JP2021041773A - 車両用ホイール - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、優れた剛性を有しながらも従来と比べてさらなる軽量化を達成することができる車両用ホイールを提供する。【解決手段】本発明の車両用ホイール１は、ハブ取付部１３と、タイヤを支持するリム部１１と、前記ハブ取付部１３と前記リム部１１とを繋ぐように放射状に延びる複数のスポーク部１４と、を備え、ホイール周方向Ｘに隣接する前記スポーク部１４同士の間に第１開口部（大開口部１９）を有し、前記スポーク部１４のそれぞれには、ホイール周方向Ｘの幅中央に、内周側から外周側に延びる凹部１５が形成され、前記凹部１５は、溝部１７と第２開口部（小開口部１６）とを有して構成され、前記第２開口部（小開口部１６）は、前記溝部１７の外周側に設けられていることを特徴とする。【選択図】図５

Description

本発明は、車両用ホイールに関する。

従来、タイヤが装着されて接地状態のホイールにおいて、ディスク部に掛かる上下荷重方向に対して、延在方向が斜めとなるスポーク部のせん断中心が、スポーク部の内側表面よりもさらに内側に位置するように、スポーク部に溝部が設けられたホイールが知られている（例えば、特許文献１参照）。
このような車両用ホイールによれば、スポーク部のせん断中心が、ホイール中心線（ホイール幅方向の中心線）に近づく。これによりホイールは、上下荷重がかかった際のねじり剛性が向上する。また、このホイールは、スポーク部に溝部が形成されることによって、軽量化を図ることができる。

特開２００４−３５９０４５号公報

ところが、ホイールは、昨今の車両に対するさらなる省エネルギ化、低燃費化などの要請から、より一層の軽量化が望まれている。その一方で、ホイールの軽量化を図るために、ホイール自体を従来のように肉抜きすると、ホイール全体としての剛性が低下するおそれもある。

本発明の課題は、優れた剛性を有しながらも従来と比べてさらなる軽量化を達成することができる車両用ホイールを提供することにある。

前記課題を解決した車両用ホイールは、ハブ取付部と、タイヤを支持するリム部と、前記ハブ取付部と前記リム部とを繋ぐように放射状に延びる複数のスポーク部と、を備え、ホイール周方向に隣接する前記スポーク部同士の間に第１開口部を有し、前記スポーク部のそれぞれには、ホイール周方向の幅中央に、内周側から外周側に延びる凹部が形成され、前記凹部は、溝部と第２開口部とを有して構成され、前記第２開口部は、前記溝部の外周側に設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、優れた剛性を有しながらも従来と比べてさらなる軽量化を達成することができる車両用ホイールを提供することができる。

本発明の実施形態に係る車両用ホイールの斜視図である。 車両に取り付けた際にホイール外側から見た図１に示す車両用ホイールの正面図である。 図１の矢示III方向から車両用ホイールの凹部を見た部分拡大斜視図である。 図２のIV−IV断面図である。 図２に示す正面図の部分拡大図である。

次に、本発明を実施するための形態（本実施形態）に係る車両用ホイールについて、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
なお、参照する図において、「Ｘ」は、ホイール周方向、「Ｙ」は、ホイール幅方向、「Ｚ」は、ホイール径方向、をそれぞれ示している。また、以下の説明においては、ホイールを車両に取り付けた際に、車幅方向外側に位置して意匠面となる側をホイールの外側と称し、車幅方向内側をホイールの内側と称することがある。

本実施形態の車両用ホイールは、意匠面側で径方向に延びるようにスポーク部に凹部が形成されるとともに、この凹部は、ホイール径方向の内側に形成される溝部と、ホイール径方向の外側に形成される開口部とで構成されていることを主な特徴とする。
以下では、まず車両用ホイールの全体構成について説明した後に、スポーク部を有するディスク部について説明する。

＜車両用ホイールの全体構成＞
図１は、本発明の実施形態に係る車両用ホイールの斜視図であり、一部に切り欠き断面を有する図である。
図１に示すように、本実施形態の車両用ホイール１は、図示しないタイヤが組み付けられるリム部１１と、図示しないアクスルハブ（ホイールハブともいう）に連結されるハブ取付部１３と、ハブ取付部１３とリム部１１とを相互に接続する後記のディスク部１２と、を備えている。

リム部１１は、略円筒形状を呈しており、リム部１１の外周面は、トロイド状のタイヤ（図示省略）の内側面との間に、所定圧で空気が充填されるタイヤ空気室（図示省略）を形成する。

リム部１１のホイール幅方向Ｙの両端には、リムフランジ１１ａがそれぞれ形成されている。これらリムフランジ１１ａのホイール幅方向Ｙの内側には、タイヤのビード（図示省略）が着座するビードシート部１１ｃが形成されている。
そして、リム部１１は、これらのビードシート部１１ｃ同士の間で、ホイール径方向の内側（回転中心側）に向かって窪んだウェル部１１ｂを有している。
ちなみに、ウェル部１１ｂは、リム部１１にタイヤを組み付ける際に、前記のビードを一旦落とし込むために用いられる。

本実施形態でのハブ取付部１３は、その中心軸が車両用ホイール１の車軸中心と同軸となるように、リム部１１のホイール幅方向Ｙの一端側に配置される。この一端側は、「ホイールの外側」となる。
本実施形態でのハブ取付部１３は、具体的には、一端側のリムフランジ１１ａの位置よりも、ホイール幅方向Ｙの内側にシフトするように配置されている。言い換えれば、車両用ホイール１は、ディスク部１２がハブ取付部１３の周囲でホイール幅方向Ｙの内側に部分的に窪むように形成されている。

このようなハブ取付部１３には、円形の中央孔１３ａが形成されている。この中央孔１３ａのホイール幅方向Ｙの内側には、図示は省略するがアクスルとアクスルハブとを締結するハブナットが臨むこととなる。そして、中央孔１３ａは、これに着脱自在に取り付けられるセンタキャップ（図示省略）にて塞がれる。

このような中央孔１３ａの周囲には、中央孔１３ａの同心円上に、５つのボルト挿通孔１３ｂが等間隔に形成されている。
５つのボルト挿通孔１３ｂには、前記したアクスルハブ（図示省略）側から延出する５つのスタッドボルト（図示省略）が挿通されると共に、各スタッドボルトの先端にナット（図示省略）がホイール幅方向Ｙの外側から螺合する。これにより、車両用ホイール１は、ハブ取付部１３を介して車両（アクスルハブ）に取り付けられる。

＜ディスク部＞
次に、ディスク部１２（図１参照）について説明する。
図２は、車両に取り付けた際にホイール外側から見た図１に示す車両用ホイール１の正面図である。つまり、図２は、車両用ホイール１の意匠面を表している。
図２に示すように、本実施形態でのディスク部１２は、ハブ取付部１３の周囲からリム部１１に対して等間隔で放射状に延出する複数（本実施形態では５本）のスポーク部１４を有して形成されている。

本実施形態でのスポーク部１４は、リム部１１と、ハブ取付部１３とに一体に形成されている。これによりスポーク部１４は、ハブ取付部１３とリム部１１とを相互に接続している。

なお、前記のように、本実施形態でのディスク部１２（図１参照）は、ハブ取付部１３（図１参照）の周囲で窪むように形成されている。
このことから本実施形態でのスポーク部１４は、図１に示すように、リム部１１側からリムフランジ１１ａの形成面と略同じ面内で車軸中心側に向かって延びる途中で内側に屈曲している。屈曲したスポーク部１４は、傾斜しながら延びてハブ取付部１３に接続されている。

そして、図２に示すように、ホイール周方向Ｘに隣接し合うこのようなスポーク部１４同士の間には、ディスク部１２をホイール幅方向Ｙ（図１参照）に貫く開口が形成されている。この開口は、スポーク部１４に形成される後記の小開口部１６よりも開口面積が大きい大開口部１９を構成している。
なお、この大開口部１９は、特許請求の範囲にいう「第１開口部」に相当する。

大開口部１９（第１開口部）は、図２に示す車両用ホイール１の正面視で、略等脚台形の平面形状を有している。具体的には、大開口部１９は、略等脚台形の上底に対応する内周側の開口縁１０ｂが、略等脚台形の下底に対応する外周側の開口縁１０ａよりも短くなっている。
そして、本実施形態での大開口部１９における開口縁１０ｂは、ボルト挿通孔１３ｂに隣接するように形成されている。ちなみに、本実施形態での開口縁１０ｂの長さは、ボルト挿通孔１３ｂの内径と略同じに設定されているが、これに限定されるものではない。

このような大開口部１９における外周側の開口縁１０ａの形成位置は、スポーク部１４に形成される後記の小開口部１６における外周側の開口縁１０ｃと内周側の開口縁１０ｄとの形成位置で、相対的に決定される。これらの開口縁１０ｃと開口縁１０ｄとの形成位置については、後に詳しく説明する。

次に、スポーク部１４に形成される凹部１５について説明する。
図２に示すように、５つのスポーク部１４のそれぞれには、意匠面側に凹部１５が形成されている。この凹部１５は、スポーク部１４におけるホイール周方向Ｘの幅中央で、ホイール径方向Ｚに延びている。

本実施形態での凹部１５は、図２に示す車両用ホイール１の正面視で、略二等辺三角形の平面形状を有している。具体的には、凹部１５の平面形状は、ボルト挿通孔１３ｂ同士の間に頂点が配置され、ディスク部１２の外周側に底辺が配置される略二等辺三角形の様相を呈している。
凹部１５は、車両用ホイール１のホイール幅方向Ｙの内側（図２の紙面の裏側）に窪むように形成されている。

図３は、図１の矢示III方向から車両用ホイール１の凹部１５を見た部分拡大斜視図である。図４は、図２のIV−IV断面図である。
図３に示すように、本実施形態での凹部１５は、傾斜面形成部１８と、溝部１７と、小開口部１６と、で構成されている。なお、小開口部１６は、特許請求の範囲にいう「第２開口部」に相当する。

傾斜面形成部１８は、車両用ホイール１の意匠面側、すなわちホイール幅方向Ｙの外側で、前記の略二等辺三角形の平面形状からなる凹部１５の輪郭を形成している。
そして、傾斜面形成部１８は、ホイール幅方向Ｙの内側に向かうほど、ホイール周方向Ｘの幅を徐々に狭めるように変位して相互に対向する一対の傾斜面２０ａを形成している。
つまり、図４に示すように、車両用ホイール１の意匠面側（外側）での傾斜面形成部１８の開口幅Ｗ１が、内側での傾斜面形成部１８の開口幅Ｗ２よりも大きくなるように傾斜面２０ａは傾斜している。

また、傾斜面形成部１８は、図３に示すように、外周側（リムフランジ１１ａ側）が、ホイール幅方向Ｙの外側から内側に向かうほど、徐々にホイール径方向Ｚの内側に変位する傾斜面２０ｂを形成している。
そして、傾斜面形成部１８は、ホイール幅方向Ｙの内側で、溝部１７と、小開口部１６とに繋がっている。

次に、溝部１７と、小開口部１６（第２開口部）について説明する。
図５は、図２の溝部１７及び小開口部１６付近の部分拡大図である。
図５に示すように、溝部１７と、小開口部１６とは、凹部１５のホイール周方向Ｘの中央をホイール径方向Ｚに並ぶように形成されている。
具体的には、溝部１７は、スポーク部１４の内周側に形成され、小開口部１６は、スポーク部１４の外周側に形成されている。
つまり、溝部１７は、スポーク部１４とハブ取付部１３との接合部に始まり、小開口部１６との接合部で途切れている。

そして、図４に示すように、小開口部１６は、スポーク部１４の内外を貫くように形成され、溝部１７は、スポーク部１４の内側に底部を残すように窪むことで形成されている。
また、図３に示すように、このような溝部１７のホイール径方向Ｚとホイール幅方向Ｙとに延びる側壁２１ａと、小開口部１６のホイール径方向Ｚとホイール幅方向Ｙとに延びる側壁２１ｂとは、相互に略同一平面内に形成されている。つまり、側壁２１ａと、側壁２１ｂとは、ホイール径方向Ｚに面一になっている。

図５に示すように、小開口部１６は、車両用ホイール１の正面視で、略等脚台形の平面形状を有している。具体的には、小開口部１６は、略等脚台形の上底に対応する内周側の開口縁１０ｄが、略等脚台形の下底に対応する外周側の開口縁１０ｃよりも短くなっている。

そして、小開口部１６（第２開口部）の外周側となる開口縁１０ｃの幅Ｌ１は、大開口部１９（第１開口部）の外周側となる開口縁１０ａの幅Ｌ２よりも狭くなっている。
また、小開口部１６（第２開口部）の内周側となる開口縁１０ｄの幅Ｌ３は、大開口部１９（第１開口部）の内周側となる開口縁１０ｂの幅Ｌ４よりも狭くなっている。

また、小開口部１６（第２開口部）における開口縁１０ｃの形成位置は、大開口部１９（第１開口部）における開口縁１０ａよりも、ホイール径方向Ｚの外側になっている。
つまり、車軸中心Ｃから小開口部１６（第２開口部）の外周端までの長さＬ５は、車軸中心Ｃから大開口部１９（第１開口部）の外周端までの長さＬ６よりも長くなっている。

また、本実施形態での小開口部１６（第２開口部）における開口縁１０ｄの形成位置は、ホイール径方向Ｚにおいて、大開口部１９（第１開口部）における開口縁１０ａと開口縁１０ｂとの間に位置している。
そして、小開口部１６（第２開口部）のホイール径方向Ｚにおける幅Ｌ７は、大開口部１９（第１開口部）のホイール径方向Ｚにおける幅Ｌ８よりも狭くなっている。

また、図４に示すように、小開口部１６（第２開口部）が形成されている部分での凹部１５の深さＤ１は、小開口部１６（第２開口部）のホイール内側での小開口部１６（第２開口部）のホイール周方向Ｘの開口幅Ｗ３よりも長くなっている（Ｄ１＞Ｗ３）。
また、小開口部１６（第２開口部）が形成されている部分での凹部１５の深さＤ１は、小開口部１６（第２開口部）のホイール外側での小開口部１６（第２開口部）のホイール周方向Ｘの開口幅Ｗ２よりも長くなっている（Ｄ１＞Ｗ２）。
なお、本実施形態での凹部１５の深さＤ１は、開口幅Ｗ２又は開口幅Ｗ３のうちの少なくとも一方よりも長くなる構成であればよい。
本実施形態でのこれらＤ１、Ｗ２及びＷ３の関係は、小開口部１６（第２開口部）のホイール径方向Ｚにおける幅Ｌ７（図５参照）で示す全て領域において維持されるものを想定している。

以上のような車両用ホイール１は、例えば、アルミニウム合金、マグネシウム合金等の軽量高強度材料を使用した鋳造品を想定している。つまり、車両用ホイール１は、リム部１１と、ハブ取付部１３と、ディスク部１２とが一体成型されて構成されている。しかしながら、車両用ホイール１は、このようなワンピース構造に限定されるものではなく、ツーピース構造又はスリーピース構造とすることもできる。
また、車両用ホイール１は、リム部１１のウェル部１１ｂがディスク部１２側にシフトしたものを想定しているが、ウェル部１１ｂが反対側にシフトしたリバースホイールであってもよい。
また、車両用ホイール１は、ホイール自体が中実である鋳造品に限定されるものではなく、鍛造品又は中空部を有するプレス成型品であってもよい。

＜作用効果＞
次に、本実施形態の車両用ホイール１の奏する作用効果について説明する。
本実施形態の車両用ホイール１は、スポーク部１４の小開口部１６（第２開口部）が、溝部１７の外周側に設けられている。
このような車両用ホイール１によれば、ディスク部１２の内周側に溝部１７が形成されることによって、スポーク部１４の断面積を確保することができる。
これにより車両用ホイール１は、ハブ取付部１３とスポーク部１４との繋ぎ目に発生する曲げモーメントの負荷を低減することができる。
また、車両用ホイール１によれば、ディスク部１２の外周側に小開口部１６（第２開口部）が形成されることによって、ホイールの軽量化を達成することができる。

また、車両用ホイール１は、ディスク部１２の外周側に小開口部１６（第２開口部）が形成されることによって、内周側よりも外周側でより大きく働く遠心力の構成要素（パラメータ）となるマス分（質量分）を低減することができる。これにより車両用ホイール１は、より安定した高速回転が可能となる。

また、この車両用ホイール１においては、小開口部１６（第２開口部）のホイール周方向Ｘの幅が、大開口部１９（第１開口部）のホイール周方向Ｘの幅よりも狭くなっている。
このような車両用ホイール１によれば、車両走行時における走行風（空気）の粘性抵抗によって、小開口部１６（第２開口部）におけるホイール幅方向Ｙの内側から外側に流れる空気の量を抑制することができる。これにより車両用ホイール１は、空力性能の悪化を抑制しつつ、軽量化をすることができる。
また、車両用ホイール１は、小開口部１６（第２開口部）のホイール径方向Ｚの幅Ｌ７を、大開口部１９（第１開口部）のホイール径方向の幅Ｌ８よりも狭くした構成によって、空力性能の悪化抑制をより確実に行うことができる。

また、この車両用ホイール１においては、小開口部１６（第２開口部）が形成されている部分での凹部１５の深さＤ１が、小開口部１６（第２開口部）の開口幅Ｗ３よりも深くなっている。
このような車両用ホイール１によれば、開口幅Ｗ３が狭く、凹部１５の深さＤ１が長く設定されることによって、走行風（空気）の粘性抵抗が高くなり、ホイール幅方向Ｙの内側から外側に空気が流れにくくなる。これにより車両用ホイール１は、空力性能の悪化抑制をより確実に行うことができる。

また、この車両用ホイール１においては、車軸中心Ｃから小開口部１６（第２開口部）の外周端までの長さＬ５が、車軸中心から大開口部１９（第１開口部）の外周端までの長さＬ６よりも長くなっている。
このような車両用ホイール１によれば、スポーク部１４の長さを、より長くみせることができる。

また、この車両用ホイール１においては、小開口部１６（第２開口部）の側壁２１ｂと、溝部１７の側壁２１ａとは、同一平面内に形成されている。
このような車両用ホイール１によれば、スポーク部１４における小開口部１６（第２開口部）と溝部１７との繋ぎ目に応力が集中することなく、接地したタイヤからの入力荷重を効率よく車両側（アクスル側）に伝えることができる。

また、この車両用ホイール１の凹部１５は、意匠面側での開口がホイール幅方向Ｙの内側（ホイール内側）よりも大きくなる傾斜面２０ａを有している。
このような車両用ホイール１によれば、スポーク部１４を、より細くみせることができる。

以上、本実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、種々の形態で実施することができる。
前記実施形態では、凹部１５は、意匠面側でスポーク部１４に形成したが、本発明は、意匠面の反対側で凹部１５をスポーク部１４に形成する構成とすることができる。

１ 車両用ホイール
１１ リム部
１２ ディスク部
１３ ハブ取付部
１４ スポーク部
１５ 凹部
１６ 小開口部（第２開口部）
１７ 溝部
１８ 傾斜面形成部
１９ 大開口部（第１開口部）
２０ａ 傾斜面
２１ａ 溝部の側壁
２１ｂ 小開口部（第２開口部）の側壁
Ｌ１ 小開口部（第２開口部）の外周側におけるホイール周方向の幅
Ｌ２ 大開口部（第１開口部）の外周側におけるホイール周方向の幅
Ｌ３ 小開口部（第２開口部）の内周側におけるホイール周方向の幅
Ｌ４ 大開口部（第１開口部）の内周側における幅
Ｌ５ 車軸中心から小開口部（第２開口部）の外周端までの長さ
Ｌ６ 車軸中心から大開口部（第１開口部）の外周端までの長さ
Ｌ７ 小開口部（第２開口部）のホイール径方向の幅
Ｌ８ 大開口部（第１開口部）のホイール径方向の幅
Ｄ１ 凹部の深さ
Ｗ１ 意匠面側での傾斜面形成部の開口幅
Ｗ２ 意匠面の反対側での傾斜面形成部の開口幅
Ｗ３ 小開口部（第２開口部）のホイール周方向の開口幅
Ｘ ホイール周方向
Ｙ ホイール幅方向
Ｚ ホイール径方向

Claims (6)

1. ハブ取付部と、
   タイヤを支持するリム部と、
   前記ハブ取付部と前記リム部とを繋ぐように放射状に延びる複数のスポーク部と、を備え、
   ホイール周方向に隣接する前記スポーク部同士の間に第１開口部を有し、
   前記スポーク部のそれぞれには、ホイール周方向の幅中央に、内周側から外周側に延びる凹部が形成され、
   前記凹部は、溝部と第２開口部とを有して構成され、
   前記第２開口部は、前記溝部の外周側に設けられている
   ことを特徴とする車両用ホイール。
2. 前記第２開口部の外周側におけるホイール周方向の幅は、前記第１開口部の外周側におけるホイール周方向の幅より狭く、
   前記第２開口部の内周側におけるホイール周方向の幅は、前記第１開口部の内周側における幅より狭く、
   前記第２開口部のホイール径方向の幅は、前記第１開口部のホイール径方向の幅より狭いことを特徴とする請求項１に記載の車両用ホイール。
3. 前記第２開口部が形成されている部分での前記凹部の深さは、前記第２開口部のホイール内側での第２開口部のホイール周方向の開口幅、又は前記第２開口部のホイール外側での第２開口部のホイール周方向の開口幅の少なくとも一方よりも深いことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両用ホイール。
4. 車軸中心から前記第２開口部の外周端までの長さは、車軸中心から前記第１開口部の外周端までの長さよりも長いことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の車両用ホイール。
5. ホイール径方向とホイール幅方向とに延びる前記凹部の側壁において、前記第２開口部の側壁と前記溝部の側壁とは、同一平面内に形成されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の車両用ホイール。
6. 前記凹部は、意匠面側での開口がホイール内側よりも大きくなる傾斜面を有していることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の車両用ホイール。

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