球面座の加工性も良好となる。
【００２０】
更に、平板状のディスク部の場合には、ディスク部のプレス成形型の形状を簡素にすることができ、また更に、ディスク部が１枚であるからホイールの構造が単純になり、ホイールのコストを抑えることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。 なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係るホイール構造（第１の実施の形態）を採用した車両の斜視図であり、車両１０は、左右の前輪１１，１２及び左右の後輪１３，１４（奥側の後輪１４は不図示）を、それぞれ車体フレーム１５に上下動可能に取付けた図示せぬサスペンションアームで支持し、これらの前輪１１，１２をフロント減速装置１７を介して車体のほぼ中央のパワーユニット１８に連結し、また、後輪１３，１４をリヤ減速装置２１を介してパワーユニット１８に連結した不整地走行用車両である。
パワーユニット１８は、エンジン２２と、このエンジン２２の出力軸に連結した変速機２３とからなる。
【００２２】
ここで、２６は前輪１１，１２を繰舵するハンドル、２７はヘッドランプ、２８は燃料タンク、３１はシート、３２は車体前面を保護するフロントガード、３３はフロント側のサスペンション及び動力伝達系を保護するフロントアンダカバー、３４，３４（奥側の符号３４は不図示）は前輪１１，１２の上方及び後方を覆うフロントフェンダ、３５，３５（奥側の符号３５は不図示）は運転者が足を載せるステップ、３６は荷物を載せるリヤキャリア、３７，３７（奥側の符号３７は不図示）は後輪１３，１４の前方及び上方を覆うリヤフェンダである。
【００２３】
図２は本発明に係る車両のホイールを説明する断面図（第１の実施の形態）であり、前輪１１，１２（前輪１２については図１参照）を構成するアルミニウム合金製のホイール１１０をディスク部１１１及びこのディスク部１１１の外周に取付けたリム部１１２から構成したことを示す。 なお、１１４はフロント減速装置１７（図１参照）に図示せぬドライブシャフトを介して連結したハブ、１１５はハブ１１４に複数取付けたボルト、１１６はボルト１１５にねじ結合することでハブ１１４にホイール１１０を取付けるためのホイールナットである。
【００２４】
ディスク部１１１は、１枚の平板状としたものであり、このディスク部１１１に、上記のボルト１１５を挿入するボルト挿通穴１１８（複数であるが１個のみ示す。）を開けるとともに、このボルト挿通穴１１８の周囲に上記のホイールナット１１６の座となる球面座１２１を形成する。
【００２５】
リム部１１２は、ほぼ中央部に設けたリムドロップ部１２４と、このリムドロップ部１２４の両側に設けたテーパ部１２５，１２６と、これらのテーパ部１２５，１２６の端部に盛り上げ成形したハンプ部１２７，１２８と、前輪１１を構成するタイヤ１３１のビード部１３２，１３３の内周側を保持するためにハンプ部１２７，１２８の外側に形成したビードシート部１３５，１３６と、これらのビードシート部１３５，１３６の端をカールすることでタイヤ１３１のビード部１３２，１３３の外側面を保持するカール部１３７，１３８とからなる。
【００２６】
リムドロップ部１２４は、タイヤ１３１を脱着するときにタイヤ１３１のビード部１３２，１３３を落とし込ませる部分である。
ハンプ部１２７，１２８は、タイヤ１３１がビードシート部１３５，１３６から外れるのを防ぐ環状の凸部である。
上記したホイール１１０の構造は、後輪１３，１４（図１参照）に採用してもよい。
【００２７】
図３は図２のＡ部拡大図であり、ホイール１１０のボルト挿通穴１１８の周縁部に凹状の球面とした球面座１２１を形成し、この球面座１２１にホイールナット１１６に設けた凸状の球面部１４１を当てたことを示す。
上記の球面座１２１によって、ハブ１１４に対するホイール１１０の位置決め、即ちセンタリングを精度よく行うことができる。
【００２８】
図４は本発明に係る車両のホイールの正面図（第１の実施の形態）であり、十字形状のハブ１１４の端部にそれぞれボルト１１５…（…は複数個を示す。以下同じ。）を取付け、これらのボルト１１５…にホイール１１０のボルト挿通穴１１８（図３参照）をそれぞれ嵌め、ボルト１１５…にホイールナット１１６…をねじ込むことで、ハブ１１４にホイール１１０を取付けたことを示す。 なお、１４３はホイール１１０の中央部の開口部、１４４はタイヤ１３１（図２参照）用のバルブ取付穴である。
【００２９】
図５（ａ）〜（ｃ）は本発明に係る車両のホイールにおける球面座の成形要領を説明する作用図（第１の実施の形態）である。
（ａ）において、ダイ１４６を用いてディスク部１１１にボルト挿通穴１１８を開けた後、ボルト挿通穴１１８側に、球面１４７を有するパンチ１４８を移動させ、（ｂ）に示すように、ボルト挿通穴１１８の縁部にパンチ１４８で押付ける。
【００３０】
（ｃ）において、ディスク部１１１からダイ１４６及びパンチ１４８を離す。
これにより、ボルト挿通穴１１８の縁部には、加工硬化層１５１を有する球面座１２１が形成される。
【００３１】
図６は本発明に係る車両のホイール構造（第２の実施の形態）を示す要部断面図であり、ホイール１５５のディスク部１５６に複数のボルト挿通穴１５７を開け、これらのボルト挿通穴１５７の周縁部にテーパ形状としたテーパ座１５８を形成し、このテーパ座１５８にホイールナット１６１に形成したテーパ部１６２を当てたことを示す。 なお、図２及び図３に示した構成と同一構成については同一符号を付け、詳細説明は省略する。
【００３２】
上記のようにテーパ座１５８を形成したことで、その形成が容易であるために、加工コストを抑えることができる。 また、テーパ座１５８によって、車体側へホイール１５５を取付けたときのセンタリング精度を高めることができる。
【００３３】
図７は本発明にホイール構造（第３の実施の形態）を示す正面図であり、図１〜図６に示した実施の形態と同一構成については同一符号を付け、詳細説明は省略する。
アルミニウム合金製のホイール１７０は、ディスク部１７１と、このディスク部１７１の外周部に取付けたリム部１７２とからなる。
ディスク部１７１は、１枚の板材からプレス成形した部材であり、図２に示したハブ１１４にボルト１１５…及びホイールナット１１６…で取付けるための図７に示したボルト挿通穴１１８…と、中央に開けたセンタ穴１７３と、飾りのための飾り穴１７４…，１７５…とを備える。
リム部１７２は、バルブ取付穴１４４を備える。
【００３４】
図８は図７の８−８線断面図であり、ディスク部１７１は、ボルト挿通穴１１８の周囲にホイールナット１１６（図２参照）の座となる球面座１２１を形成し、外周を折曲げて筒状の折曲げ部１７７を形成した部材である。
【００３５】
１７７ａは、折曲げ部１７７の端部、詳しくは折曲げ部１７７の端面１７７ｂと外周面１７７ｃとの角部を落として設けた面取りであり、その角部がリム部１７２に当たって応力が集中するのを防止するために設けたものである。
【００３６】
リム部１７２は、外側リム１７８と、この外側リム１７８の内側に設けた内側リム１８１とに２分割した部材である。
１８０は、ディスク部１７１に外側リム１７８の端部と内側リム１８１の端部とを溶接した溶接部である。
【００３７】
外側リム１７８は、プレス成形により成形した部材であり、端部に設けたリムドロップ部１８３と、このリムドロップ部１８３に隣接させたテーパ部１８４と、このテーパ部１８４の端部に盛り上げ成形したハンプ部１８５と、タイヤ１３１（図２参照）のビード部１３３（図２参照）の内周側を保持するためにハンプ部１８５の外側に形成したビードシート部１８６と、このビードシート部１８６の端をカールすることでタイヤ１３１のビード部１３３の外側面を保持するカール部１８７とからなる。
【００３８】
内側リム１８１は、プレス成形により成形した部材であり、端部に設けたリムドロップ部１９３と、このリムドロップ部１９３に隣接させたテーパ部１９４と、このテーパ部１９４の端部に盛り上げ成形したハンプ部１９５と、タイヤ１３１（図２参照）のビード部１３２（図２参照）の内周側を保持するためにハンプ部１９５の外側に形成したビードシート部１９６と、このビードシート部１９６の端をカールすることでタイヤ１３１のビード部１３２外側面を保持するカール部１９７とからなる。
【００３９】
リムドロップ部１８３，１９３は、タイヤ１３１を脱着するときにタイヤ１３１のビード部１３２，１３３を落とし込ませる部分である。
ハンプ部１８５，１９５は、タイヤ１３１がビードシート部１８６，１９６から外れるのを防ぐ環状の凸部である。
上記したホイール１７０の構造は、前輪１１，１２（図１参照）及び後輪１３，１４（図１参照）に採用してよい。
【００４０】
以上に述べたホイール１７０の組立要領を次に説明する。
図９（ａ），（ｂ）は本発明に係るホイールの組立要領を示す第１作用図（第３の実施の形態）である。
（ａ）において、プレス成形したディスク部１７１の折曲げ部１７７に、プレス成形した外側リム１７８のリムドロップ部１８３を所定位置まで圧入する。
（ｂ）において、（ａ）でできた組立体１７０Ａの折曲げ部１７７に、内側リム１８１のリムドロップ部１９３を所定位置まで圧入する。
【００４１】
図１０（ａ），（ｂ）は本発明に係るホイールの組立要領を示す第２作用図（第３の実施の形態）である。
（ａ）は、組立体１７０Ａに内側リム１８１を圧入して組立体１７０Ｂができたことを示す。
（ｂ）は（ａ）のディスク部１７１への外側リム１７８及び内側リム１８１の圧入部を示す拡大図であり、外側リム１７８と内側リム１８１との間に間隔がＣである隙間１９８を、例えば、治具によって設けたことを示す。
次に、外側リム１７８の端部と内側リム１８１の端部とを、隙間Ｃを介して折曲げ部１７７に溶接し、図８に示したホイール１７０を得る。
【００４２】
本発明では、図８に示したように、ディスク部１７１をリム部１７２と別体にしたことで、ディスク部１７１をリム部１７２よりも厚くすることができ、ディスク部１７１に外側リム１７８及び内側リム１８１を溶接した場合に、折曲げ部１７７の内周面に溶接の影響を残すことがない、即ち、ディスク部の板厚が小さい場合に、溶接時の高温のために折曲げ部の内周面において組織が変化して発色したり表面が膨らんだりする（いわゆる「裏ビードが出る」）ことがない。 （裏ビードが出ると、外観性を損ね、アルマイト処理時には表面むらが発生する。）
【００４３】
以上の図８で説明したように、本発明は第１に、車体側のハブ１１４に取付けるディスク部１７１と、このディスク部１７１の外周に設けた環状のリム部１７２とからなるホイール構造において、リム部１７２をディスク部１７１とは別体にするとともに、ディスク部１７１よりも車体外方に配置する外側リム１７８と、この外側リム１７８とは別体とし且つ外側リム１７８よりも車体内方に配置する内側リム１８１とから構成し、これらの外側リム１７８及び内側リム１８１をディスク部１７１の外周に同一箇所で取付けたことを特徴とする。
【００４４】
リム部１７２を外側リム１７８と内側リム１８１とから構成したことで、従来、一体構造のリムをロール成形していたのに比べて、本発明では、外側リム１７８及び内側リム１８１をプレス成形することができ、また、ディスク部１７１もプレス成形であるために、ホイール１７０の生産性及び品質を高めることができる。 しかも、ディスク部１７１が別体であるから、ディスク部１７１の設計自由度、例えば、意匠性、板厚等の寸法、機械的強度等の自由度を高めることができる。
【００４５】
外側リム１７８及び内側リム１８１をプレス成形したことによる効果としては、詳しくは、▲１▼深絞り加工を行うことで板厚を安定させることができる、▲２▼寸法精度を高めることができる、▲３▼深絞り加工により効果的に加工硬化させることができる、▲４▼ロール成形のような溶接継ぎ目がないため、溶接部の研磨が不要になり、また、良好な外観性を得ることができ、更に、アルマイト処理を施しても溶接部と非溶接部との組織の差による表面状態の差が出ない、を挙げることができる。
【００４６】
本発明は第２に、ディスク部１７１の外周を折曲げて折曲げ部１７７を形成し、この折曲げ部１７７に外側リム１７８及び内側リム１８１を取付けたことを特徴とする。
【００４７】
ディスク部１７１の折曲げ部１７７に外側リム１７８及び内側リム１８１を嵌めてディスク部１７１に外側リム１７８と内側リム１８１とを共に溶接すれば、ディスク部１７１に外側リム１７８及び内側リム１８１を安定に仮止めすることができ、安定して溶接を行うことができ、ホイール１７０の品質を高めることができる。
【００４８】
本発明は第３に、図２で説明したように、車体側のハブ１１４にボルト１１５及びホイールナット１１６にてホイール１１０を取付けるホイール構造において、ホイール１１０のディスク部１１１を１枚の平板で構成し、このディスク部１１１にボルト１１５を挿入するボルト挿通穴１１８を開けるとともに、このボルト挿通穴１１８の周囲に、ホイールナット１１６の座となる球面座１２１を形成したことを特徴とする。
【００４９】
球面座１２１であるから、その加工硬化層１５１を容易に形成することができ、不整地走行用車両１０（図１参照）に外径に対して幅の比率が大きな幅広のホイール１１０を装着する場合のように、ホイールナット１１６に大きな締付け力を必要とするものでは球面座１２１の摩耗を抑えることができる。
【００５０】
また、ディスク部１１１は平板であるから、球面座１２１の加工精度を高めることができ、ハブ１１４にホイール１１０を取付ける場合に、ハブ１１４の回転中心とホイール１１０の形状の中心との同心度、即ち、ホイール１１０のセンタリング精度を高めることができ、ディスク部１１１への球面座１２１の加工性も良好となる。
【００５１】
更に、平板状のディスク部１１１の場合には、ディスク部１１１のプレス成形型の形状を簡素にすることができ、また更に、ディスク部１１１が１枚であるからホイール１１０の構造が単純になり、ホイール１１０の加工コスト、材料コスト等の製造コストを抑えることができる。
【００５２】
不整地走行用車両、特に、バギーでは幅広のホイール１１０を装着するために、ディスク部１１１に大きな荷重が作用する。 従って、ディスク部１１１の剛性を高めるためにディスク部１１１の板厚を大きくする必要がある。 このために、ディスク部１１１を平板状としたほうがより加工性を向上させることができる。
【００５３】
また、ホイールナット１１６の座を球面座１２１とすることで、ホイール１１０とホイールナット１１６との接触面積を増やし、ホイールナット１１６を大きな力で締め込んで締結力を高めても、ディスク部１１１側の変形を抑えることができる。 即ち、ディスク部１１１側の変形を抑えながらホイール１１０を大きな締結力で取付けることができる。
【００５４】
尚、図９では、ディスク部１７１に外側リム１７８及び内側リム１８１を圧入したが、これに限らず、ディスク部１７１に外側リム１７８及び内側リム１８１を焼きばめ、冷やしばめ、ねじ込みによって仮止めしてもよい。
また、図１０（ｂ）において、外側リム１７８と内側リム１８１との間隔１９８を確保する技術としては、他に、ディスク部１７１の折曲げ部１７７に段やおねじを設けたり、折曲げ部１７７にピンを立てたりしてもよい。
【００５５】
【発明の効果】
本発明は上記構成により次の効果を発揮する。
請求項１のホイール構造は、リム部をディスク部とは別体にするとともに、ディスク部よりも車体外方に配置する外側リムと、この外側リムとは別体とし且つ外側リムよりも車体内方に配置する内側リムとから構成し、これらの外側リム及び内側リムをディスク部の外周に同一箇所で取付けたので、従来、一体構造のリムをロール成形していたのに比べて、本発明では、外側リム及び内側リムをプレス成形することができ、また、ディスク部もプレス成形であるために、ホールの生産性及び品質を高めることができる。 しかも、ディスク部が別体であるから、ディスク部の設計自由度を高めることができる。
【００５６】
請求項２のホイール構造は、ディスク部の外周を折曲げて折曲げ部を形成し、この折曲げ部に外側リム及び内側リムを取付けたので、ディスク部の折曲げ部に外側リム及び内側リムを嵌めてディスク部に外側リムと内側リムとを共に溶接すれば、ディスク部に外側リム及び内側リムを安定に仮止めすることができ、安定して溶接を行うことができ、ホイールの品質を高めることができる。
【００５７】
請求項３のホイール構造は、ディスク部を１枚の平板で構成し、このディスク部にハブに取付けるためのボルトを挿入するボルト挿通穴を開けるとともに、このボルト挿通穴の周囲に、ボルトにねじ込むナットの座となる球面座を形成したので、球面座であるから、その加工硬化層を容易に形成することができ、不整地走行用車両に装着する幅広のホイールのようにナットに大きな締付け力を必要とするものでは球面座の摩耗を抑えることができる。
【００５８】
また、ディスク部は平板であるから、球面座の加工精度をより高めることができ、車体側にホイールを取付ける場合のホイールのセンタリング精度をより高めることができ、ディスク部への球面座の加工性も良好となる。
【００５９】
更に、平板状のディスク部の場合には、ディスク部のプレス成形型の形状を簡素にすることができ、また更に、ディスク部が１枚であるからホイールの構造が単純になり、ホイールのコストを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るホイール構造（第１の実施の形態）を採用した車両の斜視図【図２】本発明に係る車両のホイールを説明する断面図（第１の実施の形態）
【図３】図２のＡ部拡大図【図４】本発明に係る車両のホイールの正面図（第１の実施の形態）
【図５】本発明に係る車両のホイールにおける球面座の成形要領を説明する作用図（第１の実施の形態）
【図６】本発明に係る車両のホイール構造（第２の実施の形態）を示す要部断面図【図７】本発明にホイール構造（第３の実施の形態）を示す正面図【図８】図７の８−８線断面図【図９】本発明に係るホイールの組立要領を示す第１作用図（第３の実施の形態）
【図１０】本発明に係るホイールの組立要領を示す第２作用図（第３の実施の形態）
【図１１】従来のホイール構造（従来例１）の断面図【図１２】従来のホイール構造（従来例２）の断面図【図１３】従来のホイール構造（従来例３）の断面図【図１４】従来のホイール構造（従来例４）を説明する断面図【符号の説明】
１１０，１７０…ホイール、１１１，１７１…ディスク部、１１４…ハブ、１１５…ボルト、１１６…ナット（ホイールナット）、１１８…ボルト挿通穴、１２１…球面座、１７２…リム部、１７７…折曲げ部、１７８…外側リム、１８１…内側リム。