センターハブの噛む長さ

質問

DE5FSデミオにAE111レビンの純正アルミホイールを装着しました。

事前の調べで、オフセットや、PCD、ハブ径、ボルトのピッチ等が問題ないことがわかり、トヨタ純正の平座面ナットを使い装着できました。センターハブはピッタリはまったので、センター出しはバッチリだと思います。ただ、装着時に一つ疑問ができました。

アルミ側のハブ穴は装着のし易さのためテーパーがついてますよね。それによって、実質的に車両側のハブと噛んでいる長さは2mm位（正確には測れていません）のようです。レビンに装着していたときでも装着跡を計測すると3mm程度のようでした。

平座面ナットでとりつけるアルミは　車輪軸に垂直方向の力を主にこのセンターハブで受けることで、アルミのセンター出しを維持できるものだと思っていました。なので、これくらいしか（純正同士でも）噛んでいない事実を意外に感じています。

そこで以下２点の疑問がでました。
(1)本当は装着時のセンター出しの役割しかないのか？
(2)これくらいでもセンター出し維持の役割は十分果たせる。しかし、その分1mmでも噛む量が減ると応力が想定以上に集中して危険となる？

まだ高速は走っていませんが、60km/h程度の試運転内ですと、問題はないようでした。当分ナットの緩み等には特に注意したいと思いますが、もし詳しい方いらっしゃいましたら、ご回答お願いいたします。

回答No.1

LB05 · ベストアンサー

懸架装置と操縦安定性を専門とする研究者です。

>(1)本当は装着時のセンター出しの役割しかないのか？

　御意。ハブのIN－LOW（凸と凹の勘合構造は、工学的にはイン・ローと呼びます。『控えおろう！』の印籠ではありませんよ。印籠のフタもイン・ロー構造になってますが）は、垂直荷重を受ける様には設計されていません。
　垂直荷重は、ホイールとハブ間（正確には、その間にブレーキロータやブレーキドラムが挟まりますが）に発生する摩擦力で受ける様に設計します。
　摩擦力で受けるとは尋常な感じがしませんが、クルマに限らず世の中の８０％のねじは『摩擦結合』になる様に設計されており、ボルト設計では至ってフツーの手法です。

>(2)これくらいでもセンター出し維持の役割は十分果たせる。しかし、その分1mmでも噛む量が減ると応力が想定以上に集中して危険となる？

　センタが位置決めされればヨイだけなので、０．１mmでも被っていればOKです。
　元々この部分（ホイールの穴とハブセンタの凸）には直径方向で０．１mm程度のガタがあり、タイヤからの荷重を支えられる様には出来ていません。
　よく考えてみてください。ホイールの穴とハブセンタの凸のかみ合いが荷重を伝達出来るほどピッタリだったら、タイヤ交換時に適当にはめられませんし（タイヤを正確に真っ直ぐハブに当て、しかもプラスチックハンマなどで叩きながら入れる必要があるでしょう）、またブレーキの熱でハブが膨張したらホイールが外れなくなってしまいます。

お礼

ご回答ありがとうございます。

インローで受けないのなら　摩擦力が主体とは予想していましたが
なかなか具体的な力が想像できずにいました。今度概算してみようと思います。（工学部出なのにお恥ずかしい。。。）

また、インローで受けるようにした場合の話もしていただき、大変勉強になりました。ありがとうございます。

回答No.2

tomajuu

修理工です。
私もＮｏ.１さんのおっしゃるとおりだと思います。

ただ、アルミホイールが普及しはじめた　'80年代初頭、整備専門学校生だった私は、アルミホイールの取扱いについて　レクチャーを受けました。
「スチールホイールとは違い、ホイールの穴とハブとは「インロー受け」になっているので、ここの精度を保つために、ハブやホイールの腐食に注意しなければならない」　と。
「インロー」というのは、「印籠継ぎ」からきているものだと教わりました。カタカナで書かれてても。
・・・「印籠継ぎ」とは、一方の端の一部を突出させ、他方の端の一部をヘコませて継ぐものです。　印籠がまさにその継ぎ方です。

でも、そこまで精度をあげても、垂直荷重をハブとホイールのインロー部だけによって受け止められるハズはありません。
ボルト（ワッシャ）の摩擦による軸力が　その大半を担っています。
ハブ・ホイールの嵌合（かんごう）は、あくまでも「センター出し」であり、荷重はハブボルトにたいするナットの軸力で支えています。

最近、４トン車以上の貨物車のホイール取り付けナットが「ＪＩＳ規格」から「ＩＳＯ規格」に順次変換されることが決まりました。
（・・・ＪＩＳ規格は、テーパーナットによって締める。ＩＳＯ規格は平座面ナットで締める。ボルト本数は、ＪＩＳ・８本、ＩＳＯ・１０本です。）

これは、「センタリングさせやすいテーパーナット」より、「平面であるワッシャで確実に固定させよう」という動きです。
センタリングはだいじですが、それよりも　確実に固定させ、ボルトにも負荷をかけないという方向に向かっています。

ですので、ハブのインロー部が浅いからといって、心配する必要はありません。　ナットがしっかり締まっていればＯＫです。

お礼

ご回答ありがとうございます。

規格の動向が、平座面に向かっているとは。。。
個人的にはテーパーは役割が２つになっていてるのがあまり好きじゃなく、なんだかうれしいです。乗用車もその動向になるといいんですが。

2人もの専門化からご意見いただけて、大変心強いです。
安心してドライブを楽しもうと思います。ありがとうございました。