JP5733905B2 - 二輪車のホイール構造 - Google Patents

Description

本発明は、ホイールのスポーク部にデイスク取付けボス部が備えられている二輪車のホイール構造の改良に関する。

ハブ部と、このハブ部から外側に延ばされているスポーク部と、このスポーク部の先端部に渡されているリム部と、からなるホイールが備えられている自動二輪車において、ホイールのスポーク部に、ブレーキデイスクを取付けるデイスク取付けボス部が備えられている自動二輪車のホイール構造が知られている（例えば、特許文献１（図５、図７）参照。）。

特許文献１の図５において、ホイール（４００）（括弧付き数字は、特許文献１記載の符号を示す。以下同じ。）は、ハブ部（４０２）と、このハブ部（４０２）から放射状に延びる複数のスポーク部（４１１）と、これらの複数のスポーク部（４１１）の先端部に渡されるリム部（４１０）とからなり、各々のスポーク部（４１１）の一側中間に、デイスク取付けボス（４２０）が立設されると共に、デイスク取付けボス（４２０）とハブ部（４０２）の間に、各々、補強リブ（４３０）が設けられている。

特許文献１の図７において、デイスク取付けボス（４２０）とハブ部（４０２）の間に、補強リブ（４３０）が設けられているので、スポーク部（４１１）の剛性が高くなる。ブレーキデイスクに制動をかけ、デイスク取付けボス（４２０）に力がかかったときに、スポーク部（４１１）の剛性を高くしたので、スポーク部（４１１）を捩れ難くすることができる。

しかしながら、特許文献１の構造では、デイスク取付けボス（４２０）とハブ部（４０２）の間に補強リブ（４３０）が設けられているので、この補強リブ（４３０）によってホイールの重量が増加すると共に材料コストが高くなるという課題があった。

特開２００８−０３０６４８公報

本発明は、スポーク部の一側中間部にブレーキデイスクが取付けられている鞍乗り型車両のホイール構造において、制動時にスポーク部の変形量を抑えつつ、ホイールの重量及びコストを低減することができる技術を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、車軸に支持されるハブ部と、このハブ部から外方に延ばされる複数のスポーク部と、これらの複数のスポーク部の外方に設けられタイヤを装着するリム部と、を有するホイールと、複数のスポーク部の一側で、且つ、ホイールの径方向中間部に、車幅方向に一体的に立設されると共に、ブレーキデイスクを取付けるデイスク取付けボス部と、が備えられている鞍乗り型車両のホイールにおいて、複数のスポーク部は、車両側面視で、１本のハブ側スポーク部から２本のリム側スポーク部へと分かれる股部を有し、この股部にデイスク取付けボス部が備えられ、２本のリム側スポーク部は、他のリム側スポーク部とつながることなく、リム部へ延びており、ホイールの軸方向中心からデイスク取付けボス部までの半径は、ホイールの軸方向中心からホイールの外径までの半径の１／２以上４／５以下に設定され、デイスク取付けボス部に形成されブレーキデイスクが取付けられるデイスク取付け座面のホイール周方向長さは、デイスク取付け座面のホイール径方向長さよりも長く設定されると共に、股部に、各々のデイスク取付けボス部同士が、つながることなく互いに離間するように配置され、ハブ側スポーク部で、且つ、デイスク取付けボス部の反対側の面に、スポーク部の長手方向に沿って、第１の凹部が形成され、この第１の凹部は、ハブ部の外径よりも径方向内側に延ばされ、第１の凹部の底部で、且つ、デイスク取付けボス部の裏側に、第２の凹部が形成され、車両側面視で、第１の凹部と取付けボス部とは重なっていると共に、第２の凹部とデイスク取付けボス部とは重なっており、第２の凹部の底部は、スポーク部の第１の凹部側に形成される外縁を二輪車の車幅方向中心線を軸に対称移動した線よりも車幅方向外側に位置することを特徴とする。

請求項２に係る発明は、ハブ部に、貫通穴が設けられ、この貫通穴に、車軸に支持されるベアリングが備えられ、貫通穴の内壁に、ベアリングが係止されるベアリング突当て段部が貫通穴の周方向に離れて複数個設けられていることを特徴とする。

請求項１に係る発明では、ホイールのスポーク部に、１本のハブ側スポーク部と、Ｙ字状の２本のリム側スポーク部とが設けられている。ブレーキデイスクに制動力をかけると、スポーク部に捩れモーメントがかかる。

従来、ストレートタイプのスポーク部を有するホイールでは、制動時の捩れモーメントによるホイールの変形を抑えるため、スポーク部に補強用のリブを追加する場合があった。しかし、スポーク部にリブ等を付加すると、ホイールの重量及びコストが増加する可能性がある。

この点、本発明では、１本のハブ側スポーク部の先端を分岐させ２本のリム側スポークとした。このようなスポーク部であれば、ストレートタイプのスポーク部にリブを追加することなく、少ない材料でスポーク部の捩れが抑えられる。したがって、ホイールの軽量化及び材料コストの低減を図ることができる。

また、スポーク部に備えられ制動力がかかるデイスク取付けボス部をホイールの半径の径方向中間位置又はこの中間位置よりも外側寄りの位置に配置した。
仮に、デイスク取付けボス部をホイールの内側寄りの位置に配置すると、制動力は、スポーク部のハブ部寄りの位置で受けることになる。制動力をリムの外周から離間する位置で受けるので、捩れモーメントが作用する長さは長くなり、スポーク部のデイスク取付けボス部で生じる捩れ角度は大きなものになる。

この点、本発明では、デイスク取付けボス部をホイールの半径の中間位置又はこの中間位置よりもホイールの外側寄りの位置に配置したので、制動力をホイールの半径の中間位置又はこの中間位置よりも外周寄りの位置で受けることになる。制動力がかかる位置をリムの外周寄りに近づけることができるので、捩れモーメントが作用する長さは短くなり、スポーク部のデイスク取付けボス部で生じる捩れ角度は小さなものになる。

スポーク部に生ずる捩れ角度が小さくなり、スポーク部の変形が抑えられる分だけスポーク部を薄肉化することができ、ホイールの軽量化及び材料コストの低減を図ることができる。
したがって、本発明によれば、捩れ剛性を高めつつ、重量及び材料コストを低減させることができる鞍乗り型車両のホイール構造が提供される。また、剛性向上により、ブレーキ鳴きを抑えることができる。

また、制動時に、デイスク取付けボス部に、主に、ブレーキデイスクからホイールの周方向の力がかかる。このような取付けボス部のデイスク取付け座面のホイール周方向長さをデイスク取付け座面のホイール径方向長さよりも長くしたので、デイスク取付けボス部の周方向の剛性を高めることができ、スポーク部の捩れ剛性向上に寄与する。すなわち、制動力がかかる方向にデイスク取付けボス部を長く形成し、ホイール径方向の長さを短くすることにより、デイスク取付けボス部の剛性を少ない材料で高めることが可能になる。

また、スポーク部に第１の凹部が形成されているので、ホイールの更なる軽量化を図ることができる。さらに、この第１の凹部をハブ部の外径よりも径方向内側に延ばすことで、ハブ部とスポーク部の全体で荷重を受けることができ、応力集中の少ないホイールとすることができる。

また、第１の凹部の底部で、且つ、デイスク取付けボス部の裏側に、第２の凹部が形成されているので、ホイールの一層の軽量化を図ることができる。

また、第２の凹部の底部は、スポーク部の第１の凹部側に形成される外縁を車幅方向中心線を軸に対称移動した線よりも車幅方向外側に位置するので、ホイールの軽量化を図ることができる上に、ホイールをダイカスト鋳造により成形する際の湯流れ性を向上させることが可能になる。

請求項２に係る発明では、貫通穴の内壁に、ベアリング突当て段部が周方向に離れて複数個設けられているので、周方向の全周にわたって突当て段部が設けられている場合に較べると、ベアリング突当て段部を少ない材料で形成することができる。したがって、ホイールの重量及びコストを低減させることができる。

本発明に係る自動二輪車の左側面図である。 本発明に係るホイールの要部断面図である。 本発明に係る自動二輪車に備えられている前輪の左側面図である。 本発明に係る自動二輪車に備えられている前輪の右側面図である。 本発明に係るホイールの右側面図である。 本発明に係るホイールの斜視図である。 実施例に係るホイールの側面図及び要部断面図及び比較例に係るホイールの側面図及び要部断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。図中および実施例において、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」は、各々、自動二輪車に乗車する運転者から見た方向を示す。なお、図面は符号の向きに見るものとする。

本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１に示されているように、自動二輪車１０は、車体フレーム１１と、この車体フレーム１１の前部を構成するヘッドパイプ１２に設けられ前輪１３を転舵可能に支持するフロントフォーク１５と、車体フレーム１１の後部に設けられるピボット軸１７と、このピボット軸１７から後方へ延びているスイングアーム１８と、このスイングアーム１８の後端部に取付けられる後輪２１と、車体フレーム１１に懸架される駆動源としてのエンジン２２と、車体フレーム１１の後部から後方へ延びているシートレール２３と、このシートレール２３に支持されると共に前輪１３と後輪２１の間に配置され乗員が着座する乗員シート２４と、を備える。乗員シート２４に乗員が跨って乗車するため、この種の車両は鞍乗り型車両と呼ばれる。

駆動源としてのエンジン２２は、クランクケース２７と、このクランクケース２７から車両斜め上方に延びているシリンダ部２８と、このシリンダ部２８の上方に配置される吸気系部材２９と、シリンダ部２８の下方に延びておりキャタライザ３１、排気管３２及び消音器３３を含む排気系部材３４と、シリンダ部２８の前方に配置されるラジエータユニット３５とを備えている。

エンジン２２の駆動力が出力されるドライブ軸３７に、ドライブスプロケット３８が取付けられ、エンジン２２の後方に配置される後輪２１にドリブンスプロケット３９が取付けられ、このドリブンスプロケット３９とドライブスプロケット３８の間にチェーン４１が巻き掛けられ、エンジン側のドライブスプロケット３８でドリブンスプロケット３９を駆動する。
以下、前輪用ホイールの構成について詳しく説明する。

図２に示されているように、車輪としての前輪１３は、中心部に貫通穴４３を有する前輪ホイール４４と、この前輪ホイール４４の外周に装着されるタイヤ４５と、前記貫通穴４３に挿入されるカラー部材４６と、このカラー部材４６の両側に挿入される左右のベアリング４７Ｌ、４７Ｒと、これらの左右のベアリング４７Ｌ、４７Ｒの外方から挿入されるシール部材４９Ｌ、４９Ｒと、を主要な構成要素とする。

前輪用ホイール４４（以下、単に「ホイール４４」とも云う。）は、車軸（図１、符号５１）に支持されるハブ部５２と、このハブ部５２から外方に延ばされる複数のスポーク部５３と、これらの複数のスポーク部５３の外方に設けられタイヤ４５を装着するリム部５４と、からなる。ホイール４４に、複数のスポーク部５３の一側（右側）で、且つ、ホイール４４の径方向中間部に、車幅方向に一体的に立設されると共に、ブレーキデイスク５５を取付けるデイスク取付けボス部５６が備えられている。

スポーク部５３で、且つ、デイスク取付けボス部５６が形成されている面５８と反対側の面５７に、スポーク部５３の長手方向に沿って、第１の凹部６１が形成されている。第１の凹部６１の底部６２で、且つ、デイスク取付けボス部５６の裏側に、第２の凹部６３が形成され、この第２の凹部の底部６４は、スポーク部５３の第１の凹部側に形成される外縁６５を車幅方向中心線Ｃを軸に対称移動した線６６よりも車幅方向外側に位置するものとした。

図２及び図３に示されているように、５本のスポーク部５３は、車両側面視で、各々、１本のハブ側スポーク部７１から２本のリム側スポーク部７２、７２へと分かれる股部７３を有し、この股部７３にデイスク取付けボス部５６が備えられると共に、ホイール４４の軸方向中心線ＣＬからデイスク取付けボス部５６までの半径（Ｒ１）は、ホイール４４の軸方向中心線ＣＬからホイールの外径までの半径（Ｒ２）の１／２に設定されている。

ハブ側スポーク部７１で、且つ、デイスク取付けボス部５６が形成されている面５８と反対側の面５７に、スポーク部５３の長手方向に沿って、第１の凹部６１が形成され、この第１の凹部６１は、ハブ部の外径７５よりも径方向内側に延ばされている。

スポーク部５３に第１の凹部６１が形成されているので、ホイール４４の更なる軽量化を図ることができる。さらに、この第１の凹部６１をハブ部の外径７５よりも径方向内側に延ばすことで、不図示のアクスル軸から大きな荷重がかかる場合、ハブ部５２とスポーク部５３の全体で荷重を受けることができ、応力集中の少ないホイール４４とすることができる。

次に、前輪ホイールを車両右側から見たときの状態を説明する。
図４に示されているように、スポーク部５３の右側面に、車輪速を検出するパルサリング８１が配置されると共にこのパルサリング８１の外方にブレーキデイスク５５が配置されている。ブレーキデイスク５５及びパルサリング８１は、締結部材８４によって共締めされている。このため、締結部材８４の数の増加を抑えることができる。フロントフォーク１５に、パルサリング８１に近接配置されブレーキデイスク５５に制動力をかけるブレーキデイスクキャリパ８２が取付けられていると共に、車輪速センサ８３が取付けられている。

図５に示されているように、スポーク部５３の股部７３に、ブレーキデイスク（図４、符号５５）を取付けるための５つのデイスク取付けボス部５６が設けられている。スポーク部５３の股部７３よりも外側のリム側スポーク部７２には、各々、これらのスポーク部７２に沿ってリム部５４に向けデイスク側凹部８９が形成されている。

なお、本実施例では、Ｒ１の長さはＲ２の１／２の長さに設定されているが、ブレーキデイスクキャリパ８２が、ホイールの外径８８からはみ出さない範囲で、Ｒ１の長さを１／２超４／５以下に設定することは差し支えないものとする。

デイスク取付け座面９１のホイール周方向長さ（ａ）は、デイスク取付け座面９１のホイール径方向（ｄ）長さよりも長く設定されている。

以下、ハブ部に開け車軸が通される貫通穴について説明する。
ハブ部５２に、貫通穴４３が設けられ、この貫通穴４３に、車軸に支持されるベアリング（図２、符号４７Ｌ、４７Ｒ）が備えられ、貫通穴の内壁８６に、ベアリング４７Ｌ、４７Ｒが係止されるベアリング突当て段部８７が貫通穴の周方向に離れて複数個設けられている。

貫通穴の内壁８６に、ベアリング突当て段部８７が周方向に離れて複数個設けられているので、周方向の全周にわたって突当て段部が設けられている場合に較べると、ベアリング突当て段部８７を少ない材料で形成することができる。したがって、ホイール４４の重量及びコストを低減させることができる。

図６に示されているように、ホイール４４は、ハブ部５２と、ハブ部５２から外方に延ばされ股部７３を有する５つのスポーク部５３と、これらの５つのスポーク部５３の先端に渡されるリム部５４とからなり、股部７３であって、スポーク部５３の右側面に、デイスク取付けボス部５６が車幅方向に突設され、スポーク部５３のデイスク取付けボス部の反対側の面としての左側面に、スポーク部５３の長手方向に沿って、第１の凹部６１が形成され、同じく左側面であって、デイスク取付けボス部５６の裏面に、第２の凹部６３が形成されている。

図２を併せて参照して、第２の凹部の底部６４は、スポーク部５３の第１の凹部側に形成される外縁６５を車幅方向中心線Ｃを軸に対称移動した線６６よりも車幅方向外側に位置するので、ホイール４４の軽量化を図りつつホイール４４をダイカスト鋳造により成形する際の湯流れ性を向上させることが可能になる。

以上に述べた自動二輪車のホイールの作用を次に述べる。
図７（ａ）に実施例に係るホイールの側面図が示されており、ホイールを構成する５本のスポーク部５３に、各々、１本のハブ側スポーク部７１と、Ｙ字状の２本のリム側スポーク部７２、７２とが設けられている。

図７（ｂ）に図７（ａ）の要部断面図が示されており、ブレーキデイスクに制動力をかけると、スポーク部５３に捩れモーメントＭｂがかかる。

図７（ｃ）に比較例に係るホイールの側面図が示されており、従来、ストレートタイプのスポーク部５３Ｂを有するホイール４４Ｂでは、制動時の捩れモーメントによるスポーク部の変形を抑えるため、スポーク部に補強用のリブ部９４が設けられている。
図７（ｄ）に図７（ｃ）の要部断面図が示されており、スポーク部５３にリブ９４を追加すると、スポーク部の捩れ剛性は高まるが、ホイール４４Ｂの重量及びコストが増加するという問題がある。

図７（ａ）に戻って、１本のハブ側スポーク部７１の先端を分岐させ２本のリム側スポーク７２、７２としたので、ストレートタイプのスポーク部５３Ｂにリブ９４を追加する場合に較べると、少ない材料でスポークの捩れ剛性を容易に向上させることが可能になる。この結果、捩れ剛性を向上させながら、ホイールの軽量化及び材料コストの低減を図ることができる。
加えて、制動力を受けるデイスク取付けボス部５６をホイール４４の径方向中間点に配置した。

図７（ｄ）では、デイスク取付けボス部５６Ｂは、ホイール４４Ｂの内側寄りのハブ部寄りに配置されている（Ｒ１ｄ＜Ｄｄ）。すなわち、制動力は、ホイール４４Ｂの中心寄りの位置で受けることになる。つまり、制動力をリムの外周から離間した位置で受けるので、捩れモーメントが作用する長さは長くなり、スポーク部５３Ｂのデイスク取付けボス部で生じる捩れ角度は大きなものになる。

本発明では、図７（ｂ）に示されるように、デイスク取付けボス部５６が図７（ｄ）に較べるとホイール４４の外側寄りとしての中間点に配置されている（Ｒ１ｂ＝Ｄｂ）。このため、図７（ｄ）に較べると、制動力をホイール４４の外周寄りの位置で受けることになる。デイスク取付けボス部５６をリムの外周に接近させることができるので、図７（ｄ）に較べると、捩れモーメントが作用する長さは短くなり、スポーク部５６に生じる捩れ角度は小さなものになる。

スポーク部５６に生ずる捩れ角度が小さくなり、スポーク部５６の変形が抑えられる分だけスポーク部５６を薄肉化することができ、ホイール４４の軽量化及び材料コストの低減を図ることができる。
したがって、本発明によれば、捩れ剛性を高めつつ、重量及び材料コストを低減させることができる鞍乗り型車両のホイール構造が提供される。

図５に戻って、制動時に、デイスク取付けボス部５６に、主に、ブレーキデイスク５５からホイールの周方向の力がかかる。このようなデイスク取付けボス部５６のデイスク取付け座面９１のホイール周方向長さ（ａ）をデイスク取付け座面９１のホイール径方向長さ（ｄ）よりも長くしたので、デイスク取付けボス部５６の周方向の強度を高めることができ、よりスポーク部５３の捩れ剛性向上に寄与する。すなわち、制動力がかかる方向にデイスク取付けボス部５６を長く形成し、ホイール径方向長さを短くすることにより、デイスク取付けボス部５６の剛性を少ない材料で高めることが可能になる。

尚、本発明は、実施の形態では自動二輪車に適用したが、いわゆる鞍乗り型三輪車（三輪バギー）にも適用可能であり、一般の車両に適用することは差し支えない。

本発明は、スポーク部に、ブレーキデイスクを取付けるデイスク取付けボス部が備えられている自動二輪車のホイール構造に好適である。

１０…鞍乗り型車両（自動二輪車）、４３…貫通穴、４４…ホイール（前輪ホイール）、４５…タイヤ、４７Ｌ、４７Ｒ…ベアリング、５１…車軸、５２…ハブ部、５３…スポーク部、５４…リム部、５５…ブレーキデイスク、５６…デイスク取付けボス部、５７…デイスク取付けボス部の反対側の面、６１…第１の凹部、６２…第１の凹部の底部、６３…第２の凹部、６４…第２の凹部の底部、６５…第１の凹部側に形成される外縁、７１…ハブ側スポーク部、７２…リム側スポーク部、７３…股部、８６…貫通穴の内壁、８７…ベアリング突当て段部、９１…デイスク取付け座面。

Claims (2)

1. 車軸（５１）に支持されるハブ部（５２）と、このハブ部（５２）から外方に延ばされる複数のスポーク部（５３）と、これらの複数のスポーク部（５３）の外方に設けられタイヤ（４５）を装着するリム部（５４）と、を有するホイール（４４）と、前記複数のスポーク部（５３）の一側で、且つ、前記ホイール（４４）の径方向中間部に、車幅方向に一体的に立設されると共に、ブレーキデイスク（５５）を取付けるデイスク取付けボス部（５６）と、が備えられている二輪車のホイール構造において、
   前記複数のスポーク部（５３）は、車両側面視で、１本のハブ側スポーク部（５３）から２本のリム側スポーク部（５３）へと分かれる股部（７３）を有し、この股部（７３）に前記デイスク取付けボス部（５６）が備えられ、前記２本のリム側スポーク部（５３）は、他の前記リム側スポーク部とつながることなく、前記リム部（５４）へ延びており、
   前記ホイール（４４）の軸方向中心から前記デイスク取付けボス部（５６）までの半径は、前記ホイール（４４）の軸方向中心から前記ホイール（４４）の外径までの半径の１／２以上４／５以下に設定され、
   前記デイスク取付けボス部（５６）に形成され前記ブレーキデイスク（５５）が取付けられるデイスク取付け座面（９１）のホイール周方向長さは、デイスク取付け座面（９１）のホイール径方向長さよりも長く設定されると共に、前記股部（７３）に、各々の前記デイスク取付けボス部（５６）同士が、つながることなく互いに離間するように配置され、
   前記ハブ側スポーク部（５３）で、且つ、前記デイスク取付けボス部（５６）の反対側の面に、前記スポーク部（５３）の長手方向に沿って、第１の凹部（６１）が形成され、この第１の凹部（６１）は、前記ハブ部（５２）の外径よりも径方向内側に延ばされ、
   前記第１の凹部（６１）の底部で、且つ、前記デイスク取付けボス部（５６）の裏側に、第２の凹部（６３）が形成され、
   車両側面視で、前記第１の凹部（６１）と前記取付けボス部（５６）とは重なっていると共に、前記第２の凹部（６３）と前記デイスク取付けボス部（５６）とは重なっており、
   前記第２の凹部（６３）の底部は、前記スポーク部（５３）の第１の凹部側に形成される外縁を前記二輪車の車幅方向中心線を軸に対称移動した線（６６）よりも車幅方向外側に位置することを特徴とする二輪車のホイール構造。
2. 前記ハブ部（５２）に、貫通穴（４３）が設けられ、この貫通穴（４３）に、前記車軸（５１）に支持されるベアリング（４７Ｌ、４７Ｒ）が備えられ、
   前記貫通穴（４３）の内壁に、前記ベアリング（４７Ｌ、４７Ｒ）が係止されるベアリング突当て段部（８７）が前記貫通穴（４３）の周方向に離れて複数個設けられていることを特徴とする請求項１記載の二輪車のホイール構造。

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