JP2017222204A - 車両用ホイール - Google Patents

Abstract

【課題】車両用ホイールにおいて、車両の制動時にブレーキ装置の冷却を積極的に行うことを可能にする。【解決手段】車両用ホイール１は、ディスク部２０に設けられた開口部３０と、開口部３０内に設けられ、車両２の前進制動時に、車幅方向外側から内側に向かって開口部３０内を通過する風量を増加させる可動羽根４０と、を備える。【選択図】図７

Description

本発明は、車両用ホイールに関し、特に、ディスク部に開口部が設けられた車両用ホイールに関する。

一般的に、車両用ホイールにおいては、ディスク部に開口部が設けられており、この開口部を通じて、車幅方向外側から内側に向かって走行風が取り込まれるようになっている。

２００４−１９６００５号公報

一方、車両用ホイールの車幅方向内側の位置にはブレーキ装置が設けられている。ブレーキ装置は、車両の制動時に高温になるため、特に車両の制動時に、ブレーキ装置の冷却を積極的に行える車両用ホイールの構造とすることが望まれる。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、車両の制動時にブレーキ装置の冷却を積極的に行うことが可能な車両用ホイールを提供することを目的とする。

本発明に係る車両用ホイールは、ディスク部に設けられた開口部と、前記開口部内に設けられ、車両の前進制動時に、車幅方向外側から内側に向かって前記開口部内を通過する風量を増加させる可動羽根と、を備えたことを特徴とする。

また、前記ディスク部に、ホイール周方向に相対移動可能に取り付けられた質量体と、前記質量体を前記ディスク部に対し、ホイール後退回転方向に付勢する付勢部材と、前記質量体および前記可動羽根を連結する連結機構と、を更に備え、前記可動羽根は、前記開口部内にてホイール半径方向に延びる旋回軸に旋回可能に支持されると共に、ホイール前進回転方向の前方に位置する前端縁と、ホイール前進回転方向の後方に位置する後端縁とを有し、車両の前進制動時、前記質量体が、前記付勢部材の付勢力に逆らって前記ディスク部に対しホイール前進回転方向に相対移動し、これにより前記可動羽根の前端縁が後端縁より車幅方向外側に位置するよう、前記可動羽根を動作させる。

また、前記質量体は、前記ディスク部の中心部に同軸に配置された円盤状の部材からなり、前記可動羽根は、前記質量体よりもホイール半径方向外側に複数設けられ、前記連結機構は、前記可動羽根の各々に対応して複数設けられると共に、前記可動羽根からホイール半径方向内側に延びるアームと、前記質量体の外周面部に設けられ前記アームが係合される係合穴とを有する。

本発明に係る車両用ホイールによれば、車両の制動時にブレーキ装置の冷却を積極的に行うことが可能になる。

本発明に係る車両用ホイールを備えた車両の全体構成図である。 本発明に係る車両用ホイールを示す右斜視図である。 図２に示すホイールからキャップを取り外した状態を示す右斜視図である。 図３に示すホイールから可動羽根および質量体等を取り外した状態を示す右斜視図である。 本発明における連結機構を示すホイールの左斜視図である。 （ａ）は、非前進制動時におけるホイールの右側面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＩ−Ｉ断面図である。 （ａ）は、前進制動時におけるホイールの右側面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＩＩ−ＩＩ断面図である。

以下、添付図面に基づいて、本発明の一実施形態に係る車両用ホイールを説明する。なお、後述する実施形態における前後左右の各方向は、説明の便宜上定められたものに過ぎないが、車両の前後左右の各方向と一致するものとする。また、車両用ホイールの前後左右の各方向は、車両の前後左右の各方向と一致するものとする。

図１は、本実施形態に係る車両用ホイール１を備えた車両２の全体構成図である。

図１に示すように、車両２は、エンジンＥと、前後左右のホイール１と、各ホイール１の車幅方向内側に設けられたブレーキ装置３と、を備える。各ホイール１には、それぞれタイヤＴが取り付けられる。

図示例において、車両２は、エンジンＥを車両前端部に設けたフロントエンジン車である。但し、エンジンＥの位置は任意であり、車両２は、リアエンジン車またはミッドシップエンジン車であっても良い。

ブレーキ装置３は、ドラム式またはディスク式のブレーキ装置からなり、車幅方向内側にて図示しない車軸と連結され、車幅方向外側にて各ホイール１と連結される。より詳しくは、ブレーキ装置３は、例えば、車両走行中にブレーキペダル（不図示）が運転者により踏み込まれることにより作動し、車両２を制動させる。

本実施形態において、右前輪および右後輪のホイール１は、同じ構造を有し、左前輪および左後輪のホイール１は、同じ構造を有する。また、右前輪および右後輪のホイール１と、左前輪および左後輪のホイール１とは、互いに左右対称の構造を有する。以下の記述では、右前輪のホイール１についてのみ説明し、右後輪、左前輪、左後輪のホイール１については説明を省略するものとする。

図２は、右前輪のホイール（以下、単に「ホイール」と称する）１の右斜視図であり、図３および図４は、図２に示すホイール１の分解斜視図である。図中、符号Ｈは、図１に示したブレーキ装置３から車幅方向外側（右方向）に突き出して設けられた複数（本実施形態では５本）のハブボルトを示し、符号Ｎは、各ハブボルトＨに螺合して着脱可能に取り付けられるナットを示す。また、図５は、図２に示す破線Ｖの位置を左側から示した左斜視図である。

図２〜図４に示すように、ホイール１は、リム部１０と、ディスク部２０とを備える。リム部１０およびディスク部２０は、アルミニウム合金や鉄等の金属材料から一体的に形成される。但し、リム部１０およびディスク部２０は、別体として形成されて、互いに連結された構造であっても良い。

リム部１０は、円筒状に形成され、外周部にタイヤＴが装着される。また、ディスク部２０には、開口部３０が設けられる。開口部３０内には、車両２の前進制動時、すなわち前進走行中に制動した時に、車幅方向外側（右側）から内側（左側）に向かって開口部３０内を通過する風量を増加させる可動羽根４０が設けられる。また、ディスク部２０の中心部には、質量体としてのウェイト５０が設けられる。

具体的には、ディスク部２０は、ホイール１の半径方向内側の中心部に設けられたハブ部２１と、ハブ部２１からホイール１の半径方向外側に延びてリム部１０の内周面部に連結される複数（本実施形態では５本）のスポーク部２２と、を備える。

ハブ部２１は、右側が開口されたカップ状に形成されており、円盤状の底部２１ａと、底部２１ａの外周端から右方向に延びる円筒状の壁部２１ｂと、を有する。また、ハブ部２１内には、各ハブボルトＨを挿通させる円筒状のボス部２３が、底部２１ａから右方向に複数本（本実施形態では５本）突き出して設けられる。

また、図示しないが、底部２１ａの左側面の中心部には、ブレーキ装置３のハブの右側面に設けられた芯決め軸と嵌合する芯決め穴が形成される。また、底部２１ａには、ハブボルトＨを挿通させる挿通穴が、車幅方向（左右方向）に貫通して複数形成される。この挿通穴は、芯決め穴の位置を中心に、底部２１ａの周方向に一定の間隔を空けて配置されており、各ボス部２３の中心穴は、各挿通穴と同軸に配置される。ホイール１をブレーキ装置３に取り付ける際には、挿通穴およびボス部２３の中心穴にハブボルトＨを挿通させつつ、芯決め穴に芯決め軸を挿入させて嵌合させる。また、この状態において、後述するようにハブボルトＨにナットＮを締め込むことで、ホイール１がブレーキ装置３のハブに固定される。

壁部２１ｂの外周面部には、ホイール１の周方向に、一定の間隔を空けてスポーク部２２が連結される。本実施形態においては、隣合うスポーク部２２と、隣合うスポーク部２２の間に位置する壁部２１ｂの外周面部と、リム部１０の内周面部とにより、複数（本実施形態では５つ）の開口部３０が画成される。

また、ハブ部２１には、図２および図３に示すように、右側からキャップ２６が取り付けられる。キャップ２６は、円盤状の金属部材からなり、壁部２１ｂの内周面にスライド可能な大きさの外径を有する。また、キャップ２６は、周方向に沿って、各ハブボルトＨを挿通させる貫通穴２６ａが複数（本実施形態では５つ）形成される。

キャップ２６をハブ部２１に取り付ける際には、各貫通穴２６ａにハブボルトＨを挿通させながら、壁部２１ｂ内に左方向に挿入する。次に、キャップ２６の左側面をボス部２３の右側端面に当接させ、ハブボルトＨにナットＮを締め込む。これにより、キャップ２６がハブ部２１に固定される。

ウェイト５０は、ハブ部２１内にて、ディスク部２０に対し、ホイール周方向に相対移動可能に設けられる。具体的には、ウェイト５０は、ディスク部２０の中心部に同軸に配置された円盤状の部材からなり、壁部２１ｂの内周面に対してスライド可能な大きさの外径を有する。また、ウェイト５０は、キャップ２６をハブ部２１に固定した状態で、ハブ部２１内をホイール周方向にスライド移動できる厚みを有する。

より詳しくは、ウェイト５０は、鉄合金等の金属材料からなる。ウェイト５０の外周部には、周方向に沿って長円形に形成された長穴５１が、左右方向に貫通して設けられる。長穴５１は、ボス部２３の各々に対応して複数（本実施形態では５つ）設けられ、ボス部２３の外周面に対してスライド可能な幅を有する。

また、ウェイト５０は、長穴５１にボス部２３をそれぞれ挿通させた状態で、ハブ部２１内に収容される。

また、この状態において、長穴５１内には、ウェイト５０をディスク部２０に対し、ホイール後退回転方向Ｒに付勢する付勢部材としてのスプリング５２が取り付けられる。

スプリング５２は、図３に示すように、長穴５１の各々に対応して複数（本実施形態では５つ）設けられる。スプリング５２は、圧縮コイルばねからなり、ボス部２３の外周面からホイール後退回転方向Ｒに延びるように配置される。より詳しくは、ホイール後退回転方向Ｒにおいて、スプリング５２の一端がボス部２３の外周面の前端部に当接され、スプリング５２の他端が長穴５１の内周面の前端部に当接される。

可動羽根４０は、ウェイト５０よりもホイール１の半径方向外側に複数（本実施形態では５つ）設けられる。具体的には、図４および図５に示すように、可動羽根４０は、各開口部３０内にてホイール１の半径方向に延びる旋回軸４１に旋回可能に支持される。また、可動羽根４０は、ホイール前進回転方向Ｆの前方に位置する前端縁４２と、ホイール前進回転方向Ｆの後方に位置する後端縁４３と、を有する。

可動羽根４０は、ウェイト５０の長穴５１の各々に対応して複数（本実施形態では５つ）設けられる。各可動羽根４０は、アルミニウム合金等で平板状に形成され、前端縁４２から後端縁４３にかけての羽根長の中間位置に、旋回軸４１と、旋回軸４１を挿通させる挿通穴４４と、を有する。

より詳しくは、隣合うスポーク部２２間の中間位置において、リム部１０の内周面部には、旋回軸４１の一端部を取り付けるための旋回軸取付穴１１が形成されており、また、ハブ部２１の壁部２１ｂには、旋回軸４１の他端部を取り付けるための旋回軸取付穴２４が、ホイール１の半径方向に貫通して形成されている。旋回軸４１の一端部は、リム部１０の旋回軸取付穴１１に挿入され、他端部は、壁部２１ｂの旋回軸取付穴２４に挿通される。また、この状態で、旋回軸４１には、可動羽根４０のホイール１の半径方向の両端部に、軸方向の動きを規制するためのＥリング４５が取り付けられる。

可動羽根４０およびウェイト５０は、連結機構Ｃにより連結される。連結機構Ｃは、可動羽根４０の各々に対応して複数（本実施形態では５つ）設けられる。

具体的には、各連結機構Ｃは、可動羽根４０からホイール１の半径方向内側に延びるアームＣ１と、ウェイト５０の外周面部に設けられアームＣ１が係合される係合穴Ｃ２と、を有する。

アームＣ１は、アルミニウム合金等の金属材料からなり、図５に示すように、Ｌ字状に形成される。具体的には、アームＣ１は、可動羽根４０の左側面でホイール１の半径方向内側に位置する縁部から、左方向に延びると共に、ホイール１の半径方向内側に折曲され、ホイール１の半径方向内側に向かって延びる。

より詳しくは、左方向に延びるアームＣ１の端部Ｃｅ１は、可動羽根４０の縁部であって、且つ、前端縁４２から後端縁４３にかけての羽根長の中間位置に接続される。本実施形態において、この端部Ｃｅ１と可動羽根４０の縁部とは、例えば溶接により接続される。但し、アームＣ１と可動羽根４０が一体形成されても良いものとする。

一方、ホイール１の半径方向内側に向かって延びるアームＣ１の端部Ｃｅ２は、係合穴Ｃ２に挿入されて係合される。係合穴Ｃ２は、左右方向に延びる溝穴からなり、端部Ｃｅ２が左右方向にスライド可能な幅を有する。

また、ハブ部２１の壁部２１ｂには、アームＣ１が挿通可能な長穴２５が形成される。長穴２５は、旋回軸取付穴２４よりも左側の位置にて、壁部２１ｂをホイール１の半径方向に貫通して形成される。より詳しくは、長穴２５は、旋回軸取付穴２４を中心とする周方向に沿って配置され、且つ、アームＣ１がスライド可能な幅を有する。すなわち、アームＣ１は、長穴２５に挿入された状態で、係合穴Ｃ２に係合される。

次に、図６および図７に基づいて、ホイール１の動作を説明する。図６（ａ）は、車両２の非前進制動時、すなわち車両２が前進制動していない時におけるホイール１を示す右側面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＩ−Ｉ断面図である。また、図７（ａ）は、車両２の前進制動時におけるホイール１を示す右側面図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＩＩ−ＩＩ断面図である。

なお、これらの図では、ウェイト５０の動作が理解できるように、キャップ２６およびナットＮを図示しないものとする。また、図６（ｂ）および図７（ｂ）において、矢印Ａは、走行風の流れを示す。

先ず、図６（ａ）に示すように、車両２の非前進制動時、ウェイト５０は、スプリング５２により、ディスク部２０に対し、ホイール後退回転方向Ｒに付勢されて配置されている。

この状態では、図６（ｂ）に示すように、連結機構Ｃの係合穴Ｃ２は、旋回軸４１に対してホイール１の周方向の同一位置に配置され、係合穴Ｃ２に係合されるアームＣ１は、旋回軸４１の位置からホイール１の軸方向左側に延びている。また、可動羽根４０の前端縁４２および後端縁４３は、ホイール１の軸方向の同一位置に配置される。

次に、図７（ａ）に示すように、車両２の前進制動時には、ウェイト５０は、制動時の慣性力により、スプリング５２の付勢力に逆らって、ディスク部２０に対しホイール前進回転方向Ｆに相対移動する。そして、図７（ｂ）に示すように、ウェイト５０が移動することで、係合穴Ｃ２の位置は、旋回軸４１に対してホイール１の周方向の同一位置からホイール前進回転方向Ｆに相対移動する。

この時、アームＣ１は、長穴２５に沿って、可動羽根４０の旋回軸４１周りを旋回する。これにより、可動羽根４０の前端縁４２が後端縁４３より車幅方向外側（右側）に位置するよう、可動羽根４０が動作する。より詳しくは、前端縁４２が右側に向かって動作し、後端縁４３が車幅方向内側（左側）に向かって動作することで、可動羽根４０は、非前進制動時における位置に対して、旋回軸４１を中心に所定の角度（例えば、４５°程度）まで旋回する。

そして、車両２が制動状態から再び非制動状態に戻ると、ウェイト５０は、スプリング５２の付勢力に押されて、ディスク部２０に対しホイール後退回転方向Ｒに相対移動して、図６（ａ）に示す非前進制動時の位置に戻る。また、これに伴い、係合穴Ｃ２、アームＣ１、および可動羽根４０の位置も、図６（ｂ）に示す非前進制動時の位置に戻る。

上記のホイール１の動作において、前進制動時の可動羽根４０の角度ないし位置は、非前進制動時の位置に比べて、開口部３０内を通過する走行風Ａの風量を増加させる位置となる。

具体的には、非前進制動時には、可動羽根４０は、図６（ｂ）に示すように、開口部３０内において、走行風Ａの通過を妨げるように配置される。これに対して、前進制動時には、可動羽根４０は、図７（ｂ）に示すように、開口部３０内において、前端縁４２から後端縁４３に沿って走行風Ａを積極的に通過させるように配置される。

また、非前進制動時には、可動羽根４０は、図６（ｂ）に示すように、走行風Ａによる空気抵抗が小さくなるように配置される。これに対して、前進制動時には、可動羽根４０は、図７（ｂ）に示すように、走行風Ａによる空気抵抗が大きくなるように配置される。すなわち、走行風Ａの一部を曲げて車幅方向内側（左側）に向かわせる風量が多くなることで、空気抵抗も大きくなる。

なお、可動羽根４０は、非前進制動時に、開口部３０内を通過する走行風Ａの風量が最小となり、前進制動時に、開口部３０内を通過する走行風Ａの風量が最大となるように設定されても良い。また、可動羽根４０は、非前進制動時に、走行風Ａによる空気抵抗が最小となり、前進制動時に、走行風Ａによる空気抵抗が最大となるように配置されても良い。但し、このような可動羽根４０の配置は任意とする。

以下、本実施形態におけるホイール１の作用効果を説明する。

ホイール１の車幅方向内側の位置に設けられたブレーキ装置３（図１を参照）は、車両２の前進制動時の摩擦により高温になるため、車両２の前進制動時には、ブレーキ装置３を積極的に冷却することが求められる。

一般的に、車両用ホイールは、ディスク部に通風口としての開口部を備えており、車両の走行時には、開口部を通じて車幅方向外側から内側に向かって走行風を取り込まれる。これにより、ブレーキ装置に走行風が当たることで、ブレーキ装置が冷却される。

しかしながら、ディスク部に開口部を設けただけでは、走行風を積極低に開口部内に通過させることができないため、ブレーキ装置に当たる風量が不足して、ブレーキ装置の冷却が不十分となる場合がある。

これに対して、本実施形態に係るホイール１では、車両２の前進制動時に開口部３０内を通過する風量を増加させる可動羽根４０を設けることで、前進制動時に、より多くの走行風Ａをブレーキ装置３に当てることができる。その結果、車両２の制動時に、ブレーキ装置３の冷却を積極的に行うことが可能となる。

一方、開口部内を通過する風量を増加させる手法としては、例えば、スポーク部をホイール１の周方向に対して傾斜した羽根形状とするか、或いはスポーク部に傾斜した羽根部材を固定して設けるといった手法が考えられる。

しかしながら、かかる手法では、車両の前進走行中、常に、走行風の一部を羽根で曲げることになる。そのため、前進走行中、特に、高速走行時においては、羽根による空気抵抗が増大してしまい、燃費向上に不利になる。

これに対して、本実施形態の可動羽根４０は、前進制動時にのみ通過風量を増加させるので、非前進制動時には可動羽根４０における空気抵抗を減少させることができる。よって、本実施形態によれば、ブレーキ装置３の冷却に有利となるだけでなく、燃費の向上にも有利となる。

他方、ホイール１は、開口部３０が設けられたディスク部２０に対して、可動羽根４０、ウェイト５０、スプリング５２および連結機構Ｃを追加しただけの簡素な構成からなる。そのため、電子制御等により可動羽根４０を制御するといった複雑な構成を備える必要もない。

なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。

例えば、本実施形態においては、長穴５１およびスプリング５２が５つずつ設けられているが、ハブボルトＨないしボス部２３の数に応じて、長穴５１およびスプリングの数を変更することが可能である。また同様に、本実施形態において、可動羽根４０および連結機構Ｃは５つずつ設けられているが、スポーク部２２ないし開口部３０の数に応じて、可動羽根４０および連結機構Ｃの数を変更することができる。

また、本実施形態では、付勢部材としてスプリング５２を用いているが、付勢部材としてスプリング５２以外の弾性部材を用いても良い。

さらに、上記の基本実施例に対しては、以下のような変形実施例とすることも可能である。

（変形実施例１）
上記の基本実施形態では、ウェイト５０は、複数の長穴５１が周方向に沿って形成された円盤状の部材からなるが、この円盤の中心に穴を設けてウェイト５０をリング状に形成しても良い。これにより、ホイール１の軽量化を図ることが可能になる。

さらに、この円盤状またはリング状のウェイトは、長穴５１毎に分割された複数のウェイトから構成されても良いものとする。

（変形実施例２）
基本実施形態では、可動羽根４０をウェイト５０よりもホイール半径方向外側に配置しているが、ウェイト５０を可動羽根４０よりもホイール半径方向外側に配置しても良い。

図示しないが、例えば、このウェイトは、リング状に形成され、スポーク部２２のホイール半径方向外側の縁部に取り付けられる。また、連結機構のアームを可動羽根からホイール半径方向外側に延びるように配置し、また、ウェイトの内周面部に係合穴を設ける。

かかる構成によれば、上記の基本実施形態に比べて、ウェイトの外径を大きくすることが可能になるため、車両２の前進制動時における慣性力が大きくなる。そのため、少ない制動力で、ウェイトをホイール周方向に相対移動させて、可動羽根を動作させることができる。

（変形実施例３）
基本実施形態では、可動羽根４０における羽根長の中間位置に、旋回軸４１と挿通穴４４を配置しているが、可動羽根４０に対する旋回軸４１と挿通穴４４の配置は任意であり、例えば、可動羽根の前端縁付近または後端縁付近の位置に、旋回軸と挿通穴を配置しても良い。

１ 車両用ホイール
２ 車両
２０ ディスク部
３０ 開口部
４０ 可動羽根

Claims (3)

1. ディスク部に設けられた開口部と、
   前記開口部内に設けられ、車両の前進制動時に、車幅方向外側から内側に向かって前記開口部内を通過する風量を増加させる可動羽根と、を備えた
   ことを特徴とする車両用ホイール。
2. 前記ディスク部に、ホイール周方向に相対移動可能に取り付けられた質量体と、
   前記質量体を前記ディスク部に対し、ホイール後退回転方向に付勢する付勢部材と、
   前記質量体および前記可動羽根を連結する連結機構と、を更に備え、
   前記可動羽根は、前記開口部内にてホイール半径方向に延びる旋回軸に旋回可能に支持されると共に、ホイール前進回転方向の前方に位置する前端縁と、ホイール前進回転方向の後方に位置する後端縁とを有し、
   車両の前進制動時、前記質量体が、前記付勢部材の付勢力に逆らって前記ディスク部に対しホイール前進回転方向に相対移動し、これにより前記可動羽根の前端縁が後端縁より車幅方向外側に位置するよう、前記可動羽根を動作させる
   請求項１に記載の車両用ホイール。
3. 前記質量体は、前記ディスク部の中心部に同軸に配置された円盤状の部材からなり、
   前記可動羽根は、前記質量体よりもホイール半径方向外側に複数設けられ、
   前記連結機構は、前記可動羽根の各々に対応して複数設けられると共に、前記可動羽根からホイール半径方向内側に延びるアームと、前記質量体の外周面部に設けられ前記アームが係合される係合穴とを有する
   請求項２に記載の車両用ホイール。

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