JP7558488B2

JP7558488B2 - ディスクホイール

Info

Publication number: JP7558488B2
Application number: JP2021006325A
Authority: JP
Inventors: 正和瀬戸山; 朝幸石川; 佑享平野
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2021-01-19
Filing date: 2021-01-19
Publication date: 2024-10-01
Anticipated expiration: 2041-01-19
Also published as: JP2022110733A

Description

本発明は、ディスクホイールに関する。

本出願人は、従来、車両のタイヤが取り付けられるディスクホイールとして、例えば、ディスクブレーキ装置に対する冷却性能を向上させるとともに、空気抵抗の増加（すなわち空力性能の悪化）を抑制することを企図したディスクホイールを種々提案してきた（例えば特許文献１）。

当該ディスクホイールは、スポークの形状に特徴を有しており、具体的には、スポークの外側表面の周端に沿って延在し、かつ、車両の車幅方向外側に突出する突起部を備えている。また、その突起部は、ディスクの外周側に位置する部分が、ディスクの中心部側に位置する部分よりも高く形成されている。

特開２０１８－２０６４０号公報（特許第６５６１９３５号）

ところで、上記従来のディスクホイールでは、車両走行時において、スポークの外側表面の車両後方側に低圧渦が形成され、スポーク間の開口部から車両の外側に向かって流れるブレーキ冷却風の流速が増加される。また、スポークの外側表面に沿って車両後方側に流れる走行風は、突起部の傾斜面によって車両の外側に湾曲させられる。これらの結果、スポークの車両後方側の開口部から外側に流れ出るブレーキ冷却風が、車両後方側に流れる走行風と衝突することが防止され、車両の空気抵抗の増加が抑制される。これにより、ディスクブレーキ装置に対する冷却性能の向上と空力性能の悪化抑制を両立させることが可能となる。

しかし、本発明者らの知見によれば、上記従来のディスクホイールは、車両の空力性能を向上させる観点から、未だ十分ではなく、空力性能の更なる向上が望まれていた。加えて、上記従来のディスクホイールでは、突起部を有効に機能させるべく、スポークをある程度、太軸化する必要があり、また、突起部を比較的大型の部材とする必要もあるため、ディスクホイール自体の意匠性が制約され、ディスクホイールひいては車両質量の増大をも招いてしまうという問題があった。

そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、車両の空力性能を向上させることができ、しかも、ディスクホイールの意匠性の制約と質量の増大を抑制することができるディスクホイールを提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するために、以下の構成を採用する。すなわち、本開示に係るディスクホイールの一例は、全体として略円筒状を成し、かつ、軸方向一端側（車両の幅方向内側）に配置されたインナーリム部、及び、該インナーリム部から軸方向他端側（車両の幅方向外側）に延在するアウターリム部を有するリムと、前記軸方向他端側（車両の幅方向外側）に設けられ、かつ、前記軸方向他端側（車両の幅方向外側）の回転中心部から前記アウターリム部に向かって延在する複数のスポークを有するディスクと、略平板状を成し、かつ、前記複数のスポーク間において、前記リムの少なくとも前記アウターリム部の内周面から突出するように設けられたフィンと、を備える。なお、フィンの数量は、特に制限されないが、ディスクホイールの周方向に沿って複数配設されているとより好適である。

かかる構成を有するディスクホイールは、リムの外周面に車両のタイヤが取り付けられ、ディスク面が車幅方向外側に向くように、ディスクの回転中心部（例えばハブ取付部）が車両の回転軸に装着される。そして、ディスクホイールにおける複数のスポーク間には、開口部（「飾り窓部」等とも呼ばれる。）が画成され、その部位において、アウターリム部の内周面から（ディスクの回転中心部、及び／又は、車幅方向外側に向かって）突出するフィンが設けられている。

このようにフィンを配置することにより、後述する如く、車両の走行時において、車両床下の車幅方向内側からディスクの開口部を通って車幅方向外側へ排出される空気の流れによる「流れ場」の乱れが抑制され、車両の空気抵抗係数（Ｃｄ値）が改善されることが確認された。また、本開示に係るフィンは、多数（多軸）の細軸スポークを有するディスクホイールに組み付けることができるので、それらのスポークで形成される意匠の一部としてフィンを組み込むことが可能となる。その結果、ディスクホイールのスポークの太さや形状の自由度を高めることができるので、ディスクホイールの意匠性の制約を抑制しつつ、ディスクホイールの軽量化を図ることもできる。

以上のことから、本開示によれば、車両の空力性能を向上させることができ、しかも、ディスクホイールの意匠性の制約と質量の増大の両方を抑制することができる。また、これらにより、車両の運転特性及び経済性の向上に資することも可能となる。

本開示の一実施形態に係るディスクホイールの一例の概略構成を示す斜視図である。図１におけるＩＩ－ＩＩ線に沿う断面の一部を示す図である。本開示の一実施形態に係るディスクホイールに備わるフィンの一例の概略形状を示す斜視図である。（Ａ）及び（Ｃ）は、従来のディスクホイールが装着された車両の空力特性の解析結果の一例を示す図であり、（Ｂ）及び（Ｄ）は、本開示の一実施形態に係るディスクホイールが装着された車両の空力特性の解析結果の一例を示す図である。（Ａ）は、従来のディスクホイールが装着された車両の空力特性の解析結果の他の一例を示す図であり、（Ｂ）は、本開示の一実施形態に係るディスクホイールが装着された車両の空力特性の解析結果の他の一例を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、形状及び寸法の比率は、一例であり、図示に限定されるものではない。

［実施形態］
図１は、本開示の一実施形態に係るディスクホイールの一例の概略構成を示す斜視図である。また、図２は、図１におけるＩＩ－ＩＩ線に沿う断面の一部を示す。ディスクホイール１は、例えば車両用の空気入りタイヤが取り付けられる全体として略円筒状を成すリム１０を備える。リム１０は、軸方向一端側（車幅方向内側）に配置されたインナーリム部１１、及び、インナーリム部１１から軸方向他端側（車幅方向外側）に延在するアウターリム部１２を有する。また、アウターリム部１２（リム１０の軸方向他端側）には、ディスクホイール１の回転中心部である中心開口部１３ａを画成するハブ取付部１３と、ハブ取付部１３からアウターリム部１２に向かって径方向に延在する複数のスポーク１４とを有するディスク１５が接合されている。なお、図１においては、比較的太軸のスポーク１４を例示したが、スポーク１４の大きさ、形状、及び寸法は、それに限定されない。

また、複数のスポーク１４は、軸方向視（車両側面視）において、ディスク１５の周方向に沿って一定間隔で配設されており、換言すれば、複数のスポーク１４は、ディスクホイール１の回転中心軸に対して軸対称に配置されている。さらに、隣接するスポーク１４，１４間には、ディスクホイール１の軸方向一端側（車幅方向内側）と軸方向他端側（車幅方向外側）とを連通する略扇形状を成す開口部１６が複数画成されている。例えば、図１に示すように、５本のスポーク１４と５個の開口部１６が、それぞれディスク１５の周方向において等間隔で形成されている。

また、アウターリム部１２における外周面には、端部側に位置する凸部１２ａと、インナーリム部１１側に位置する凸部１２ｂが形成されている（図２参照）。一方、アウターリム部１２の内周面１２ｓ（アウターリム面）は、リム１０とスポーク１４との交差部２０（インナーリム部１１とアウターリム部１２との境界部）から、アウターリム部１２の周端側に向かって徐々に拡径するように、断面略直線状に延在する部分を有している。すなわち、アウターリム部１２における凸部１２ｂの反対側にあたる部位が平坦面とされている。

またさらに、複数のスポーク１４間（開口部１６）には、略平板状を成す複数のフィン１７が、アウターリム部１２の内周面１２ｓから突出するように配設されている。例えば、図１に示すように、５個の開口部１６のそれぞれにおいて、３個のフィン１７がディスク１５の周方向において等間隔で設けられている。換言すれば、図２に示すように、アウターリム部１２の内周面１２ｓに、フィン１７の斜面１７ｓが当接するようにして、両者が接合されており、これにより、アウターリム部１２の内周面１２ｓから、ディスク１５の回転中心部、及び、車幅方向外側に向かって、フィン１７が突出するように構成されている。

ここで、図３は、本開示の一実施形態に係るディスクホイールに備わるフィン１７の一例の概略形状を示す斜視図である。なお、図２及び図３においては、図１に示すフィン１７の形状を簡略化して示した。図２及び図３の例では、フィン１７は、直角三角平板状を成す部材である。このフィン１７の形状や大きさは特に制限さないものの、ディスクホイール１が装着された車両の空力特性の解析結果及び実車評価より、フィン１７が、以下の式（１）及び式（２）で表される関係を満たすと、より好適であることが判明した。

Ｄｂ≒Ｄａ／２ …（１）
Ｄｃ＝１５ｍｍ～４５ｍｍ …（２）
ここで、Ｄａは、図２に示すとおり、アウターリム部１２の外周端と、リム１０及びスポーク１４の交差部２０との間の軸方向距離を示す。また、図３に示すとおり、Ｄｂは、フィン１７の底面１７ｔの長尺方向の長さを示し、Ｄｃは、フィン１７の厚さ（フィン１７の底面１７ｔの幅）を示す。なお、フィン１７の厚さＤｃは、ディスクホイール１自体の意匠にも鑑みて好適な寸法を適宜選択することができる。

このように構成された本実施形態のディスクホイール１によれば、上述したようにフィン１７を配置することにより、ディスクホイール１を装着した車両の走行時において、車両床下の車幅方向内側からディスク１５の開口部１６を通って車幅方向外側へ排出される空気流に対する整流効果が発現され、その空気流の「流れ場」の乱れが抑えられて車両の空気抵抗係数（Ｃｄ値）が改善され得る。

例えば、図４は、従来のディスクホイール１’が装着された車両、及び、本開示によるディスクホイール１が装着された車両に対する空力特性の解析結果の一例（特に、車両前方側のタイヤ及びその周囲における空気流の状態）を示す図である。図４の（Ａ）及び（Ｂ）は、車両をその床下斜め方向から視認した状態を示す斜視図であり、図４の（Ｃ）及び（Ｄ）は、車両をその床下側から視認した状態を示す平面図である。また、図４の（Ａ）及び（Ｃ）が従来の結果を示し、図４の（Ｂ）及び（Ｄ）が本開示の結果を示す。

これらのうち、図４の（Ａ）及び（Ｂ）の比較より、従来の（Ａ）では、破線楕円Ｃ０１で囲んだタイヤ後方の部位において、空気流の乱れ（攪乱）が顕著であるのに対し、本開示の（Ｂ）では、破線楕円Ｃ１１で囲んだタイヤ後方の部位における空気流の乱れが格段に減少することが確認された。また、違う角度から見た図４の（Ｃ）及び（Ｄ）の比較より、従来の（Ｃ）では、破線楕円Ｃ０２で囲んだタイヤ後方の部位において、空気流を車両の前方方向に巻き込むような乱流が有意に生じているのに対し、本開示の（Ｄ）では、破線楕円Ｃ１２で囲んだタイヤ後方の部位においても、従来のような空気流の巻き込みによる乱れが顕著に抑制されることが確認された。

また、図５は、従来のディスクホイール１’が装着された車両、及び、本開示によるディスクホイール１が装着された車両に対する空力特性の解析結果の他の一例（特に、車両後方側のタイヤ及びその後段における空気流の状態）を示す図である。図５の（Ａ）及び（Ｂ）は、車両をその床下斜め方向から視認した状態を示す斜視図であり、図５の（Ａ）が従来の結果を示し、図５の（Ｂ）が本開示の結果を示す。

これらの図５の（Ａ）及び（Ｂ）の比較より、従来の（Ａ）では、破線楕円Ｃ０３で囲んだタイヤ後方の部位において、空気流の乱れ（攪乱）が比較的大きいのに対し、本開示の（Ｂ）では、破線楕円Ｃ１３で囲んだタイヤ後方の部位における空気流の乱れが有意に減少することが確認された。

以上の結果より、スポーク１４間の開口部１６においてフィン１７が複数配設された本開示のディスクホイール１によれば、フィン１７を採用していない従来のディスクホイールに比して、車両に装着したときの走行時における空気流の乱れを、顕著に減少及び抑制することができることが理解される。これは、フィン１７による整流効果によるものと推察され、これにより、車両の空気抵抗係数（Ｃｄ値）を改善して空力性能を向上させることができる。また、略平板状を成すフィン１７は、多数（多軸）の細軸スポークを有するディスクホイール１に組み付けることができるので、それらのスポークで形成される意匠の一部としてフィン１７を組み込むことが可能となる。その結果、ディスクホイール１のスポーク１４の太さや形状の自由度を高めることができるので、ディスクホイール１の意匠性の制約を抑制しつつ、ディスクホイール１の軽量化を図ることもできる。また、これらにより、車両の運転特性及び経済性の向上を実現することも可能となる。

以上、本開示の一例としての上記実施形態について詳細に説明してきたが、前述した説明はあらゆる点において本開示の一例を示すに過ぎず、本開示の範囲を逸脱することなく種々の改良や変形を行うことができることは言うまでもない。また、上記実施形態は、部分的に置換してもよく、適宜組み合わせて構成することも可能である。

１…ディスクホイール、１’…ディスクホイール（従来）、１０…リム、１１…インナーリム部、１２…アウターリム部、１２ａ，１２ｂ…凸部、１２ｓ…アウターリム部の内周面、１３…ハブ取付部、１３ａ…中心開口部、１４…スポーク、１５…ディスク、１６…開口部、１７…フィン、１７ｓ…フィンの斜面、１７ｔ…フィンの底面、２０…リムとスポークとの交差部、Ｃ０１～Ｃ０３…解析結果（従来）における破線楕円、Ｃ１１～Ｃ１３…解析結果における破線楕円。

Claims

全体として略円筒状を成し、かつ、軸方向一端側に配置されたインナーリム部、及び、該インナーリム部から軸方向他端側に延在するアウターリム部を有するリムと、
前記軸方向他端側に設けられ、かつ、前記軸方向他端側の回転中心部から前記アウターリム部に向かって延在する複数のスポークを有するディスクと、
三角平板状を成し、かつ、前記複数のスポーク間において、前記リムの少なくとも前記アウターリム部の内周面から突出するように設けられたフィンと、
を備えるディスクホイール。