JP4428137B2

JP4428137B2 - 自動二輪車の後輪用キャストホイール

Info

Publication number: JP4428137B2
Application number: JP2004150537A
Authority: JP
Inventors: 隆世山本
Original assignee: Suzuki Motor Co Ltd
Current assignee: Suzuki Motor Co Ltd
Priority date: 2004-05-20
Filing date: 2004-05-20
Publication date: 2010-03-10
Anticipated expiration: 2024-05-20
Also published as: JP2005329827A

Description

本発明は、車軸を挿通するための車軸支持部が形成されたハブ部と、タイヤが装着されるリム部と、ハブ部とリム部とを連結する複数本の中空をなすスポーク部とが一体鋳造された自動二輪車のキャストホイールに関し、特に後輪用に使用されて好適なものである。

自動二輪車のホイールとしては、例えば特許文献１にあるように、車軸を挿通するための車軸支持部が形成されたハブ部と、タイヤが装着されるリム部と、ハブ部とリム部とを連結する複数本の中空をなすスポーク部とが一体鋳造されるキャストホイール（鋳造車輪）が知られている。このような中空構造のスポーク部は、同一剛性をだすための断面積が中実構造のものに比べて小さくて済むので、軽量化を図る上で有利である。

特開昭６０−９２１０１号公報

自動二輪車の後輪支持構造では、車体の左右両側に配設されるスイングアームのホークチューブ間に車軸が架け渡され、その車軸がキャストホイールのハブ部の車軸支持部に挿通される。この状態で、キャストホイールは車軸支持部両端に配置される一対のハブベアリングにより回転自在に支持される。

ところで、キャストホイールのハブ部の車軸方向一端側にはドリブンスプロケットが取り付けられる。ドリブンスプロケットにはチェーンやベルト等の駆動力伝達部材が巻き付けられ、この駆動力伝達部材を介してエンジンの駆動力が駆動輪である後輪へと伝達される。それに対して、キャストホイールのハブ部の車軸方向他端側には制動装置が配設される。

上記構成とされる後輪支持構造では、ドリブンスプロケット及びそれに巻き付けられる駆動力伝達部材はリム部に装着されるタイヤを避けるように側方に離して配置する必要があるのに対して、制動装置は側方に離して配置する必要はない。そのため、ハブ部の形状は左右非対称となり、リム部断面の車軸方向中心を通って車軸に垂直な仮想平面を基準として、ドリブンスプロケットが取り付けられる側の突出長さは制動装置が配設される側に比べて長くなってしまう。

上記特許文献１に開示されたホイールでは、各スポーク部の横断面中心を通る中心線が上記仮想平面と平行になっている。しかしながら、そのような構成では、スポーク部とハブ部との連結部分には、ドリブンスプロケットが取り付けられた車軸方向一端側と制動装置が配設された他端側とで強度及び剛性の面（曲げモーメント）の不均衡が生じてしまう。そのため、結局はキャストホイール全体の剛性が低下し、それを解消するために肉厚にする等の対処が必要となり、ホイールの重量が増し、バネ下重量の増加に起因して乗り心地性能が低下してしまう等の問題があった。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、後輪用キャストホイールの左右において強度及び剛性の面（曲げモーメント）の不均衡が生じるのを避けることを目的とする。

本発明の自動二輪車の後輪用キャストホイールは、車軸を挿通するための車軸支持部が形成されたハブ部と、タイヤが装着されるリム部と、上記ハブ部と上記リム部とを連結する複数本の中空をなすスポーク部とが一体鋳造された自動二輪車の後輪用キャストホイールであって、上記複数本のスポーク部は、上記ハブ部側から上記リム部側に向かって略放射状に延出し、上記各スポーク部の横断面中心を通る中心線が、上記リム部断面の車軸方向中心を通って車軸に垂直な仮想平面に対して車軸方向一方側に偏倚するように傾斜する構成にし、上記各スポーク部の横断面中心を通る中心線は、上記リム部側において上記リム部断面の車軸方向中心を通り、上記ハブ部側において上記仮想平面から離れるように傾斜し、上記各スポーク部の横断面中心を通る中心線と上記車軸の軸線との交点が、上記ハブ部の車軸支持部両端に配置される一対のハブベアリング間の中心に一致する点に特徴を有する。
また、本発明の自動二輪車の後輪用キャストホイールは、上記各スポーク部の横断面中心を通る中心線は、上記ハブ部側において上記ハブ部のドリブンスプロケットが取り付けられる側面に近づくように傾斜する点にある。
また、本発明の自動二輪車の後輪用キャストホイールは、上記各スポーク部は上記リム部側に向かうにつれて漸次細くなる点にある。
また、本発明の自動二輪車の後輪用キャストホイールは、上記ハブ部は上記各スポーク部と連通する中空構造とされており、上記各スポーク部の左右両側面には貫通穴が形成され、また、上記ハブ部の外周面には隣り合うスポーク部に挟まれる各領域に開口部が形成される点にある。

本発明によれば、後輪用キャストホイールの左右において強度及び剛性の面（曲げモーメント）の不均衡が生じるのを避けることができる。したがって、後輪用キャストホイール全体で肉厚の薄肉化及び均一化を図ることができ、ホイールの重量が増すのを防ぐことができる。

以下、図１〜７を参照して、本発明による自動二輪車の後輪用キャストホイールの実施形態を説明する。なお、本明細書において「左右」とは自動二輪車の車体を基準として左右をいうものとする。

図１は、本発明が適用される自動二輪車の一例を示す。自動二輪車の全体構成を簡単に説明すると、自動二輪車１００は車体フレーム１０１を有し、その前方にヘッドパイプ１０２が設けられる。ヘッドパイプ１０２には図示しないサスペンション機構を内装し、前輪１０３を回転自在に支持する左右一対のフロントフォーク１０４等から構成されるステアリング機構が設けられる。

車体フレーム１０１はこの例ではダブルクレードル型であり、ヘッドパイプ１０２の後部から後斜下方に延びる左右一対のタンクレール１０１Ａと、タンクレール１０１Ａの後端部付近に接続されて、略上下方向に延びる左右一対のセンターフレーム１０１Ｂと、ヘッドパイプ１０２の後部から急傾斜して下方に延びて略水平方向に屈曲して後、センターフレーム１０１Ｂに接続される左右一対のダウンチューブ１０１Ｃと、センターフレーム１０１Ｂから後方に延びる左右一対のシートレール１０１Ｄとを含む。

タンクレール１０１Ａの上側には燃料タンク１０５が配置され、燃料タンク１０５の下方にはエンジンユニット１０６が配置される。また、シートレール１０１Ｄの上側には運転シート１０７が配置される。

左右のセンターフレーム１０１Ｂの中央下部付近にはピボット軸１０８が架設され、スイングアーム１０９がピボット軸１０８のまわりにスイング自在にそれぞれ枢着される。そして、これら左右のスイングアーム１０９の後端間に架け渡された車軸１１１により後輪１１０が回転自在に軸支される。この図１では省略するが、車体左側（図示した側面）において、後輪１１０に設けられたドライブスプロケットにエンジンユニット１０６に連係するチェーンが巻回されており、後輪１１０が回転駆動されるようになっている。

図２〜４に示すように、後輪１１０に用いられる後輪用キャストホイール１は、車軸１１１を挿通するための車軸支持部２１が形成されたハブ部２と、タイヤが装着されるリム部３と、ハブ部２とリム部３とを連結する３本の中空をなすスポーク部４とが一体鋳造されたものである。

ハブ部２は、車軸支持部２１を構成する内筒部２２と、外筒部２３と、これら内筒部２２及び外筒部２３の両側を閉塞する側壁部２４Ｌ、２４Ｒとにより構成される薄肉中空構造を有する。外筒部２３は、リム部３断面の車軸方向中心３３を通って車軸１１１に垂直な仮想平面Ｐの両側において、それぞれが側方に向かうにつれて縮径する形状を有する。この場合に、仮想平面Ｐを基準として、ドリブンスプロケット１１２が取り付けられる左側の突出長さはブレーキディスク１１３が取り付けられる右側の突出長さに比べて長く、その縮径の度合いも小さくなっている。

ハブ部２の右側面（右側壁部２４Ｒ）には、車軸支持部２１のまわりに中子支え部５６（図７を参照）の痕跡である開口部２５が形成されるとともに、ブレーキディスク１１３を取り付けるためのブレーキディスク取り付け部２６が形成される。また、ハブ部２の左側面（左側壁部２４Ｌ）には、車軸支持部２１まわりに区画された複数の凹部２７が形成されるとともに、各凹部２７の底に中子支え部５７（図７を参照）の痕跡である開口部２８がそれぞれ形成される。

さらに、ハブ部２の外筒部２３の外周面には、隣り合うスポーク部４に挟まれる各領域（計３箇所）に中子支え部５５（図７を参照）の痕跡である開口部２９が形成される。

リム部３は、底部３１の両側にタイヤを嵌合するための耳部３２が一体形成される構成とされる。

３本のスポーク部４は、ハブ部２側からリム部３側に向かって放射状にまっすぐ延出するとともに、各スポーク部４がリム部３側に向かうにつれて漸次細くなるように形成される。各スポーク部４は略均一の厚さを有する薄肉部４１で囲まれた中空形状とされ、基端部においてハブ部２内部に連通し、先端部において閉塞する。各スポーク部４の左右両側面には、リム部３側に近い位置に中子支え部５８Ｕ、５８Ｌ（図７を参照）の痕跡である貫通穴４２がそれぞれ形成される。

このようにした後輪用キャストホイール１を自動二輪車１００に搭載する場合、図２（Ａ）に示すように、ハブ部２の車軸支持部２１に車軸１１１が挿通される。この場合に、車軸１１１上に筒状のスペーサ１１４が設けられるとともに、そのスペーサ１１４及び車軸支持部２１の両端に形成された段部２１Ａにより位置決めされるハブベアリング１１５が配設され、これら一対のハブベアリング１１５によりキャストホイール１が回転自在に支持される。上述したように、ハブ部２の左右突出長さが仮想平面Ｐを基準として相違するため、一対のハブベアリング１５の位置も仮想平面Ｐを基準として左右非対称となる。

後輪用キャストホイール１の右側において、ハブ部２のブレーキディスク取り付け部２６にブレーキディスク１１３が取り付けられる。ブレーキディスク１１３は、放射、対流、熱伝導によって熱を放散させるためにリム部３の内側に取り付けられる。また、車軸１１１にはブレーキキャリパ１１６が取り付けられ、ブレーキディスク１１３の両側にブレーキキャリパ１１６内のピストン１１６Ａが位置するようにされる。なお、右側のハブベアリング１１５とブレーキキャリパ１１６の取り付け部１１６Ｂとの間には筒状のスペーサ１１７が設けられる。

一方、後輪用キャストホイール１の左側において、ハブ部３の各凹部２７にダンパゴム１１８が収容され、その状態でドリブンスプロケット１１２を備えたカップリングが組み付けられる。また、左側のハブベアリング１１５の隣には筒状のスペーサ１２０が設けられ、このスペーサ１２０上に設けられたベアリング１２１によりカップリング１１９が回転自在に支持される。

車軸１１１の両端はスイングアーム１０９に固定されたブラケット１２２により支持される。なお、ベアリング１２１とブラケット１２２との間には筒状のスペーサ１２３が設けられる。

このようにした後輪支持構造では、エンジンユニット１０６の駆動力がチェーンを介してドリブンスプロケット１１２に伝えられ、カップリング１１９が回転する。カップリング１１９が回転すると、キャストホイール１も一体となって回転し、後輪１１０を駆動輪として自動二輪車１００が走行可能となる。

ここで、後輪用キャストホイール１の各スポーク部４について詳述する。図２に示す断面において、各スポーク部４の右側面４３Ｒ（ブレーキディスク１１３が取り付けられる側面）は仮想平面Ｐに対して平行に近い角度でハブ部２の外筒部２３に連続する一方、左側面（ドリブンスプロケット１１２が取り付けられる側面）は仮想平面Ｐに対して車軸方向Ｘに大きく傾斜してハブ部２の外筒部２３に連続する。

図２（Ｂ）〜２（Ｄ）に示すように、各スポーク部４の横断面形状は変形八角形とされ、二面により左側面４３Ｌ及び右側面４３Ｒがそれぞれ構成されるとともに、仮想平面Ｐを挟む二面により前面４３Ｆ及び後面４３Ｂがそれぞれ構成される。

図２（Ｂ）に示すように、リム部３側においては、左側面４３Ｌの幅と右側面４３Ｒの幅とが同程度で、これら左側面４３Ｌ及び右側面４３Ｒの仮想平面Ｐからの距離も同程度となっている（左右対称）。それに対して、図２（Ｄ）に示すように、ハブ部２側においては、左側面４３Ｌの幅が右側面４３Ｒの幅に比べて狭く、左側面４３Ｌの仮想平面Ｐからの距離が右側面４３Ｒの仮想平面Ｐからの距離に比べて長くなっている（左右非対称）。

また、図２（Ｂ）に示すように、リム部３側においては、ホイールの周方向Ｙの寸法ｙが車軸方向Ｘの寸法ｘに比べて長くなっている。これは、スポーク部４が周方向に間隔をおいて配置されるので、周方向Ｙの寸法を長くすることにより、各スポーク部４間を連結するリム部３を補強することができるからである。それに対して、図２（Ｄ）に示すように、ハブ部２側においては、方向Ｘ、Ｙの寸法が同程度となっている。これは、スポーク部３の基端（ハブ部２側）では車軸方向Ｘへの曲げ強度が最も必要とされるからである。

かかる形状の各スポーク部４の横断面中心を通る中心線Ｃは、仮想平面Ｐに対して車軸方向Ｘの一方側に偏倚するように傾斜する。より詳しくは、中心線Ｃは、スポーク部４がリム部３に連結する位置においてリム部３断面の車軸方向中心３３を通り、ハブ部２側において仮想平面Ｐから離れてハブ部２の左側面に近づくように車軸方向Ｘに傾斜する。そして、中心線Ｃと車軸１１１の軸線Ａとの交点Ｃ₁が一対のハブベアリング１１５間の中心に一致する。

図４、５を参照して、本実施形態のキャストホイール１を鋳造するための鋳型及び中子について説明する。図４に示すように、鋳型５０は、ハブ部２、スポーク部４、リム部３の内周面部分を形成するための上型５１及び下型５２を主型として構成され、リム部３の外周面部分は左右型５３により形成される。上型５１及び下型５２は、仮想平面Ｐに対応する位置、換言すれば、図２（Ｂ）〜２（Ｄ）に示す各スポーク部４の前後寸法が最大となる位置で分割されるようになっている。

鋳造に際しては、上型５１及び下型５２内に中子５４が設置される。図５にも示すように、中子５４は、ハブ部２内部を形成するためのハブ部形成部５４Ａ及びスポーク部４内部を形成するためのスポーク部形成部５４Ｂとにより構成される。なお、中子５４は単一体からなるものでもよいし、複数に分割されたものを一体化させるものであってもよい。

中子５４には、上型５１及び下型５２内でずれないようにするための中子支え部５５、５６、５７、５８Ｕ、５８Ｌが設けられる。すなわち、ハブ部形成部５４Ａに左右型５３方向に突出する３つの中子支え部５５が設けられる。これら中子支え部５５により、上述したハブ部２の外筒部２３の外周面に開口部２９が形成されることになる。また、ハブ部形成部５４Ａに上型５１方向に突出する５つの中子支え部５６及び下型５２方向に突出する５つの中子支え部５７が設けられる。これら中子支え部５６、５７により、上述したハブ部２の左右両側面に開口部２５、２８が形成されることになる。また、各スポーク部形成部５４Ｂに上型５１及び下型５２方向に突出する一対の中子支え部５８Ｕ、５８Ｌが設けられる。これら中子支え部５８Ｕ、５８Ｌにより、上述した各スポーク部４に一対の貫通穴４２が形成されることになる。

これら中子支え部５５、５６、５７、５８Ｕ、５８Ｌにより鋳型内で中子５４を安定して支持することができるので、肉厚の偏りが発生するのを確実に防止することができる。特に、中子支え部５５は隣り合うスポーク部４に挟まれる各領域に設けられるが、スポーク部４及び中子支え部５５はそれぞれ奇数設けられ、中子支え部５５は平面視においてスポーク部４の断面中心軸の延長線上に配置される。このようにスポーク部４を奇数本とした場合、中子５４は、スポーク部形成部５４Ｂのリム部３側にある中子支え部５８と、ハブ部２側の中子支え部５５とがスポーク部形成部５４Ｂの断面中心軸の延長線上に設けられるので、確実に鋳型内で保持される。

以上述べた後輪用キャストホイール１では、各スポーク部４の横断面中心を通る中心線Ｃは、スポーク部４がリム部３に連結する位置においてリム部３断面の車軸方向中心３３を通り、車軸１１１の軸線Ａとの交点Ｃ₁が一対のハブベアリング１１５間の中心に一致するようにした。そして、後輪用キャストホイール１に作用する捩じり力に対して各スポーク部４の中心線Ｃが曲げ中心と一致するので、後輪用キャストホイール１の左右において強度及び剛性の面（曲げモーメント）の不均衡が生じるのを避けることができる。したがって、後輪用キャストホイール１全体で肉厚の薄肉化及び均一化を図ることができ、ホイールの重量が増すのを防ぐことができる。

具体的に、リム部３を拘束して車軸１１１の両端に上下に力を作用させるような状態を考えると、各スポーク部４の横断面中心を通る中心線Ｃと車軸１１１の軸線Ａとの交点Ｃ₁から、車軸１１１の左右両端のベアリング１１５までの距離Ｌ₁が等しいので、曲げモーメントも等しくなる。

参考として、図７には、各スポーク部４の横断面中心を通る中心線Ｃが仮想平面Ｐ上にある例を示す。なお、図７には、図２に示した構成要素のうち主要なものについてのみ同一の符号を付す。この場合、各スポーク部４の横断面中心を通る中心線Ｃと車軸１１１の軸線Ａとの交点Ｃ₁から、車軸１１１の左側のベアリング１１５までの距離Ｌ₂が右側のベアリング１１５までの距離Ｌ₃より長くなる。そのため、上記と同様にリム部３を拘束して車軸１１１の両端に上下に力を作用させるような状態を考えると、曲げモーメントに不均衡が生じ、特にスポーク部４の左側面とハブ部２との付け根箇所Ｓに大きな負荷が生じてしまうため、その箇所Ｓを肉厚にする等の対処が必要となる。

以上、本発明を実施形態と共に説明したが、本発明は実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲内で変更等が可能である。例えばスポーク部４の形状や本数等について、実施形態で説明したものには限られない。また、実施形態ではスポーク部４がまっすぐに放射状に延出する例を説明したが、スポーク部４が所謂ともえ状に延出するものも略放射状であるものとする。

自動二輪車の概略構成を示す図である。後輪用キャストホイールを示す図であり、（Ａ）が後輪用キャストホイールの断面図、（Ｂ）〜（Ｄ）がスポーク部の横断面形状を説明するための図である。後輪用キャストホイールの右側面図である。後輪用キャストホイールの左側面図である。鋳造鋳型の断面図である。中子を示す図である。参考としての後輪用キャストホイールの断面図である。

符号の説明

１後輪用キャストホイール
２ハブ部
２１車軸支持部
２２内筒部
２３外筒部
２４Ｌ、２４Ｒ側壁部
２５開口部
２６ブレーキディスク取り付け部
２７凹部
２８開口部
２９開口部
３リム部
３１底部
３２耳部
３３車軸方向中心
４スポーク部
４１薄肉部
４２貫通穴
４３側面
１０９スイングアーム
１１０後輪
１１１車軸
１１２ドリブンスプロケット
１１３ブレーキディスク
１１５ハブベアリング
１１６ブレーキキャリパ
Ｐ仮想平面
Ｃスポーク部４の横断面中心を通る中心線
Ａ車軸１１１の軸線

Claims

車軸を挿通するための車軸支持部が形成されたハブ部と、タイヤが装着されるリム部と、上記ハブ部と上記リム部とを連結する複数本の中空をなすスポーク部とが一体鋳造された自動二輪車の後輪用キャストホイールであって、
上記複数本のスポーク部は、上記ハブ部側から上記リム部側に向かって略放射状に延出し、上記各スポーク部の横断面中心を通る中心線が、上記リム部断面の車軸方向中心を通って車軸に垂直な仮想平面に対して車軸方向一方側に偏倚するように傾斜する構成にし、
上記各スポーク部の横断面中心を通る中心線は、上記リム部側において上記リム部断面の車軸方向中心を通り、上記ハブ部側において上記仮想平面から離れるように傾斜し、
上記各スポーク部の横断面中心を通る中心線と上記車軸の軸線との交点が、上記ハブ部の車軸支持部両端に配置される一対のハブベアリング間の中心に一致することを特徴とする自動二輪車の後輪用キャストホイール。
上記各スポーク部の横断面中心を通る中心線は、上記ハブ部側において上記ハブ部のドリブンスプロケットが取り付けられる側面に近づくように傾斜することを特徴とする請求項１に記載の自動二輪車の後輪用キャストホイール。
上記各スポーク部は上記リム部側に向かうにつれて漸次細くなることを特徴とする請求項１又は２に記載の自動二輪車の後輪用キャストホイール。
上記ハブ部は上記各スポーク部と連通する中空構造とされており、上記各スポーク部の左右両側面には貫通穴が形成され、また、上記ハブ部の外周面には隣り合うスポーク部に挟まれる各領域に開口部が形成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の自動二輪車の後輪用キャストホイール。