JPH07228101A - 樹脂ホイールおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ハブボルト穴に金属製スリーブを装着するこ
とにより長期間の使用に対して、安全かつ強固にハブ軸
に締結する樹脂ホイールに関する。 【構成】 ハブ軸取付用のハブボルト穴３に金属製スリ
ーブ５を装着しハブナット７で締結する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ホイールに係り、長期
間の使用に対してもナットがゆるむことなくホイールを
安全且つ強固にハブ軸に締結することができるホイール
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ホイールのうち、例えば自動車用
ホイールは、一般にスチール又は軽合金（アルミ合金、
マグネシウム合金）で製造されている。

【０００３】スチール製ホイールは、プレス又はロール
成形により製造されているが、成形寸法のバラツキが多
く、特にリムのビードシート部の真円度に狂いが生じ易
いという欠点があり、また、重量が重いためこの点でも
自動車部品の軽量化の面で好ましいものではない。

【０００４】これに対し、軽合金製ホイールは成形寸法
が安定しており、重量の点でもスチール製ホイールの１
／３と大幅に軽量化がなされているものの、スチール製
ホイールに比し材料コストが３〜５倍と非常に高価なも
のであるという欠点がある。

【０００５】しかし、近年重視されている省エネルギー
の観点から、自動車部品の軽量化は極めて重要な要件と
なっている。とりわけ、ホイールのようなバネ下部材
は、燃費の改善、機動性の向上の点から、より一層の軽
量化が望まれている。

【０００６】このような背景のもとに、最近になって、
軽量性、成形安定性を満足し、かつ低コストなものとし
て、樹脂製ホイールが提案された。従来の樹脂製ホイー
ルは、図１４に示す如く、リム部１０１及びハブボルト
穴１０３を有するディスク部１０２等よりなるホイール
を、熱硬化樹脂又は熱可塑樹脂に短繊維又は長繊維の強
化繊維を混合した繊維補強合成樹脂を主材料として成形
したものであり、金属製ホイールに比し軽量で成形寸法
の安定性に優れる上に、生産性も良好で製品のコストダ
ウンが図れ、しかも彩色等のデザイン性の面においても
極めて優れるものと期待が寄せられる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の樹脂製ホイールも次のような欠点を有してい
る。一般に、自動車用ホイールはハブ軸取付用のボルト
穴があいており、この穴にハブボルトを通したあとハブ
ナットでホイールを締め付け固定する構造に成ってい
る。

【０００８】走行中に車体に加わる力や路面からの力そ
してエンジンからの駆動力は全てホイールを介してタイ
ヤへそして車体へと伝達される。またホイールはブレー
キシステムに隣接して取り付けられることから、ブレー
キングのたびに熱を繰返し受けることになる。この様に
ホイールの締結部分は常に厳しい外力と熱にさらされて
いるうえに、車の運動性能や、安全性の面から極めて重
要な部分になっている。

【０００９】ところが、一般に樹脂材料は金属材料に比
べクリープ変形量が大きくかつ耐熱性も劣るため前記し
た従来の樹脂ホイールを金属ホイールと同じくナットで
樹脂部分を直接締め付けておくと、長期の間に熱や劣化
に伴う剛性の低下のためクリープが促進されナットのゆ
るみが生じて脱輪などの危険な状態に陥る恐れがある。
本発明は、前記の問題を解決し長期の使用に対してもナ
ットのゆるみがおこらず、強固且つ安全に樹脂ホイール
をハブ軸に締結することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】タイヤを保持するリム部
と複数のハブボルト穴を設けたディスク部を有し、少な
くともディスク部が樹脂で構成されたホイールであって
前記ディスク部のハブボルト穴の内周面に金属製スリー
ブを設けることを特徴とする。

【００１１】

【作用】本発明の樹脂ホイールは、図２に示す様にハブ
取付部分のディスク厚さに等しい長さの金属製スリーブ
がハブボルト穴にはめ込まれている。ホイールが締結さ
れた状態ではハブナットとハブ軸の間に金属製スリーブ
が介在することになりナット締め付け力は圧縮力として
金属製スリーブが負担することになる。そのため樹脂部
分には締め付け力が直接作用することはなく、ナットの
ゆるみの原因になるクリープ変形又は応力緩和は生じな
い。従って、本発明によれば、樹脂ホイールであって
も、ナットの締結方法、締結効果は従来の金属ホイール
と何ら変ることなく、長期間の使用に対しても強固且つ
安全に樹脂ホイールをハブ軸に締結することができる。

【００１２】

【実施例】ホイールは、タイヤを保持するリム部と複数
のハブボルト穴を設けたディスク部とからできている。
以下、図面を参照しながら本発明の実施例を説明する。
本発明の樹脂ホイールは図１に示されるように、リム部
１とディスク部２が樹脂の一体成形品でもよいし、リム
とディスクを別途に作り組立てる２ピース、リム部を２
分割して全体として３ピースとしたホイールでもよい。
しかし２ピース、３ピースホイールの場合は、リム部は
金属でも樹脂でもよいがハブボルト穴３があいているデ
ィスク部のハブ部は樹脂でできている。本発明は、この
ハブボルト穴に図３〜図１３に示すような金属製スリー
ブを取付ける。その具体例について述べる。

【００１３】図３は本発明の樹脂ホイールに装着される
最も簡単な円筒状の金属製スリーブ５である。しかし通
常の金属パイプでは肉厚が薄いため、ハブナット又はハ
ブ軸に直接当る両端面９の受圧面積が小さく十分な締結
が得られない場合がある。そこで図４に示されるように
円筒端面にフランジ１０を付けて受圧面積を増し、確実
に締結することもできる。この時フランジ１０は片側だ
けに付けても両側に付けてもよい。なお、この場合、金
属製でフランジつきの円筒スリーブは、ディスク部と一
体成形され樹脂のディスク部に埋め込まれている。また
ハブボルト穴に一旦装着した金属製スリーブが該ハブボ
ルト穴から抜けないよう、図５のように外周上を一周す
る突起１１をつけたり溝１２をつけたりすることもで
き、且つ突起や溝の断面形状を長方形１１、１２、三角
形１３やノコギリ歯形１４など様々な形が採用できる。

【００１４】金属製スリーブの外周上を一周する突起や
溝の数は、１本でも効果があるが、２本以上付けた方が
より効果的である。またこれら突起や溝をねじの様にラ
セン状に付けてもよい。一方、図６のように金属製スリ
ーブ表面にローレット加工１５を施すのもよい。

【００１５】図７に示すように金属製スリーブの外周面
１６に凹凸をつけておくのもよい。これは、抜け防止と
接着効果をアップするためで、サンドブラストなどで行
う。

【００１６】別の抜け防止方法としては、図８のように
金属製スリーブ５を縦に割っておき、ハブボルト穴に装
着した時に金属のバネ力で、穴の内壁に固定させる方法
もある。

【００１７】ナットを締め付けた時、その締結力が一ヶ
所に集中するとその部分がへこむため、ナットのゆるみ
がおこり易くなる。そこで、ナットの締結力を広く分散
させる方法として、一般のものより直径が大きい座金を
使ったり、又は図９のようにハブ部全体をカバーする大
きさの金属製円板１７をはさみ込んでナット締結を行う
ことも考えられる。この時ボルト穴に装着すべき金属製
スリーブを図１０のようにこの金属製円板１７に予め取
り付けておくことも可能である。

【００１８】図１１は図４の実施例の金属製スリーブで
あるフランジ付き円筒１８、１９を２分割しボルト穴の
両側から突き合わせる具体的装着方法の一例である。こ
うすれば樹脂ホイールを成形する際、金型の中に金属ス
リーブを予め入れておく必要がない。

【００１９】図１２に示すように金属製スリーブである
フランジ付き円筒２０（雄ねじ）、２１（雌ねじ）を２
分割したスリーブの円筒部に一方には、予め円筒の外周
に雄ねじを切り、他方には予め円筒の内周に雌ねじを切
り、ハブボルト穴の両側から両者を回転させながらねじ
こんで一体化する方法もある。

【００２０】また、図１３に示すように、一方の端部に
テーパをつけて径が拡がる金属製スリーブ２２をハブボ
ルト穴にテーパのついてない径の一定の部分を押し込
み、ハブナットをハブボルトに締め込むと、該ナットハ
金属製スリーブに食い込み、ナットの緩みがなくなって
ボルトから脱落しにくくなる。

【００２１】以上述べた金属製スリーブのハブボルト穴
への取り付け方法としては、 （１）樹脂ホイールに予めボルト穴をあけておき、そこ
へ金属製スリーブを挿入又は圧入する。 （２）挿入又は圧入する時、接着剤を用いてより強固に
固定する。 （３）樹脂ホイールを成形する際、金型の中に金属製ス
リーブを予め入れておき成形と同時に一体化してしま
う。などが考えられる。

【００２２】金属製スリーブの材質としては、樹脂以上
の融点、弾性率、耐クリープ性を有する金属材料なら何
でも良く、中でも低コスト、軽量性、加工性、耐食性な
どを考慮すると、鉄（鋼材、ステンレス）、アルミ合
金、マグネシウム合金、チタン合金などが最適である。

【００２３】本発明の樹脂ホイールの成形材料として用
いる合成樹脂としては、いずれの合成樹脂であっても良
く、各種の熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂等が挙げられ
る。

【００２４】具体的には、熱硬化性樹脂としては、フェ
ノール樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、
ビニルエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、フタル酸ジア
リル樹脂、アルキド樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂あ
るいはこれらの変性物等を用いることができる。これら
のうち、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹
脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等が好ましく、とり
わけ、ビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂が
望ましい。これらの熱硬化性樹脂は１種を単独で用いて
も２種以上の混合物として用いても良い。

【００２５】また、熱可塑性樹脂としては、各種ポリア
ミド樹脂、具体的には、ナイロン６、６・６、４・６、
６・１０、１０、１１、１２等、ポリブチレンテレフタ
レート（ＰＢＴ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰ
Ｓ）、アセタール樹脂（ＰＯＭ）、ポリカーボネート
（ＰＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポ
リプロピレン（ＰＰ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥ
Ｓ）、ポリスルホン（ＰＳＦ）、ポリエーテルエーテル
ケトン（ＰＥＥＫ）、ポリフェニレンオキサイド（ＰＰ
Ｏ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリイミド（Ｐ
Ｉ）、ポリエステル、各種液晶ポリマー等を用いること
ができる。これらのうち、各種ポリアミド樹脂、ＰＢ
Ｔ、ＰＰＳ、ＰＯＭ、ＰＣ、ＰＥＳ、ＰＩ、ＰＡＩ、Ｐ
ＥＥＫ、ポリエステル、各種液晶ポリマー等が好まし
い。これらの熱可塑性樹脂は１種を単独で用いても２種
以上の混合物として用いても良い。

【００２６】これらの合成樹脂には、耐候性、耐熱性、
耐摩耗性、流動性、熱膨張性、難燃性、耐薬品性などを
改良する目的で各種の充槙剤、老化防止剤、架橋剤、オ
イル、可塑剤、オリゴマー、エラストマーなどの必要量
を混合することも可能である。

【００２７】本発明において、上記合成樹脂に配合する
補強繊維としては、ガラス、カーボン、グラファイト、
アラミド、ポリエチレン、セラミック（ＳｉＣ、Ａｌ₂
Ｏ₃など）、金属（ボロン、ステンレスなど）等の繊維
が挙げられる。このような補強繊維の直径は、あまりに
小さいと十分な補強効果が得られず、逆にあまりに大き
いと成形が困難となり、成形性が悪くなる。このため、
補強繊維の直径は０．１〜１００μｍ、特に０．５〜５
０μｍの範囲とするのが好ましい。

【００２８】このような補強繊維の配合量が少な過ぎる
と十分な補強効果が得られず、逆に多過ぎるとマトリッ
クス樹脂が不足して成形性が悪くなる。このため、補強
繊維の配合量は成形材料に対する配合割合で５〜７０体
積％とするのが好ましく、特に１０〜６０体積％とする
のが好ましい。

【００２９】本発明において、特に好ましい成形材料と
しては、連続繊維と熱可塑性樹脂を用い、これを引抜き
成形法で成形した直径２．５〜３ｍｍの棒状体を例えば
１０ｍｍ長に切断した粒状体が挙げられる。この場合、
上述の如く、含有される補強繊維長さは切断長さで任意
に調整できる。また、引抜き成形で成形されるため長繊
維にもかかわらず繊維間への樹脂含浸性は十分である。
また、この種の長繊維強化樹脂は、上述の如く、通常の
短繊維強化樹脂に比べ機械物性は著しく向上するにもか
かわらず、成形性、加工性は損なわれることは殆どな
く、同程度の成形性、加工性を得ることができる。な
お、これらの長繊維補強物の加工性などを改良するため
に、通常の短繊維補強樹脂を混合して使用することは極
めて有効である。この場合、短繊維補強樹脂の混合率は
重量で全体の７０％以下、望ましくは６０％以下が好ま
しい。

【００３０】本発明において、このような成形材料を用
いて、各分割成形体を成形する方法としては、圧縮成形
法、射出成形法又は射出圧縮成形法のいずれを用いても
良い。ただし、射出成形時に発生するウェルドラインを
２ピース化（或いはそれ以上の分割化）することによっ
て避けることが可能であることを考慮すると、本発明は
射出成形又は射出圧縮成形によって成形する場合におい
て、特に大きな効力を発揮するといえる。

【００３１】このような本発明の樹脂ホイールは乗用
車、バス、トラック等の狭義の自動車用ホイールとして
はもちろん、鉄道車両、地下鉄用車両、リニアモーター
カー車両、航空機、自動二輪、自転車、ゴルフや遊園地
用などのレジャー用ゴーカートなどの広義の自動車用ホ
イールとしても適している。

【００３２】

【発明の効果】以上述べた通り、ハブボルト穴にハブデ
ィスク部の厚さに等しい長さの金属製スリーブを装着す
ることにより本発明の樹脂ホイールは、従来の金属ホイ
ールと全く同様にナット締結することができ、長期の使
用に対してもその締結力は落ちることなく強固且つ安全
にハブ軸に取付けることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る樹脂ホイールの断面図。

【図２】本発明に係る樹脂ホイール取付部の部分断面
図。

【図３】本発明に係る金属製スリーブの斜視図。

【図４】本発明に係る金属製スリーブの斜視図。

【図５】本発明に係る金属製スリーブの断面図。

【図６】本発明に係る金属製スリーブの斜視図。

【図７】本発明に係る金属製スリーブの斜視図。

【図８】本発明に係る金属製スリーブの斜視図。

【図９】本発明に係る樹脂ホイール締結法の一例。

【図１０】本発明に係る金属製スリーブの斜視図。

【図１１】本発明に係る金属製スリーブの斜視図。

【図１２】本発明に係る金属製スリーブの斜視図。

【図１３】本発明に係る金属製スリーブの斜視図。

【図１４】従来の樹脂ホイールの断面図。

【符号の説明】

１ リム部 ２ ディスク部 ３ ハブボルト穴 ４ 樹脂ホイール ５ 金属製スリーブ ６ ハブボルト ７ ハブナット ８ ハブ軸 ９ 金属製スリーブの端面 １０ フランジ部 １１ 長方形突起 １２ 長方形溝 １３ 三角形突起 １４ ノコギリ歯形突起 １５ ローレット加工をした金属製スリーブ １６ 凹凸をつけた金属製スリーブ １７ 金属製円盤 １８、１９ ２分割したフランジ付き円筒 ２０ ２分割したフランジ付き円筒（雄ねじ） ２１ ２分割したフランジ付き円筒（雌ねじ） ２２ 一方の端部にテーパをつけた金属製スリーブ １０１ リム部 １０２ ディスク部 １０３ ハブボルト穴

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 タイヤを保持するリム部と複数のハブボ
   ルト穴を設けたディスク部が樹脂で形成されたホイール
   であって、前記ディスク部のハブボルト穴内周面に金属
   製のスリーブを設けたことを特徴とする樹脂ホイール。
2. 【請求項２】 前記金属製スリーブが円筒であることを
   特徴とする請求項１記載の樹脂ホイール。
3. 【請求項３】 前記金属製スリーブの円筒端面にフラン
   ジをつけたことを特徴とする請求項２記載の樹脂ホイー
   ル。
4. 【請求項４】 前記金属製スリーブの外周上に突起を１
   つまたはそれ以上つけたり、溝を１つまたはそれ以上つ
   けたことを特徴とする請求項２記載の樹脂ホイール。
5. 【請求項５】 前記金属製スリーブの外周上につける突
   起や溝の形状が長方形、三角形又は、ノコギリ歯形にし
   たことを特徴とする請求項４記載の樹脂ホイール。
6. 【請求項６】 前記金属製スリーブの外周面にローレッ
   ト加工を施したことを特徴とする請求項２記載の樹脂ホ
   イール。
7. 【請求項７】 前記金属製スリーブを縦に割っておき、
   ハブボルト穴に装着したときに金属のバネの力で該ハブ
   ボルト穴の内壁に固定させることを特徴とする請求項２
   記載の樹脂ホイール。
8. 【請求項８】 前記金属製スリーブの外周面に凹凸をつ
   けたことを特徴とする請求項２記載の樹脂ホイール。
9. 【請求項９】 前記金属製スリーブを２分割してハブボ
   ルト穴の両側からつき合わせてハブボルト穴にセットし
   た請求項３記載の樹脂ホイール。
10. 【請求項１０】 前記金属製スリーブを２分割し、フラ
    ンジの反対側に、一方に雄ねじを、他方には雌ねじを切
    って、両者をハブボルト穴の中で両側からねじ込んで一
    体とした請求項３記載の樹脂ホイール。
11. 【請求項１１】 前記金属製スリーブを金属円盤に予め
    取りつけた請求項２記載の樹脂ホイール。
12. 【請求項１２】 樹脂ホイールに予めハブボルト穴をあ
    けておき、金属製スリーブを挿入または圧入することを
    特徴とする製造方法。
13. 【請求項１３】 前記金属製スリーブを、挿入または圧
    入する時、接着剤を用いることを特徴とする請求項１２
    記載の製造方法。
14. 【請求項１４】 樹脂ホイールを成形する際、金型の中
    に金属製スリーブを予め入れておき成形と同時に一体化
    することを特徴とする製造方法。