アルミホイール

自動車業界では、合金ホイールはアルミニウムまたはマグネシウムの合金 から作られたホイールです。合金は金属と他の元素の混合物です。合金は一般に純金属よりも強度が高く、純金属は通常はるかに柔らかく延性があります。アルミニウムまたはマグネシウムの合金は、通常、同じ強度であればより軽く、熱伝導性が良く、スチールホイールよりも見た目が優れていることがよくあります。ホイール製造に最もよく使用される材料であるスチールは鉄と炭素の合金ですが、「合金ホイール」という用語は通常、非鉄合金から作られたホイールを指します。

最も初期の軽合金ホイールはマグネシウム合金で作られていた。一般の車両では不評だったが、1960年代を通じて、非常に限られた数ではあったものの、人気を保っていた。1960年代半ばから後半にかけて、アルミ鋳造の改良により、それほど脆くない、より安全なホイールの製造が可能になった。この頃まで、ほとんどのアルミホイールは延性が低く、伸びは通常2～3%だった。当時の軽合金ホイールはマグネシウムで作られることが多かったため（「マグ」と呼ばれることが多い）、これらの初期のホイールの故障は後に、多くの場合、これらのホイールは鋳造不良のアルミ合金ホイールであったにもかかわらず、マグネシウムの延性の低さに起因するものとなった。これらのアルミ鋳造の改良がより広く採用されると、アルミホイールは、モータースポーツ用の低コストで高性能なホイールとして、マグネシウムに取って代わった。

ホイールが軽いと、バネ下質量が減ってハンドリングが向上し、サスペンションが地形に追従しやすくなり、グリップが向上しますが、すべての合金ホイールがスチールホイールよりも軽いわけではありません。車両全体の質量が減ると、燃料消費量も減ります。

熱伝導性が向上し、ホイールのデザインがよりオープンになることで、ブレーキからの熱を放散しやすくなり、より厳しい運転条件でのブレーキ性能が向上し、過熱によるブレーキ性能の低下や故障の可能性が減ります。

合金ホイールは見た目を良くするためにも購入されますが、使用される安価な合金は通常は耐腐食性がありません。合金を使用すると魅力的な地金仕上げが可能ですが、塗装またはホイール カバーで保護する必要があります。たとえ保護されていても、使用中のホイールは 3 ～ 5 年後に最終的には腐食し始めますが、今では有料で再生が広く利用できます。製造工程では、複雑で大胆なデザインも可能になります。対照的に、スチール ホイールは通常、金属板からプレスされ、次に溶接され (見苦しい突起が残ることが多い)、腐食を防ぐために塗装するか、ホイール カバー/ハブ キャップで隠す必要があります。

合金ホイールはガルバニック腐食を起こしやすいため、適切な予防措置を講じないとタイヤの空気漏れを引き起こす可能性があります。また、合金ホイールは曲がった場合にスチールホイールよりも修理が困難ですが、価格が高いため、通常は交換するよりも修理の方が安価です。

合金ホイールは標準的なスチールホイールよりも製造コストが高いため、標準装備として含まれていないことが多く、オプションの追加機能として、またはより高価なトリムパッケージの一部として販売されています^。しかし、 2000^年以降、合金ホイールはかなり一般的になり、現在ではエコノミーカーやサブコンパクトカーにも提供されるようになりました。10年前は、合金ホイールは安価な車のメーカーオプションではなかったことが多かったです。合金ホイールは長い間、高価な高級車やスポーツカーの標準装備として含まれており、大型または「高級」な合金ホイールはオプションでした。合金ホイールは高価なため、泥棒にとって魅力的です。これに対抗するために、自動車メーカーやディーラーは、取り外すのに特別な鍵が必要なロックナットやボルトを使用することが多いです。

ほとんどの合金ホイールは鋳造で製造されていますが、鍛造で作られているものもあります。鍛造ホイールは通常、鋳造ホイールよりも軽量で強度がありますが、はるかに高価です。鍛造ホイールには、ワンピースとモジュラーの2種類があります。モジュラー鍛造ホイールは、2ピースまたは3ピースのデザインを特徴とする場合があります。一般的なマルチピースホイールは、インナーリムベース、アウターリムリップ、ホイールセンターピース、ラグナット用の開口部で構成されています。モジュラーホイールのすべての部品はボルトで固定されています。BBS RSは、最も有名な3ピースモジュラー鍛造ホイールの1つです。^[1]

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  バスやトラック用のアルコアの頑丈な合金ホイール。
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  ワイヤーホイールの交差スポークを彷彿とさせるアルミ合金ホイール
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  クライスラーのアルミホイール

より軽量で見た目も美しく、希少価値が高く、大型のホイールを車に装着したい自動車所有者向けに、14インチや15インチの標準ホイールから、16、17、18、19、20、21、22、24、26、28、30インチのホイールサイズまで、かなりの数のアルミホイールが用意されています。大型アルミホイールとともに登場したのが、Tru-Spinner Wheelsとスピナーホイールアドオンスピナーです。これらはフリースピンし、アルミホイール自体が停止した後もフリースピンし続けます。International Tru-SpinnersとAmerican Tru-Spinnersのアメリカ人発明家James JD Graggが最初に開発し、業界のリーダーとなりました。Tru-Spinnersのもう1つの機能は、アルミホイールが前進するときに逆方向にも回転できることでした。^[2]標準のスチールホイールとタイヤの組み合わせを軽量アルミホイールとロープロファイルタイヤに交換すると、パフォーマンスとハンドリングが向上しますが、ますます大型化するホイールを使用する場合、必ずしもこの限りではありません。カー・アンド・ドライバー誌が、16～19インチ（41～48cm）の異なるサイズのアルミホイールに同じメーカー、同じモデルのタイヤを装着して実施した調査では、ホイールが大きいほど加速と燃費の両方が悪くなることが分かりました。 ^[3] また、ホイールが大きいと乗り心地と騒音も悪影響を受けると指摘されています。

マグネシウム合金ホイールは最初に製造されたダイキャストホイールであり、単に「マグホイール」と呼ばれることが多かった。マグネシウムホイールはもともとレース用に使用されていたが、1960年代に人気が高まり、特にアルミニウム合金製のダイキャストホイールが開発された。「マグホイール」という用語は、現代のアルミニウム合金ホイールから、自転車、車椅子、スケートボードなどに使用されるプラスチックや複合材のホイールまで、あらゆる素材で作られたダイキャストホイールの代名詞となった。^{[4] [5]}

しかし、純粋マグネシウムのホイールはもはや生産されておらず、クラシックカーにのみ使用されています。純粋マグネシウムには多くの問題があります。ビンテージのマグネシウムリムは、穴あけ、ひび割れ、腐食の影響を受けやすかったです。マグネシウムは塊では発火しにくいですが、純粋マグネシウムホイールは、燃えるタイヤや、パンク後にホイールが路面で長時間擦れることで発火する可能性があります。後に、これらの問題のほとんどを軽減するためにマグネシウムの合金が開発されました。 ^[6]実際、米国連邦航空局は過去10年間にわたって広範囲にわたるテストを実施し、マグネシウムの潜在的な可燃性はもはや懸念事項ではないという結論に達しました。^[7]最新の表面処理技術は、マグネシウムリムを腐食から保護し、平均寿命を大幅に延ばします。

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  ポルシェ カレラ GTのマグネシウム合金ホイール
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  BMWモータースポーツカーのマグネシウム鍛造合金ホイール

鍛造は、AZ80、ZK60（ロシアではMA14）などのさまざまなマグネシウム合金から、1段階または複数段階の鍛造プロセスで行うことができます。この方法で製造されたホイールは通常、アルミニウムホイールよりも靭性と延性が高くなっていますが、コストははるかに高くなります。^[8]鍛造は、加熱、圧延、高圧の適用、ハンマー、および/またはこれらの組み合わせなどのプロセスを含む複雑なプロセスです。^[9]その結果、合金の結晶構造が変化し、材料がより強く軽量になります。

鍛造ホイールには、1ピース、2ピース、3ピースがあります。各ピースは元々合金ビレットであり、1ピース鍛造ホイールの場合はホイールに、マルチピースホイールの場合はホイールパーツに加工されます。

このプロセスでは、大型の機械にダイを配置し、ダイを締め付ける際に高い締め付け力を発揮します。溶融マグネシウムは、ショットスリーブと呼ばれる充填管に注入されます。ピストンが金属を高速かつ高圧でダイに押し込み、マグネシウムが凝固すると、ダイが開き、ホイールが解放されます。この方法で製造されたホイールは、価格が下がり、耐腐食性が向上しますが、高圧ダイカストの性質上、延性が低く、強度が低くなります。

このプロセスでは通常、溶融マグネシウムが満たされたるつぼの上に鋼鉄製のダイが配置される。最も一般的な方法は、るつぼをダイに密閉し、加圧空気とカバーガスの混合物を使用して溶融金属をストロー状のフィラーチューブからダイに押し込むことである。^[10]

ベストプラクティスの方法で処理すると、低圧ダイカストホイールはマグネシウムホイールや鋳造アルミニウムホイールよりも延性が向上しますが、鍛造マグネシウムほど延性は高くありません。

重力鋳造マグネシウムホイールは 1920 年代初頭から生産されており、優れた延性と、アルミニウム鋳造で製造できるものを上回る相対的特性を備えています。重力鋳造ホイールのツールコストは、あらゆるプロセスの中で最も安価です。これにより、小ロット生産、設計の柔軟性、開発時間の短縮が可能になりました。

• 鋳造アルミホイール

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