JP2017177957A - ディスクホイール - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成にて効率的にディスクホイール内の熱を外部に排出できる放熱構造を有するディスクホイールを提供する。【解決手段】ディスク部１０ｄと、リム部７０とを備えるディスクホイール１０であって、吸気口１０ｉと、排気口１０ｏと、撹拌板１５とを備える。吸気口１０ｉは、ディスク部１０ｄの外周側に設けられ、ディスク部１０ｄの外気をディスク部１０ｄの内部に取り込む。排気口１０ｏは、吸気口１０ｉよりもディスク部１０ｄの内周側に設けられ、ディスク部１０ｄの内気をディスク部１０ｄの外部に排出する。撹拌板１５は、ディスク部１０ｄの内部に突出し、内気を撹拌して吸気口１０ｉに案内する。吸気口１０ｉは、外気に面する外側開口よりも内気に面する内側開口が狭くなるように形成され、排気口１０ｏは、内気に面する内側開口よりも外気に面する外側開口が狭くなるように形成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、車両のタイヤが装着されるディスクホイールに関する。

ディスクホイールは、一般に車軸に固定されるディスク部と、ディスク部の外周に設けられ、タイヤが嵌められるリム部とを備える。ディスク部には、ディスクホイールの内側に配置されるブレーキの熱を放熱するための通気口が形成されている。例えば、特許文献１は、円盤状のディスク部の周方向に複数の通気口が並列されたディスクホイールを開示している。この通気口は、その径方向・周方向の内寸が共にディスク部の厚さ方向に一様である（特許文献１、図１、図３）。

特開平１０−３２４１０１号公報

ブレーキ性能の向上に伴い、ディスクホイールの内側と外側との間で更なる通気性の向上が求められている。

ディスクホイールの内側は、ブレーキディスク、キャリパーやハブが密集しており、吸気や排気を行い難い複雑形状の空間である。さらに、上記のディスクホイールの通気口では、その径方向・周方向の内寸が共にディスク部の厚さ方向に一様で、ディスク部の内側と外側とで通気口の開口寸法が実質的に同じ大きさとなっている。そのため、ディスク部の内側と外側とで圧力差を形成し易い構造にはなっていない。走行中のディスク部に作用する風圧が「内側＞外側」であれば、ディスクホイールの内気を外側に排出し易く、ブレーキの冷却性の向上が見込まれる。逆に風圧が「内側＜外側」であれば、ディスク部の内側と外側とで空気の流れが相殺され、ブレーキの冷却性が不十分となる虞がある。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、その目的の一つは、簡易な構成にて効率的にディスクホイール内の熱を外部に排出できる放熱構造を有するディスクホイールを提供することにある。

本発明の一態様に係るディスクホイールは、車軸に取り付けられるディスク部と、前記ディスク部と一体でタイヤが装着される環状のリム部とを備えるディスクホイールであって、吸気口と、排気口と、撹拌板とを備える。吸気口は、前記ディスク部の外周側に設けられ、前記ディスク部の外気を前記ディスク部の内部に取り込む。排気口は、前記吸気口よりも前記ディスク部の内周側に設けられ、前記ディスク部の内気を前記ディスク部の外部に排出する。撹拌板は、前記ディスク部の内部に突出し、前記内気を撹拌して前記吸気口に案内する。このディスクホイールにおいて、前記吸気口は、前記外気に面する外側開口よりも前記内気に面する内側開口が狭くなるように形成され、前記排気口は、前記内気に面する内側開口よりも前記外気に面する外側開口が狭くなるように形成されている。

上記のディスクホイールによれば、角速度の大きいディスク部の外周側に吸気口を配置することで、ディスクホイールの内部が複雑形状の空間であっても、ディスクホイールの回転時に強制的かつ効果的に外気をディスクホイール内に導入することができる。吸気口よりも内周側に排気口を配置することで、吸気口からディスクホイール内に導入された外気でブレーキを冷却した後、熱気となった内気を排気口から排出する吸排気経路を形成し易く、熱気を円滑かつ効果的に排出することができる。

吸気口は、外気に面する外側開口よりも内気に面する内側開口が狭くなるように形成され、排気口は、内気に面する内側開口よりも外気に面する外側開口が狭くなるように形成されていることで、ベンチュリ効果により効果的に吸気と排気とを実現できる。

撹拌板を備えることで、ディスクホイールの回転により、熱気を伴う内気を撹拌して熱の籠りを抑制しつつ、排気口へ案内することで、さらに効果的に排気を行うことができる。

（Ａ）は実施形態に係るディスクホイールのディスク部を外側から軸方向に見た概略部分外観図、（Ｂ）は（Ａ）図におけるＢ-Ｂ矢視断面図である。 （Ａ）は実施形態のディスクホイールの部分切欠斜視図、（Ｂ）は（Ａ）図のＢ-Ｂ矢視断面図である。

以下、本発明の実施形態に係るディスクホイールを図１、図２に基づいて説明する。各図において、ディスクホイール１０の外気に面する側を（図１（Ｂ）の左側）を外部（外側）、ディスクホイール１０の内気に面する側（図１（Ｂ）の右側）を内部（内側）といい、ディスク部１０ｄの外側の面を外面、内側の面を内面いうことがある。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

＜実施形態１＞
≪概要≫
ディスクホイール１０は、図１（Ｂ）に示すように、車軸２０に取り付けられるディスク部１０ｄと、ディスク部１０ｄと一体でタイヤ７０が装着される環状のリム部１０ｒとを備え、本例ではアルミダイキャスト製のディスクホイール１０である。このディスクホイール１０は、ディスク部１０ｄの内周側が車軸２０のハブ３０から突出するハブボルト４０にブレーキディスク５０と共に貫通されて、ハブナット６０を締め付けることで車軸２０に固定されている。ブレーキディスク５０は、円盤状の部材で、車両の走行時、車軸２０・ディスクホイール１０と共に回転され、図示しないキャリパーの作動によりブレーキパッドの間に挟み込まれることで、制動力を生じさせる。制動時、ブレーキパッドとブレーキディスク５０との摩擦により発熱し、ディスクホイール１０の内部空間、特にブレーキディスク５０周辺は熱気が生じる。本例のディスクホイール１０は、このキャリパーやブレーキディスク５０を効果的に冷却すると共に、熱気を効果的に外部に排出するため、ディスク部１０ｄの外周側に所定形状の吸気口１０ｉを、内周側に所定形状の排気口１０ｏを設けたことを特徴の一つとする。また、ディスク部１０ｄの内部に突出する撹拌板１５を備えることも本例のディスクホイール１０の特徴の一つとする。以下、ディスクホイール１０の各構成部材を詳しく説明する。

≪ディスク部≫
ディスク部１０ｄは、車軸２０に固定される円盤状の軸取付部１１と、環状の外周輪部１２とを有する概略円盤状の部材で、吸気口１０ｉと排気口１０ｏとを備える。吸気口１０ｉと排気口１０ｏとの間には周方向部材１３が介在され、周方向に隣り合う吸気口１０ｉ同士並びに周方向に隣り合う排気口１０ｏ同士の間には径方向部材１４が介在されている。換言すれば、軸取付部１１と外周輪部１２との間に複数の径方向部材１４が放射状に架け渡され、周方向に隣り合う径方向部材１４の途中に周方向部材１３が架け渡されている。図１（Ａ）では、吸気口１０ｉと排気口１０ｏの一部しか示していないが、実際は複数の吸気口１０ｉ・排気口１０ｏがディスク部１０ｄの周方向に均等に配置されている。

（吸気口）
吸気口１０ｉは、ディスク部１０ｄの外気をディスク部１０ｄの内部に取り込む貫通孔で、ディスク部の外周側に配置される。本例では、外周輪部１２、周方向部材１３及び径方向部材１４で囲まれる円弧状の開口部として吸気口１０ｉが構成される。この吸気口１０ｉは、外気に面する外側開口よりも内気に面する内側開口が狭くなるように形成されている。本例では、図１（Ｂ）及び図２（Ａ）に示すように、外周輪部１２の内周面がディスク部１０ｄの厚み方向に対して傾いた傾斜面で構成され、周方向部材１３の外周面がディスク部１０ｄの厚み方向に沿った面で構成されている。つまり、ディスク部１０ｄの径方向に沿った吸気口１０ｉの幅は、外気に面する外幅よりも内気に面する内幅が小さい。この構成により、吸気口１０ｉの開口面積は外気の導入側よりも内気への排出側の方が絞られることになり、ベンチュリ効果を得やすい。傾斜面の角度は適宜選択できる。同様に、ディスク部１０ｄの周方向に沿った吸気口１０ｉの周長は、外気に面する外面長よりも内気に面する内面長が小さいと、ベンチュリ効果を得やすい。

吸気口１０ｉの数や個々のサイズは、ディスクホイール１０の強度が確保できる限り、多く、大きい方が好ましい。複数の吸気口１０ｉを有する場合、各吸気口１０ｉの配置は、周方向に均等にすることが好ましい。周方向に均等に吸気を行うことができるからである。本例では、周方向に４つの吸気口１０ｉを均等に配置している。

（排気口）
排気口１０ｏは、ディスク部１０ｄの内気をディスク部１０ｄの外部に排出する貫通孔で、吸気口１０ｉよりも内周側に配置される。本例では、周方向部材１３、軸取付部１１及び径方向部材１４で囲まれる円弧状の開口部として排気口１０ｏが構成される。この排気口１０ｏは、内気に面する内側開口よりも外気に面する外側開口が狭くなるように形成されている。つまり、ディスク部１０ｄの径方向に沿った排気口１０ｏの幅は、内気に面する内幅よりも外気に面する外幅が小さい。この構成により、排気口１０ｏの開口面積は内気の導入側よりも外気への排出側の方が絞られることになり、ベンチュリ効果を得やすい。傾斜面の角度は適宜選択できる。同様に、ディスク部１０ｄの周方向に沿った排気口１０ｏの周長は、内気に面する内面長よりも外気に面する外面長が小さいと、ベンチュリ効果を得やすい。

排気口１０ｏの数や個々のサイズは、ディスクホイール１０の強度が確保できる限り、多く、大きい方が好ましい。ディスク部１０ｄの径方向に沿った排気口１０ｏの最小幅は、特に限定されないが、吸気口１０ｉの最小幅よりも大きくすることが好ましい。排気口１０ｏは吸気口１０ｉの内周側に配置される関係上、排気口１０ｏと吸気口１０ｉとを円弧状の貫通孔とした場合、各円弧の中心角が同じなら、吸気口１０ｉよりも周方向の長さが短くなる。そのため、排気口１０ｏの最小幅を吸気口１０ｉの幅よりも大きくすれば、排気口１０ｏに吸気口１０ｉと同程度の開口面積を確保し易く、吸気と同様の流量で排気を行うことができるからである。複数の排気口１０ｏを有する場合、各排気口１０ｏの配置は、周方向に均等にすることが好ましい。周方向に均等に排気を行うことができるからである。本例では、周方向に４つの排気口１０ｏを均等に配置している。

（周方向部材）
周方向部材１３は、外周側の吸気口１０ｉと内周側の排気口１０ｏとを仕切る長尺部材である。本例では、吸気口１０ｉと排気口１０ｏとが円弧状の貫通孔であるため、周方向部材１３も円弧状に湾曲した角柱材である。より具体的には、断面が直角三角形状の角柱材としている。この直角三角形の直角は、ディスク部１０ｄの外面と周方向部材１３における外周面との間に形成されている。つまり、直角三角形の斜辺は、周方向部材１３の内周面で構成される。周方向部材１３の外周面はブレーキディスク５０の外周面と実質的に対応した位置とすることが好ましい。この構成により、吸気と排気とが互いに邪魔し合うことがなく、ブレーキディスク５０の外周側から外気を導入して、ブレーキディスク５０の内周側から排気を行う吸排気経路を形成し易く、効率的な吸排気が行える。周方向部材１３の断面形状は、吸気口１０ｉの開口をディスク部１０ｄの外面側よりも内面側を狭くでき、排気口１０ｏの開口をディスク部１０ｄの外面側よりも内面側を広くできれば三角形に限定されない。例えば、台形や平行四辺形であってもよい。

（径方向部材）
径方向部材１４は、周方向に隣り合う吸気口１０ｉ同士及び周方向に隣り合う排気口１０ｏ同士を仕切る長尺部材である。本例では、図１（Ａ）に示すように、ディスク部１０ｄを軸方向に平面視したとき、外周側の幅が広く、内周側の幅が狭い略台形状の長尺材である。より具体的には、断面が四角形の角柱材である。つまり、本例の径方向部材１４の側面（吸気口１０ｉや排気口１０ｏの内周面の一部）は、ディスク部１０ｄの厚み方向に沿った面で構成されている。勿論、この側面を傾斜面としても構わない。例えば、吸気口１０ｉの内周面の一部であって、ディスクホイール１０の回転方向に向いた側面は、外面側の縁部が内面側の縁部よりも上記回転方向の前方に位置する傾斜面とし、回転方向と反対側に向いた側面は、内面側の縁部が外面側の縁部よりも上記回転方向の後方に位置する傾斜面とすることが挙げられる。この構成により、ディスクホイール１０の回転時、回転方向に向いた側面で外気を内気側へ強制的に案内し、回転方向と反対側に向いた側面で、外気を当該側面に沿ってディスクホイール１０の内側に円滑に取り込むことができる。

（撹拌板）
撹拌板１５は、ディスク部１０ｄの内部に突出する板状部材で、ディスクホイール１０の回転に伴って、内気を撹拌して吸気口１０ｉに案内する。本例では、図２に示すように、径方向部材１４からディスク部１０ｄの内部に突出する一様な厚さの矩形板で撹拌板１５を構成している。ディスク部１０ｄの径方向に沿った撹拌板１５の長さは、排気口１０ｏの最大幅以上とすることが好ましい。より好ましくは、撹拌板１５の長さは、排気口１０ｏの最大幅と同一とする。撹拌板１５の長さを排気口１０ｏの最大幅に対応した長さとすることで、撹拌板１５で撹拌した内気をすくうように排気口１０ｏ側に効果的に案内することができる。撹拌板１５の突出量は、内気を適切に撹拌できるように適宜選択すればよい。撹拌板１５の厚さは、径方向部材１４の幅に対応して、突出方向に一様な厚さとすることができるが、径方向部材１４の幅と異なっていてもよく、突出方向に一様な厚さでなくてもよい。撹拌板１５はディスク部１０ｄの軸方向に対して傾いた傾斜面を有していてもよい。例えば、ディスク部１０ｄの回転方向の前方側に傾斜面を有し、この前方側の傾斜面は、その先端縁が回転方向の前方に位置し、基端縁（径方向部材１４側の縁部）が回転方向の後方に位置することが挙げられる。この傾斜面により、ディスクホイール１０の回転時、撹拌板１５で内気をすくうように排気口１０ｏに案内することができる。勿論、ディスク部１０ｄの回転方向の後方側に傾斜面を有してもよい。撹拌板１５が傾斜面を備える場合、その傾斜面は径方向部材１４の側面と連続することが好適である。撹拌板１５の傾斜面と径方向部材１４の側面とが一連の傾斜面であることで、撹拌板１５で排出口に案内した内気をより円滑に排出することができる。撹拌板１５はディスク部１０ｄの一部としてディスクホイール１０の他の部材と一体にアルミダイキャストで鋳造されている。

（軸取付部）
軸取付部１１は、ディスクホイール１０を車軸２０に取り付けるための円盤状の部材である。軸取付部１１には、ハブボルト４０に貫通される複数のボルト孔が形成されている。また、排気口１０ｏに面する軸取付部１１の外周面は、厚み方向（ディスク部１０ｄの軸方向）に沿った面で構成されている。

（外周輪部）
外周輪部１２は、軸取付部１１と同心状に配置され、ディスク部１０ｄの最外周を構成する環状部材である。吸気口１０ｉに面する外周輪部１２の内周面は、上述したように外面側の縁部が内面側の縁部よりもディスク部１０ｄの外周側に位置する傾斜面である。この外周輪部１２の外周面には、リム部１０ｒが一体化されている。

≪リム部≫
リム部１０ｒは、ディスク部１０ｄと一体の環状部材で、その外周側に空気入りタイヤ７０が装着される。より具体的には、ディスク部１０ｄの外周輪部１２から軸方向に片持ち状に延びる環状部材である。本例ではアルミダイキャスト製のディスクホイール１０であるため、リム部１０ｒはディスク部１０ｄと１ピースに鋳造されている。

≪作用効果≫
以上のディスクホイール１０は、以下の効果を奏する。

（１）角速度の大きいディスク部１０ｄの外周側に吸気口１０ｉを配置することで、ディスクホイール１０の内部が複雑形状の空間であっても、ディスクホイール１０の回転時に強制的かつ効果的に外気をディスクホイール内に導入することができる。

（２）吸気口１０ｉよりも内周側に排気口１０ｏを配置することで、吸気口１０ｉからディスクホイール１０内に導入された外気でブレーキを冷却した後、熱気となった内気を排気口１０ｏから排出する吸排気経路を形成し易く、熱気を円滑かつ効果的に排出することができる。

（３）吸気口１０ｉは、外気に面する外側開口よりも内気に面する内側開口が狭くなるように形成され、排気口１０ｏは、内気に面する内側開口よりも外気に面する外側開口が狭くなるように形成されていることで、ベンチュリ効果により効果的に吸気と排気とを実現できる。

（４）周方向部材１３の断面形状を三角形状とすることで、排気口１０ｏと吸気口１０ｉとを所定の形状に容易に形成できる。つまり、ディスク部１０ｄの径方向に沿った吸気口１０ｉの幅は、外気に面する外幅よりも内気に面する内幅を小さくでき、かつディスク部１０ｄの径方向に沿った排気口１０ｏの幅は、内気に面する内幅よりも外気に面する外幅を小さくできる。

（５）周方向部材１３の外周面はブレーキディスク５０の外周面と実質的に対応した位置とすることで、吸気と排気とが互いに邪魔し合うことを抑制できる。それにより、ブレーキディスク５０の外周側から外気を導入して、ブレーキディスク５０の内周側から排気を行う吸排気経路を形成し易く、効率的な吸排気が行える。

（６）撹拌板１５を備えることで、ディスクホイール１０の回転により、熱気を伴う内気を撹拌して熱の籠りを抑制しつつ、排気口１０ｏへ案内することで、さらに効果的に排気を行うことができる。

（７）撹拌板１５の形成範囲を排気口１０ｏの最大幅に対応させることで、吸気口１０ｉの内周面には撹拌板１５が連続しておらず、ディスク１０ｄ部の外周側の内気を不必要に乱さない。それにより、吸気口１０ｉは高いベンチュリ効果を利用した吸気を行うことができ、内気を外気よりも正圧に保ち易い。

（８）撹拌板１５が径方向部材１４の側面と連続する面を有し、この径方向部材１４の側面が排気口１０ｏの内周面の一部を構成することで、ディスクホイール１０の内部が複雑形状の空間であっても、その内気を効果的に撹拌し、かつ排気口１０ｏから円滑に外部に排出することができる。

（９）撹拌板１５が傾斜面を備えることで、ディスクホイール１０の回転により、内気をすくうように撹拌しつつ排気口１０ｏに効率的に案内することができる。

（１０）ダイキャスト製のディスクホイール１０であれば、鋳型の形状を調整することで、上述した所定形状の吸気口１０ｉ・排気口１０ｏを容易に形成できる。つまり、外周輪部１２、軸取付部１１、周方向部材１３、径方向部材１４の各々を吸気口１０ｉと排気口１０ｏとの形状に対応した構成に容易に成形することができる。

本発明のディスクホイールは、車両用のディスクホイールとして、ブレーキを効果的に冷却することに好適に利用できる。

１０ ディスクホイール
１０ｄ ディスク部
１０ｉ 吸気口
１０ｏ 排気口
１１ 軸取付部
１２ 外周輪部
１３ 周方向部材
１４ 径方向部材
１５ 撹拌板
１０ｒ リム部
２０ 車軸
３０ ハブ
４０ ハブボルト
５０ ブレーキディスク
６０ ハブナット
７０ タイヤ

Claims (1)

1. 車軸に取り付けられるディスク部と、前記ディスク部と一体でタイヤが装着される環状のリム部とを備えるディスクホイールであって、
   前記ディスク部の外周側に設けられ、前記ディスク部の外気を前記ディスク部の内部に取り込む吸気口と、
   前記吸気口よりも前記ディスク部の内周側に設けられ、前記ディスク部の内気を前記ディスク部の外部に排出する排気口と、
   前記ディスク部の内部に突出し、前記内気を撹拌して前記吸気口に案内する撹拌板とを備え、
   前記吸気口は、前記外気に面する外側開口よりも前記内気に面する内側開口が狭くなるように形成され、
   前記排気口は、前記内気に面する内側開口よりも前記外気に面する外側開口が狭くなるように形成されているディスクホイール。

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