JP7000486B2

JP7000486B2 - 車両用ホイール装置

Info

Publication number: JP7000486B2
Application number: JP2020050815A
Authority: JP
Inventors: 哲裕川村; 尚志倉谷; 慧安保; 健一長富; 翔太瀧川
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2020-03-23
Filing date: 2020-03-23
Publication date: 2022-01-19
Anticipated expiration: 2040-03-23
Also published as: US20210291585A1; US11820167B2; JP2021146970A; CN113427946A

Description

本発明は、自動車等の車両用ホイール装置に関する。

例えば、特許文献１には、周縁部に複数の開口部が円周方向に沿って略等間隔離間して配置された車両用ホイールが開示されている。

実開平３－５６０２号公報

ところで、特許文献１に開示された車両用ホイールでは、複数の開口部から損失流れが車幅方向外側に向かって流出するため、空気抵抗が発生する。この空気抵抗によって燃費が悪化するおそれがある。

本発明は、前記の点に鑑みてなされたものであり、空気抵抗を低減することが可能な車両用ホイール装置を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、タイヤがはめ込まれるリムと、車軸に取り付けられるハブと、前記リムと前記ハブとを結ぶ複数のスポークと、隣接する前記スポークの間に設けられた開口部とを有するホイールと、前記ホイールの車幅方向内側に位置し、ブレーキキャリパ及びブレーキロータを含むブレーキ機構と、前記開口部を周方向に沿って延び、隣接する前記スポーク間を懸架する円弧部と、を備え、前記円弧部の車幅方向内側には、車幅方向外側に向かって窪んだ凹部を有し、前記ブレーキキャリパ及び前記ブレーキロータの少なくとも一方は、車幅方向で前記円弧部と重畳する位置に配置されていることを特徴とする。

本発明では、空気抵抗を低減することが可能な車両用ホイール装置を得ることができる。

本発明の実施形態に係る車両用ホイール装置の概略断面構造図である。図１に示す車両用ホイール装置の一部破断斜視図である。（ａ）及び（ｂ）は、円弧部の変形例を示す拡大断面図である。内郭部の内周面とホイールの回転中心との間の離間距離（ａ）と、ブレーキキャリパの外周面とホイールの回転中心との間の離間距離（ｂ）との関係を示す模式説明図である。他の実施形態に係る車両用ホイール装置の断面構成図である。（ａ）は、本実施形態において、円弧部に設けられたエッジの作用効果を示す模式断面図、（ｂ）は、エッジが設けられていない比較例の作用効果を示す模式断面図である。リムの車幅方向外側端部と、ブレーキロータの車幅方向外側面との間の離間距離（Ａ）と、外郭部の車幅方向外側面と、外郭部の車幅方向内側面との間の離間距離（Ｂ）と、円弧部の車幅方向外側面と、ブレーキロータの車幅方向外側面との間の離間距離（Ｃ）との関係を示す説明図である。さらに他の実施形態に係る車両用ホイール装置の分解斜視図である。本件出願人が案出した比較例に係る車両用ホイール装置の概略断面構造図である。図９に示す車両用ホイール装置の一部破断斜視図である。

次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図中において、「前後」は、車両前後方向、「左右」は、車幅方向（左右方向）、「上下」は、車両上下方向（鉛直方向）をそれぞれ示している。

図１に示されるように、本発明の実施形態に係る車両用ホイール装置１０は、ホイール１２と、ブレーキ機構１４と、リング体１６（図２参照）とを備えて構成されている。なお、図１において、太線実線及び細線実線は、それぞれ空気の流れを示している。

図１及び図２に示されるように、ホイール１２は、タイヤ１８がはめ込まれるリム２０と、図示しない車軸に取り付けられるハブ２２と、径方向に沿って延在し、外径側のリム２０と内径側のハブ２２とを結ぶ複数のスポーク２４とを有している。隣接するスポーク２４の間には、開口部が設けられている。この開口部は、周方向に沿って延在するリング体１６によって２つに分断され、外側に位置する外径側開口部２６と、内側に位置する内径側開口部２８とから構成されている。外径側開口部２６の開口面積は、内径側開口部２８の開口面積よりも大きくなっている。

ブレーキ機構１４は、ホイール１２の車幅方向内側に位置し、従来から周知のブレーキキャリパ３０と、ブレーキロータ３２とを備えて構成されている。ブレーキキャリパ３０は、図示しない車体側部材に固定され、内部に図示しない複数のピストンを有している。ブレーキロータ３２は、円板状を呈し、ホイール１２と一体的に回転するように設けられている。

リング体１６は、リム２０とハブ２２との間を周方向に沿って延在し、各スポーク２４の車幅方向内側に形成された断面矩形状の溝部３４に装着されている（図２参照）。リング体１６は、開口部内を周方向に沿って延び、隣接するスポーク２４間を懸架する複数の円弧部３６を有している。さらに、リング体１６は、径方向の断面がコ字状を呈し、外径側の外郭部３８と、内径側の内郭部４０と、外郭部３８及び内郭部４０と断面直交し外郭部３８と内郭部４０とを連結する連結部４１とから構成されている。本実施形態では、複数の円弧部３６が一体的に連結されたリング体１６で構成しているが、例えば、リング体１６を複数分割して複数の円弧部３６を構成するようにしてもよい。また、リング体１６は、円環に構成されていなくともよい。

なお、円弧部３６の径方向の断面形状は、コ字状に限定されるものではなく、例えば、図３（ａ）、図３（ｂ）の変形例に示されるように、断面く字状、又は、断面Ｃ字状に構成してもよい。また、円弧部３６の径方向の断面形状は、例えば、複合多角形状であってもよい。このように構成することで、デザインの自由度を向上させることができる。また、図３（ａ）、図３（ｂ）において、参照符号４２は、後記する凹部をそれぞれ示している。

円弧部３６の車幅方向内側には、車幅方向外側に向かって窪んだ凹部４２が設けられている。外郭部３８と内郭部４０とは、この凹部４２を間にして互いに対向配置されている。また、リング体１６の円弧部３６と、ブレーキ機構１４のブレーキキャリパ３０（外径部分）とは、車幅方向で重畳する位置に配置されている（図１参照）。

本実施形態では、開口部内に円弧部３６を備えているため、開口部の開口面積が円弧部３６の面積分だけ少なくなる。これにより、本実施形態では、従来と比較して、ホイール１２の内部の空気がホイール１２の外部に流出することを抑制することができる。この結果、本実施形態では、従来と比較して空気抵抗を減少させることができる。

また、本実施形態では、ホイール１２の開口部から外部に向かって空気が流出する際、円弧部３６の内側の凹部４２内に空気が入り込むことで、凹部４２内に空気渦ＡＶ（air vortex）を発生させることができる（図１、図６（ａ）参照）。この結果、本実施形態では、空気渦ＡＶによって他の空気の流れを変化させることができ、ホイール１２の外部の流出する空気量を抑制することができる。

さらに、本実施形態では、円弧部３６とブレーキキャリパ３０とが車幅方向で重畳する位置に配置することで、車幅方向における円弧部３６とブレーキキャリパ３０との離間距離を小さくすることができる。このため、本実施形態では、ホイール１２の内径側開口部２８から流出する空気量が少なくなり、エネルギ損失を小さくすることができるため、空気抵抗を低減することができる。なお、本実施形態では、円弧部３６とブレーキキャリパ３０とが車幅方向で重畳する位置に配置しているが、これに限定されるものでなない。例えば、円弧部３６とブレーキロータ３２とが車幅方向で重畳する位置に配置するようにしてもよい。

図９は、本件出願人が案出した比較例に係る車両用ホイール装置の概略断面構造図、図１０は、図９に示す車両用ホイール装置の一部破断斜視図である。なお、図９において、太線実線は、外部に向かって流出する空気の流れを示している。

この比較例に係る車両用ホイール装置１００では、本実施形態に係る車両用ホイール装置１０と比較してリング体１６（円弧部３６）が設けられていない点で相違している。なお、その他の構成は、車両用ホイール装置１０と同一であるため、同一の構成要素には、同一の参照符号を付して説明する。

図９及び図１０に示されるように、比較例に係る車両用ホイール装置１００では、円弧部３６が設けられておらず、ホイール１２の開口部の開口面積が本実施形態と比較して大きくなっている。このため、比較例では、本実施形態と比較して、ホイール１２の内部の空気が開口部を通じて外部に流出し易くなっている（図９の太線実線参照）。この結果、比較例では、従来と比較して空気抵抗を抑制することが困難である。

図４に示されるように、本実施形態において、内郭部４０の内周面４４とホイール１２の回転中心（回転中心軸Ｏ）との間の離間距離（ａ）と、ブレーキキャリパ３０の外周面４６とホイール１２の回転中心（回転中心軸Ｏ）との間の離間距離（ｂ）とは、ａ≦ｂの関係に設定されている。これにより、本実施形態では、ａ≦ｂの関係に設定することで、内径側開口部２８の開口面積をより小さくしてブレーキキャリパ３０が内径側開口部２８をより閉塞するように構成することができる。この結果、本実施形態では、内径側開口部２８から外部に向かって空気が流出することを抑制することができる。

図５に示されるように、他の実施形態に係る車両用ホイール装置１０ａでは、少なくとも円弧部３６ａの一部が、スポーク２４の内側端２４ａよりも車幅方向内側に向かって突出する突起部４７を有している。一般的に円弧部３６ａとブレーキキャリパ３０との車幅方向に沿った離間距離を自由に設定することができ、他の実施形態では、円弧部３６ａの一部を内側に向かって突出させた突起部４７を有することで、円弧部３６ａとブレーキキャリパ３０との間の車幅方向に沿って離間距離を小さくすることができる。この結果、円弧部３６ａとブレーキキャリパ３０との間を空気が通過しにくくなり、内径側開口部２８から外部に向かって空気が流出することを抑制することができ、空気抵抗を低減することができる。

図４に示されるように、本実施形態では、円弧部３６において、外郭部３８の外周面４８と、外郭部３８の車幅方向内面５０との境界部位に、エッジ５２が設けられている。本実施形態では、エッジ５２を設けることで、エッジ５２部位で空気が剥離する際に跳ね返るようになる（図６（ａ）の太線実線参照）。これにより、外径側開口部２６から外部に流出する空気の流れと、エッジ５２で跳ね返された空気の流れとが干渉し、外径側開口部２６から外部に向かって空気が流出しにくくなる。

図６（ｂ）は、エッジの無い比較例に係る円弧部の断面図である。図６（ｂ）に示されるように、比較例において、断面円弧状に湾曲した状態では、空気の跳ね返りが無くなって他の空気の流れと衝突しにくくなる（図６（ｂ）の太線実線参照）。この結果、比較例に係るエッジの無い円弧部３６では、空気の跳ね返りも発生することがないと共に、他の空気の流れと干渉もしない。このため、比較例では、エッジを有する本実施形態と比較して、外部への空気流出抑制効果が小さくなる。

図４に示されるように、本実施形態では、円弧部３６において、内郭部４０の内周面４４と、内郭部４０の車幅方向内面５６との境界部位に、エッジ５８が設けられている。本実施形態では、エッジ５８を設けることで、内径側開口部２８から外部に流出する空気と、エッジ５８で跳ね返された空気とが干渉し、内径側開口部２８から外部に向かって空気が流出しにくくなる。なお、「エッジ」とは、２つの平面が直交して形成された角部をいう。また、「エッジ」には、製造上や所望の配慮のため、面取り（Ｒ面）加工が施されていてもよい。

本実施形態において、これらのエッジ５２、５８の断面は、それぞれ直角に構成されている（図４、図６（ａ）参照）。エッジ５２、５８の断面を直角とすることで、本実施形態では、エッジ付近から剥離する空気の跳ね返り効果を得るのに最適な角度となり、外部へ流出する空気と干渉して、空気の外部への流出を抑制することができる（図６（ａ）参照）。

図４に示されるように、本実施形態において、外郭部３８の外周面４８と、内郭部４０の内周面４４と間の離間距離（ｄ）は、１０ｍｍ以上であり、凹部４２の車幅方向の深さ（ｃ）は、１３ｍｍ以上に設定されている。本実施形態では、このように寸法設定することで、凹部４２の内部に空気渦ＡＶを好適に発生させることができる。

本実施形態において、円弧部３６と、ブレーキキャリパ３０との間の車幅方向に沿った間隙（Ｌ）は、１４．８ｍｍ～４２．８ｍｍとなっている。これにより、本実施形態では、ホイール１２の外部に流出する空気の流れを干渉させて、空気の外部への流出を抑制する最適な離間距離とすることができる。

図７に示されるように、車両用ホイール装置１０は、ホイール１２のリム２０の車幅方向外側端部と、ブレーキロータ３２の車幅方向外側面との間の離間距離（Ａ）と、外郭部３８の車幅方向外側面と、外郭部３８の車幅方向内側面との間の離間距離（Ｂ）と、円弧部３６の車幅方向外側面と、ブレーキロータ３２の車幅方向外側面との間の離間距離（Ｃ）とを有している。これら三者の間において、（離間距離（Ｃ）／離間距離（Ａ））×１００≦８１（％）であり、且つ、（離間距離（Ｂ）／離間距離（Ａ））×１００≦１５（％）となっている。これにより、本実施形態では、円弧部３６の凹部４２の深さ方向の寸法を最適に設定することができる。

図８は、さらに他の実施形態に係る車両用ホイール装置の分解斜視図である。
さらに他の実施形態に係る車両用ホイール装置１０ｂにおいて、円弧部３６ｂは、ホイール１２と別体で構成された樹脂製部材で構成されている。円弧部３６ｂは、樹脂カバー６２に連結されている。樹脂カバー６２は、スポーク２４に係止される一対の爪部６４を有している。この円弧部３６ｂは、樹脂カバー６２を介して、ホイール１２に固定されている。なお、円弧部３６ｂは、樹脂カバー６２と一体的に樹脂成形してもよいし、又は、樹脂カバー６２と別体で構成して、図示しない結合手段を介して樹脂カバー６２に結合するようにしてもよい。

一般的に、ホイール１２の裏面は、旋盤加工されるため、円弧部のみを車幅方向内側に向かって突出させることが技術的に困難である。しかしながら、さらに他の実施形態に係る車両用ホイール装置１０ｂのように、円弧部３６ｂをホイール１２と別体で樹脂成形することで、円弧部３６ｂのみを車幅方向内側に向かって突出させることが容易となる。

１０、１０ａ、１０ｂ車両用ホイール装置
１２ホイール
１４ブレーキ機構
１８タイヤ
２０リム
２２ハブ
２４スポーク
２６外径側開口部（開口部）
２８内径側開口部（開口部）
３０ブレーキキャリパ
３２ブレーキロータ
３６、３６ａ、３６ｂ円弧部
３８外郭部
４０内郭部
４２凹部
４４内周面
４６外周面
５２、５８エッジ
ＡＶ空気渦
Ｏ回転中心軸

Claims

タイヤがはめ込まれるリムと、車軸に取り付けられるハブと、前記リムと前記ハブとを結ぶ複数のスポークと、隣接する前記スポークの間に設けられた開口部とを有するホイールと、
前記ホイールの車幅方向内側に位置し、ブレーキキャリパ及びブレーキロータを含むブレーキ機構と、
前記開口部を周方向に沿って延び、隣接する前記スポーク間を懸架する円弧部と、
を備え、
前記円弧部の車幅方向内側には、車幅方向外側に向かって窪んだ凹部を有し、
前記ブレーキキャリパ及び前記ブレーキロータの少なくとも一方は、車幅方向で前記円弧部と重畳する位置に配置されていることを特徴とする車両用ホイール装置。
請求項１記載の車両用ホイール装置において、
前記円弧部は、前記凹部を間にして対向する外径側の外郭部と内径側の内郭部とを有し、
前記内郭部の内周面と前記ホイールの回転中心との間の離間距離（ａ）と、
前記ブレーキキャリパの外周面と前記ホイールの回転中心との間の離間距離（ｂ）とは、ａ≦ｂであることを特徴とする車両用ホイール装置。
請求項２記載の車両用ホイール装置において、
少なくとも前記円弧部の一部は、前記スポークの内側端よりも車幅方向内側に突出していることを特徴とする車両用ホイール装置。
請求項２又は請求項３記載の車両用ホイール装置において、
前記外郭部の外周面と、前記外郭部の車幅方向内面との境界部位には、エッジが設けられていることを特徴とする車両用ホイール装置。
請求項２又は請求項３記載の車両用ホイール装置において、
前記内郭部の内周面と、前記内郭部の車幅方向内面との境界部位には、エッジが設けられていることを特徴とする車両用ホイール装置。
請求項４又は請求項５記載の車両用ホイール装置において、
前記エッジの断面は、直角に構成されていることを特徴とする車両用ホイール装置。
請求項４乃至請求項６のいずれか１項記載の車両用ホイール装置において、
前記外郭部の外周面と、前記内郭部の内周面と間の離間距離（ｄ）は、１０ｍｍ以上であり、
前記凹部の車幅方向の深さ（ｃ）は、１３ｍｍ以上であることを特徴とする車両用ホイール装置。
請求項２乃至請求項７のいずれか１項記載の車両用ホイール装置において、
前記円弧部と、前記ブレーキキャリパとの間の間隙（Ｌ）は、１４．８ｍｍ～４２．８ｍｍであることを特徴とする車両用ホイール装置。
請求項２乃至請求項８のいずれか１項記載の車両用ホイール装置において、
前記ホイールの前記リムの車幅方向外側端部と、前記ブレーキロータの車幅方向外側面との間の離間距離（Ａ）と、
前記外郭部の車幅方向外側面と、前記外郭部の車幅方向内側面との間の離間距離（Ｂ）と、
前記円弧部の車幅方向外側面と、前記ブレーキロータの車幅方向外側面との間の離間距離（Ｃ）と、
を有し、
離間距離（Ｃ）／離間距離（Ａ）≦０．８１であり、且つ、離間距離（Ｂ）／離間距離（Ａ）≦０．１５であることを特徴とする車両用ホイール装置。
請求項１乃至請求項９のいずれか１項記載の車両用ホイール装置において、
前記円弧部は、前記ホイールと別体で構成された樹脂製部材からなり、
前記円弧部は、前記ホイールに固定されていることを特徴とする車両用ホイール装置。