JPH0285001A - アルミニウム合金製ホイール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は展伸材からなるＡｌ−Ｍｇ系合金（以下アルミ
と記す）製リムの内側にアルミ製ディスクを接合したホ
イールに関するもので、特にリムの半径方向負荷耐久寿
命を増大することにより、リムの薄肉化、軽量化を計っ
たものである。

近年自動車の軽量化に伴い、部品のアルミ化が検討され
、中でもホイールは、バネ下重量の軽減対策として重要
視され、既にアルミ製鋳物ホイールが実用化されている
。しかし鋳物ホイールは従来の鉄製ホイールに比較し、
１５〜２０％程度しか軽量化できず、ディスクのデザイ
ン的面で用いられているもので、燃費節減の要望に答え
る重量軽減対策としては不充分でありる。

このためアルミ展伸材からなる２ピース又は３ピースの
ホイールが検討されてきた。しかしながら、例えばリム
幅１４０ｍ、　　リム径３２９．４０のホイールに、タ
イヤを装着し、空気圧４．６ｋｇ／ｃｄで直径１７０８
１）１の回転ドラムに押付け、ホイールの半径方向負荷
重１２３８に９で５０万回以上という自動車規格の軽合
金製ディスクホイール（ＪＡＳＯＣ６０８）に定められ
た半径方向負荷耐久寿命を安全率を見込んでクリヤーす
るためには、リムの厚さを厚（しなければならず、その
ため鉄製ホイールに比較し、２５〜３０％程度しか重量
軽減が望めなかった。

一般にアルミ展伸材からなるホイールは、第１図に示す
ように、展伸加工により外周面（タイヤ装着面）にビー
ドシート半径部（１）、（１つとウェル半径部（２）、
（２つを凹設し両側辺にフランジ部（３）、（３つを突
設したアルミ製リム（Ａ）の内側に、屈伸加工、鍛造加
工又は鋳造加工により形成した側面にハブ取付面（４）
とハブ取付用ボルトの貫通孔（５）を設けたアルミ製デ
ィスク（Ｂ）を溶接、鋲止、螺着等により接合したもの
で、リム（Ａ）の外周面の形状・寸法は日本工業規格、
自動車用リムの輪郭（ＪＩＳＤ４２１８）に規定されて
おり、該形状・寸法を変更する自由度はほとんどない。

又アルミ製リムを形成する成形加工としては、鉄製リム
と同様ロール成形が一般的であり、その他プレス絞り成
形、ヘラ絞り成形が用いられ、これら成形加工において
アルミ製リムのビードシート半径部とウェル半径部は、
元の板厚からｌＯ〜３０％程度薄くなる。このようなア
ルミ製リムにアルミ製ディスクを接合したホイールにタ
イヤを装着し、前記ＪＡＳＯＣ６０８に基づいて半径方
向負荷耐久寿命試験を行うと、リムのビードシート半径
部とウェル半径部において、断面接線方向に引張り応力
の極大値が発生する。

この応力発生は、ホイールに装着するタイヤの種類及び
ホイールサイズにより異なるが、特にウェル半径部に大
きな引張り応力が発生し、核部に亀裂が発生する。この
試験はタイヤに空気を入れた時にビードシート半径部及
びウェル半径部に引張り応力が発生し、次に荷重を負荷
した時に更に引張り応力が発生することになって両引張
り応力間の繰返し耐久寿命を試験することになり、特に
アルミ展伸材にとって応力比が正の厳しい疲労強度試験
となる。

このため、発生応力の極大が生ずるリムのビードシート
半径部とウェル半径部、特にウェル半径部の強度が重要
となり、半径方向負荷耐久試験をクリヤーするため同一
のアルミ展伸材ではビードシート半径部及びウェル半径
部の肉厚を増す必要がある。更にリムの成形加工により
生ずるビードシート半径部とウェル半径部の薄肉化を考
慮して成形加工前の基板の板厚を厚くするため、リム全
・体の肉厚が厚くなり、アルミ製ホイールの特徴である
軽量化が望めないことになる。

本発明はこれに鑑み、種々検討した結果アルミ製リムの
特にウェル半径部の表面にショットピーニングを施し、
ウェル半径部に所定の圧縮残留応力を有する表面層を形
成することにより耐久寿命を増大し得ることを知見し、
リムの薄肉化、軽量化が可能なアルミニウム合金製ホイ
ールを開発したものである。

即ち本発明は、外周面にビードシート半径部とウェル半
径部を凹設し、両側辺にフランジ部を突設したＡｌ　−
Ｍｇ系合金製リムの内側に、Ｉ・プ取付部を有するＡＡ
！　−Ｍｇ系合金製ディスクを溶接又は緊結により接合
したホイールにおいて、リム外周面のウェル半径部の表
面に、ショットピーニングにより、２〜１５ゆ／−の圧
縮残留応力を有する表面層を形成したことを特徴とする
ものである。

以下本発明を詳述する。第１図に示すようにアルミ製リ
ム（Ａｌの耐久寿命を増大させるため、該リム（Ａ）の
外周面のビードシート半径部（１）、（１つ及びウェル
半径部（２）、（２つ特にウェル半径部（２）、（２り
にショットピーニング層を形成することにより核間に圧
縮残留応力を与えたもので、ショットピーニング層を形
成した部分の表面層には２〜１５ｋｇ／−の圧縮残留応
力が残り、ホイールとしての半径方向負荷耐久寿命を２
〜３倍向上し得たものである。その結果、リム（Ａ）の
薄肉化、軽量化が可能となり、従来の鉄製ホイールに比
較し、約５０％程度軽量化し得たものである。

ショットピーニング層を形成する部分は、リム外周面の
ウェル半径部（２）、（２つに必須的に形成する。又、
ウェル半径部（２）、（２つとビードシート半径部（１
）、（１つに形成してもよい。リム内側にアルミ製ディ
スクを接合した後アルミニウム、アルミニウム合金、鉄
、鉄合金、ステンレス、ガラス、アランダム等種々のシ
ョットを用いてショットピーニングを施せばよい。ただ
し鉄、鉄合金ショットを用いた場合には、リムの耐食性
を考慮してショットピーニング後に耐食処理を施すこと
が望ましい。又ショットの形状としては球状のものを用
いることが望ましい。又ショットピーニング層を形成す
ることにより充分な圧縮残留圧力を与えるためには、シ
ョットの最長辺が０．０５ｍ以上であることが望ましく
、更に前記Ｊ　Ｉ　ＳＤ４２１８に規定されたリムの外
周面の形状、特にピードシート半径部とウェル半径部の
形状を崩さないようにするためにはショットの最長辺を
０．８１）１）以下とすることが望ましい。表面に残す
圧縮残留応力は、２に９／−未満では所望の半径方向負
荷耐久寿命が得られない。又ショットを多くかけると圧
縮残留応力はｘ１ｇ／−で飽和するばかりか、表面が荒
れる。従って、圧縮残留応力は２〜１５ｋｇ／ｉ！ｊの
範囲内にする必要がある。

次に本発明の実施例について説明する。

Ｍｇ３．５％、Ｃｒ０，２％、残部Ａ／からなる厚さ５
．５１）１）＋、　５．２ｍ、　４．２ｍｍ及び４．０
ｍのアルミ板を用いて前記Ｊ　Ｉ　ＳＤ４２１８に規定
された第２図及び第１表に示すリム外周面の形状、サイ
ズを有するリムをロール成形し、その内側にＭｇ２．５
％、Ｃｒ０，１％、ＭｎＯ，７％、残部Ａｌ！からなる
アルミ板をプレス成形した試験用ディスクを溶接により
接合した後、リム外周面のウェル半径部又はウェル半径
部とピードシート半径部に種々のショットを用いて、吹
付は圧力５に９／ｃＴＩによりショットピーニング層を
設けたアルミ製ホイールを製造した。

これらのホイールについて前記ＪＡＳＯＣ６０８に基づ
き半径方向負荷耐久試験を行った。その結果を第２表に
示す。

第　　２　　表 第２表から明らかなように、リム外周面のウェル半径部
又はウェル半径部とピードシート半径部にショットピー
ニング層を形成した本発明ホイール１〜５は何れも従来
ホイール１及び２に比較し、ホイール重量を０．５〜０
．７ユ軽減したにもかかわらず、半径方向負荷耐久寿命
がはるかに優れているのが判る。

なお試験については時間の関係上２００万回転で試験を
中止した。

このように本発明ホイールによれば、ホイールの半径方
向負荷耐久寿命を著しく向上し、リムの薄肉化、軽量化
が可能となり燃費省力化にも有効である等工業上顕著な
効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はアヲミ製ホイールの一例を示す側断面図、第２
図はアルミ製リムの外周面形状を示す説明図である。 Ａ・・・リム、Ｂ・・・ディスク、１．１’・・・ピー
ドシート半径部、２，２Ｉ・・・ウェル半径部、３，３
Ｉ・・・フランジ部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）展伸材からなる外周面（タイヤ取付面）にビード
   シート半径部とウェル半径部を凹設し、両側辺にフラン
   ジ部を突設したＡｌ−Ｍｇ系合金製リムの内側に、ハブ
   取付部を有するＡｌ−Ｍｇ系合金製ディスクを溶接又は
   緊結により接合したホィールにおいて、リム外周面のウ
   ェル半径部の表面に、ショットピーニングにより、２〜
   １５ｋｇ／ｍｍ＾２の圧縮残留応力を有する表面層を形
   成したことを特徴とするアルミニウム合金製ホィール。