JP2005509552A - 特に乗用車用のモータ車両ホイールディスク - Google Patents

Abstract

【課題】 従来技術の欠点を克服したモータ車両用、特に乗用車用のホイールディスクを提供する。
【解決手段】 このホイールディスクは半径方向外側の円形組付け部品と、所定数の固定孔を備えていて、半径方向内方に心出しベントで終わっている支持領域を有する半径方向内側の固定／心出し部品と、内側および外側部品を連結するアームとを備えている。各アームは固定孔のうちの１つの実質的に反対側に配置されており、半径方向外側の円形部品の半径方向内側の自由縁部はアームの横自由縁部とともに孔を構成している。このホイールにおいて、各アームを機械的に補強するために、ポケットがディスクの外面に対して軸方向内方に引込められて収容されており、ヨークが各アームを心出しベントに連結している。

Description

本発明はエンボス加工シート金属から一体に形成され、重量、コスト、スタイルまたは可能な追加スタイル自由度の点で優れた妥協を示す、特に乗用車用のアーム付のモータ車両ホイールディスク（例えば、装飾ホイールカバー）に関する。

モータ車両用のシート金属ホイールの設計において、一般的なアームはこのような製品の重量およびコストを最適にするものである。エンボス技術、数値シミュレーション手段および材料の開発により、この２、３年にわたって大きな進歩があった。しかしながら、製品の大部分は、孔を備えており、ときどき、上側部品にエンボス加工された実質的に線対称のディスク（すなわち、横断面輪郭の形状が事実上固定されたディスク）の概念内に留まっている。

この種類の輪郭は、ほとんどの場合、製造業者が車両に取付けられるときに製品に設置される装飾ホイールカバーになぜ頼るかを説明する、非常に高められたスタイルまたはイメージを製品にもたらさない。

補剛体および／またはリム付のディスクの特定の組立体（リムが端部に溶接されたアンダーシート「全面」組立体（すなわち、半径方向外側縁部がリムの外側フランジおよび座部を有するディスクなど））を構成し、ときどき彩色に関した効果と関連された深いエンボス加工領域を形成することによってホイールディスクを形成するシート金属から直接、スタイルを作る幾つかの試みを行った。これらの試みはいまだ重量過剰または実施困難の理由で一般化に達していない。

一般に、乗用車用のスタイリングホイールの市場はアルミニウム合金の使用に限られている。これらのディスクの製造方法（成形、鍛造など）は合理的な重量でスタイルの広い自由度を与えるが、４倍ないし８倍（１０倍さえ）も高価であると言う欠点がある。

特許文献１は、ディスクが１枚のエンボス加工シート金属部片から外面および内面を備えて形成されるホイールを開示している。このディスクは、リムに連結されるようになっている半径方向外側の円形組付け部品と、固定し且つホイールハブに対して心出しするためのものであって、所定数の固定孔を有し、且つ軸方向外方に折返された縁部または心出しベントで半径方向内方に終わっている支持領域を備えた半径方向内側部品と、内側部品と外側部品とを連結するアームとを有しており、各アームは固定孔の１つずつに実質的に対向して配置されており、半径方向外側の円形部品の半径方向内側の自由縁部はアームの自由横縁部とで孔を構成している。このディスクは実質的に円形の平面状支持領域を有しており、各アームは２つの剛化要素を備えており、これらの要素は、支持領域から半径方向円形の組付け部品まで半径方向に延びており、ディスクの内部に向けて軸方向に引込められている中間ストリップの両側に配置されている。

裸のまたは取付けられた部品（例えば、装飾ホイールカバー）によるスタイルリングの自由度が明らかに得られるが、このようなディスクは、特に、アームとディスクを固定して心出しするための半径方向内側部品との間の結合領域に、作動中に受ける力に耐えることができる比較的薄いシート金属を必要とすると言う欠点を有している。

以後、
− ディスクの「外面」は、軸方向最も外側に配置されたディスクの領域のディスクの回転軸線を中心とする回転によって発生される旋回面を言う。
− ディスクの「内面」は、内方に配向されたディスクの側面を言い、特に、支持領域の内面はディスクが固定されるホイールの外面と接触するようになっている。
− ディスクの「外面」は、外方に配向されたディスクの側面を言い、この側面はホイールを車両に取付けるときに目に見える。

ドイツ特許明細書第２０１０８９９５Ｕ号

本発明の目的は、上記の従来技術の欠点を克服したホイールディスクを提供することである。

本発明の対象は、各アームを機械的に補強するために、ポケットが、ディスクの外面に対して軸方向内方に引込んだ位置に収容されており、このポケットは、固定孔および支持領域の隣接部分を含めて、心出しベントからアーム中央部分に沿って外側の円形組付け部品まで半径方向に延びており、外面は各アームを支持領域に対して軸方向外方に片寄ったヨークにより心出しベントに連結している同様なホイールディスクである。

ディスクを固定し、心出するための半径方向内側部品の特定の幾何形状は、作動中、この領域が耐える応力ピークを減少させると言う利点がある。

有利な実施例によれば、２つの隣接した固定孔間の中央軸方向平面を考慮して、ヨークの内面と支持領域の内面とを離す軸方向距離はすべての箇所でホイールディスクを形成するシート金属の初めの厚さより大きい。

好ましくは、各ポケットは床部と、この床部を取り囲む単一の閉鎖側部とを有している。従って、各ポケットは閉鎖幾何形状を有している。

好適な実施例によれば、アームはディスクの内面に向けて折返された横縁部を有しており、また実質的にＭ形状の断面を有している。横縁部がアームのポケットの床部の内面に対して所定の半径方向の距離をおいて軸方向に外方に片寄っていれば有利である。この構成は、作動中、アームに対する圧力ピークを敏感な切欠き縁部に伝達されないようにすることのよってこの圧力ピークの成り行きを制限すると言う利点を有している。

本発明の他の好適な特徴によれば、孔の縁部はシート金属を打抜き、次いでディスクの内面に向けて折返すことによって得られる。これは、切欠き面が外側から目に見えないようにするために有孔面積を最大にすると言う利点を有する。

更に、かくして得られた美感が好ましくなり、強い孔により、ブレーキの良好な換気に加えて、加えられるスタイル（装飾ホイールカバー）の顕著な自由度が得えられる。

ポケットは、有利には、固定孔から半径方向外側の円形部品まで連続的に減少する周方向の幅を持つ概ね平坦化された楕円形状を有するのがよい。同じように、ポケットは、半径方向内側部品から半径方向外側部品まで連続的に減少する深さを有するのがよい。また、周方向におけるアームの幅、断面および耐曲げ性は有利には半径方向内側部品から半径方向外側部品まで連続的に減少するのがよい。

これらの構成の目的は、アームが受ける応力に応じて作動中の圧力を低減することが必要であるアームにおいて材料を最も良好に分布することである。

各固定孔のまわりの各支持領域は、少なくとも２つの別個な支持面を有してもよい。好ましくは、支持領域は、固定孔の軸線に対して、半径方向内側に配置された第１支持面と、軸方向外側に配置され、固定孔の両側に周方向に配置された２つの他の支持面とを有している。

有利には、ポケットの床部は凸形または凹形の領域を有してもよい。床部は打抜き穴を有してもよい。このような穴は標準の孔であってもよいし、或いは装飾ホイールカバーのようなスタイリング部品を固定するためのものとして作用してもよい。

本発明によるディスクのアームおよび孔の最終形状は１回またはそれ以上のエンボス加工操作で同時に得られてもよい。好ましくは、切欠き後、孔の縁部は折返し前にエンボス加工部品からトリミングされる。

心出しベントの半径方向内側部分は、各固定孔の反対側または固定孔を分離する各ヨークの反対側の好適な支持距離を有してもよい。

最後に、アームの数は特に３、４、５または６個でもよい。

かくして、本発明は、重量および製造方法が成形または鍛造合金ディスクのものに近いスタイルのために最適化された在来の鋼ディスクのものと同様であるホイールディスクをセ説明する。

また、本発明は、課題として、リムと、本発明によるディスクとの組立体により構成されるホイールを有する。

本発明によるホイールディスクを、添付図面を参照して以下に説明する。
図１は本発明によるディスク３およびリム２を有する組立てホイール１の外側（外面）の斜視図である。図２は固定孔の軸線を通る同ホイールの軸方向断面図である。リム２は通常、２つの外側フランジ２４および内側フランジ２５と、２つの外側座部２２および内側座部２３と、壁部２１とを備えている。

ディスク３は、好ましくは高い強さの鋼またはアルミニウムで構成される鋼金属素材の成形、特にエンボス成形により製造されている。ディスク３の主要構成要素は半径方向外側の円形組立て部品４、半径方向内側の心出し／固定部品５、およびこれらの部品４、５間の結合アーム６である。

部品４は図２が示すようにリム２に対する組付け領域であり、この組付け部品４の半径方向外側縁部４１はディスク３の回転軸線と実質的に平行な方向を有している。組付け部品４は円形であり、すなわち、周方向に連続している。リム２への組付けは通常はんだ付けにより行われる。これはリム２の壁部２１のところで行われてもよい。また、リム２の外側座部２２の下で組付けを行うことも可能である。

この場合、固定／心出し部品５は、５つの固定孔５２と、カラーまたは心出しベント５３の形態の軸方向外方に湾曲された半径方向内側縁部とを持つ支持領域５１を有している。固定孔５２はディスクを車両のホイールハブに固定するボルトを受入れるものと考えられる。支持領域５１の内面は車両のハブと接触するようになっている支持面５４を有している。この支持面５４は平面Ｐに対応する。図４が示すように、２つの隣接した固定孔５２間のディスク３の部分では、支持領域５１ならびに支持面５４は２つの固定孔間でヨーク５５により中断されている。好ましくは、支持面５４の平面Ｐとヨーク５５の内面との間の軸方向距離ｈは、その中央領域において、出発シート金属素材の厚さeより大きい。この厚さeはホイールを支持する荷重に応じて３ｍｍと６ｍｍとの間である。

アーム６は部品４、５に接触していて、ディスク３のこれらの２つの部分間に力の伝達を確保する。これらのアーム６の横縁部は組付け部品４の半径方向内側縁部と共に大きい孔７を構成している。

大きい孔７を有するホイールディスク３を実現する問題は、作動中に生じる疲労応力に対して十分に耐えるこれらの孔を横方向に構成するアーム６を形成することである。

図３の（a）ないし（ｃ）は固定／心出し部品５に対する結合領域のアーム６の断面の、組付け部品５の方への展開を示している。これらのアームの断面は実質的にＭ形状を有することはわかる。Ｍ形輪郭は、２つの横縁部６１を有する２つの外側帯域６３と、床部６５および２つの隣接側部６６を備えてアームの中心に配置されたポケット６４とにより得られる。２つの外側領域６３はディスクの外面の一部を構成している。図１の実施例では、ポケット６４は概ね楕円形の形状を有しており、各々、固定孔５２を持つ支持領域５１を有している。側部６６は心出しベントの一部を取り囲んでおり、かくしてポケットが閉鎖されていると言えるように床部６５を完全に取り囲んでいる。アーム６の２つの横縁部６１の切欠き６２の自由縁部はディスクの内側に向けて折返されており、それによりＭ形輪郭を完全にしている。好ましくは、切欠き６２の自由縁部は図３の（a）ないし（ｃ）に示すように距離ｌだけポケット６４の床部６５の内面に対して外方に引込んで軸方向に設定されている。２つの外側領域６３に対するポケット６４の補強側部６６の軸方向高さならびにポケット６４の床部６５の幅は漸次減少しており、ディスクの軸線からの半径方向距離は増大している。これは図３の（a）ないし（ｃ）に示されている。

上記例では、すべて孔７のまわりのアーム６２の切欠きの自由縁部の組立体および組付け部品４２はディスク３の内面の方に折返されている。これにより、追加の剛性を与えることに加えて、鋭い隆起部があまり魅力的でない切欠きがある領域の消失に因り、孔７の面積を増大し、且つ好ましい体形的効果をもたらすことができる。

アームは高い曲げ力を受けるので、作動中の最も高い応力はディスクの外面および内面に集中される。切欠き隆起部は応力の集中に特に敏感であるので、切欠き縁部の折返しがアームの外面および内面の両方に対して引込められたままであることにより、切欠き縁部が受ける応力が許容可能なままである。

図１および図２は、２つの隣接アームの隣接外側領域６３が固定／心出し部品５とリンクで接合しており、且つこの部分においてベント５３までヨーク５５により延長されている。

かくして、固定／心出し領域５は、本発明によるディスクにおいて、各々が固定孔５２を取り囲んでいる支持領域５１で構成されており、隣接した支持領域５１はヨーク５５ならびに心出しベント５３により分離されている。

図５は本発明によるディスク３の実施例の内面の斜視図を示している。詳細には、この図は５つの固定孔５２のまわりに配置された５つの支持領域５１、５つのヨーク５５および心出しベント５３を有する固定／心出し部品５を示している。

図６ないし図９は支持領域５１の支持面５４の４つの特定の実施例を示している。図６は、支持面５４１が独特であって、固定孔に対して半径方外方にたった１つの中断を設けて固定孔５２を取り囲んでいる第１実施例を示している。図７においては、支持面は固定孔５２の両側に周方向に配置された２つの面５４２で構成されている。図８では、支持面は４つの面５４３、５４４、すなわち、固定孔５２の軸線の両側に周方向にこの軸線に対して半径方向外方に配置された２つの面５４３と、固定孔５２の軸線の両側に周方向にこの軸線に対して半径方向内方に配置された２つの面５４４で構成されている。図９の支持面自身は３つの支持面、すなわち、上記のような２つの面５４３と、固定孔５２の軸線に対して半径方向内方に配置された１つの面５４５とを有している。支持面の幾何形状により、支持面における応力集中領域を分布することが可能であり、ここに示すディスク３の特定な場合では、図９の実施例が好ましい。

かくして、１つのアームの曲げにより伝達される力は２つの半径方向上方支持面５４３、半径方向内側の支持面５４５（または５４４）によってだけではなく、ヨーク５５／ベント５３のトルクを介して隣接固定孔５２の支持力によっても支持される。

図１０、図１１および図１２は心出しベント５３の幾何形状の３つの特定実施例を示している。図１０は円形心出しベント５３１と有する通常の実施例を示している。半径方向内面の組立体は車両のホイールハブの心出しラグと接触している。

工業的実施の容易性ならびに心出し精度のために、好適な心出し領域を設けることが有利であることがある。図１１は第１の好適な例を示している。心出しベント５３２はヨーク５５の右側に配置された５つの心出し領域５３３を有している。図１２では、心出しベント５３４は固定孔５２の右側に配置された５つの心出し領域５３５を有している。

本発明によるディスクを有する組立てホイールの斜視図である。 固定孔の軸線に沿った図１のホイールの軸方向断面図である。 （a）は外側に向けての、ディスクの中心のアームの断面の展開を示す図であり、（ｂ）は外側に向けての、ディスクの中心のアームの断面の展開を示す図であり、（ｃ）は外側に向けての、ディスクの中心のアームの断面の展開を示す図である。 ２つの隣接した固定孔の軸線を通るディスクの断面図である。 ディスクの内面の斜視図である。 図５の固定孔のうちの１つの展開図であって、支持面の変更実施例を示す図である。 図５の固定孔のうちの１つの展開図であって、支持面の変更実施例を示す図である。 図５の固定孔のうちの１つの展開図であって、支持面の変更実施例を示す図である。 図５の固定孔のうちの１つの展開図であって、支持面の変更実施例を示す図である。 図５の部分図であって、心出しベント変更実施例を示す図である。 図５の部分図であって、心出しベント変更実施例を示す図である。 図５の部分図であって、心出しベント変更実施例を示す図である。

Claims (22)

1. リム（２）に連結されるようになっている半径方向外側の円形組付け部品（４）と、
   所定数の固定孔（５２）を有し、軸方向外方に折返された縁部、すなわち、心出しベント（５３、５３１、５３２、５３４）で半径方向内方に終わっている指示領域（５１）を備えている固定および心出し用の半径方向内側部品（５）と、
   内側部品（５）と外側部品（４）とを連結するアーム（６）とを備えており、各アーム（６）は固定孔（５２）のうちの１つに実質的に対向して配置されており、半径方向外側の円形部品（４）の半径方向内側の自由縁部（４２）はアーム（６１）の横自由縁部と孔（７）を構成している、エンボス加工されたシート金属から外面および内面を有して形成された、特に乗用車用のホイールディスク（３）であって、
   各アーム（６）を機械的に補強するために、ポケット（６４）が、ディスクの外面に対して半径方向内方に引込んで収容されており、上記ポケット（６４）は、固定孔（５２）および支持領域（５１）の隣接部分を含めて、心出しベント（５３、５３１、５３２、５３４）からアーム中央部分に沿って外側の円形組付け部品（４）まで半径方向に延びていて、外面は各アーム（６）を支持領域（５１）に対して軸方向外方に片寄ったヨーク（５５）により心出しベント（５３、５３１、５３２、５３４）に連結している、ホイールディスク（３）。
2. ２つの隣接する固定孔（５２）間の中央軸線を考慮して、ヨーク（５５）の内面と支持領域（５１）の内面との間の軸方向距離（ｈ）はすべての箇所でホイールディスクを形成するシート金属の初めの厚さより大きい、請求項１に記載のディスク。
3. 各ポケット（６４）は床部（６５）と、この床部を取り囲む単一の閉鎖側部（６６）とを有している、請求項１または２に記載のディスク。
4. アーム（６）はディスクの内面に向けて折返された自由横縁部（６２）を有している、請求項１ないし３のうちのいずれか１項に記載のディスク。
5. アーム（６）は実質的にＭ形の断面を有している、請求項４に記載のディスク。
6. 自由横縁部（６２）はアーム（６）のポケット（６４）の床部（６５）の内面に対して所定の半径方向の距離をおいて軸方向外方に片寄っている、請求項４または５に記載のディスク。
7. 円形の組付け部品の半径方向内側自由縁部（４２）はディスクの内面に向けて折返されている、請求項１ないし６のうちのいずれか１項に記載のディスク。
8. 孔（７）は、シート金属を打抜き、次いで縁部（４２，６２）をディスクの内面に向けて折返すことによって得られる、請求項１ないし７のうちのいずれか１項に記載のディスク。
9. ポケット（６４）は、固定／心出し部品（５）から外側円形部品（４）に向けて周方向に連続して減少している幅を持つ概ね平らな楕円形形状を有している、請求項１ないし８のうちのいずれか１項に記載のディスク。
10. ポケット（６４）は、固定／心出し部品（５）から半径方向外側円形部品（４）に向けて連続して減少している深さを有している、請求項１ないし９のうちのいずれか１項に記載のディスク。
11. アーム（６）の周方向の幅は半径方向内側部品（５）から半径方向外側円形部品（４）に向けて連続して減少している、請求項１ないし１０のうちのいずれか１項に記載のディスク。
12. アームの断面は半径方向内側部品（５）から半径方向外側円形部品（４）まで連続して減少している、請求項１ないし１１のうちのいずれか１項に記載のディスク。
13. アームの耐曲げ性は中央部品（５）から外側部品（４）まで連続して減少している、請求項１ないし１２のうちのいずれか１項に記載のディスク。
14. 支持領域（５１）は各固定孔（５２）のまわりに少なくとも２つの別個な支持面（５４２、５４３、５４４、５４５）を有している、請求項１ないし１３のうちのいずれか１項に記載のディスク。
15. 支持領域（５１）は固定孔（５２）の軸線に対して、半径方向内側に配置された少なくとも１つの第１支持面（５４４、５４５）と、半径方向外側に２つの他の支持面（５４３）とを有している、請求項１４に記載のディスク。
16. ポケット（６４）の床部（６５）は打抜き孔を有している、請求項１ないし１５のうちのいずれか１項に記載のディスク。
17. アーム（６）および孔（７）の初めの形状は１回またはそれ以上のエンボス加工操作で同時に得られる、請求項１ないし１６のうちのいずれか１項に記載のディスク。
18. 孔（７）の縁部（４２、６２）は、切欠き後、折返し前にエンボス加工部品からトリミングされている、請求項１ないし１７のうちのいずれか１項に記載のディスク。
19. 心出しベント（５３４）の半径方向内側部分は各固定孔（５２）に対向した好適な支持領域（５３５）を有している、請求項１ないし１８のうちのいずれか１項に記載のディスク。
20. 心出しベント（５３２）の半径方向内側部分は固定孔（５２）を分離する各ヨーク（５５）に対向した好適な支持領域（５３３）を有している、請求項１ないし１９のうちのいずれか１項に記載のディスク。
21. アーム（６）の数が３、４、５または６個である、請求項１ないし２０のうちのいずれか１項に記載のディスク。
22. リムと、請求項１ないし２１のうちのいずれか１項に記載のディスクとより構成された、特に乗用車用のホイール（１）。

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