JP7036781B2 - ホイール構造 - Google Patents

Description

本発明は、ホイール構造に関する。

従来、ハブ部、リム部および複数のスポーク部を一体形成したキャストホイールが周知である（例えば特許文献１参照）。

特開２０１１－２１３２３７号公報

ところで、上記従来の構成において、各スポーク部は、ハブ部におけるホイールベアリングを支持する筒体から直接外周側に延出している。前記筒体は小径であり、筒体からリム部までは距離がある。このため、スポーク部の断面を太くする等により強度確保が必要となる。

そこで本発明は、スポーク部の長さを抑えることができるホイール構造を提供することを目的とする。

上記課題の解決手段として、請求項１に記載した発明は、車軸に支持されるハブ部（２１）と、タイヤを装着するリム部（２２）と、前記ハブ部（２１）と前記リム部（２２）との間に渡る複数のスポーク部（２３）と、を備えるキャストホイール（２０）の構造において、前記ハブ部（２１）は、ベアリングを支持するハブ本体（３１）と、前記ハブ本体（３１）の外周に離間して設けられる環状の外周壁部（３２）と、を備え、前記外周壁部（３２）の外周側には、外周側に突出する複数の凸部（３６）を備え、前記複数のスポーク部（２３）は、一部の複数のスポーク部（２３）毎に分けられて複数のスポーク群（２３Ａ）を構成し、前記複数のスポーク群（２３Ａ）の各々における複数のスポーク部（２３）は、前記複数の凸部（３６）の各々から前記リム部（２２）に向けて延出し、前記複数の凸部（３６）の各々には、車両部品（１８）を取り付けるボス部（３７）を備え、前記凸部（３６）には、前記ホイール（２０）の周方向で前記ボス部（３７）に隣接する位置で、かつ前記スポーク部（２３）を接続する外周部（３６ａ）を避けた位置に、前記ホイール（２０）の軸方向に凹む凹部（３８）を備え、前記凹部（３８）は、前記周方向で前記ボス部（３７）を挟んだ両側に設けられていることを特徴とする。
この構成によれば、キャストホイールにおいて、凸部分だけスポーク部の長さを抑えることができ、効率よくスポーク部の強度を確保することができる。
また、各凸部にボス部を備えることで、凸部をベースにして強度を要するボス部を設けることができる。
また、凸部におけるボス部およびスポーク接続部を避けた位置に凹部を設けることで、凸部を効率よく肉抜きして軽量化を図ることができる。
また、ボス部の両側において凸部を肉抜きして軽量化を図るとともに、ボス部を凸部のホイール周方向の中央寄りに配置してバランスよく支持することができる。

請求項２に記載した発明は、前記複数のスポーク群（２３Ａ）の各々における複数のスポーク部（２３）は、前記ホイール（２０）の径方向に対し、前記ホイール（２０）の周方向で同側に傾斜していることを特徴とする。
この構成によれば、各凸部から延びる各スポーク群の複数のスポーク部がホイール周方向で同側に傾斜するので、車輪に入力された荷重をいなしやすく、強くしなやかなホイールとすることができる。

請求項３に記載した発明は、前記複数のスポーク群（２３Ａ）の各々における複数のスポーク部（２３）は、前記径方向に対する傾斜角度（θ１，θ２，θ３）と、前記ハブ部（２１）から前記リム部（２２）までの長さ（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３）とが相互に異なっていることを特徴とする。
この構成によれば、各スポーク群の複数のスポーク部の傾斜角度と長さとが相互に異なるので、各スポーク群において異なる特性の荷重や振動に適したスポーク部を混在させることができる。このため、荷重や振動に対する適合幅の広いホイールを得ることができる。また、複数のスポーク部の傾斜角度と長さとが相互に同一の場合と比べて、ホイールの外観上の変化を与えてデザイン性を高めることができる。

請求項４に記載した発明は、前記ハブ部（２１）は、前記ハブ本体（３１）と前記外周壁部（３２）との間で、かつ前記ホイール（２０）の周方向で前記ボス部（３７）と重なる位置に、前記ハブ本体（３１）と前記外周壁部（３２）とを連結する複数の連結壁部（３３）を備えていることを特徴とする。
この構成によれば、ハブ本体と外周壁部との間でボス部と重なる位置に連結壁部を設けることで、ボス部周辺を補強することができる。

請求項５に記載した発明は、前記連結壁部（３３）には、第二の車両部品（１７）を取り付ける第二のボス部（３５）を備えていることを特徴とする。
この構成によれば、連結壁を利用して第二のボス部を備えることで、第二のボス部の強度を確保しやすくすることができる。

本発明によれば、スポーク部の長さを抑えることができるホイール構造を提供することができる。

本発明の実施形態における自動二輪車の右側面図である。 上記自動二輪車の車輪のホイールの側面図である。 上記ホイールの要部の斜視図である。 上記ホイールに車両部品を取り付けた状態の側面図である。 実施形態の変形例のホイールを示す側面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の説明における前後左右等の向きは、特に記載が無ければ以下に説明する車両における向きと同一とする。また以下の説明に用いる図中適所には、車両前方を示す矢印ＦＲ、車両左方を示す矢印ＬＨ、車両上方を示す矢印ＵＰ、が示されている。

＜車両全体＞
図１には、本実施形態の鞍乗り型車両の一例として、ユニットスイング式の自動二輪車（スクータ型車両）１が示されている。自動二輪車１は、操向輪である前輪３と、駆動輪である後輪４と、を備えている。前輪３は、左右一対のフロントフォーク６に支持され、バーハンドル２によって操向可能である。後輪４は、スイングユニット（パワーユニット）Ｕに支持され、エンジンＥによって駆動可能である。

スイングユニットＵは、駆動輪である後輪４を上下揺動可能に支持している。スイングユニットＵは、駆動源であるエンジン（内燃機関）Ｅと、例えばＶベルト式の無段変速機（不図示）と、を一体に備えている。無段変速機は、後輪４の左側に配置され、この無段変速機の後部の出力軸に後輪４が支持されている。後輪４の右側には、エンジンＥから延びる排気マフラーＥＸが配置されている。スイングユニットＵの後部は、リヤクッション７を介して車体フレーム１１に支持されている。

バーハンドル２、左右フロントフォーク６及び前輪３を含むステアリング系部品は、車体フレーム１１の前端部のヘッドパイプ１２に操向可能に支持されている。スイングユニットＵおよび後輪４は、車体フレーム１１の下部のピボット部（不図示）に懸架リンク等を介して上下揺動可能に支持されている。

車体前部はフロントカバー８により覆われ、車体後部はリヤカバー９により覆われている。フロントカバー８およびリヤカバー９の間は低床部１０とされ、この低床部１０の上面部に運転者が足を載せるステップフロア１０ａが設けられている。リヤカバー９の上方には、運転者を含む乗員が着座するシート５が支持されている。

車体フレーム１１は、前端部に位置するヘッドパイプ１２と、ヘッドパイプ１２から下方へ延びるダウンフレーム１３と、ダウンフレーム１３の下端部から後方へ湾曲して延びる左右一対のロアフレーム１４と、ロアフレーム１４の後端部から上後方に適宜屈曲して延びる左右一対のリヤフレーム１５と、を備えている。左右ロアフレーム１４の後端部近傍には、スイングユニットＵの前端部を支持する前記ピボット部が設けられている。

＜ホイール＞
次に、自動二輪車１の前輪３および後輪４のホイール２０の構造について説明する。なお、実施形態のホイール構造は、前輪３および後輪４の両方に適用されているが、何れか一方に適用されてもよい。

図２、図３に示すように、ホイール２０は、車軸を挿通するハブ部２１と、タイヤを装着する環状のリム部２２と、リム部２２及びハブ部２１の間に渡る複数（図では１２本）のスポーク部２３と、を備えている。ホイール２０は、リム部２２、ハブ部２１および複数のスポーク部２３を相互に一体形成したキャストホイールであり、アルミニウム合金等の軽合金で形成されている。

以下、ホイール２０の軸方向（車両装着状態の車幅方向）をホイール軸方向、ホイール２０の径方向をホイール径方向、ホイール２０の周方向をホイール周方向と称することがある。図中線ＣＷはホイール２０の回転中心軸線、矢印Ｆはホイール２０の車両装着状態での前転方向（車両走行時の回転方向）をそれぞれ示す。

ハブ部２１は、ホイール２０の中心軸線ＣＷに沿ってホイール軸方向に延びる円筒状のハブ本体３１と、ハブ本体３１と同軸の環状をなしハブ本体３１の外周側に間隔を空けて形成される円筒状の外周壁部３２と、を備えている。

ハブ本体３１は、ホイール軸方向両側の端部内にホイールベアリング（不図示）を圧入し、このホイールベアリングを介して車軸に回転可能に支持される。
外周壁部３２は、ハブ本体３１に対して、複数（図では４つ）の連結壁部３３を介して接続、支持されている。複数の連結壁部３３は、ホイール周方向で相互に離間して設けられている。このような二重壁構造により、ハブ部２１の軽量化が図られる。

外周壁部３２とハブ本体３１との間の間隙部分は、車幅方向一側（実施形態では右側、図２の裏面側）が閉塞されている。この間隙部分は、複数の連結壁部３３でホイール周方向に区切られ、車幅方向に凹む複数の凹部３４を形成している。各凹部３４は、車幅方向他側（実施形態では左側、図２の表面側）に向けて開放している。これにより、外周壁部３２とハブ本体３１とを離間させてハブ部２１の軽量化を図りつつ、外周壁部３２とハブ本体３１とを複数の連結壁部３３で結合してハブ部２１の強度を確保している。

各連結壁部３３には、車輪速センサのパルサーリング１７（図４参照）を取り付けるための内周側ボス部３５が形成されている。内周側ボス部３５は、ホイール軸方向と平行に形成されている。内周側ボス部３５は、連結壁部３３に設けられることで強度を確保している。

複数のスポーク部２３は、ホイール周方向で不等間隔に並んで設けられている。
ここで、外周壁部３２の外周側には、外周側に突出する複数（４つ）の凸部３６を備えている。複数の凸部３６は、ホイール周方向で相互に離間して設けられている。各凸部３６からは、それぞれ複数（３本）のスポーク部２３が外周側に延出している。以下、各凸部３６に対応する複数のスポーク部２３の群をスポーク群２３Ａと称することがある。

凸部３６は、ハブ部２１に対してホイール軸方向幅を抑えた態様をなし、ホイール軸方向視で略台形状をなして外周壁部３２の外周側に突出している。この凸部３６のホイール軸方向視の外周部３６ａの先端側（頂部側）に、複数のスポーク部２３のホイール径方向内側の基端部が接続されている。

凸部３６には、ブレーキ装置のブレーキディスク１８（図４参照）を取り付けるための外周側ボス部３７が形成されている。外周側ボス部３７は、ホイール軸方向と平行に形成されている。外周側ボス部３７は、複数のスポーク部２３を接続する凸部３６に設けられることで、単一のスポーク部２３に設けられる場合と比べて強度を確保している。

外周側ボス部３７は、内周側ボス（連結壁部３３）とホイール周方向位置が重なる位置に設けられている。この点でも、外周側ボス部３７の強度が確保される。外周側ボス部３７は、内周側ボス部３５よりも大径であり、かつ内周側ボス部３５よりもホイール径方向外側に位置し、かつ内周側ボス部３５よりも車幅方向他側（実施形態では左側、図２の表面側）に突出している。

図２を参照し、複数のスポーク部２３は、各々の基端と中心軸線ＣＷとを通りホイール径方向に沿う径方向線ｋに対し、外周側ほどホイール周方向の一側（例えば回転方向Ｆと反対側）に位置するように傾斜している。複数のスポーク部２３は、ホイール周方向で同側に傾斜している。各スポーク部２３は、側面視で概ね直線状に延びている。各スポーク部２３の延び方向に沿う基準線を、回転方向Ｆの下流側のスポーク部２３から順にＣ１，Ｃ２，Ｃ３と称する。各基準線Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３は、凸部３６の外周縁からリム部２２の内周縁に至る直線である。なお、各スポーク部２３は、側面視で曲率を有して延びてもよい。この場合、基準線Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３は、両端間を結ぶ直線としてもよい。

各基準線Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３の径方向線ｋに対する角度θ１，θ２，θ３は、回転方向Ｆの下流側から順に大きくなる（θ１＜θ２＜θ３）。また、各基準線Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３の長さ（各スポーク部２３の長さに相当）Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３は、回転方向Ｆの下流側から順に長くなる（Ｌ１＜Ｌ２＜Ｌ３）。

各凸部３６には、ホイール周方向で外周側ボス部３７に隣接する位置でかつスポーク部２３を接続する外周部３６ａを避けた位置に、車幅方向に凹む凹部３８を備えている。凹部３８は、車幅方向他側（実施形態では左側、図２の表面側）に開放している。凸部３６のスポーク接続部を避けて凹部３８を形成することで、スポーク部２３の接続強度を確保している。

凹部３８は、車幅方向一側（実施形態では右側、図２の裏面側）に底部を有して閉塞されている。これにより、凹部３８を形成して軽量化を図りつつ凸部３６の強度を確保している。なお、凹部３８は、凸部３６を車幅方向に貫通する孔の態様をなしてもよい。

凹部３８は、外周側ボス部３７を挟んでホイール周方向の両側に設けられており、凸部３６の肉抜き容積を稼いでいる。凹部３８は、パルサーリング１７およびブレーキディスク１８を取り付けた際には概ね隠され、車両外観への影響を抑えている。外周側ボス部３７は、概ね凸部３６のホイール周方向の中央に位置している。

以上説明したように、上記実施形態におけるホイール構造は、車軸に支持されるハブ部２１と、タイヤを装着するリム部２２と、前記ハブ部２１と前記リム部２２との間に渡る複数のスポーク部２３と、を備えるキャストホイール２０の構造において、前記ハブ部２１は、ベアリングを支持するハブ本体３１と、前記ハブ本体３１の外周に離間して設けられる環状の外周壁部３２と、を備え、前記外周壁部３２の外周側には、外周側に突出する複数の凸部３６を備え、前記複数のスポーク部２３は、一部の複数のスポーク部２３毎に分けられて複数のスポーク群２３Ａを構成し、前記複数のスポーク群２３Ａの各々における複数のスポーク部２３は、前記複数の凸部３６の各々から前記リム部２２に向けて延出ている。
この構成によれば、凸部３６分だけスポーク部２３の長さを抑えることができ、効率よくスポーク部２３の強度を確保することができる。

上記実施形態におけるホイール構造は、前記複数のスポーク群２３Ａの各々における複数のスポーク部２３は、前記ホイール２０の径方向に対し、前記ホイール２０の周方向で同側に傾斜している。
この構成によれば、各凸部３６から延びる各スポーク群２３Ａの複数のスポーク部２３がホイール周方向で同側に傾斜するので、車輪に入力された荷重をいなしやすく、強くしなやかなホイール２０とすることができる。

上記実施形態におけるホイール構造は、前記複数のスポーク群２３Ａの各々における複数のスポーク部２３は、前記径方向に対する傾斜角度θ１，θ２，θ３と、前記ハブ部２１から前記リム部２２までの長さＬ１，Ｌ２，Ｌ３とが相互に異なっている。
この構成によれば、各スポーク群２３Ａの複数のスポーク部２３の傾斜角度θ１，θ２，θ３と長さＬ１，Ｌ２，Ｌ３とが相互に異なるので、各スポーク群２３Ａにおいて異なる特性の荷重や振動に適したスポーク部２３を混在させることができる。このため、荷重や振動に対する適合幅の広いホイール２０を得ることができる。また、複数のスポーク部２３の傾斜角度と長さとが相互に同一の場合と比べて、ホイール２０の外観上の変化を与えてデザイン性を高めることができる。

上記実施形態におけるホイール構造は、前記複数の凸部３６の各々には、ブレーキディスク１８を取り付ける外周側ボス部３７を備えている。
この構成によれば、各凸部３６に外周側ボス部３７を備えることで、凸部３６をベースにして強度を要する外周側ボス部３７を設けることができる。

上記実施形態におけるホイール構造は、前記ハブ部２１は、前記ハブ本体３１と前記外周壁部３２との間で、かつ前記ホイール２０の周方向で前記外周側ボス部３７と重なる位置に、前記ハブ本体３１と前記外周壁部３２とを連結する複数の連結壁部３３を備えている。
この構成によれば、ハブ本体３１と外周壁部３２との間で外周側ボス部３７と重なる位置に連結壁部３３を設けることで、外周側ボス部３７周辺を補強することができる。

上記実施形態におけるホイール構造は、前記連結壁部３３には、パルサーリング１７を取り付ける内周側ボス部３５を備えている。
この構成によれば、連結壁部３３を利用して内周側ボス部３５を備えることで、内周側ボス部３５の強度を確保しやすくすることができる。

上記実施形態におけるホイール構造は、前記凸部３６には、前記ホイール２０の周方向で前記外周側ボス部３７に隣接する位置で、かつ前記スポーク部２３を接続する外周部３６ａを避けた位置に、前記ホイール２０の軸方向に凹む凹部３８を備えている。
この構成によれば、凸部３６における外周側ボス部３７およびスポーク接続部を避けた位置に凹部３８を設けることで、凸部３６を効率よく肉抜きして軽量化を図ることができる。

上記実施形態におけるホイール構造は、前記凹部３８は、前記周方向で前記外周側ボス部３７を挟んだ両側に設けられている。
外周側ボス部３７の両側において凸部３６を肉抜きして軽量化を図るとともに、外周側ボス部３７を凸部３６のホイール周方向の中央寄りに配置してバランスよく支持することができる。

＜変形例＞
次に、実施形態の変形例に係るホイール１２０について図を参照して説明する。なお、実施形態と同一構成は同一符号を付してその詳細説明を省略する。
変形例のホイール１２０は、外周壁部３２の外周側の複数（４つ）の凸部１３６の構成が特に異なる。変形例の凸部１３６は、ホイール周方向の一側（例えば回転方向Ｆの上流側）に片寄った位置に外周側ボス部３７を配置している。外周側ボス部３７は、内周側ボス（連結壁部３３）とホイール周方向位置がラップする位置に設けられている。換言すれば、変形例の凸部１３６（およびスポーク部２３）は、実施形態の凸部３６（およびスポーク部２３）に対して、ホイール周方向の他側（例えば回転方向Ｆの下流側）にずれて配置されている。

各凸部１３６には、ホイール周方向で外周側ボス部３７に隣接する位置でかつスポーク部２３を接続する外周部３６ａを避けた位置に、車幅方向他側（実施形態では左側、図の表面側）に開放する凹部１３８を備えている。凹部１３８は、外周側ボス部３７に対してホイール周方向の一側（例えば回転方向Ｆの上流側）に設けられ、ホイール周方向の他側（例えば回転方向Ｆの上流側）には設けられていない。凹部１３８は、実施形態の凹部３８と比べて大型に形成されることで、実施形態の凹部３８よりも凸部１３６の肉抜き容積を増加させている。

なお、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、例えば、本発明を適用する鞍乗り型車両には、運転者が車体を跨いで乗車する車両全般が含まれ、自動二輪車（原動機付自転車及びスクータ型車両を含む）のみならず、三輪（前一輪かつ後二輪の他に、前二輪かつ後一輪の車両も含む）又は四輪の車両も含まれる。また、原動機に電気モータを含む車両も含まれる。
そして、上記実施形態における構成は本発明の一例であり、実施形態の構成要素を周知の構成要素に置き換える等、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

１ 自動二輪車（鞍乗り型車両）
１７ パルサーリング（第二の車両部品）
１８ ブレーキディスク（車両部品）
２０，１２０ ホイール（キャストホイール）
２１ ハブ部
２２ リム部
２３ スポーク部
２３Ａ スポーク群
３１ ハブ本体
３２ 外周壁部
３３ 連結壁部
３５ 内周側ボス部（第二のボス部）
３６，１３６ 凸部
３６ａ 外周部
３７ 外周側ボス部（ボス部）
３８，１３８ 凹部
θ１，θ２，θ３ 傾斜角度
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３ 長さ

Claims (5)

1. 車軸に支持されるハブ部（２１）と、
   タイヤを装着するリム部（２２）と、
   前記ハブ部（２１）と前記リム部（２２）との間に渡る複数のスポーク部（２３）と、を備えるキャストホイール（２０）の構造において、
   前記ハブ部（２１）は、ベアリングを支持するハブ本体（３１）と、
   前記ハブ本体（３１）の外周に離間して設けられる環状の外周壁部（３２）と、を備え、
   前記外周壁部（３２）の外周側には、外周側に突出する複数の凸部（３６）を備え、
   前記複数のスポーク部（２３）は、一部の複数のスポーク部（２３）毎に分けられて複数のスポーク群（２３Ａ）を構成し、
   前記複数のスポーク群（２３Ａ）の各々における複数のスポーク部（２３）は、前記複数の凸部（３６）の各々から前記リム部（２２）に向けて延出し、
   前記複数の凸部（３６）の各々には、車両部品（１８）を取り付けるボス部（３７）を備え、
   前記凸部（３６）には、前記ホイール（２０）の周方向で前記ボス部（３７）に隣接する位置で、かつ前記スポーク部（２３）を接続する外周部（３６ａ）を避けた位置に、前記ホイール（２０）の軸方向に凹む凹部（３８）を備え、
   前記凹部（３８）は、前記周方向で前記ボス部（３７）を挟んだ両側に設けられていることを特徴とするホイール構造。
2. 前記複数のスポーク群（２３Ａ）の各々における複数のスポーク部（２３）は、前記ホイール（２０）の径方向に対し、前記ホイール（２０）の周方向で同側に傾斜していることを特徴とする請求項１に記載のホイール構造。
3. 前記複数のスポーク群（２３Ａ）の各々における複数のスポーク部（２３）は、前記径方向に対する傾斜角度（θ１，θ２，θ３）と、前記ハブ部（２１）から前記リム部（２２）までの長さ（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３）とが相互に異なっていることを特徴とする請求項２に記載のホイール構造。
4. 前記ハブ部（２１）は、前記ハブ本体（３１）と前記外周壁部（３２）との間で、かつ前記ホイール（２０）の周方向で前記ボス部（３７）と重なる位置に、前記ハブ本体（３１）と前記外周壁部（３２）とを連結する複数の連結壁部（３３）を備えていることを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載のホイール構造。
5. 前記連結壁部（３３）には、第二の車両部品（１７）を取り付ける第二のボス部（３５）を備えていることを特徴とする請求項４に記載のホイール構造。

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