【何がいいの? 悪影響は?】クルマのホイールを換えるとどうなる? 利点と短所


 ひとことでクルマのホイールといっても、スチール、アルミ合金、マグネシウム合金などの材質、製法についてもアルミホイールでは鍛造、鋳造などがあり、多種多様だ。

 新車で買った際に装着されているホイールを交換した場合、どんなメリットがあるのだろうか? 

 また軽量ホイールを装着した場合の意外な問題点も含めて、モータージャーナリストの岩尾信哉氏が解説する。

文/岩尾信哉
写真/ベストカーWeb編集部 BBSジャパン ENKEI WEDS RAYS

【画像ギャラリー】社外製軽量アルミホイールを純正装着しているクルマ


軽さと強度の確保が大事

VAB型WRX STIタイプSの特別仕様車「EJ20ファイナルエディション」
EJ20ファイナルエディションにはゴールドのBBS製8.5J×19インチ鍛造アルミホイール+245/35R19タイヤが装着されている
アルミとの比重が3分の2で、単位重量あたりの強度にも優れたマグネシウム素材を採用した、世界初のマグネシウム鍛造ホイールとなるBBS製FZ-MG。高度な熱処理による腐蝕対策、応力分散性に優れた10スポークの採用などBBSの最新技術が投入されている
ポルシェは2017年8月、自動車メーカーとしては世界初となるブレイデッド(編む)カーボンファイバー製の軽量ホイールを発表した。標準のアロイホイールより約8.5kg軽量(20%の軽量化に相当)であるうえに、強度は20%アップ。2018年の初頭から、フロント9 J x 20、リア11.5 J x 20が911ターボSエクスクルーシブシリーズのオプションとして用意されている。本国価格は4本セットで1万5232ユーロ、日本円で約198万円! ポルシェはこのホイールを生産するために社外のメーカーに頼まず、自社生産工場まで作ってしまった

 ホイールに使われる素材は、スチール(鋼材)、アルミニウム/マグネシウム合金などが一般的だ。

 カーボン(CFRP:炭素繊維強化プラスチック)などもあるが、コスト面を含めて高級スポーツカーでの採用例は見られても、モータースポーツ用の競技車両での利用が中心といえる。

 また、BBSでは世界で唯一、航空機用金属として知られる超超ジュラルミンを素材にした軽さと強度、高い耐久性とをバランスさせた超軽量5クロススポークをラインナップしている。

 自動車用ホイール用の素材として重要となる強度と質量(軽さ)に関しては、質量のほうがわかりやすく、指標として比重が持ち出されることが多い。

 1cc(1cm3)の水の重さと比較した物質の重量比(kg/cm3)」というのが比重の定義だが、具体的には鉄:7.87、アルミニウム:2.70、マグネシウム:1.74と、スチールに対して、アルミニウムが約1/3、マグネシウムが約1/5と圧倒的に軽いことがわかる。

 鉄の耐久性に関わる強度は、アルミニウム/マグネシウム合金に比べて重さを抜きにして考えれば絶大で、加工性の高さなどスチール製ホイールのメリットは充分にある。

 一方、重量と強さを合わせて考えるうえでの指標として「比強度」(引張強さ÷質量密度)があり、一般的なスチールに比べれば、アルミニウム合金やマグネシウム合金は約4~5倍になるとされ、CFRPについては約8倍と圧倒的な性能を誇る。

鍛造アルミホイールは鋳造と比べて何がいいのか?

BBS製の鍛造アルミホイールR1-A。国内最高峰のレース、SUPER GTの実戦で投入されているホイールと、同一の思想で、同一の造形でつくられた究極のレース仕様
アルミホイールの製造法は鋳造と鍛造がある。鍛造は日本刀も同様だが金属を熱し、圧力をかけて鍛えながら成型していく。一般的な金属の製造法である鋳型に熱したアルミを溶かし冷却した後、型から外す鋳造と比べると鍛造は大量生産に向かない。BBSアルミホイールの場合、最大9000トンのプレス機を持ち、ビレットと呼ばれるアルミ素材を約450°前後に加熱し、1平方cmあたり4トン以上の圧力を金型に押しつけ成型を行う。空気の孔ができず、高い強度が得られるというメリットがある

 クルマ好きならば、アルミホイールの製造方法が、鋳造よりも鍛造のほうがいいと聞いたことがあるだろう。

 鋳造は溶融させたアルミニウム合金を鋳型に流し込み、そのまま冷却して固める手法を採る。

 鍛造は同様に溶かしたアルミ合金を鋳型に流し込んだうえで、高圧をかけて成形・製造するということになる(上記写真参照)。

 鍛造製品が鋳造より性能面で優れるのは材料強度が高いことだ。

 「一般的に塑性変形域(加えた力を取り除いても変形が残る領域)に至る強度(=耐力)、破壊に至る強度(=引張り強さ)に優れる」(エンケイ資料から抜粋)とされ、圧力をかけて組成を変える(日本刀の鍛冶仕事を思い出してほしい)ことで鋳造よりも軽量かつ強靱な特性が得られ、荷重に対する強さ(変形しにくさともいえる)が増すということだ。

 製法に関して、乗り心地に関してアルミホイールを製造するうえで見逃せない要素として、スムーズにホイールが回転する指標となる高い「真円度」を実現するという課題もある。

 真円度が低ければホイールから振動などを生み出す原因となるため、製造時に高い精度が要求される。

 アフターマーケット品などを装着する際にバランス取りが細かく必要になるのは、個々の製品の真円度を高めるための処置といえる。

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