JPH0424101A - 車両用ホイール - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は１例えば乗用自動車等のホイールすなわち車両
用ホイールに関するものであり、特に円板状に形成した
ディスク部と、中空円筒状に形成したリム部とを一体に
固着してなる所謂２ピース型のものにおいて耐食性およ
び強度を向上させた車両用ホイールに関するものである
。

〔従来の技術〕

従来車両用のホイールは、車両と連結するディスク部お
よびタイヤを装着するリム部とも鋼板プレス製の所謂ス
チールディスク型のものが使用されており、大部分は溶
接により一体構造としたものが多い、トラック、バス等
の大型車用の車両用ホイールは上記のようなスチールデ
ィスク型のものが主流であるが９乗用自動車やレーシン
グカー用のものにおいては１乗り心地、燃費、操縦安定
性の向上を図るために、アルミニウム合金やマグネシウ
ム合金等の軽合金を使用する車両用ホイールが普及して
いる。特に近年においては高級化。

個性化、ファッション志向により、ディスク部の外面、
すなわち意匠面にメツキ、装飾、塗装等を施したもの、
またはステンレス鋼製の薄板を接着したものなどがある
。更にこのようなステンレス鋼製の薄板を使用する場合
においても１種々の形状、模様等を単に平面的に設ける
のみに留まらず立体的に表現するような要求も増大して
きている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記車両用ホイールのうち比較的広く使用されているア
ルミニウム合金製のものは、冬期に路面に散布された凍
結防止剤に対する耐食性が低いという問題点がある。す
なわち凍結防止剤中に含有される塩化ナトリウムおよび
／または塩化カルシウム等により２ホイールの具有する
光沢が喪失し。

折角のファツション性を損することになる。また意匠面
にメツキ、塗装等を施したのみでは高級感。

重厚感、荘重感等の点で未だ満足することができないと
いう問題点がある。一方上記意匠面にステンレス鋼製の
薄板を接着するものにおいても、立体的な意匠を表現す
ることが困難であると共に形状等に対する自由度が極め
て低く、近年における多様化するニーズに応えることが
できないという問題点がある。

一方ホイールの耐食性を向上させるために、フェライト
相とオーステナイト相とを併存させた二相組織のステン
レス鋳鋼によって鋳造することも考えられる。このよう
なステンレス鋳鋼としては構造用材料として広く使用さ
れており１代表的な鋼種としてＪＩＳ　　５Ｃ３ＩＩ（
０，ＩＣ−２５ＣＩＣ−２５Ｃｒ６Ｎｉ−２がある。そ
の他に強度を向上させるためにＣｕを添加したもの（特
開昭５３−１１３２１５号公報参照）、ＣｕおよびＮを
添加したもの（特開昭５４−１２１２２３号公報参照）
、また耐食性を向上させるためにＮｂを添加したもの（
特開昭５４−１３４１３号公報参照）がある、なおステ
ンレス鋳鋼においては特に優れた耐食性を確保するため
に炭素量を０．１重量％以下に規定している。

しかしながら上記のようなステンレス鋳鋼によって車両
用ホイールを鋳造することは極めて困難であり、単に鋳
造材料をアルミニウム合金からステンレス鋳鋼に変更す
るのみでは対応できないという問題点がある。すなわち
近年の車両用ホイールに薄肉軽量化の要求が極めて厳し
く、構成部分の肉厚は権限に近いまでに圧縮されている
。従って肉厚が２〜３閣の鋳物を、上記０１１重量％以
下の炭素量のステンレス鋳鋼で鋳造することは、薄肉郡
全体への湯流れ性に問題があり、極めて困難であるのが
通常である。またステンレス鋳鋼を炭素量０．１重量％
以下で鋳造するためには、低炭素鉄クロム合金や鉄マン
ガン合金のような高価な材料を使用しなければならず、
製造コストが極めて高くなるという問題点も併存する。

本発明は上記従来技術に存在する問題点を解決し、耐食
性が高く、かつ高級感に冨むと共に、意匠面の形状等に
対する自由度が極めて高い車両用ホイールを提供するこ
とを目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために１本発明においては。

鋳造材料により円板状かつ一体に形成したディスク部の
外周に、展伸性材料により中空円筒状に形成したリム部
を固着してなる車両用ホイールにおいて、ディスク部を
ステンレス鋳鋼により、リム部をステンレス鋼により各
々形成する。という技術的手段を採用した。

本発明において、ステンレス鋳鋼が化学成分として　重
量比で。

Ｃ：０．１〜０．３％ Ｓｉ：１．５％以下。

Ｍｎ：１．５％以下。

Ｐ　：　　０．０４％以下。

Ｓ　：　　０．０４％以下 Ｎｉ：３．Ｏ〜１３，０％。

Ｃｒ　：　２０．０〜３０．０％ を含有し、残部が鉄および不可避的不純物からなると共
に、基地組織中のフェライト量が４０〜９０％である二
相組織とすることが望ましい。

また上記ステンレス鋳鋼を１０００〜１１５０℃で一定
時間保持した後急冷する固溶化熱処理されたものとする
ことができる。

更に上記ステンレス鋳鋼に化学成分として１重量比でＭ
ｏ３．０％以下、　　Ｎｂ　１．０％以下茗しくはＣｕ
３．０％以下の何れかを含有させることができる。

また上記ステンレス鋳鋼に化学成分として９重量比でＭ
ｏ３．０％以下およびＮｂ１．０％以下、またはこれら
にＣｕ３．０％以下を含有させることができる。

次にステンレス鋳鋼の化学成分およびフェライト量の限
定理由について記述する。なお含有量は何れも重量％で
ある。

Ｃ（炭素’）　　：　０．１〜０．３％炭素は鋳造性に
最も大きく影響を与える元素で。

良好な鋳造性を得るには０．１％以上が必要である。

しかし、０．３％を超えるとＣｒ炭化物を析出し耐食性
及び機械的性質を低下させると共に、硬さを増加し被削
性をも悪化させる。

Ｓｉ（珪素）　　７　１．５％以下 珪素は溶湯の脱酸及び鋳造性の向上に有効であるが　含
有量の増加とともに靭性が低下するので１．５％以下と
する。

Ｍｎ（マンガン）　：　　１．５％以下マンガンは珪素
と同様に溶湯の脱酸剤として有効であり、鋳造時の湯流
れ性を向上させる。しかし多量の含有は耐食性を低下さ
せるため１．５％以下とする。

Ｐ（リン）　　：　　０．０４％以下 リンは０．０４％を超えて含有すると不純物として耐食
性を低下させるため０．０４％以下とする。

Ｓ（イオウ）　　：　　０．０４％以下イオウはＭｎＳ
晶出による被削性の改善は期待できるが、不純物として
耐食性を低下させるため０．０４％以下とする。

Ｎｉにニッケル）　：　　３．０〜１３．０％ニッケル
はオーステナイト生成元素で靭性及び耐食性を向上させ
る。二相組織のオーステナイト率を１０％以上確保する
ためには少なくとも３．０％以上必要である。またオー
ステナイト率を６０％以下に制御するためには１３％以
下とするａ・要がある。

Ｃｒ（クロム）　　：　　２０．０〜３０．０％クロム
は高耐食性と高強度を得るために必要不可欠の元素であ
る。ニッケル量との関係によるが２０．０％未満ではマ
ルテンサイトとフェライト及びオーステナイトの混合組
織になるために著しく耐食性を劣化させると共番こ靭性
も低下させる。クロム量の増加とともに耐食性は向上す
るが、　３０．０％を超えるとシグマ相の析出により靭
性が低下しさらに硬さが増加するために被削性をも悪化
させる。

Ｍｏ（モリブデン）　　：　　３．０％以下モリブデン
はクロムとの併用でさらに耐食性を向上させる。モリブ
デンもフェライト生成元素で多量の含有は規定内のフェ
ライト量に維持するためにニッケルの使用量を増加させ
る結果となりコスト高になる。またモリブデンも高価な
金属であリ、経済性の面から上限を３．０％とした。

Ｎｂにニオブ）　　：　　１．０％以下ニオブもまたク
ロムとの併用で耐食性を向上させる。１．０％を超える
とニオブ炭化物を析出し靭性を急激に低下させる。この
ため上限を１．０％とした。

Ｃｕ（銅’）　　：　　３．０％以下 銅は耐食性及び強度を向上させるが、３．０％を超える
と靭性を低下させるため上限を３．０％とした。

フェライト量：４０〜９０％ クロム、ニッケル、シリコン、マンガン、モリブデン、
ニオブ、炭素、銅の全ての含有量によってフェライト量
が決まるため上述の成分範囲である必要がある。ホイー
ルの回転曲げ試験において耐力が４０　ｋｇ／■２以上
なければ割れが発生する。

このためには４０％以上のフェライト量が必要である。

一方衝撃試験で割れが発生しないためには１０％以上の
伸びが必要で、このためには９０％以下のフェライト量
に規定しなければならない。

なお本発明におけるディスク部とリム部との固着手段と
しては、ｔ＠接、接着、リベット、カシメ等の手段を適
用できる。

［実施例］ 図は本発明の実施例を示す縦断面図である。図において
１はディスク部であり、後述するような化学成分のステ
ンレス鋳鋼により円板状に形成する。ディスク部１には
中央部に車軸穴２および複数個の取付穴３を穿設する。

４は意匠面でありディスク部１の外表面に設け５種々の
形状および／または模様（図示せず）を形成する。次に
５はリム部であり、展伸性材料１例えばステンレス鋼（
ＳＵＳ３０４）からなる板材をロール成形により中空円
筒状に形成する。ディスク部１とリム部５とは溶接によ
り一体化してホイールとする。

次にホイールの各種特性を評価するために、上記ディス
ク部１を形成する材料として第１表に示すような化学成
分の供試材を鋳造した。まず本発明材１〜６と比較材１
０１〜１０３は各々クロムおよびニッケルの含有量を変
えてそれらの差を比較するためのものである。次に本発
明材７〜１０と比較材１０４〜１０５は炭素による影響
を比較するためのものであり、炭素以外の化学成分を略
一定にしである。更に本発明材１１〜１５と比較材１０
６〜１０７は、モリブデン、ニオブおよび銅の含有量を
変えてそれらの差により比較をするためのものである。

なお、各供試材の鋳造に当たっては、　５０ｋｇ用高周
波誘導炉を使用して大気溶解し、　１６５０〜１７００
℃、で出湯し、約１６００℃で砂型に注湯し１図に示す
ディスク部１を鋳造した。鋳造性は鋳造欠陥である不廻
りの発生有無によって判断する。

次いで、上記の鋳造品を１０５０℃で１時間保持後、水
冷する固溶化処理を行い、鋳放し品と熱処理品の２種類
のディスク部１素材を加工、仕上げを行った。またリム
部５は５ＵＳ３０４の板材をロール成形し、ディスク部
１と溶接してホイールを製作した。

上記のようにして製作したホイールにより９次のような
各種評価試験を行った。

まず腐食試験は、上記夫々のホイールに３５°Ｃの５％
塩化ナトリウム水溶液を４時間噴霧し、続いて６０℃で
２時間乾燥、更に５０℃で９５％以上の湿度の雰囲気中
に２時間保持する工程を４０サイクル行う内容で行った
。試験終了後、ディスク部１における錆の発生有無を観
察した。

次に応力腐食試験は、上記夫々のホイールを室温の５％
塩化ナトリウム水溶液中に１０００時間浸漬した後に行
い、試験終了後のディスク部１における割れの発生有無
を観察した。

更に強度テストとしてディスク部１に２０５　ｋｇ・ｍ
のモーメントを負荷し、ホイールを３５Ｏｒ、ｐ、ｍ。

で回転させる回転曲げ耐久試験、２２９閣の高さから約
１　ｔｏｎの錘体を落下させる衝撃試験及び１４６３　
ｋｇの荷重をタイヤから負荷し１時速８０　ｂ／ｈで回
転させるドラム耐久試験の計３種類を行った０合格基準
は回転曲げ耐久試験は２０万回以上、衝撃試験は割れな
し、ドラム耐久試験では１８００　ｋｍ以上とした。

以上の結果をまとめて第２表に示す。

（以下余白） 第２表から明らかなように、比較材１０’ｌには腐食試
験において錆の発生および衝撃試験において割れの発生
が観察された。これは第１表に示すようにＣｒ量が低い
ことにより、マルテンサイトとフェライトおよびオース
テナイトの混合組織になるため、耐食性および靭性が著
しく劣化することに起因するものと認められる。次に比
較材１０２１０５、１０６．１０７には伸びがないため
に衝撃試験において割れの発生が観察されている。また
比較材１０４は炭素量が低いため、鋳造欠陥である不廻
り欠陥が発生した。更に比較材１０３は耐力が低いため
に１回転曲げ耐久試験において割れの発生が観察された
。これに対して発明材１−１５においては、不廻り欠陥
は全く認められず、鋳造性が極めて良好であることがわ
かる。この場合において従来のステンレス鋳鋼における
ような高価な材料を使用する必要がないのみならず、更
に肉厚の減少、軽量化の可能性を含んでいる。また腐食
試験における錆の発生が認められず、耐食性が極めて高
いことを示しており、ホイールとして使用した場合に、
凍結防止剤が散布された路面を走行しても、意匠面に落
ち着きのある光沢を保持することができる。更に応力腐
食試験および各種強度テストにおいても１割れが全く観
察されていない。従って機械的性質が優れた高強度車両
用ホイールとすることができる。

本実施例においては２乗用自動車用のホイールの例につ
いて記述したが、これに限定されることなく１例えばサ
ロンバス２個人営業用の大型トランク等の車両用ホイー
ルについても当然に適用可能である。

〔発明の効果〕

本発明は以上記述するような構成および作用であるから
　下記の効果を奏し得る。

（１）ステンレス鋳鋼によってディスク部を鋳造する構
成であるため、耐食性および強度を大幅に向上させ得る
と共に、複雑な形状のものも鋳造可能であり、意匠面の
形状、模様の自由度を大幅に向上させ得る。

（２）意匠面の構成を従来のステンレス鋼の薄板を使用
するものにおける平面的なもののみに留まらず、凹凸部
分を有する立体的意匠とすることができ、高級感１重厚
感、荘重感等をより一層向上させ得るため、近年におけ
る多様なニーズに充分に対応させ得る。

（３）ステンレス鋼ｆ鋼用の原材料として格別に高価な
ものを必要とせず、良好な鋳造性のものが得られるため
、ディスク部の軽量化および低コスト化を期待できる。

（４）耐食性が優れているため、意匠面を含めて落ち着
きのある光沢を保持することができ、高級感を確保し得
る。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の実施例を示す縦断面図である。 １：ディスク部、５：リム部。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）鋳造材料により円板状かつ一体に形成したデイス
   ク部の外周に、展伸性材料により中空円筒状に形成した
   リム部を固着してなる車両用ホイールにおいて、デイス
   ク部をステンレス鋳鋼により、リム部をステンレス鋼に
   より各々形成したことを特徴とする車両用ホイール。
2. （２）ステンレス鋳鋼が化学成分として、重量比で、Ｃ
   ：０．１〜０．３％、 Ｓｉ：１．５％以下、 Ｍｎ：１．５％以下、 Ｐ：０．０４％以下、 Ｓ：０．０４％以下、 Ｎｉ：３．０〜１３．０％、 Ｃｒ：２０．０〜３０．０％ を含有し、残部が鉄および不可避的不純物からなると共
   に、基地組織中のフェライト量が４０〜９０％である二
   相組織とした請求項（１）記載の車両用ホイール。
3. （３）ステンレス鋳鋼が１０００〜１１５０℃で一定時
   間保持した後急冷する固溶化熱処理されたものである請
   求項（１）若しくは（２）記載の車両用ホイール。
4. （４）ステンレス鋳鋼が化学成分としてＭオ３．０重量
   ％以下を含有する請求項（１）ないし（３）何れかに記
   載の車両用ホイール。
5. （５）ステンレス鋳鋼が化学成分としてＮｂ１．０重量
   ％以下を含有する請求項（１）ないし（４）何れかに記
   載の車両用ホイール。
6. （６）ステンレス鋳鋼が化学成分としてＣｕ３．０重量
   ％以下を含有する請求項（１）ないし（３）何れかに記
   載の車両用ホイール。
7. （７）ステンレス鋳鋼が化学成分として重量比でＮｂ１
   ．０％以下、Ｍｏ３．０％以下およびＣｕ３．０％以下
   を含有する請求項（１）ないし（３）何れかに記載の車
   両用ホイール。