JP2010202171A - ホイールキャップ - Google Patents

Abstract

【課題】車両の走行安定性および燃費の向上と、ブレーキ装置の冷却効率の向上とを高い次元で両立し得るホイールキャップを提供する。
【解決手段】ホイールキャップ１は、車輪のホイールに取り付けられるホイールキャップであって、開口部１２を有するキャップ本体１０と、車輪の回転速度に応じて開口部１２を開放する第１状態と開口部１２を塞ぐ第２状態とを切り換え可能にキャップ本体１０に連結されたシャッター部材２０と、シャッター部材２０を弾性をもって第１状態となる方向に付勢する戻りばね２６と、を備える。シャッター部材２０は、キャップ本体１０の回転中心Ｘからずれた位置に一端が連結され、当該一端を支点に回動することで第１状態と第２状態との間を遷移する。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両のホイールに取り付けられるホイールキャップに関する。

車両のディスクホイールに対して、その外面を覆うように取り付けられるホイールキャップであって、通風用の開口部（以下、適宜、通風口と称する場合がある）を設けることで、ディスクホイールに設けられたブレーキ装置で発生した熱を外部に放散しやすくした構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。

実開昭６３−１２３３０２号公報 特開平０５−２２１２０１号公報

ホイールキャップに通風口を設けた場合、車両の走行中に、ホイール側から通風口を通って外側に向かう空気の流れが生じ得る。ホイール側から外側に向かう空気の流れが生じた場合、通風口から噴出した空気は車両側面の気流を乱す可能性があった。特に、車両が高速走行している場合に車両側面の気流を乱す可能性があった。車両側面の気流が乱れると、車両の走行安定性が低下するおそれや、車両の空気抵抗が増大して燃費が低下するおそれがあった。

そこで、車両側面における気流の乱れを防ぐために、ホイールキャップに設けられた通風口の大きさを小さくすることが考えられる。しかしながら、ホイールキャップの通風口が小さいと、ホイール側から外側に流れる空気の量が不足し、ブレーキ装置の冷却効率が低下してしまうおそれがあった。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、車両の走行安定性および燃費の向上と、ブレーキ装置の冷却効率の向上とを高い次元で両立し得るホイールキャップを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様のホイールキャップは、車輪のホイールに取り付けられるホイールキャップであって、開口部を有するキャップ本体と、車輪の回転速度に応じて前記開口部を開放する第１状態と前記開口部を塞ぐ第２状態とを切り換え可能に前記キャップ本体に連結されたシャッター部材と、前記シャッター部材を弾性をもって第１状態となる方向に付勢する付勢部材と、を備え、前記シャッター部材は、前記キャップ本体の回転中心からずれた位置に一端が連結され、当該一端を支点に回動することで第１状態と第２状態との間を遷移することを特徴とする。

この態様によれば、車両の走行安定性および燃費の向上と、ブレーキ装置の冷却効率の向上とを高い次元で両立できる。

上記態様において、前記キャップ本体は複数の開口部を有し、前記シャッター部材は、前記複数の開口部に対応して複数設けられ、複数のシャッター部材のうちいずれか１つのシャッター部材の遷移に同期して他のシャッター部材が遷移するように前記複数のシャッター部材を互いに連結する連結部材を備えてもよい。これによれば、より確実に車両の走行安定性および燃費の向上と、ブレーキ装置の冷却効率の向上とを図ることができる。

本発明によれば、車両の走行安定性および燃費の向上と、ブレーキ装置の冷却効率の向上とを高い次元で両立できる。

実施形態１に係るホイールキャップを外側から見た概略斜視図である。 実施形態１に係るホイールキャップを内側から見た概略斜視図である。 図３（Ａ）は、シャッター部材の第１状態から第２状態への遷移を説明するための図であり、図３（Ｂ）は、シャッター部材の第２状態から第１状態への遷移を説明するための図である。 図４（Ａ）は、実施形態２に係るホイールキャップの概略背面図であり、図４（Ｂ）は、実施形態２の変形例に係るホイールキャップの概略背面図である。

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（以下、実施形態という）について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。

（実施形態１）
図１は、実施形態１に係るホイールキャップを外側から見た概略斜視図である。図２は、実施形態１に係るホイールキャップを内側から見た概略斜視図である。なお、図２では、シャッター部材を１つだけ図示し、残りのシャッター部材の図示を省略している。

図１に示すように、本実施形態に係るホイールキャップ１は、図示しない車輪のホイールに従来周知の方法で取り付けられるホイールキャップであり、開口部１２を有するキャップ本体１０を備えている。本実施形態では、略涙滴形状の５つの開口部１２が同心円上に等間隔に配置されているが、開口部１２の個数、形状、配置などは特に限定されない。

また、図２に示すように、ホイールキャップ１は、キャップ本体１０の内側の面に、シャッター部材２０と、戻りばね２６（付勢部材）とを備えている。シャッター部材２０は、車輪の回転速度に応じて開口部１２を開放する第１状態と開口部１２を塞ぐ第２状態とを切り換え可能にキャップ本体１０に連結されている。具体的には、キャップ本体１０の回転中心Ｘからずれた位置に連結軸１４が突設されている。そして、シャッター部材２０は開口部１２の形状と同様に略涙滴型であり、その一端が連結軸１４に対して回動可能に連結されている。これにより、シャッター部材２０は、図２において矢印Ａで示すように、連結軸１４に連結された一端を支点に回動し、開口部１２を開放する第１状態（実線で示す状態）と、開口部１２を塞ぐ第２状態（破線で示す状態）との間を遷移する。以下、適宜、第１状態にあるときのシャッター部材２０の位置を第１位置、第２状態にあるときのシャッター部材２０の位置を第２位置という場合がある。

連結軸１４には、戻りばね２６が設けられ、また、シャッター部材２０の連結軸１４近傍には係止棒２４が設けられている。係止棒２４は、キャップ本体１０と対向する側のシャッター部材２０の主表面から突出しており、戻りばね２６は、所定の付勢力を持って係止棒２４に当接している。そして、戻りばね２６は、開口部１２が開放される方向、すなわちシャッター部材２０が第１状態となる方向にシャッター部材２０を付勢している。

シャッター部材２０の他端側、すなわち連結軸１４に連結された連結端と反対側の開放端側の端部領域には、重り部材２２が設けられており、重り部材２２の設けられた位置がシャッター部材２０の重心となっている。また、キャップ本体１０には、第１状態と第２状態との間を遷移するシャッター部材２０の開放端側端部が描く軌跡に沿って延び、シャッター部材２０の開放端側端部がスライド可能に嵌合する凹部を有するスライドレール１６が設けられている。シャッター部材２０は、その開放端側端部がスライドレール１６に嵌合した状態で連結軸１４を支点にして回動するため、第１状態と第２状態との間の遷移がスムーズに行われる。

スライドレール１６は、各シャッター部材２０に対応してキャップ本体１０に設けられており、各１つの開口部１２とスライドレール１６とシャッター部材２０とで一セットとなっている。スライドレール１６の端部のうち、第１位置に近い側の端部１６ａは、隣接する他セットのうち第１位置に近い側の他セットの開口部１２の側端まで延びている。したがって、第１状態にあるシャッター部材２０は、第２位置において、その側面が第２位置に近い側で隣接する他セットのスライドレール１６の端部１６ａに当接して、シャッター部材２０の回動が第２位置にて停止される。開口部１２の周縁には側壁１３が連結されており、側壁１３の開放端側端部が第２状態にあるシャッター部材２０の表面と密接することで、開口部１２が確実に塞がれる。

続いて、上述の構成を備えたホイールキャップ１の動作を説明する。図３（Ａ）は、シャッター部材の第１状態から第２状態への遷移を説明するための図であり、図３（Ｂ）は、シャッター部材の第２状態から第１状態への遷移を説明するための図である。

本実施形態に係るホイールキャップ１では、シャッター部材２０が回動する際の支点となる連結軸１４が、車輪の回転中心であるキャップ本体１０の回転中心Ｘからずれた位置に配置されている。そのため、車輪が所定回転方向に回転したときにシャッター部材２０にかかる遠心力によって、連結軸１４を軸にしてシャッター部材２０を回動させる方向の力が生じる。本実施形態では、遠心力によって生じる力がシャッター部材２０を第２状態に遷移させる方向の力となるように、第１状態にあるときのシャッター部材２０の位置と第２状態にあるときのシャッター部材２０の位置とが規定されている。また、所定回転方向に回転している車輪の回転速度が低下したときに、シャッター部材２０にかかる慣性力がシャッター部材２０を第１状態に遷移させる方向の力となるように、第１状態にあるときのシャッター部材２０の位置と第２状態にあるときのシャッター部材２０の位置とが規定されている。

具体的には、図３（Ａ）に示すように、第１状態にあるときのシャッター部材２０の重心Ｙの位置は、回転中心Ｘと連結軸１４とを通る基準線Ｍに対して、車輪の所定回転方向の進み側に位置している。また、第１状態にあるときのシャッター部材２０の重心Ｙの位置、すなわち重り部材２２の中心が、第２状態にあるときのシャッター部材２０の重心Ｙの位置よりも、車輪の所定回転方向の進み側に位置している。また、第１状態にあるときのシャッター部材２０の重心Ｙと回転中心Ｘを通る線と基準線Ｍとがなす角度αの大きさと、第２状態にあるときのシャッター部材２０の重心Ｙと回転中心Ｘを通る線と基準線Ｍとがなす角度βの大きさとを比較すると、α＞βとなっている。

すなわち、ホイールキャップ１では、車輪の回転速度が増加したときにシャッター部材２０にかかる慣性力と、車輪の回転によりシャッター部材２０にかかる遠心力によって、シャッター部材２０が戻りばね２６の付勢力に抗して、第１状態から第２状態に遷移するとともに第２状態に維持される。また、車輪の回転速度が低下したときにシャッター部材２０にかかる慣性力と、戻りばね２６の付勢力によって、シャッター部材２０が第２状態から第１状態に遷移するとともに第１状態に維持される。ここで、本実施形態では、前記所定回転方向は、車両が前進する回転方向である。

図３（Ａ）に示すように、シャッター部材２０には、戻りばね２６により第１状態に遷移する方向の付勢力ｂがかかっている。そのため、車輪の停止時、あるいは車輪の回転速度が所定速度以下の場合には、シャッター部材２０は第１状態となっている。シャッター部材２０が第１状態にあって、車輪が矢印Ｂ方向に回転すると、車輪の回転の加速により、シャッター部材２０には、シャッター部材２０を第１状態から第２状態に遷移させる方向の慣性力が作用する。また、シャッター部材２０には遠心力ａがかかる。シャッター部材２０に遠心力ａがかかると、遠心力ａから第２状態に遷移させる方向の力ｃが生じる。車輪の回転によるシャッター部材２０の慣性力と第２状態に遷移させる方向の力ｃの大きさの合計が、戻りばね２６の付勢力ｂの大きさを上回ると、シャッター部材２０は第１状態から第２状態に遷移し始める。

シャッター部材２０が第１位置から第２位置に近づくにつれて、戻りばね２６の付勢力ｂは次第に大きくなるが、車輪の速度が増加するにつれてシャッター部材２０にかかる遠心力ａが増大し、それにともなって第２状態に遷移させる方向の力ｃも増大する。そのため、シャッター部材２０は、加速による慣性力および第２状態に遷移させる方向の力ｃの合計と付勢力ｂとがバランスしながら第２状態に遷移していく。

シャッター部材２０が第２位置に到達して第２状態となると、シャッター部材２０は、隣接する他セットのスライドレール１６に当接して回動が停止される。そのため、シャッター部材２０が第２状態となった後、車輪の回転速度がさらに上昇しても、シャッター部材２０は第２位置で停止したままとなる。また、車輪が所定速度に到達して等速度で回転し始めると、シャッター部材２０の慣性力は第２状態に遷移させる方向に作用しなくなるが、シャッター部材２０には遠心力によって第２状態に遷移させる方向の力ｃがかかり続ける。そのため、シャッター部材２０は戻りばね２６の付勢力に抗して第２状態を維持し続ける。

そして、図３（Ｂ）に示すように、シャッター部材２０が第２状態にあって、車輪の回転速度が低下すると、シャッター部材２０にかかる遠心力ａが小さくなり、それにともなって第２状態に遷移させる方向の力ｃも小さくなる。一方、シャッター部材２０には、車輪の回転速度の減速によって、シャッター部材２０を第２状態から第１状態に遷移させる方向の慣性力ｄが作用する。そして、第２状態に遷移させる方向の力ｃの大きさが、戻りばね２６の付勢力ｂと第１状態に遷移させる方向の慣性力ｄの大きさの合計を下回ると、シャッター部材２０は第２状態から第１状態に遷移し始める。

シャッター部材２０が第２位置から第１位置に近づくにつれて、戻りばね２６の付勢力が小さくなるが、車輪の速度が低下するにつれてシャッター部材２０にかかる遠心力ａが減少し、それにともなって第２状態に遷移させる方向の力ｃも減少する。そのため、シャッター部材２０は、減速による慣性力ｄおよび戻りばね２６の付勢力ｂの合計と、第２状態に遷移させる方向の力ｃとがバランスしながら第１状態に遷移していく。

シャッター部材２０が第１位置に到達して第１状態となると、シャッター部材２０の回動が停止される。車輪の回転が停止するか、あるいは車輪が等速回転し始めると、シャッター部材２０の慣性力は第１状態に遷移させる方向に作用しなくなるが、シャッター部材２０には戻りばね２６の付勢力ｂがかかり続ける。そのため、シャッター部材２０は第１状態を維持し続ける。

以上説明した動作により、シャッター部材２０は第１状態と第２状態との間を遷移する。

以上の構成による動作を総括すると、本実施形態に係るホイールキャップ１は、車輪の回転速度に応じて開口部１２を開放する第１状態と開口部１２を塞ぐ第２状態とを切り換え可能にキャップ本体１０に連結されたシャッター部材２０を備える。そして、シャッター部材２０は、キャップ本体１０の回転中心Ｘからずれた位置に一端が連結され、当該一端を支点に回動して第１状態と第２状態との間を遷移している。そのため、車輪の回転速度が増加すると、シャッター部材２０に対して第２状態に遷移させる方向の力がかかり、一方、車輪の回転速度が低下すると、シャッター部材２０に対して第１状態に遷移させる方向の力がかかる。したがって、車輪の回転速度に応じて、より確実に、あるいは高精度に開口部１２の開口度、すなわち遮蔽量を調整することが可能となる。

そして、これにより、車両側面の気流を乱す可能性が高く、またブレーキの使用頻度が比較的低いためにブレーキ装置の冷却があまり必要とされない高速走行状態では開口部を塞ぎ、車両側面の気流を乱す可能性が低く、ブレーキ装置の十分な冷却が求められやすい低速走行状態では開口部を開くことができる。よって、車両の走行安定性および燃費の向上と、ブレーキ装置の冷却効率の向上とを高い次元で両立することができる。また、車速あるいは車輪の回転速度と開口部１２の開口面積との関係は、シャッター部材２０の質量（重り部材２２の質量）と、戻りばね２６の付勢力の大きさの調整によって、自由に設定することが可能である。

また、本実施形態にかかるホイールキャップ１では、電気的な駆動手段などを用いずに、簡単な構成でシャッター部材２０の変位を行っている。そのため、車両本体から遠く、路面に近い位置に設けられるために電気的な配線が困難であり、また路面から受ける衝撃が大きいホイールキャップとして、より好適な構成である。

（実施形態２）
実施形態２では、複数のシャッター部材のうちいずれか１つのシャッター部材の移動に同期して他のシャッター部材が移動するように複数のシャッター部材を互いに連結する連結部材を備えた点が実施形態１と異なる。なお、ホイールキャップ１の全体構成、シャッター部材２０の状態切り換え動作は実施形態１と基本的に同一である。実施形態１と同一の構成については同一の符号を付し、その説明は適宜省略する。

実施形態１の構成において、車輪の回転速度が低下すると、シャッター部材２０には、シャッター部材２０を第２状態から第１状態に遷移させる方向の慣性力ｄが作用するが、車両の減速による慣性力もシャッター部材２０に作用する。この車両の減速による慣性力は、車両の進行方向の力であり、図３における左方向の力である。そのため、車両の減速による慣性力は、キャップ本体１０の下側に位置するシャッター部材２０には、当該シャッター部材２０を第１状態から第２状態に遷移させる方向の力となる。そのため、戻りばね２６の付勢力ｂと、車輪の回転速度の低下による第１状態に遷移させる方向の慣性力ｄが、車両の減速による慣性力と相殺されてしまい、車輪の下側に位置するシャッター部材２０の第１状態への遷移が妨げられてしまう可能性がある。

そこで、本実施形態にかかるホイールキャップ１は、複数のシャッター部材２０のうちいずれか１つのシャッター部材２０の移動に同期して他のシャッター部材２０が移動するように、複数のシャッター部材２０を互いに連結する連結部材３０を備えている。

図４（Ａ）は、実施形態２に係るホイールキャップの概略背面図であり、図４（Ｂ）は、実施形態２の変形例に係るホイールキャップの概略背面図である。

図４（Ａ）に示すように、連結部材３０は、本体部３１と、長穴３４を有する連結腕部３２を含む。本体部３１は、連結軸１４を通る円の内側においてキャップ本体１０に対して、キャップ本体１０の回転とは独立に回転可能に連結されている。本体部３１は、その回転中心がキャップ本体１０の回転中心Ｘと重なるように配置されている。本体部３１の外周端部には、複数のシャッター部材２０のそれぞれの係止棒２４に向かって延びるように、複数の連結腕部３２が設けられている。各連結腕部３２の開放端側には、長穴３４が設けられている。長穴３４は、その長手方向がキャップ本体１０の径方向と一致するように配置されている。

本実施形態では、係止棒２４はシャッター部材２０を貫通して両側の主表面から突出しており、キャップ本体１０と対向する側の主表面から突出した部分は戻りばね２６に当接し、他方の主表面から突出した部分は長穴３４にスライド可能に挿入されている。係止棒２４は、シャッター部材２０が第１状態のときに回転中心Ｘに近い側の長穴３４の第１端部に位置し、シャッター部材２０が第２状態のときに回転中心Ｘから遠い側の長穴３４の第２端部に位置するように、長穴３４に挿入されている。

このような構成において、矢印Ｂで示す方向に車輪が回転すると、シャッター部材２０が矢印Ｃで示す方向に変位して、第１状態から第２状態に遷移し始める。シャッター部材２０が第１状態から第２状態に遷移し始めると、それにともなって係止棒２４も長穴３４の内側面に当接しながら矢印Ｃ方向に変位しつつ、第１端部側から第２端部側にスライドする。そのため、連結腕部３２が矢印Ｄで示す方向に回転し始める。いずれか１つのシャッター部材２０が所定量だけ変位して係止棒２４が所定量だけ移動し、当該係止棒２４が挿入された１つの連結腕部３２が所定角度だけ回転すると、本体部３１に連結された他の連結腕部３２も同じ角度だけ回転する。これにより、他の連結腕部３２の長穴３４に挿入された係止棒２４が強制的に同じ量だけ変位させられるため、他のシャッター部材２０が同じ量だけ変位することになる。よって、１つのシャッター部材２０の遷移に同期して、他のシャッター部材２０を遷移させることができる。また、各シャッター部材２０の変位量を等しくすることができる。

なお、連結部材３０の構成は上述の構造に限定されず、たとえばリレーロッドのように隣り合うシャッター部材２０の係止棒２４同士を連結する構成であってもよい。

また、図４（Ｂ）に示すように、車輪の加減速に応じてより大きな慣性力がシャッター部材２０にかかるように、連結部材３０に対してイナーターなどのイナーシャトルク生成部材４０を設けてもよい。

車輪の回転速度が低下することで作用する、シャッター部材２０を第２状態から第１状態に遷移させる方向の慣性力ｄは、車輪の回転によりシャッター部材２０にかかる遠心力よりも小さい。そこで、連結部材３０に対して、車輪の回転による遠心力（回転数）の影響を受けずに、車輪の回転の加減速により慣性力を発生するイナーシャトルク生成部材４０を設ける。これにより、矢印Ｂの方向に回転していた車輪が減速したときに、イナーシャトルク生成部材４０には矢印Ｂの方向の慣性力が作用し、当該慣性力によって連結部材３０に挿入された係止棒２４に対して矢印Ｅの方向の力がかかる。そのため、当該慣性力は、シャッター部材２０に対して第１状態に遷移させる方向の力として作用する。したがって、車輪の回転速度の減少量が小さい場合であっても、第１状態に遷移させる方向の力を確実に発生させてシャッター部材２０をより確実に第１状態に遷移させることが可能となる。なお、イナーシャトルク生成部材４０の構造は上述の構造に限定されず、イナーシャトルク生成部材４０は連結部材３０とは独立に設けられていてもよい。

以上の構成による動作を総括すると、本実施形態に係るホイールキャップ１によれば、実施形態１で得られる効果に加えて、さらに次のような効果が得られる。すなわち、本実施形態に係るホイールキャップ１は、係止棒２４が挿入される長穴３４が形成された連結腕部３２を複数有する連結部材３０を備えている。そのため、複数のシャッター部材２０のうちいずれか１つのシャッター部材２０の遷移に同期して、他のシャッター部材２０を遷移させることができる。したがって、より確実に車両の走行安定性および燃費の向上と、ブレーキ装置の冷却効率の向上とを図ることができる。また、複数のシャッター部材２０の遷移量を等しくすることができるため、ホイールキャップ１の見栄えを向上させることができる。さらに、車輪が一回転する間に開口部１２の遮蔽量が変化するような、急激なシャッター部材２０の遷移が生じた場合であっても、シャッター部材２０の耐久性が低下するのを防止することができる。

また、イナーシャトルク生成部材４０を設けた場合には、車輪の加減速量が小さい場合であっても、シャッター部材２０により大きな慣性力をかけることができる。そのため、シャッター部材２０をより確実に遷移させることが可能となり、より確実に車両の走行安定性および燃費の向上と、ブレーキ装置の冷却効率の向上とを図ることができる。また、イナーシャトルク生成部材４０を設けることで、シャッター部材２０の変位速度をより自由に設定することが可能となる。

本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、実施の形態の各要素を適宜組み合わせたものも、本発明の実施の形態として有効である。また、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を実施の形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれ得る。各図に示す構成は、一例を説明するためのもので、同様な機能を達成できる構成であれば、適宜変更可能であり、同様な効果を得ることができる。

Ｘ 回転中心、 １ ホイールキャップ、 １０ キャップ本体、 １２ 開口部、 ２０ シャッター部材、 ２６ 戻りばね、 ３０ 連結部材、 ３２ 連結腕部。

Claims (2)

1. 車輪のホイールに取り付けられるホイールキャップであって、
   開口部を有するキャップ本体と、
   車輪の回転速度に応じて前記開口部を開放する第１状態と前記開口部を塞ぐ第２状態とを切り換え可能に前記キャップ本体に連結されたシャッター部材と、
   前記シャッター部材を弾性をもって第１状態となる方向に付勢する付勢部材と、
   を備え、前記シャッター部材は、前記キャップ本体の回転中心からずれた位置に一端が連結され、当該一端を支点に回動することで第１状態と第２状態との間を遷移することを特徴とするホイールキャップ。
2. 前記キャップ本体は複数の開口部を有し、
   前記シャッター部材は、前記複数の開口部に対応して複数設けられ、
   複数のシャッター部材のうちいずれか１つのシャッター部材の遷移に同期して他のシャッター部材が遷移するように前記複数のシャッター部材を互いに連結する連結部材を備えたことを特徴とする請求項１に記載のホイールキャップ。

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