JP2011189857A

JP2011189857A - ホイールカバー及び車両用ホイール

Info

Publication number: JP2011189857A
Application number: JP2010058373A
Authority: JP
Inventors: Shintaro Hayashi; 信太郎林
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2010-03-15
Filing date: 2010-03-15
Publication date: 2011-09-29

Abstract

【課題】走行時においてタイヤの冷却を可能とする、新規なホイールカバー及び車両用ホイールを提供する。
【解決手段】本発明のホイールカバー４又は車両用ホイール３Ｂは、断面形状において回転中心４ａ_１、３ｂ_１が最も外側となる椀状の外表面４ａ又は３ｂを有し、ホイールカバー４の外表面縁部４ａ_２又は車両用ホイール３Ｂの外表面縁部３ｂ_２に、回転中心４ａ_１、３ｂ_１に向かって放射状に延びるとともに、タイヤが回転する向きに間隔をおいて配置する複数のフィン４ｂを設けたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、乗用車等の一般車両だけでなく、トラックやバス等の重車両に装着しても好適な、走行時においてタイヤの冷却を可能とするホイールカバー及び車両用ホイールに関するものである。

空気入りタイヤにおいては、高速での走行や高荷重での使用によってタイヤが発熱し、これによってタイヤの劣化を引き起こすという課題がある。特に近年普及が進んでいるランフラットタイヤでは、パンク等で内圧が低下した状態でも一定距離は走行可能であるが、次第にタイヤが発熱してタイヤの内部に破壊が発生し、最終的に走行不能に陥るおそれがあって、このような状態でもタイヤの温度上昇を抑えることが求められていた。この点に関する先行技術としては、タイヤの側面に周方向全体にわたって多数の凹部を形成し、これにより走行時に乱流を発生させて温度低下を図るようにしたタイヤ（例えば特許文献１）や、ホイールキャップに空気の流入口を設け、ここから流入する空気をホイールキャップの内側に設けたフィンでホイールに当てて、ホイールを冷却するようにしたホイールキャップ（例えば特許文献２）が知られている。

特開平４−２３８７０３号公報特開平９−３９５０２号公報

ところで側面に多数の凹部を形成したタイヤにおいては、製造時に凹部周辺に空気が溜まる、ベアを引き起こしやすくなり、生産性に課題が残る。さらに近年は特に高性能車において低偏平化が進んでいるが、タイヤサイド部にはサイズや製造国などの文字情報も表記しなければならず凹部を形成できる範囲も限られるため、効果的に冷却させることが難しい。また、ホイールキャップでホイールを冷却するようにしても、タイヤは冷却したホイールを通じて間接的に冷却できるにとどまるため、タイヤの温度上昇の抑制にも限界があり、このような問題に対処しうるものはいまだ存在していないのが現状であった。

本発明の課題は、走行時においてタイヤの冷却を効果的に行うことを可能とする、新規なホイールカバー及び車両用ホイールを提供することにある。

本発明は、車両用ホイールの外側面に装着され、該ホイールとともに回転するホイールカバーであって、
前記ホイールカバーは、回転中心を外側に向けて突き出す椀状の外表面を有し、
前記ホイールカバーの外表面縁部に、前記回転中心に向かって延び、かつ該ホイールカバーの外周に沿って間隔をおいて放射状に配列された複数のフィンを設けたことを特徴とするホイールカバーである。

前記フィンの高さをＨとし、幅をＷとし、長さをＬとし、隣り合うフィンのピッチをＰとする際に、前記フィンは下記式（Ｉ）、（ＩＩ）をともに満たすことが望ましい。
記
１０．０≦Ｐ／Ｈ≦２０．０・・・（Ｉ）
５≦Ｌ／Ｗ≦４０・・・（ＩＩ）
（ただし式（ＩＩ）は、フィンの総数のうち半数以上が満足するものとする）

前記フィンの高さはＨ＝４〜１０ｍｍであり、前記フィンの幅はＷ＝４〜１０ｍｍであることが望ましい。

前記ホイールカバーの外径をＤとする際に、前記フィンの長さＬは下記式（ＩＩＩ）を満たすことが望ましい。
記
０．０５≦Ｌ／Ｄ≦０．２５・・・（ＩＩＩ）

本発明は、タイヤを保持する環状のリムと、前記リムの径方向内側に位置して一体連結するディスク部を有する車両用ホイールであって、
前記ディスク部は、回転中心を外側に向けて突き出す椀状の外表面を有し
前記ディスク部の外表面縁部に、前記回転中心に向かって延び、かつ該ディスク部の外周に沿って間隔をおいて放射状に配列された複数のフィンを設けたことを特徴とする車両用ホイールである。

前記フィンの高さをＨとし、幅をＷとし、長さをＬとし、隣り合うフィンのピッチをＰとする際に、前記フィンは下記式（ＩＶ）、（Ｖ）をともに満たすことが望ましい。
記
１０．０≦Ｐ／Ｈ≦２０．０・・・（ＩＶ）
５≦Ｌ／Ｗ≦４０・・・（Ｖ）
（ただし式（Ｖ）は、フィンの総数のうち半数以上が満足するものとする）

前記ディスク部の外径をＤとする際に、前記フィンの長さＬは下記式（ＶＩ）を満たすことが望ましい。
記
０．０５≦Ｌ／Ｄ≦０．２５・・・（ＶＩ）

本発明にしたがうホイールカバーは、回転中心を外側に向けて突き出す椀状の外表面を有しているので、ホイールカバーの中心付近の空気を、外縁に向かってより効率よく流すことが可能となる。この際、ホイールカバーの外表面縁部に配置した複数のフィンにより、外表面を流れる空気は乱流となってタイヤ側面にぶつかるので、タイヤからより多くの熱を奪うことが可能となる。

フィンのピッチＰと高さＨの比であるＰ／Ｈが式（Ｉ）の条件を満足する場合には、フィンによって剥離した空気がホイールカバーの外表面に戻った後に再度フィンで空気を剥離させることができるので、より効果的に乱流を発生させることができ、タイヤの温度上昇を抑制することが可能となる。加えてフィンの長さＬと幅Ｗの比であるＬ／Ｗが式（ＩＩ）の条件を満足する場合は、ホイールカバーの外表面の空気がフィンを乗り越えずにフィンの外周を回り込むことを抑制するとともに、フィンが長すぎる又は細すぎることによる破損を抑えることができる。

特にフィンの高さがＨ＝４〜１０ｍｍ、フィンの幅がＷ＝４〜１０ｍｍとなる時は、破損も起こしにくく、不要な重量増となることがない。

フィンの長さＬと、ホイールカバーの外径Ｄとの比であるＬ／Ｄが式（ＩＩＩ）を満足する場合は、ホイールカバーに対してフィンが適度な長さとなってタイヤの冷却効果を十分に発揮させることができ、またフィンが大きくなりすぎて過度に重量が増すこともない。

また本発明にしたがう車両用ホイールは、本発明にしたがう前記ホイールカバーをホイールと一体化したものであり、ホイールのディスク部外表面に前記ホイールカバーの外表面を適用し、該ディスク部外表面に前記ホイールカバーのフィンを適用したものである。このため前記車両用ホイールも、前記ホイールカバーと同様の効果を奏することが可能である。

本発明にしたがうホイールカバーの実施の形態につき、タイヤを備えるホイールに装着してタイヤ・ホイール組立体として示した斜視図である。図１に示すタイヤ・ホイール組立体の回転軸心を含む断面形状につき、車両に組み付けた際に外側となる部分について示す図である。本発明にしたがう車両用ホイールの実施の形態につき、タイヤを備えるタイヤ・ホイール組立体として示した斜視図である。図３に示すタイヤ・ホイール組立体の回転軸心を含む断面形状につき、車両に組み付けた際に外側となる部分について示す図である。本発明の他の実施の形態につき、フィンの形状を示す正面図である。本発明の他の実施の形態につき、（ａ）はフィンの形状を示す正面図であり、（ｂ）はフィンの形状を示す斜視図である。

以下、図面を参照して、本発明をより具体的に説明する。

図１は本発明にしたがうホイールカバーの実施の形態につき、タイヤを備えるホイールに装着してタイヤ・ホイール組立体として示した斜視図であり、図２は図１に示すタイヤ・ホイール組立体の回転軸心を含む断面形状につき、車両に組み付けた際に外側となる部分について示す図である。

図１における１Ａはタイヤ・ホイール組立体である。タイヤ・ホイール組立体１Ａは、タイヤ２、タイヤ２を保持するホイール３Ａ、ホイール３Ａに装着されるホイールカバー４を備えている。

タイヤ２は、図２に示すようにビード部２ａからタイヤのほぼ反径方向外側に向かって延びるサイドウォール部２ｂを経て、タイヤの踏み面をなすトレッド部２ｃまで繋がってトロイダル形状をなしている。タイヤ２は乗用車等の一般車両用のタイヤだけでなく、トラックやバス等の重車両用のタイヤであってもよい。特にランフラットタイヤは、パンク等で内圧が低下した状態で走行する際にタイヤの発熱が大きくなるが、タイヤの温度上昇を抑えることでタイヤ内部からの破壊を抑制し、パンク後の走行距離を伸ばすことができるので特に好適である。

ホイール３Ａは、ビード部２ａが着座する環状のリム３Ａ_１と、該リム３Ａ_１と径方向内側において結合する円盤状のディスク部３Ａ_２を備えている。ホイール３Ａは、例えば鉄、アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム等の金属材料によって形成されている。またホイール３Ａは、当初からリム３Ａ_１とディスク部３Ａ_２を一体成形した１ピース構造の他、リム３Ａ_１とディスク部３Ａ_２とを別々に作成しておき、溶接やピアスボルトで接合した２ピース構造、ディスク部３Ａ_２だけでなくリム３Ａ_１も２つに分割して製造しておき、それぞれ溶接等で接合した３ピース構造等があるが、何れを採用しても良い。

ホイールカバー４の外表面４ａは、図２に示すようにタイヤ・ホイール組立体１Ａの回転軸心を含む断面形状において、ホイールカバー４の回転中心４ａ_１が外側に向けて突き出され、そこから外表面縁部４ａ_２に向かって滑らかに繋がる椀状をなしている。外表面縁部４ａ_２は、ホイールカバー４の表面を流れる空気がタイヤ１の側面に効率よく送り込まれるよう、図２に示すようにリム３Ａ_１の端部を覆ってサイドウォール部２ｂの近傍まで張り出すようにすることがより好ましい。ここで回転中心４ａ_１が外側に突き出されるとは、タイヤ・ホイール組立体１Ａを車両に取り付けた際に、外表面４ａのうち回転中心４ａ_１が車両の幅方向外側に最も飛び出す状態をいう。

ホイールカバー４の外表面縁部４ａ_２には、ホイールカバー４の回転中心４ａ_１に向かって延びるとともに、ホイールカバー４の外周に沿って間隔をおいて放射状に配列された複数のフィン４ｂが設けられている。フィン４ｂは、回転中心４ａ_１に近い側の内側端４ｂ_１が外表面４ａと滑らかに繋がり、そこから径方向外側に向かって車両の幅方向に徐々に張り出し、内側端４ｂ_１と反対側に位置する外側端４ｂ_２が、外表面縁部４ａ_２で外表面４ａと再び繋がる略三角形の断面形状となっている。

ホイールカバー４は、金属材料であっても合成樹脂材料であっても良いが、複雑な形状であっても低コストで作成でき、軽量化も図ることができる点で合成樹脂材料を用いることが好ましい。合成樹脂としては例えばポリアミド等の硬質樹脂が挙げられるが、強度が必要となる場合はガラス繊維や炭素繊維等のフィラーを含有させても良い。

ホイールカバー４をホイール３Ａに取り付けるには、従来から用いられている種々の方法が適用可能であり、図示は省略するが、例えばホイールカバー４の内側に設けた係合部を対応するホイール３Ａの係合部と嵌合させて結合したり、ホイール３Ａにねじ穴を設けてホイールカバー４をねじで固定するようにしても良い。

タイヤ・ホイール組立体１Ａを車両に組み付けて走行させると、回転体表面の空気は回転中心から外側に向かって流れる傾向があるので、ホイールカバー４の外表面４ａの空気はタイヤ１の側面に向かって流れる。ホイールカバー４は、回転中心４ａ_１が最も外側で、そこから外表面縁部４ａ_２に向かって滑らかに繋がる椀状であるため、外表面４ａの空気をより効果的にタイヤ１の側面に送り込むことができる。この時ホイールカバー４のフィン４ｂは、外表面４ａを流れる空気を一旦剥離させるが、フィン４ｂを乗り越えた空気は再度外表面４ａに戻り乱流となる。乱流の空気は層流の空気に対して熱を輸送し拡散する効果が非常に強いので、タイヤ表面の熱をより効果的に奪うことができる。

フィン４ｂの高さをＨとし、幅をＷとし、長さをＬとし、隣り合うフィン４ｂのピッチをＰとする際に、フィン４ｂは下記式（Ｉ）、（ＩＩ）をともに満たすことが好ましい。なおフィンの高さＨは、ホイールカバーの外表面４ａからフィンの上面までの距離のうち最も離れた距離を示し、ピッチＰは、フィン４ｂの外側端４ｂ_２から隣り合うフィン４ｂの外側端４ｂ_２までの距離を示している。
記
１０．０≦Ｐ／Ｈ≦２０．０・・・（Ｉ）
５≦Ｌ／Ｗ≦４０・・・（ＩＩ）
（ただし式（ＩＩ）は、フィンの総数のうち半数以上が満足するものとする）

フィン４ｂのピッチＰと高さＨの比であるＰ／Ｈが小さすぎる場合は、フィン４ｂで剥離した空気の流れがホイールカバー４の外表面４ａに付着する前に別のフィン４ｂにぶつかって再度剥離してしまい、十分に乱流を発生させることができない。またＰ／Ｈが大きすぎる場合は、フィン４ｂのピッチＰが広すぎるかフィン４ｂの高さＨが低すぎて、フィン４ｂの効果を十分に発揮させることができないが、式（Ｉ）を満足する場合は上記のような不具合がなく、より効果的に乱流を発生させることができ、タイヤの温度上昇を抑制することが可能となる。

フィン４ｂの長さＬと幅Ｗの比であるＬ／Ｗが小さすぎる場合は、外表面４ａの空気がフィン４ｂを乗り越えずに内側端４ｂ_１から回り込んでしまい、フィン４ｂの効果を十分に発揮させることができない。またＬ／Ｗが大きすぎる場合は、フィン４ｂの長さＬが長すぎるかフィン４ｂの幅Ｗが狭すぎて、走行中に縁石等と擦って破損する可能性が高まるとともにホイールカバーのデザインも制約を受けることになるが、式（ＩＩ）を満足する場合は、上記の不具合を引き起こすことを抑えることができる。この時例えばデザイン上の要請で、短いフィンと長いフィンを組み合わせる必要がある場合でも、フィン４ｂの総数のうち半数以上が式（ＩＩ）を満足するようにすれば、タイヤ１の放熱効果を大きく失うことはない。

フィン４ｂの高さＨは４〜１０ｍｍであり、幅Ｗは４〜１０ｍｍであることが望ましい。これにより乱流をより効果的に発生させてタイヤを冷却することができるとともに、走行中フィン４ｂを縁石等で擦った場合でもある程度の幅があるので破損しにくく、不要な重量を抑えることができる。

ホイールカバー４の外径をＤとする際に、フィン４ｂの長さＬは下記式（ＩＩＩ）を満たすことが好ましい。
記
０．０５≦Ｌ／Ｄ≦０．２５・・・（ＩＩＩ）

フィン４ｂの長さＬと、ホイールカバー４の外径Ｄと比であるＬ／Ｄが小さすぎる場合には、ホイールカバー４に対してフィン４ｂが短すぎるので冷却効果を十分に発揮させることができず、Ｌ／Ｄが大きすぎる場合にはホイールカバー４の重量増となる上、フィン４ｂが車両の幅方向外側に張り出していくので安全上好ましくないが、式（ＩＩＩ）を満足する場合は、ホイールカバー４に対してフィン４ｂを適度な長さとすることができ、タイヤ１への冷却効果を十分に発揮させることが可能となるとともに、フィン４ｂが大きくなりすぎて過度な重量増となることもない。

図３は本発明にしたがう車両用ホイールの実施の形態につき、タイヤを備えるタイヤ・ホイール組立体として示した斜視図であり、図４は図３に示すタイヤ・ホイール組立体の回転軸心を含む断面形状につき、車両に組み付けた際に外側となる部分について示す図である。

この例は、前記ホイール３Ａとホイールカバー４を一体化してホイール３Ｂとするとともに、ホイール３Ｂのディスク部外表面３ｂに前記ホイールカバー４の外表面４ａを適用してタイヤ・ホイール組立体１Ｂをなすものである。ホイール３Ｂのディスク部外表面３ｂ、回転中心３ｂ_１、外表面縁部３ｂ_２は、それぞれ前記ホイールカバー４の外表面４ａ、回転中心４ａ_１、外表面縁部４ａ_２に対応するものであって同様の形状であり、また互いに共通する符号を付した部分も同様の形状、構成であるので説明を省略する。また前記式（ＩＶ）〜（ＶＩ）は、前記式（Ｉ）〜（ＩＩＩ）に対応するものであって、相互に共通する関係であり、得られる効果も共通するので説明は省略する。

図５〜図７は、本発明の他の実施の形態につき、フィンの形状を示す正面図である。フィン４ｂは、全て同じ長さにする必要はなく、図５に示すように長さの長いフィン５ａと短いフィン５ｂを交互に配置してもよい。また図６（ａ）に示すフィン６ように、正面から見て曲線になるフィンを配置してもよい。この場合フィン６の長さＬは、正面から見た際に径方向に沿う長さであり、高さＨ、幅Ｗ及びピッチＰは、図６（ｂ）に斜視図で示すようにフィン６の径方向外側で規定される値である。これによりデザイン上の制約が減り、冷却効果を発揮しつつ装飾性にも優れたホイールカバー４またはホイール３Ｂが得られる。

サイズが２２５／５０Ｒ１７のランフラットタイヤをリムのサイズが７ＪＪ×１７となるホイールに組み込み、表１に示す組み合わせとなるフィンを備えるとともにその他の形状は本発明に従うホイールカバーをこのホイールに装着した、タイヤ・ホイール組立体を試作した。基準タイヤ・ホイール組立体については、フィンを設けていないホイールカバーを装着した。各タイヤ・ホイール組立体につき、耐久ドラム試験を行い、故障発生までの耐久距離で評価を行った。その結果を表１に示す。

耐久ドラム試験は、内圧０ｋＰａ、荷重５．６ｋＮ、速度９０ｋｍ／ｈの条件で、ランフラット走行距離で確認を行った。基準タイヤ・ホイール組立体が破壊を起こした距離を１００として、結果を表１に指数表示した。数字が大きいほどタイヤへの冷却効果が高いことを示す。

その結果、ホイールカバーにフィンのない基準タイヤ・ホイール組立体に対して、ホイールカバーにフィンを備えた適合タイヤ・ホイール組立体１〜５は、何れも耐久性の向上が確認された。前記式（Ｉ）〜（ＩＩＩ）を満足するとともにフィンの高さＨが４〜１０ｍｍを満たし、フィンの幅Ｗが４〜１０ｍｍを満たす、適合タイヤ・ホイール組立体２、５については、特に耐久性に優れることが確認された。

上記と同一サイズのランフラットタイヤを、上記と同一のリムサイズとなる、本発明にしたがう車両用ホイールに組み込んでタイヤ・ホイール組立体を試作した。
ホイールのディスク部の外表面の形状及びフィンの形状は上記表１と同様とし、同一の試験条件で確認したところ、得られた結果も上記表１と同様であった。

本発明によれば、走行時においてタイヤの冷却を効果的に行うことを可能とする、新規なホイールカバー及び車両用ホイールを安定的に供給できる。

１Ａタイヤ・ホイール組立体
１Ｂタイヤ・ホイール組立体
２タイヤ
２ａビード部
２ｂサイドウォール部
２ｃトレッド部
３Ａホイール
３Ａ_１リム
３Ａ_２ディスク部
３Ｂホイール
３Ｂ_１リム
３Ｂ_２ディスク部
３ｂディスク部外表面
３ｂ_１回転中心
３ｂ_２外表面縁部
４ホイールカバー
４ａ外表面
４ａ_１回転中心
４ａ_２外表面縁部
４ｂフィン
４ｂ_１内側端
４ｂ_２外側端
５ａフィン
５ｂフィン
６フィン

Claims

車両用ホイールの外側面に装着され、該ホイールとともに回転するホイールカバーであって、
前記ホイールカバーは、回転中心を外側に向けて突き出す椀状の外表面を有し、
前記ホイールカバーの外表面縁部に、前記回転中心に向かって延び、かつ該ホイールカバーの外周に沿って間隔をおいて放射状に配列された複数のフィンを設けたことを特徴とするホイールカバー。
前記フィンの高さをＨとし、幅をＷとし、長さをＬとし、隣り合うフィンのピッチをＰとする際に、前記フィンは下記式（Ｉ）、（ＩＩ）をともに満たすことを特徴とする請求項１記載のホイールカバー。
記
１０．０≦Ｐ／Ｈ≦２０．０・・・（Ｉ）
５≦Ｌ／Ｗ≦４０・・・（ＩＩ）
（ただし式（ＩＩ）は、フィンの総数のうち半数以上が満足するものとする）
前記フィンの高さはＨ＝４〜１０ｍｍであり、前記フィンの幅はＷ＝４〜１０ｍｍであることを特徴とする請求項２記載のホイールカバー。
前記ホイールカバーの外径をＤとする際に、前記フィンの長さＬは下記式（ＩＩＩ）を満たすことを特徴とする請求項２又は３記載のホイールカバー。
記
０．０５≦Ｌ／Ｄ≦０．２５・・・（ＩＩＩ）
タイヤを保持する環状のリムと、前記リムの径方向内側に位置して一体連結するディスク部を有する車両用ホイールであって、
前記ディスク部は、回転中心を外側に向けて突き出す椀状の外表面を有し
前記ディスク部の外表面縁部に、前記回転中心に向かって延び、かつ該ディスク部の外周に沿って間隔をおいて放射状に配列された複数のフィンを設けたことを特徴とする車両用ホイール。
前記フィンの高さをＨとし、幅をＷとし、長さをＬとし、隣り合うフィンのピッチをＰとする際に、前記フィンは下記式（ＩＶ）、（Ｖ）をともに満たすことを特徴とする請求項５記載の車両用ホイール。
記
１０．０≦Ｐ／Ｈ≦２０．０・・・（ＩＶ）
５≦Ｌ／Ｗ≦４０・・・（Ｖ）
（ただし式（Ｖ）は、フィンの総数のうち半数以上が満足するものとする）
前記フィンの高さはＨ＝４〜１０ｍｍであり、前記フィンの幅はＷ＝４〜１０ｍｍであることを特徴とする請求項６記載の車両用ホイール。
前記ディスク部の外径をＤとする際に、前記フィンの長さＬは下記式（ＶＩ）を満たすことを特徴とする請求項６又は７記載の車両用ホイール。
記
０．０５≦Ｌ／Ｄ≦０．２５・・・（ＶＩ）