ぐらぐらしたウェブホイール

ウォブリーウェブ ホイールは、ディスクがスポークに「ウォブル」されている 金属製ディスクホイールの一種です。これにより、より剛性が高く、軽量なホイールが実現します。

ウォブリーウェブホイールは、1950年代後半から1960年代にかけてのロータスレーシングカーで象徴的に使用されていたことで最もよく知られています。 ^[1]

ディスクホイールの理論は、応力を受けたスキン構造としての挙動に基づいています。その材料は非伸張性であるが、柔軟であると想定されています。このようなスキンは、スキンの平面内の引張荷重に対しては剛性がありますが、スキンに垂直な荷重に対しては柔軟です。したがって、フラットディスクは、ディスクの平面内のラジアル荷重とトルクに対しても強力です。ディスク平面に垂直な軸方向荷重と、主軸に対して角度をなす車軸の揺れである 章動に対しても柔軟です。

円錐状のディスクは、ウェブがホイールの軸に対して完全に垂直ではなくなるため、軸方向の荷重に対しても硬くなります。平らなディスクとは異なり、円錐状のディスク全体が垂直になる方向（したがって柔軟になる方向）はありません。単純な円錐の欠点は、ホイールが軸に沿って幅が広くなることです。ぐらつくウェブは円錐状のディスクホイールを効果的に「折り畳み」、再び幅を狭くしますが、軸方向の剛性は保持します。このひだ付きディスクは、章動力に対しても硬くなります。建築では、同様に「蛇行壁」は波形にすることで横方向の力に対して強化され、より薄く、より軽く、より安価な構造が可能になります。^[2]

ウォッブリーウェブホイールは、スポークが一体となったスポークホイールではなく、追加の成形が施されたディスクホイールです。応力集中を避けるために、ウェブは鋭く定義されたスポークではなく滑らかな曲線を形成します。このようなホイールは、鋼板からプレス加工するか、軽合金で鋳造することができます。鋳造所は、収縮を制御しやすくなるため、壁厚が一定であるディスクを好みます。ロータスホイールの独特な形状は、製造を容易にするためにこの壁厚を一定に保ち、半径全体にわたって必要な剛性の変化を実現するために折り曲げることで意図的に実現されました。^[3]

最初のぐらぐらしたウェブホイールは、1884年頃の滑車センターの設計でした。ホイールの半径と同じ幅のまっすぐな鋼板を、鋭い波形に折り曲げました。このアコーディオンプリーツは、内側の折り目が外側よりも近くなるように、円形に広げられました。このディスクは鉄のハブに鋳造され、シートの外側の折り曲げられたタブが滑車の縁にリベット留めされました。これらの滑車は、ダートフォードのJ＆Eホールによって製造されました。また、波形を半トーラスの形にプレスして、これを鉄道車輪に開発する計画も立てられました。^[4]

ロードホイールが初めて使用されたのは、 1919年にロイ・フェデンが開発した革新的なコスモスカーでした^。[5]このプレス鋼のホイールは、交互に配置された6本のスポークと3本の固定ボルトを備えたディスクを使用していました。^[6]

蒸気機関車は鋳鋼製のスポーク付き動輪を使用する。一部のメーカーは、楕円断面のスポークではなく、中空または桁状のスポークのさまざまな形状を使用して、より重量効率の高い設計を求めて、このバリエーションを好んできた。これらの設計で最も成功したものの 1 つは、Bulleid Firth Brown (または BFB) 車輪であり、Boxpok車輪と誤って混同されることがよくある。この車輪は、平らなディスク ホイールから開発され、涙滴形のディスク セクションを別の平面に移動させることによって形成された、短く幅広の「スポーク」が特徴で、ぐらついたウェブの特徴をいくつか備えていた。いくつかの小さな軽量化穴を除いて、このディスク ホイールは、ディスクの周囲全体で一貫して 1 壁厚の厚さである。

ロータス ホイールと同様に、BFB ホイールも外径に幅広の浅いプリーツがあり、中心に向かって狭く急なプリーツがあります (画像を参照)。

表面的には BFB ホイールに似ていますが、真の Boxpok デザインは、その名前が示すように、「ボックス スポーク」から派生したものです。これはスポーク ホイールで、四角いボックス セクションの中空スポークを備えています。ホイール ディスクの断面は、スポーク部分のスキンの厚さが 2 倍か、スポーク間のスペースがゼロ (つまり、オープン スペース) です。

標準直径860mmの軽量波形車輪は、1980年代に日本のローカル通勤電車に登場しました。^[7]

鋳造軽合金の車輪を備えた航空機は 1930 年代に登場しました。英国軍の慣例でよく使用されていたのは、単一の厚さのディスクで、鋭いエッジのセグメントが横方向にずれ、放射状のウェブで結合されていました。このような車輪は、スピットファイアなどに装備されていました。この基本設計は、1960 年代のジェット機時代までほとんど変更されることなく使用されました。

最初の明確にウォブルされたウェブは、1948年のコンベアCV-240に登場しました。 ^[8]これは、湾曲したディスクから形成された9つの狭い放射状スポークを備えた鋳造ホイールを使用していました。

ウォブリーウェブホイールの最もよく知られた例は、1950年代後半から1960年代初頭にかけてロータスがレーシングカーに使用していたものである。このホイールは1957年のフォーミュラ2 ロータス トゥエルブで初めて登場した。 ^{[1] [9]}同様のホイールは1958年からヴァンウォールによって使用された。 ^[1]

ホイールのデザインは、ロータスらしく、可能な限り軽量化することを目指していた。^{[3]ホイールは}バネ下重量であり、ホイールを搭載する車は非常に軽量であるため、これは特に重要である。ホイールの設計者はロータスのギルバート・「マック」・マッキントッシュだが、やはりロータスらしく、コリン・チャップマンの名義とされることが多かった。^[3]

以前の「波型」ホイールとは異なり、ロータスのデザインとその独特の「ウォブル」は、ハブの近くでウォブルが深く凹み、リムに向かって外側に緩やかになる方法に至るまで、意図的な特徴でした。^{[2] [3]}鋳造による製造を容易にするために、ホイールは一定の壁厚で設計されました。剛性（力/面積）はハブの周りで最も高くなる必要があったため、ここではホイールは深く急勾配に折り畳まれました。リムに向かって、この同じ力をより大きな円周と金属の断面積に分散させるため、折り畳みが少なくなり、プロファイルは緩やかな波になりました。^[3]

ロータスの他の多くの部品と同様に、ホイールはエレクトロンのマグネシウム-アルミニウム合金から鋳造されました。^{[3]これらは}チャールトンのストーンファウンドリーズ^[10]によって鋳造されました。^[3]クーパーはすでにマグネシウムホイールを使用していましたが、技術的な利点とは別に、チャールズクーパーは、外部のサプライヤーにビジネスを任せるよりも、レースに必要な多くのスペアホイールをドライバーに販売する方が利益が大きいことを発見しました。チャップマンはそれを真似したいと思っていました。^[3]マッキントッシュとチャップマンは、鋳造所のスクラップやクーパーから壊れたホイールも入手し、マグネシウムレーシングホイールの故障モードを理解するためにこれらの故障を研究しました。^[3]

当時のロータス チームのレーシング カラーは緑と黄色で、車体の大部分はむき出しの磨かれたアルミニウム板で、それぞれが小さなパッチで塗られていることが多かった。以前のワイヤー ホイールではなく、ぐらぐらするウェブ ホイールの登場により、ホイールは黄色に塗装され、車体は緑色になった。この光沢のある明るい黄色は、ホイールに腐食を防ぐために使用される 緑がかった黄色の亜鉛クロメートプライマーの上に簡単に塗ることができた。

当時のロータスの主な設計原則は、チャップマンの有名な格言「簡素化して軽量化を図る」だった。^[i]フォーミュラジュニアの ロータス20とロータス22では、これを前輪にまで拡張し、駆動輪である後輪に使用されていた以前の6スタッドではなく、 4スタッドの固定具を使用した。^[12]

1963年のル・マンで、ロータスはロータス22のワイド版である、新しい、そしてやや未完成のロータス23をエントリーした。レース前に失格となり、参加しなかった。これはホイールが原因であったが、特にウォッブリーウェブ設計が原因というわけではなかった。 ^[13]この車は、設計通り、後部にはロータス特有の6スタッドホイールを使用し、前部には4スタッドマウントを使用していた。ホイールリムも後部の方が幅広で、5インチに対して6インチ、タイヤも4.50×13ではなく5.50×13であった。^[14]ル・マンのルールは依然として「スポーツカー」耐久レースとされていたため、スペアホイールの搭載が義務付けられていた。23にはそのようなスペアホイールがあったが、当然のことながら車の両端に装着することはできなかった。検査官はこれを拒否し、この車を競技から締め出した。適合する4スタッドのリアハブがイギリスから急いで空輸され、非互換性の問題は回避されたが、検査官は、以前は6スタッドが必要だったのに4スタッドでは強度が不十分だと異議を唱え、依然として車の競技参加を拒否した。この後、チャップマンは「二度とル・マンでレースをしない」と返答し、ロータスは1982年にチャップマンが亡くなってからずっと後の1997年までこの約束を守った。^[13]

翌年のカンナムスポーツカー、ロータス30は、ホイールスタッドからセンターロックホイールに変更されました。これは主に、大型V8エンジンのはるかに大きなトルクによるものでしたが、30にはスペアホイールも1つ搭載されていたため、この状況が再発することも避けられました。^[15]

ディスクホイール、特に前輪を使用する場合の欠点は、ホイールを通る空気の流れが不足することです。空気の流れは、ブレーキディスクの冷却に重要です。シングルシートのレーシングカーの後輪は、トランスアクスルからのドライブシャフトによって駆動され、ブレーキは通常、ホイールから離れた内側に取り付けられています。^[16] 26以降のロータスの設計では、スポークホイールが使用されていますが、これはブレーキの冷却よりも、レーシングタイヤ、特に前輪の直径が小さくなることによるものでした。オープンホイールのレーシングカーでは、ホイールによる覆いが重大な制限になることはありませんでした。^[16]

エレクトロン合金製の多くの製品と同様に、マグネシウムの腐食は長期使用において問題でした。ロータスはこれらのホイールをロードカーではなくレーシングカーにのみ使用していましたが、耐用年数は限られていました。1960 年代のロータス車はヒストリック レースで今でも人気がありますが、これらのホイールは、外見上の状態にかかわらず、競技会の車検にはもはや受け入れられません。ホイールは車の外観を特徴づける部分であるため、現代のレプリカが入手可能です。

• ディスチール、プレススチールホイール