JP2007137340A - 車両用ホイール - Google Patents

Abstract

【課題】車両用ホイールへのブレーキ摩耗粉の付着を低減する。
【解決手段】ホイール１０は、円筒状のリム１２と、リム１２の内周面１３からセンターディスク１４に延びるスポーク１６とを備え、リム１２の内周面１３及びスポーク１６の側壁部２４の少なくともいずれか一方にディンプル等の小乱流発生手段が形成されている。小乱流発生手段により、走行中にホイール１０の内部から外部へと流れる気流の境界層が層流境界層から乱流境界層へと遷移させられる。乱流境界層のほうが剥離しにくいので、気流が大きく乱されることなく車体外部の走行風に合流し得るようになる。よって、この気流に乗ってブレーキ摩耗粉が外部に排出され易くなり、ホイール１０へのブレーキ摩耗粉の付着が低減される。
【選択図】図１

Description

本発明は、円筒状のリムと、リムの内周面から中心部に延びるスポークとを備える車両用ホイールに関する。

従来から、タイヤを回転可能に車両に取り付けるために車両用ホイールが用いられている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。これらの車両用ホイールにおいては、ブレーキパッドやディスクブレーキの摩耗によって生じたブレーキダストがホイールに付着して汚れの原因となるということが知られている。

また、表面の略全域にわたってディンプルを設けたホイールキャップも知られている（例えば、特許文献３参照）。これにより、ホイールキャップ表面に生じる空気抵抗が軽減される。更に、キャリパマウントに、ブレーキロータ車両外方摩擦面の回転方向下流側を覆うカバーを設けたディスクブレーキも知られている（例えば、特許文献４参照）。このカバーにより、ディスクブレーキからのブレーキパッド摩耗粉がホイールの貫通孔から飛散してホイールの正面に付着することが防がれる。
特開平１０−３２４１０１号公報 特開平５−３１９００３号公報 実開昭６０−６０３０１号公報 特開平９−２５７０６２号公報

上述のように従来からブレーキの摩耗粉が付着してホイールを汚してしまうという問題が知られている。近年では、ブレーキ性能をより高めるために、ディスクブレーキの摩擦材をより積極的に削るようにすることも行われており、このような場合にはブレーキ摩耗粉が更に増加してしまう。排出されたブレーキ摩耗粉が一旦ホイールに付着して汚れてしまうと、走行風や雨滴などによりホイールが自然に浄化される可能性は低い。

そこで、本発明は、ブレーキ摩耗粉の付着を低減することができる車両用ホイールを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の車両用ホイールは、円筒状のリムと、リムの内周面から中心部に延びるスポークとを備える車両用ホイールであって、リムの内周面及びスポークの側壁部の少なくともいずれか一方に小乱流発生手段が形成されている。

この態様によれば、走行中にホイール内部からホイール外部へとリムの内周面及びスポークの側壁部に沿って流れる気流の境界層は、小乱流発生手段により層流境界層から乱流境界層へと遷移させられる。乱流境界層のほうが剥離しにくいので、気流が大きく乱されることなく車体外部の走行風に合流し得るようになる。よって、ブレーキ摩耗粉は、この気流に乗って外部に排出され易くなるので、ホイールへのブレーキ摩耗粉の付着を低減することができる。

小乱流発生手段は、凹部、凸部、溝部、または突起であってもよい。このようにすれば、簡易に乱流境界層を生じさせることができる。

本発明によれば、車両用ホイールへのブレーキ摩耗粉の付着を低減することが可能となる。

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係るホイール１０の正面図である。図２は、図１のＡ−Ａ線についての概略断面図である。図３は、ホイール１０の要部を示す図である。ホイール１０は、円筒状のリム１２と、センターディスク１４と、複数のスポーク１６とを含んで構成される。リム１２は、ホイール１０を車体に取り付けた際の車幅方向内側に向けて円筒状に延びるインナーリム１５を含む（図２参照）。センターディスク１４はホイール１０の中心部に位置している。センターディスク１４には、ホイール１０を車両の車軸に取り付けるためのセンターボア１８及び複数のボルト穴２０が形成されている。スポーク１６は、センターディスク１４からリム１２の内周面１３に向けて放射状に延びている。スポーク１６の一端はセンターディスクに固定され、他端はリム１２の内周面１３に固定されている。リム１２とセンターディスク１４とスポーク１６とは一体に形成されている。

開口部２２が、リム１２の内周面１３と、隣接する２本のスポーク１６の対向する側壁部２４とにより画定されている。開口部２２を通じてホイール１０の内部とホイール１０の外部との間を気体が流通することができる。これらの内周面１３及び側壁部２４の表面には、小乱流発生手段としてのディンプル２６が多数形成されている（図３参照）。ディンプル２６は、例えば、公知のゴルフボールの表面上に形成されているディンプルと同様の円形の凹部等の形状とされる。

図４及び図５を参照して、ホイール１０の走行時のホイール１０の内外の気流の流れを説明する。図４は、回転時のホイール１０近傍の気流の流れを説明するための図である。図４においては、ホイール１０が矢印Ｒの方向に（図４中で反時計回りに）回転して、図４において左方向にホイール１０が取り付けられた車両が走行しているものとする。

図４に示されるように、ホイール１０の進行方向と逆向きの走行風２８が、ホイール１０の外部を流れる。走行風２８がホイール１０の外部をセンターディスク１４及びスポーク１６の表面に沿って流れることにより、ホイール１０の外部は、ホイール１０の内部よりも低圧となる。そのため、ホイール１０の内部からホイール１０の外部へと流れる気流Ｆが生じる。気流Ｆは、ホイール１０が矢印Ｒ方向に回転しているので、矢印Ｒ方向とは逆方向に流れる。気流Ｆは、ホイール１０の外部に出ると走行風２８に合流する。

ホイール１０の内部には、ディスクブレーキのキャリパ３０が車体に固定されて取り付けられている。キャリパ３０は、図４においては点線で示されている。走行に伴いキャリパ３０が気流を受けると、キャリパ３０のブレーキパッドの摩耗によりキャリパ３０の内部または近傍に飛散していたブレーキ摩耗粉がその気流に乗ってホイール１０の内外に放出されることとなる。

従来のホイールにおいては、ホイール内部から外部へと流れる気流の境界層は、スポーク側壁部の車幅方向内側の端部付近で剥離してしまい、ホイール開口部で大きく乱れた流れとなっていた。このため、気流中のブレーキ摩耗粉がホイール表面に衝突したり、気流が停留する箇所で静電気によりホイールに吸着されたりして、ブレーキ摩耗粉がホイールに付着してしまっていた。特に、開口部に近接するリム内周面に気流の剥離域が形成されていると考えられ、その付近にブレーキ摩耗粉が多量に付着するおそれがあった。

ホイール表面を滑らかな状態に維持することができれば、ホイール内部から外部への気流が層流に維持されて、ブレーキ摩耗粉が気流に乗って外部に排出され得る。しかし、ホイール表面には使用に伴い泥等が付着してしまうため、ホイール表面を滑らかな状態に維持するのは困難である。また、ホイール表面を滑らかにするような塗装を施すことにより、付着したブレーキ摩耗粉を落としやすくする技術もあるが、現状では塗料の耐熱性及び耐久性が十分ではないため、その効果の持続期間がそれほど長くない。ホイール開口部は外部から見えやすい部分であるために、ブレーキ摩耗粉が付着すると車両の美観が損なわれてしまう。

図５は、開口部２２における気流の流れを説明するための図である。図５には、開口部２２とその周辺の概略断面図が示されている。本実施形態においては、図１ないし図３を参照して上述したように、ホイール１０の開口部２２を画定するホイール１０の表面に多数のディンプル２６が形成されている。これにより、ホイール１０の内部から外部に向かう気流Ｆの境界層は、乱流境界層３２に遷移する。なお、図５においては理解を容易にするために、乱流境界層３２の厚みが誇張して示されている。

気流Ｆの境界層を乱流境界層３２に遷移させることにより剥離が起こりにくくなる。そうすると、気流Ｆが大きく乱されずに走行風２８に合流することができるようになる。その結果、ブレーキ摩耗粉は、気流Ｆに乗ってホイール１０の外部に排出されやすくなるので、ホイール１０へのブレーキ摩耗粉の付着を低減することができる。

ディンプル２６の大きさや単位面積あたりの数、あるいは配置範囲は、適宜実験等により定めることが望ましい。例えば、従来気流の剥離域が生じていたリム１２の内周面１３の開口部２２に面している部位にディンプル２６を形成するようにしてもよい。

また、ディンプル２６は、ホイール１０の内部から開口部２２を通じてホイール１０の外部へと流れる気流Ｆの剥離点が、開口部２２の最外部、つまりホイール１０の意匠面近傍に位置するように形成することが望ましい。このように剥離点を開口部２２の最外部に配置すれば、気流Ｆを最も円滑に走行風２８に合流させ、ホイール１０の意匠面へのブレーキ摩耗粉の付着を低減することができるからである。

以上のように、本実施形態によれば、スポーク１６の側壁部２４及びリム１２の内周面１３にディンプル２６を形成されている。これにより、走行中にキャリパ３０から排出されるブレーキ摩耗粉が、ホイール１０の内部から外部に向かう気流に乗って円滑に外部へと排出される。よって、ホイール１０へのブレーキ摩耗粉の付着を低減することができる。

なお、本実施形態においてはディンプル２６は凹部としていたが、これに代えて凸部としてもよい。あるいは、図６に示されるように、ディンプル２６の代わりに、小乱流発生手段として溝部３４をリム１２の内周面１３及びスポーク１６の側壁部２４の少なくともいずれか一方に形成してもよい。図６においては、リム１２の内周面１３及びスポーク１６の側壁部２４の双方に溝部３４が形成されている。溝部３４は、ホイール１０の回転方向に対して垂直な溝とすることが望ましい。このようにすれば、ホイール１０の回転により生じる流れと溝部３４とが垂直となるので、境界層を乱流境界層に遷移させることができる。

更に、図７に示されるように、小乱流発生手段としての突起３６を、スポーク１６の車幅方向内側に形成してもよい。図７は、スポーク１６の断面図を示し、図中上方がホイール１０の外部となり、図中下方がホイール１０の内部となる。突起３６は、スポーク１６の長手方向に沿って形成される。突起３６の大きさは、例えばディンプル２６と同程度の大きさとすればよい。このようにすれば、スポーク１６の側壁部２４を平滑面とすることができるので、ホイール１０の塗装作業が容易になるという点で好ましい。また、更に他の小乱流発生手段の一例として、テニスボールの表面のような繊維状物質を開口部２２を画定するホイール１０の表面上に植設してもよい。

また、インナーリム１５の内周面１３上にディンプル２６等の小乱流発生手段を形成してもよい。インナーリム１５の表面は、開口部２２を通じて外部から視認されやすい。よって、インナーリム１５の表面にも本実施形態と同様に小乱流発生手段を形成すれば、ブレーキ摩耗粉の付着が低減されることとなるので好ましい。

本発明の一実施形態に係るホイールの正面図である。 図１のＡ−Ａ線についての概略断面図である。 本実施形態に係るホイールの要部を示す図である。 回転時のホイール近傍の気流の流れを説明するための図である。 開口部における気流の流れを説明するための図である。 本発明の変形例を示す図である。 本発明の他の変形例を示す図である。

符号の説明

１０ ホイール、 １２ リム、 １３ 内周面、 １６ スポーク、 ２４ 側壁部、 ２６ ディンプル。

Claims (2)

1. 円筒状のリムと、前記リムの内周面から中心部に延びるスポークとを備える車両用ホイールであって、
   前記リムの内周面及び前記スポークの側壁部の少なくともいずれか一方に小乱流発生手段が形成されていることを特徴とする車両用ホイール。
2. 前記小乱流発生手段は、凹部、凸部、溝部、または突起であることを特徴とする請求項１に記載の車両用ホイール。
   

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