JP2017001549A - 自動車用ホイール - Google Patents

Abstract

【課題】 自動車用ホイールにおいて、ホイール重量の増加を抑え且つ車両走行時の空気流れを整えるのに有効な技術を提供する。【解決手段】 自動車用ホイール１０１は、ホイールリム部１０２と、ハブ部１０４と、ハブ部１０４からホイールリム部１０２まで放射状に延出してホイールリム部１０２に接続された複数のスポーク部１０５と、複数のスポーク部１０５のうち隣接する２つのスポーク部の間に開口形成された開口部１０８を部分的に遮蔽しつつ、ハブ部１０４及びスポーク部１０５のいずれにも接することなくホイールリム部１０２からハブ部１０４に向けて延出するように構成され、且つホイールリム部１０２の筒軸方向についてスポーク部１０５のスポーク厚みを下回る厚みを有する延出部１０７と、を含む。【選択図】 図１

Description

本発明は、タイヤが取り付けられる自動車用ホイールに関する。

下記特許文献１，２にはいずれも、この種の自動車用ホイール（以下、単に「ホイール」ともいう）の一例が開示されている。特許文献１に開示のホイールには、当該ホイールと別体のホイールカバーが取り付けられる。このホイールカバーでは、ホイール外径側に設けられた環状のガイド面を有するカバー形状が採用されており、これによりブレーキ冷却性能を確保しつつ空気の流れを整え、車両走行時に車両に作用する空気抵抗を少なくして車両の空力特性を向上させようとしている。これに対して、特許文献２に開示のホイールは、ホイールディスクの外周側の部位に環状に設けられ且つリム部とスポーク部とに接続された薄板部を備え、隣接する２つのスポーク部間に形成された開口部の一部をこの薄板部によって遮蔽するように構成されている。このホイールでは、ホイールと一体構造の薄板部によって薄板部周辺における空気流れを整えることによって、車両走行時に車両に作用する空気抵抗を少なくして車両の空力特性を向上させようとしている。

特開２００３−０４８４０３号公報 欧州特許出願公開第２２０８６２１号明細書

こうした自動車用ホイールは、車両側の車軸ハブとタイヤとの間で荷重を伝達する強度部材として構成される。すなわち車両走行時にホイールでは、車軸ハブに接続されるハブ部とタイヤが取り付けられるリム部とこれらを接続するスポーク部（ディスク部）との間で荷重が伝達され、内部に応力が生じる。上記の特許文献２に開示のホイールのようにホイールと一体構造の薄板部を備え、薄板部がリム部とスポーク部とに接続されているホイールを用いる場合、車両走行時に薄板部に応力が生じる。従って、薄板部は、ホイールに要求される強度を確保するように薄板部において生じる応力を考慮して板厚が設定される。従って、このような薄板部を備えたホイールの場合、薄板部の厚みを十分に薄くできずに薄板部を設ける事による重量増加が大きくなり、その結果、ホイール全体の重量が増加するという問題が生じ得る。

そこで、本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的の１つは、自動車用ホイールにおいて、ホイール重量の増加を抑え且つ車両走行時の空気流れを整えるのに有効な技術を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明にかかる自動車用ホイール（１０１）は、円筒状のホイールリム部（１０２）と、車両側の車軸ハブ（Ｈ）に取り付けられるハブ部（１０４）と、ハブ部（１０４）からホイールリム部（１０２）まで放射状に延出してホイールリム部（１０２）に接続された複数のスポーク部（１０５）と、延出部（１０７）と、を含む。延出部（１０７）は、複数のスポーク部（１０５）のうち隣接する２つのスポーク部の間に開口形成された開口部（１０８）を部分的に遮蔽しつつ、ハブ部（１０４）及びスポーク部（１０５）のいずれにも接することなくホイールリム部（１０２）からハブ部（１０４）に向けて延出するように構成され、且つホイールリム部（１０２）の筒軸方向についてスポーク部（１０５）のスポーク厚みを下回る厚みを有する。

本構成の自動車用ホイールでは、延出部は、開口部を車内側或いは車外側へと流れる空気の流れの一部を制限する。また、延出部は、その表面を流れる空気の流れを整える。これにより、車両の空力特性を向上させることができる。また、本構成において、延出部はハブ部及びスポーク部のいずれにも接続されていないので車両走行時にホイールに荷重が作用しても、延出部には荷重が作用し難い。従って、延出部の形状（板厚、向き、大きさ等）について設計の自由度を高めることが可能になる。その結果、延出部の薄肉化によって延出部自体を軽量化することができ、ホイールの重量の増加を抑えることが可能になる。一方で、この延出部によって、開口部を車内側或いは車外側へと流れる空気の流れや延出部の表面を流れる空気の流れを整え、車両の空力特性を向上させることができるが、延出部の設計の自由度が高まることにより、所望の空力特性やブレーキ冷却性能を達成するための形状を実現し易くなる。かくして、ホイール重量の増加を抑え且つ車両走行時の空気流れを整えるのに有効な自動車用ホイールを実現できる。

上記構成の自動車用ホイール（１０１）では、延出部（１０７）は、ホイールリム部（１０２）の筒軸方向についてスポーク部（１０５）の車外側表面（１０５ａ）からはみ出すことなくホイールリム部（１０２）からハブ部（１０４）に向けて延出するのが好ましい。これにより、ホイールが延出部においてホイール外部の障害物（例えば、車道と歩道或いは安全地帯との境界線として、路肩に敷かれた縁石）との接触を抑制する（接触の可能性を低くする）ことができる。

尚、上記説明においては、発明の理解を助けるために、実施形態に対応する発明の構成に対して、実施形態で用いた符号を括弧書きで添えているが、発明の各構成要件は前記符号によって規定される実施形態に限定されるものではない。

以上のように、本発明によれば、自動車用ホイールにおいて、ホイール重量の増加を抑え且つ車両走行時の空気流れを整えることが可能になった。

図１は、本実施の形態の自動車用ホイールを車外側から視た図である。 図２は、図１中の自動車用ホイールのＡ−Ａについての断面構造を示す図である。 図３は、図１中のＢ領域の拡大図である。

以下、本発明の自動車用ホイール（以下、単に「ホイール」ともいう）の一実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。尚、当該図面ではホイールを構成するホイールリム部のリム軸方向について、車内側を矢印Ｘ１で示し且つ車外側を矢印Ｘ２で示している。

図１に示されるように、ホイール１０１は、円環状のタイヤ（図示省略）が取り付けられるものであり、円筒状のホイールリム部（以下、単に「リム部」ともいう）１０２と、リム部１０２の車外側筒端部に一体状に接合された円盤状のホイールディスク部（以下、単に「ディスク部」ともいう）１０３と、を備えている。リム部１０２は、タイヤを保持するためのビードシート（図２中のビードシート１０２ａ）を備えている。このリム部１０２が本発明の「ホイールリム部」に相当する。ディスク部１０３は、更にハブ部１０４と、複数（本実施例では５つ）のスポーク部１０５と、複数（本実施例では５つ）の延出部１０７を備えている。このホイール１０１は、アルミニウム合金を主要材料とし、リム部１０２及びディスク部１０３が鋳造製法によって一体状に成型された１ピース構造の鋳造アルミホイールである。

ハブ部１０４は、ディスク部１０３のディスク中央領域（円盤中心側の領域）に設けられており、このハブ部１０４が車両側の車軸ハブＨに取付けられる。このハブ部１０４には、車軸ハブＨ側の複数の締結用ボルト（図示省略）がそれぞれ挿通されるボルト穴１０４ａが複数（本実施例では５つ）設けられている。このハブ部１０４が本発明の「ハブ部」に相当する。

複数のスポーク部１０５は、ホイール１０１のホイール径方向についてハブ部１０４からリム部１０２まで放射状に延出して、ハブ部１０４及びリム部１０２に接続されている。これら複数のスポーク部１０５は、ディスク部１０３の周方向について等間隔で配置されている。複数のスポーク部１０５のうち隣接する２つのスポーク部の間には、スポーク部１０５と同数の開口部１０８が複数形成されている。この開口部１０８は、ブレーキの冷却性能を確保するために必要とされている。このスポーク部１０５及び開口部１０８がそれぞれ、本発明の「スポーク部」及び「開口部」に相当する。

複数の延出部１０７はそれぞれ、リム部１０２側の鍔形状のフランジ部１０６に連接した状態でリム部１０２に一体状に接続され、ハブ部１０４及びスポーク部１０５のいずれにも接することなくリム部１０２側の基端領域１０７ａから先端領域１０７ｂまでハブ部１０４に向けて延出している。また、図２に示されるように、延出部１０７は、その板厚方向について基準となる鉛直線Ｌ１から車内側Ｘ１に向けて傾斜角度θａだけ傾斜した傾斜線Ｌ２上に延在するように構成され、ハブ部１０４に向かうにつれて徐々に車内側Ｘ１に入り込むような形状になっている。更に、図３に示されるように、延出部１０７は、その板厚方向について基準となるホイール径線Ｌ３から右回り方向に傾斜角度θｂだけ傾斜した傾斜線Ｌ４上に延在するように構成されている。そして、この延出部１０７は、リム部１０２のリム軸方向が板厚方向となる板片状（フィン形状）であり、且つリム部１０２側の基端領域１０７ａからハブ部１０４側の先端領域１０７ｂに向かうにつれて捩じれた捩じれ構造を有する。この延出部１０７は、複数の開口部１０８の全てに１つずつ割り当てられており、対応する開口部１０８を部分的に遮蔽している。ここでいう延出部１０７が、本発明の「延出部」に相当する。また、複数の延出部１０７の全てが同一寸法となるように構成されている。

このように構成された延出部１０７は、開口部１０８を車内側Ｘ１或いは車外側Ｘ２へと流れる空気の流れの一部を制限する。また、延出部１０７は、その表面の空気の流れを整える。これにより車両の空力特性を向上させることができる。また、延出部１０７は、ハブ部１０４及びスポーク部１０５のいずれにも接続されていないので、車両走行時にホイール１０１に荷重が作用しても、延出部１０７には荷重が作用し難い。従って、延出部１０７の形状（板厚、向き、大きさ等）について設計の自由度を高めることが可能になる。その結果、延出部１０７の薄肉化によって延出部１０７自体を軽量化することができ、ホイール１０１の重量の増加を抑えることが可能になる。ここで、図２が参照されるように、リム軸方向（筒軸方向）Ｌｓについての延出部１０７の厚みｄをスポーク部１０５のスポーク厚みよりも小さくすることができ、鋳造品質を確保可能な最小の厚み（例えば５ｍｍ程度）にすることもできる。

また、延出部１０７は、スポーク部１０５やリム部１０４に接続されておらず、形状について設計の自由度が高くなるので、この延出部１０７を前述のような捩れ構造にすることもできる。このように、延出部１０７の形状について、例えば、所望の空力特性やブレーキ冷却性能を達成するための形状など、様々な形状を実現し易くなる。

上記の延出部１０７は、車外側表面１０７ｃがスポーク部１０５の車外側表面１０５ａよりも車内側に位置している。即ち、延出部１０７は、リム部１０２のリム軸方向（筒軸方向）についてスポーク部１０５の車外側表面１０５ａからはみ出すことなくハブ部１０４に向けて延出している。これにより、ホイール１０１が延出部１０７においてホイール外部の障害物（例えば、車道と歩道或いは安全地帯との境界線として、路肩に敷かれた縁石）との接触を抑制する（接触の可能性を低くする）ことができる。

本発明は、上記の典型的な実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の応用や変形が考えられる。例えば、上記実施の形態を応用した次の各形態を実施することもできる。

上記の実施形態では、延出部１０７がリム部１０２のリム軸方向（筒軸方向）についてスポーク部１０５の車外側表面１０５ａからはみ出すことなくハブ部１０４に向けて延出する場合について説明したが、本発明では、延出部１０７がスポーク部１０５の車外側表面１０５ａからはみ出さない構造の１つとして、延出部１０７の車外側外表面１０７ｃがスポーク部１０５の車外側外表面１０５ａと面一になるような構造を採用することもできる。

上記の実施形態では、ホイール１０１のスポーク部１０５間に形成された複数の開口部１０８の全てに延出部１０７を設ける場合、即ち延出部１０７及び開口部１０８が同一数である場合について記載したが、本発明では、複数の開口部のうち一部の開口部のみに、延出部に相当する部位を設けることもできる。この場合、延出部の数と開口部の数が異なる。本発明では、必要に応じて１又は複数の延出部を用いることができる。

上記の実施形態では、全ての延出部１０７が同一寸法である場合について記載したが、本発明では、所定の開口部に割り当てられる延出部の寸法と別の開口部に割り当てられる延出部の寸法が異なるような構成を採用することもできる。

上記の実施形態では、アルミニウム合金を主要材料とした鋳造アルミホイールであるホイール１０１について記載したが、本発明では、ホイール１０１の主要材料として、アルミニウム合金以外の材料、例えば、マグネシウム合金、チタン合金などの軽合金、炭素繊維強化樹脂（カーボン）等、種々の材料を用いることもできる。また、本発明では、ホイール１０１の製造方法として鋳造製法以外に鍛造製法を用いることもできる。

１０１…ホイール（自動車用ホイール）、１０２…ホイールリム部（リム部）、１０２ａ…ビードシート、１０３…ホイールディスク部（ディスク部）、１０４…ハブ部、１０４ａ…ボルト穴、１０５…スポーク部、１０５ａ…車外側表面、１０６…フランジ部、１０７…延出部、１０７ａ…基端領域、１０７ｂ…先端領域、１０７ｃ…車外側表面、１０８…開口部

Claims (2)

1. 円筒状のホイールリム部と、
   車両側の車軸ハブに取り付けられるハブ部と、
   前記ハブ部から前記ホイールリム部まで放射状に延出して前記ホイールリム部に接続された複数のスポーク部と、
   前記複数のスポーク部のうち隣接する２つのスポーク部の間に開口形成された開口部を部分的に遮蔽しつつ、前記ハブ部及び前記スポーク部のいずれにも接することなく前記ホイールリム部から前記ハブ部に向けて延出するように構成され、且つ前記ホイールリム部の筒軸方向について前記スポーク部のスポーク厚みを下回る厚みを有する延出部と、
   を含む、自動車用ホイール。
2. 請求項１に記載の自動車用ホイールであって、
   前記延出部は、前記ホイールリム部の筒軸方向について前記スポーク部の車外側表面からはみ出すことなく前記ホイールリム部から前記ハブ部に向けて延出している、自動車用ホイール。