JP2003048403A

JP2003048403A - 車両の車輪構造

Info

Publication number: JP2003048403A
Application number: JP2001240362A
Authority: JP
Inventors: Yuji Tanigawa; 祐治谷川; Hiroyuki Nakaya; 裕之中矢
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2001-08-08
Filing date: 2001-08-08
Publication date: 2003-02-18
Anticipated expiration: 2021-08-08
Also published as: JP4892797B2

Abstract

(57)【要約】【課題】車両の車輪構造においてブレーキ冷却性能を
悪化させることなく空力性能の向上を図ること。【解決手段】車両の走行時には、車輪１０のホイール
１１におけるリム部１１ａとハブ部１１ｂを連結する連
結部１１ｃに設けた通気孔１１ｃ１を通して車外方向へ
の空気流れを常に許容し、この空気流れを整流してリム
部１１ａに装着したタイヤ１２の車外側サイドウォール
１２ａに沿った空気流れに合流させる環状のガイド面２
１ａ（リングカバー２１の車外側表面）をリム部１１ａ
の車軸方向外端に設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両の車輪構造に
係り、詳しくはホイールに装着されるホイールカバー
（ホイールキャップとよばれることもある）またはホイ
ール自体の構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】ホイールに装着されるホイールキャップ
として、ホイールの車外側（表側）にてホイールにおけ
るリム部の側部に脱着可能に組付けられてリム部で囲ま
れた凹部の開口外周を塞ぐリング状のホイールカバー
と、このリング状ホイールカバーの車内側（内面側）に
設けられたホイールの回転に伴ってリング状ホイールカ
バーの開口部に向かう空気流れを起こすフィンと、リン
グ状ホイールカバーの開口部を開閉可能で内側に退避動
可能なセンターカバーと、ホイールの温度が上昇したと
きセンターカバーを退避動させる駆動機構と、リング状
ホイールカバーとセンターカバーの表面を面一に位置決
めする手段を備えたものが、例えば実開平２−３４３０
１の公報に開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記した公報のホイー
ルキャップにおいては、ホイールの温度が上昇すると、
センターカバーが退避動し、ホイールの回転に伴って空
気流れが生じるため、ホイール内部の熱気をリング状ホ
イールカバーの開口部を通して外方に排出することが可
能である。しかし、ブレーキ装置での加熱状態とホイー
ル内部の熱気が排出されてブレーキ装置が冷却される間
にはタイムラグがあって、仮に、ホイールの温度が上昇
したときにセンターカバーが瞬時に退避動したとして
も、ブレーキ装置をタイミングよく冷却することが難し
く、良好なブレーキ冷却性能を得ることが難しい。ま
た、上記した公報のホイールキャップは、構成が複雑で
あってコストと重量が増加する。

【０００４】また、上記した公報のホイールキャップに
おいては、リング状ホイールカバーとセンターカバーの
表面を面一に位置決めする手段を備えていて、ホイール
の温度が上昇しない状態では、フルホイールキャップと
して機能するようにしている。しかし、走行時の車輪周
囲の空気乱れ状況を観察すると、フルホイールキャップ
として機能しているときには、図５の（ｂ）に示したよ
うに、ホイールキャップ表面での空気乱れは小さくなる
ものの、車体のホイールハウスでの空気の吹き出しに起
因した空気乱れがタイヤ周りに若干残っている。このた
め、フルホイールキャップが空力性能面で最善とは言い
難い要素もあり、フルホイールキャップを採用した場合
のブレーキ冷却性能の悪化をも考慮すると、車両の車輪
構造にも改善の余地がある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、車両の車輪構
造においてブレーキ冷却性能を悪化させることなく空力
性能の向上を図る目的で提案されたものであり、車両の
走行時には、ホイールにおけるリム部とハブ部を連結す
る連結部に設けた通気孔を通して車外方向への空気流れ
を常に許容し、この空気流れを整流して前記リム部に装
着したタイヤの車外側サイドウォールに沿った空気流れ
に合流させる環状のガイド面を前記リム部の車軸方向外
端に設けたこと（請求項１に係る発明）に特徴がある。

【０００６】この場合において、前記環状ガイド面の内
周に円形のガイド面を同心的に設けて、前記環状ガイド
面と前記円形ガイド面間に常時開口する通気部（環状の
通気開口でもよく、また複数個の通気孔でも径方向また
は周方向に長い複数個の通気スリットでもよい）を設け
ること（請求項２に係る発明）が望ましく、前記環状ガ
イド面が前記円形ガイド面の径外方延長面（平坦面でも
曲率半径の大きな曲面でも実施可能）に略一致するよう
に設けること（請求項３に係る発明）が更に望ましい。

【０００７】また、前記環状ガイド面のみを設ける場合
において、前記環状ガイド面の外径を前記ホイールの外
径と略等しくし、前記環状ガイド面の内径を前記ホイー
ルの外径の４０〜８０％の径とすること（請求項４に係
る発明）が望ましく、前記環状ガイド面と前記円形ガイ
ド面を設ける場合において、前記環状ガイド面の外径を
前記ホイールの外径と略等しくし、前記環状ガイド面の
内径を前記ホイールの外径の６０〜８０％の径とし、か
つ前記円形ガイド面の外径を前記ホイールの外径の３０
〜４０％の径とすること（請求項５に係る発明）が望ま
しい。

【０００８】また、前記環状ガイド面と前記円形ガイド
面は、前記ホイールに装着されるホイールカバーに形成
すること（請求項６または７に係る発明）が可能であ
り、また前記ホイール自体に形成すること（請求項８ま
たは９に係る発明）も可能である。

【０００９】

【発明の作用・効果】本発明による車両の車輪構造（請
求項１に係る発明）においては、車両の走行時、ホイー
ルに設けた通気孔を通して空気が常に車内側（車輪の内
側）から車外側（車輪の外側）に通過し、この空気が環
状ガイド面の内周開口から車外側に向けて流れる。この
ため、車輪のブレーキ装置は上記した空気流れにより的
確に冷却される。

【００１０】ところで、本発明では、上記した空気流れ
（ブレーキ装置を冷却した空気流）が、環状ガイド面の
外表面に沿って流れる空気流れによって整流されて、タ
イヤの車外側サイドウォールに沿った空気流れに合流す
る。このため、上記した空気流れ（ブレーキ装置を冷却
した風）に起因した車輪外側面に沿った空気流れの乱れ
を低減することが可能である。

【００１１】また、本発明では、ホイールに設けた通気
孔と環状ガイド面の内周開口を通して空気が常に車外方
向に向けて流れていて、車体のホイールハウスでの空気
の吹き出し量が少なくされている。このため、この空気
の吹き出しに起因した空気乱れを小さくすることが可能
である。したがって、本発明では、ブレーキ冷却性能を
悪化させることなく空力性能の向上（抗力係数Ｃ_Ｄの低
減）を図ることが可能である。

【００１２】また、本発明の実施に際して、環状ガイド
面の内周に円形のガイド面を同心的に設けて、環状ガイ
ド面と円形ガイド面間に常時開口する通気部を設けた場
合（請求項２に係る発明の場合）には、上記した空気流
れ（ブレーキ装置を冷却した空気流）が、環状ガイド面
と円形ガイド面の各外表面に沿って流れる空気流れによ
って整流されて、タイヤの車外側サイドウォールに沿っ
た空気流れに合流する。このため、上記した空気流れ
（ブレーキ装置を冷却した空気流）に起因した車輪外側
面に沿った空気流れの乱れを更に低減することが可能で
ある。

【００１３】この場合において、環状ガイド面が円形ガ
イド面の径外方延長面（平坦面でも曲率半径の大きな曲
面でも実施可能）に略一致するように設けた場合（請求
項３に係る発明の場合）には、上記した空気流れ（ブレ
ーキ装置を冷却した空気流）が、環状ガイド面と円形ガ
イド面の各外表面に沿って流れる空気流れによって連続
的に整流されて、上記した空気乱れが効率よく低減され
る。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の一実施形態を図
面に基づいて説明する。図１および図２は本発明による
車輪構造を示していて、この車輪構造では車輪１０のホ
イール１１に装着されるホイールカバー２０が樹脂製の
リングカバー２１とセンターカバー２２の二部材で構成
されている。車輪１０は、アルミ製（スチール製でも実
施可能）のホイール１１とこれに装着されたタイヤ１２
によって構成されていて、ホイール１１はタイヤ１２が
装着されるリム部１１ａと、車軸（前車軸または後車
軸）にボルト(共に図示省略)で連結されるハブ部１１ｂ
と、リム部１１ａとハブ部１１ｂを連結し８個の扇状通
気孔１１ｃ１を形成するスポーク状の連結部１１ｃを一
体的に備えており、図１に示したブレーキ装置３０によ
って制動可能とされている。

【００１５】リングカバー２１は、ホイール１１におけ
るリム部１１ａの車軸方向外端に近接して設けられてい
て、車外側（表面側）に環状のガイド面２１ａを有して
おり、車内側（背面側）に設けた係止部２１ｂにてホイ
ール１１のリム部１１ａ内周に脱着可能に組付けられて
いる。環状ガイド面２１ａは、曲率半径を略２０００ｍ
ｍとした曲面であり、外径Ｄ１（リングカバー２１の外
径でもある）がホイール１１の外径Ｄａと略等しくさ
れ、内径Ｄ２（リングカバー２１の内径でもある）がホ
イール１１の外径Ｄａの略６６％の径とされていて、径
方向のリング巾Ｗがホイール１１の外径Ｄａの略１７％
とされている。

【００１６】上記したリング巾Ｗと抗力係数Ｃ_Ｄの低減
効果との関係は、センターカバー２２の外径Ｄ３をホイ
ール１１の外径Ｄａの略４０％の径とした場合、図３の
実線で示したように変化し、リング巾Ｗがホイール１１
の外径Ｄａの略１７％であるときに抗力係数Ｃ_Ｄの低減
効果が最大となることを確認しているが、１０％以上で
あればフルホイールカバーを採用した場合の抗力係数Ｃ
_Ｄの低減効果より効果大となり、２０％を超えるとブレ
ーキ冷却性能に悪影響を与えるおそれがあるため、リン
グ巾Ｗはホイール１１の外径Ｄａの１０〜２０％に設定
して実施するのが望ましい。図３の実線で示した関係
は、センターカバー２２の外径Ｄ３をホイール１１の外
径Ｄａの略３０％の径とした場合にも同様に得られるこ
とを図４に示したように確認している。図４は、リング
巾Ｗをホイール１１の外径Ｄａの略１７％とした場合
の、センターカバー２２の外径Ｄ３と抗力係数Ｃ_Ｄの低
減効果との関係を示している。

【００１７】センターカバー２２は、ホイール１１にお
けるハブ部１１ｂの車外側に所定長さ離して設けられて
いて、車外側（表面側）に円形のガイド面２２ａを有し
ており、車内側（背面側）に設けた係止部２２ｂにてホ
イール１１のハブ部１１ｂ内周に脱着可能に組付けられ
ている。円形ガイド面２２ａは、曲率半径を略２０００
ｍｍとした曲面であり、外径Ｄ３（センターカバー２２
の外径でもある）がホイール１１の外径Ｄａの略４０％
の径とされていて、環状ガイド面２１ａに対して同心的
で、環状ガイド面２１ａが円形ガイド面２２ａの径外方
延長面に略一致するように設定されており、環状ガイド
面２１ａと円形ガイド面２２ａ間にはホイール１１の通
気孔１１ｃ１と重合する環状の通気部Ｓが形成されてい
る。

【００１８】上記のように構成した本実施形態において
は、車両の走行時、ホイール１１に設けた通気孔１１ｃ
１を通して空気が常に車内側（車輪の内側）から車外側
（車輪の外側）に通過し、この空気が環状ガイド面２１
ａと円形ガイド面２２ａ間の環状通気部Ｓから図１およ
び図２の矢印で示したように車外側に向けて流れる。こ
のため、車両の走行時には、車輪１０を制動するブレー
キ装置３０が上記した空気流れにより常に的確に冷却さ
れる。

【００１９】ところで、本実施形態では、上記した空気
流れ（ブレーキ装置３０を冷却した空気流）が、環状ガ
イド面２１ａの外表面に沿って流れる空気流れによって
整流されて、または環状ガイド面２１ａと円形ガイド面
２２ａの各外表面に沿って流れる空気流れによって連続
的に整流されて、タイヤ１２の車外側サイドウォール１
２ａに沿った空気流れに合流する。このため、上記した
空気流れ（ブレーキ装置３０を冷却した空気流）に起因
した車輪外側面に沿った空気流れの乱れを、図５の
（ａ）に示したように、効果的に低減することが可能で
ある。

【００２０】図５の（ａ）は、本実施形態の車輪構造を
採用した車両での走行時の車輪外側面に沿った空気流れ
の乱れ状況を示していて、図中符号Ａはホイールカバー
表面での乱れを示し、図中符号Ｂはホイールハウスでの
タイヤ周りの乱れを示している。また、図５の（ｂ）
は、従来のフルホイールカバーを採用した車両での走行
時の車輪外側面に沿った空気流れの乱れ状況を示してい
て、図中符号Ｃはホイールカバー表面での乱れを示し、
図中符号Ｄはホイールハウスでのタイヤ周りの乱れを示
している。また、図５の（ｃ）は、ホイールカバー無し
の車両での走行時の車輪外側面に沿った空気流れの乱れ
状況を示していて、図中符号Ｅはホイールカバー表面で
の乱れを示し、図中符号Ｆはホイールハウスでのタイヤ
周りの乱れを示している。

【００２１】また、本実施形態では、ホイール１１に設
けた通気孔１１ｃ１と、環状ガイド面２１ａと円形ガイ
ド面２２ａ間の環状通気部Ｓとを通して、空気が常に車
外方向に向けて流れていて、車体４０のホイールハウス
４１での空気の吹き出し量が少なくされている。このた
め、この空気の吹き出しに起因した空気乱れを、図５の
（ａ）と（ｂ）から明らかなように、小さくすることが
可能である。したがって、本実施形態では、ブレーキ冷
却性能を悪化させることなく空力性能の向上（抗力係数
Ｃ_Ｄの低減）を図ることが可能である。

【００２２】上記実施形態においては、二部材で構成さ
れるホイールカバー２０のリングカバー２１とセンター
カバー２２に、環状ガイド面２１ａと円形ガイド面２２
ａをそれぞれ形成して実施したが、図６に示した実施形
態のように、一部材で構成される樹脂製ホイールカバー
１２０のリングカバー部１２１とセンターカバー部１２
２（上記したリングカバー２１とセンターカバー２２に
相当するもの）に、環状ガイド面１２１ａと円形ガイド
面１２２ａをそれぞれ形成して実施することも可能であ
り、この実施形態においても、上記実施形態と同様の作
用効果を得ることが可能である。

【００２３】図６に示したホイールカバー１２０は、リ
ングカバー部１２１とセンターカバー部１２２を備える
とともに、リングカバー部１２１とセンターカバー部２
２を連結するスポーク状の連結部１２３を備えていて、
リングカバー部１２１の車内側（背面側）に設けた係止
部(図示省略)にて上記実施形態と同様にホイール１１の
リム部１１ａ内周に脱着可能に組付けられている。な
お、リングカバー部１２１とセンターカバー部１２２を
連結する連結部の形状は、図６に示したスポーク形状に
限定されるものではなく、環状で環状ガイド面１２１ａ
および円形ガイド面１２２ａと連続する表面を有すると
ともに多数の小孔を有する形状や、環状で環状ガイド面
１２１ａおよび円形ガイド面１２２ａと連続する表面を
有するとともに円弧状の長孔を同心状に複数個有する形
状であってもよい。

【００２４】また、上記実施形態においては、ホイール
カバー２０のリングカバー２１とセンターカバー２２に
形成される環状ガイド面２１ａと円形ガイド面２２ａを
曲率半径の大きな曲面（曲率半径を略２０００ｍｍとし
た曲面）として本発明を実施したが、環状ガイド面２１
ａと円形ガイド面２２ａを共に平坦面として本発明を実
施することも可能である。

【００２５】また、上記実施形態においては、ホイール
カバー２０または１２０に環状ガイド面と円形ガイド面
を設けて実施したが、円形ガイド面を無くし環状ガイド
面のみを設けて本発明を実施する（ホイールカバー２０
ではセンターカバー２２を無くして実施する、ホイール
カバー１２０ではセンターカバー部１２２に例えば通気
孔を設けて実施する）ことも可能である。なお、ホイー
ルカバー２０にてセンターカバー２２を無くして実施し
た場合には、リング巾Ｗと抗力係数Ｃ_Ｄの低減効果との
関係が、図３の破線にて示したように変化するため、ま
たこの場合にはセンターカバー２２を無くしたことでホ
イールカバー２０での通気性が良好となり、リング巾Ｗ
がホイール１１の外径Ｄａの３０％を超えるまではブレ
ーキ冷却性能に悪影響を与えることがないため、リング
巾Ｗはホイール１１の外径Ｄａの１０〜３０％に設定し
て実施するのが望ましい。

【００２６】また、上記実施形態においては、ホイール
１１に装着されるホイールカバー２０に環状ガイド面２
１ａと円形ガイド面２２ａを形成して実施したが、アル
ミ製ホイール自体に環状ガイド面と円形ガイド面（上記
した環状ガイド面２１ａと円形ガイド面２２ａに相当す
るもの）または環状ガイド面のみを形成して実施するこ
とも可能であり、この実施形態においても上記実施形態
と同様の作用効果を得ることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す側面図である。

【図２】図１に示した車輪およびホイールカバーの縦
断面図である。

【図３】リングカバーのリング巾と抗力係数Ｃ_Ｄの低
減効果との関係を示す特性線図である。

【図４】センターカバーの外径と抗力係数Ｃ_Ｄの低減
効果との関係を示す特性線図である。

【図５】車両走行時の車輪外側面に沿った空気流れの
乱れ状況を示す図である。

【図６】本発明の他の実施形態を示す側面図である。

【符号の説明】

１０…車輪、１１…ホイール、１１ａ…リム部、１１ｂ
…ハブ部、１１ｃ…連結部、１１ｃ１…通気孔、１２…
タイヤ、１２ａ…車外側サイドウォール、２０…ホイー
ルカバー、２１…リングカバー、２１ａ…環状ガイド
面、２２…センターカバー、２２ａ…円形ガイド面、３
０…ブレーキ装置、Ｓ…通気部、Ｄａ…ホイールの外
径、Ｄ１…環状ガイド面の外径（リングカバーの外
径）、Ｄ２…環状ガイド面の内径（リングカバーの内
径）、Ｄ３…円形ガイド面の外径（センターカバーの外
径）。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】車両の走行時には、ホイールにおけるリ
ム部とハブ部を連結する連結部に設けた通気孔を通して
車外方向への空気流れを常に許容し、この空気流れを整
流して前記リム部に装着したタイヤの車外側サイドウォ
ールに沿った空気流れに合流させる環状のガイド面を前
記リム部の車軸方向外端に設けたことを特徴とする車両
の車輪構造。
【請求項２】請求項１に記載の車両の車輪構造におい
て、前記環状ガイド面の内周に円形のガイド面を同心的
に設けて、前記環状ガイド面と前記円形ガイド面間に常
時開口する通気部を設けたことを特徴とする車両の車輪
構造。
【請求項３】請求項２に記載の車両の車輪構造におい
て、前記環状ガイド面が前記円形ガイド面の径外方延長
面に略一致するように設けたことを特徴とする車両の車
輪構造。
【請求項４】請求項１に記載の車両の車輪構造におい
て、前記環状ガイド面の外径を前記ホイールの外径と略
等しくし、前記環状ガイド面の内径を前記ホイールの外
径の４０〜８０％の径としたことを特徴とする車両の車
輪構造。
【請求項５】請求項２に記載の車両の車輪構造におい
て、前記環状ガイド面の外径を前記ホイールの外径と略
等しくし、前記環状ガイド面の内径を前記ホイールの外
径の６０〜８０％の径とし、かつ前記円形ガイド面の外
径を前記ホイールの外径の３０〜４０％の径としたこと
を特徴とする車両の車輪構造。
【請求項６】請求項１または４に記載の車両の車輪構
造において、前記環状ガイド面を前記ホイールに装着さ
れるホイールカバーに形成したことを特徴とする車両の
車輪構造。
【請求項７】請求項２、３または５に記載の車両の車
輪構造において、前記環状ガイド面と前記円形ガイド面
を前記ホイールに装着されるホイールカバーに形成した
ことを特徴とする車両の車輪構造。
【請求項８】請求項１または４に記載の車両の車輪構
造において、前記環状ガイド面を前記ホイール自体に形
成したことを特徴とする車両の車輪構造。
【請求項９】請求項２、３または５に記載の車両の車
輪構造において、前記環状ガイド面と前記円形ガイド面
を前記ホイール自体に形成したことを特徴とする車両の
車輪構造。