(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両への装着状態における車内側に配置されるリムと、該リムと別体に構成され、前記リムの車外側に接合されるディスクとを備えた車両用ホイールであって、
前記ディスクの径方向外側に配置されて環状に形成された周縁部における車外側の車外周縁部の表面を平坦に形成する一方、
前記リムの車外側の端部を前記ディスクの周縁部の裏面に接合すると共に、これらのリムの端部とディスクの周縁部とによって第１閉断面部を形成し、
前記ディスクの車外周縁部における径方向外側端に、車内側に向けて延在する第１の突起部を形成し、
前記リムの車外側の端部が径方向外側に屈曲するフランジ部を形成し、
前記フランジ部の径方向外側及び車外側を、前記第１の突起部の径方向内側及び前記車外周縁部の車内側にそれぞれ突き合わせると共に、
前記各突き合わせ部分において、前記第１の突起部の車内端と前記フランジ部の車内端とを面一に配置した状態で、前記リムのフランジ部を、前記第１の突起部及び前記車外周縁部に接合したことを特徴とする車両用ホイール。
【請求項２】
前記周縁部を前記ディスクの径方向外側の端部に配置すると共に、前記第１閉断面部を、この周縁部の車内側に配置したことを特徴とする請求項１に記載の車両用ホイール。
【請求項３】
前記ディスクの車外周縁部における径方向内側端に、車内側に向けて延在する第２の突起部を形成し、該第２の突起部の車内端を前記リムのベース部に突き合わせると共に、
この突き合わせ部分において、前記第２の突起部の径方向内側面とリムのベース部の径方向内側面とを面一に配置した状態で、前記ディスクの第２の突起部をリムのベース部に接合したことを特徴とする請求項１または２に記載の車両用ホイール。
【請求項４】
前記ディスクの周縁部の径方向に沿った径方向長さをＬ、前記ディスクの径方向中心を挟んで一方の径方向外側端と他方の径方向外側端とを結ぶディスク直径をＤとしたときに、
０．１Ｄ≦２Ｌ≦０．２Ｄとなるように設定したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両用ホイール。
【請求項５】
前記ディスクは、前記周縁部と、径方向中央部に配置されたハブ部と、径方向に沿って延在し、これらの周縁部およびハブ部を連結するスポーク部とを有し、該スポーク部に第２閉断面部を形成したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両用ホイール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用ホイールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来からタイヤを保持するホイールが公知である（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この特許文献１に記載されたホイールは、ホイール本体と、該ホイール本体の車外側に装着されたホイールキャップとから構成されている。ホイール本体は、タイヤを保持するリム部と、車軸に支持されるハブ部と、これらのリム部およびハブ部を連結する連結部とからなり、連結部には通気孔が形成されている。また、ホイールキャップには、通気部および環状のガイド面が形成されている。
【０００４】
車両走行時には、ホイール本体の通気孔を介して車外方向へ空気が流れ、ホイールキャップの通気部からガイド面に沿って流れる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−４８４０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記特許文献１に記載のホイールでは、ホイールキャップによって空力性能を向上させる構成になっているため、ホイールの外観上の見栄えが低下する問題があった。また、ホイールキャップによって部品点数が増えるため、製品コストが高くなるという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は、高い空力性能および低コストを維持しつつ、外観上の見栄えが高い車両用ホイールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る車両用ホイールは、車両への装着状態における車内側に配置されるリムと、該リムと別体に構成され、前記リムの車外側に接合されるディスクとを備えている。前記ディスクにおける径方向外側に環状の周縁部を配置し、この周縁部における車外側の車外周縁部の表面を平坦に形成している。また、前記リムの車外側の端部を前記ディスクの周縁部の車内側に接合することによって、これらのリムの端部とディスクの周縁部とで第１閉断面部を形成している。
さらに、前記ディスクの車外周縁部における径方向外側端に、車内側に向けて延在する第１の突起部を形成し、前記リムの車外側の端部が径方向外側に屈曲するフランジ部を形成する。前記フランジ部の径方向外側及び車外側を、前記第１の突起部の径方向内側及び前記車外周縁部の車内側にそれぞれ突き合わせると共に、前記各突き合わせ部分において、前記第１の突起部の車内端と前記フランジ部の車内端とを面一に配置した状態で、前記リムのフランジ部を、前記第１の突起部及び前記車外周縁部に接合している。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る車両用ホイールによれば、周縁部における車外周縁部の表面を平坦に形成しているため、車両走行時の空気抵抗が低下して高い空力性能を得ることができる。また、ホイールキャップがないため、外観上の見栄えが向上すると共に、重量の軽減化による航続距離の向上を図ることができる。
さらに、第１の突起部の車内端とフランジ部の車内端とを面一に配置しているため、接合強度が高い摩擦攪拌接合によって、第１の突起部とフランジ部とを効率的に接合することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施形態による車両用ホイールを示す正面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線による断面図である。
【図３】図２の周縁部を拡大した断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態による車両用ホイールを示す断面図である。
【図５】ディスク直径に対する周縁部の径方向長さの比率と、車輪の空気抵抗係数との関係を示すグラフである。
【図６】ディスク直径に対する周縁部の径方向長さの比率と、車両用ホイールの重量の変化との関係を示すグラフである。
【図７】ディスク直径に対する周縁部の径方向長さの比率と、車両の航続距離との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を図面と共に詳述する。なお、以下においては、車外側とは、車両用ホイールを装着した状態における車幅方向外側を示し、車内側とは車幅方向内側を示す。また、径方向外側とは、径方向中心から離間する方向を示し、径方向内側とは、径方向中心に向かう方向を示す。
【００１２】
[第１実施形態]
図１，２に示すように、本実施形態による車両用ホイール１は、車両への装着状態における車内側に配置されるリム３と、該リム３と別体に構成され、前記リム３の車外側に接合されるディスク５とを備えている。
【００１３】
前記リム３は、幅方向中央部に配置されたベース部７と、該ベース部７の幅方向両側に配置されたビードシート９，１１と、該ビードシート１１の車内側端部に配置されて径方向外側に向けて立設された耳部１３とから形成されている。前記ビードシート９，１１には、図外のタイヤのビード部が嵌め込まれ、耳部１３によってビード部の幅方向外側を支持する。
【００１４】
前記ディスク５は、図１に示すように、径方向中央部に配設されたハブ部１５と、該ハブ部１５から径方向外側に向けて直線状に延在するスポーク部１７と、径方向外側の端部に設けられて周方向に沿って円環状に形成された周縁部１９とを有する。前記スポーク部１７は、ハブ部１５と周縁部１９とを連結しており、周方向に沿って等間隔で５本設けられている。前記ハブ部１５は、図外の車軸側のハブに挿入および支持されるハブ穴２１を有する。なお、ハブ穴２１の中心となる径方向中心Ｃを挟んで、一方側の径方向外側端２３から他方側の径方向外側端２５までのディスク５の直径は寸法Ｄである。また、スポーク部１７における径方向内側端部には、ハブ側のボルト２７が締結されている。なお、図２に示すように、前記ディスク５の周縁部１９の径方向に沿った径方向長さはＬである。ここで、寸法ＤとＬとの関係は、０．１Ｄ≦２Ｌ≦０．２Ｄとなるように設定されている。
【００１５】
図３に示すように、ディスク５の周縁部１９は、車外側に配置されて径方向に沿って延在する車外周縁部３１と、該車外周縁部３１の径方向外側端から車内側に向けて延在する第１の突起部３３と、車外周縁部３１の径方向内側端から車内側に向けて延在する第２の突起部３５と、が一体に形成されてなる。前記車外周縁部３１および第２の突起部３５の表面３１ａ，３５ａは、平坦に形成されている。ここで、「平坦」とは、エッチングやレーザー刻印等で表面に模様を形成する浅い凹凸等、または、装飾目的の浅い凹凸等も含むものとする。
【００１６】
一方、リム３のベース部７における車外側端部３７は平坦に形成され、この車外側端部３７の端縁３９から径方向外側へ斜めに向けて屈曲部４１が形成されている。また、屈曲部４１における径方向外側端から車外側に向けてビードシート９が形成され、該ビードシート９における車外側の端縁から径方向外側に向けて屈曲するフランジ部４３が形成されている。このフランジ部４３は、ディスク５の第１の突起部３３における径方向内側３３ａとディスク５の車外周縁部３１の車内側３１ｂに突き当てられている。これらの屈曲部４１、ビードシート９およびフランジ部４３によってリム３の端部が構成されている。
【００１７】
ここで、前記第１の突起部３３の車内端３３ｂとフランジ部４３の車内端４３ａとを面一に配置した状態で、リム３のフランジ部４３の径方向外側４３ａは、摩擦攪拌接合（ＦＳＷ）によってディスク５の第１の突起部３３における径方向内側３３ａに接合されている。なお、リム３のフランジ部４３の車外側４３ｂを摩擦攪拌接合によってディスク５の車外周縁部３１の車内側３１ｂに接合させても良い。この摩擦攪拌接合は、円柱状の工具４５を回転させつつ、第１の突起部３３の車内端３３ｂとフランジ部４３の車内端４３ａとに工具４５を押し当てて摩擦による熱を発生させることで接合を行うものである。なお、この接合は、摩擦攪拌接合に限定されず、ＭＩＧ溶接等のアーク溶接による接合でも良い。
【００１８】
また、ディスク５の第２の突起部３５の車内端は、斜めに面取りされた面取部４７に形成され、リム３のベース部７における車外側端部の端縁も、斜めに切り欠かれた切欠部４９に形成されている。そして、ディスク５の第２の突起部３５の面取部４７がリム３のベース部７における切欠部４９に突き合わせている。この突き合わせ部分において、前記第２の突起部３５の径方向内側面３５ａとリム３のベース部７における車外側端部の径方向内側面３７ａとを面一に配置した状態で、前記ディスク５の第２の突起部３５の面取部４７はリム３のベース部７における切欠部４９に摩擦攪拌接合によって接合されている。なお、この接合は、摩擦攪拌接合に限定されず、ＭＩＧ溶接等のアーク溶接による接合でも良い。
【００１９】
さらに、前記第２の突起部３５は、車外周縁部３１に対して略直交して延設されており、周縁部１９とリム３の端部とによって第１閉断面部Ｓ１が形成されている。即ち、本実施形態では、前記周縁部１９を前記ディスク５の径方向外側の端部に配置すると共に、前記第１閉断面部Ｓ１を、この周縁部１９の車内側に配置している。具体的には、第１閉断面部Ｓ１は、リム３の屈曲部４１、ビードシート９およびフランジ部４３と、ディスク５の車外周縁部３１および第２の突起部３５と、によって画成された部位である。なお、本実施形態においては、第２の突起部３５が車外周縁部３１に対して略直交して延設されているため、第１閉断面部Ｓ１の容積を大きく設定することができる。
【００２０】
なお、ディスク５の材質として、マグネシウムまたはアルミニウムの鋳造材、鍛造材、ダイカスト材が好ましい。また、リム３の材質として、マグネシウムまたはアルミニウムの鋳造材、展伸材が好ましい。ディスク５が鍛造材でリム３が展伸材の場合、軽量化の効果が大きくなる。また、ディスク５がダイカスト材の場合、生産性が高くなり、製造コストが安価になる。
【００２１】
以下に、本実施形態による作用効果を説明する。
【００２２】
（１）本実施形態による車両用ホイール１は、車両への装着状態における車内側に配置されるリム３と、該リム３と別体に構成され、前記リム３の車外側に接合されるディスク５とを備えている。
【００２３】
前記ディスク５の径方向外側に配置されて環状に形成された周縁部１９における車外側の車外周縁部３１の表面３１ａを平坦に形成する一方、前記リム３の車外側の端部を前記ディスクの周縁部１９の裏面３１ｂに接合すると共に、これらのリム３の端部とディスク５の周縁部１９とによって第１閉断面部Ｓ１を形成している。
【００２４】
このように、車外周縁部３１の表面３１ａを平坦に形成したため、車両走行時における空気抵抗が小さくなり、航続距離が向上する。また、カバーを使用しないため、外観上の見栄えが向上する。そして、第１閉断面部Ｓ１を形成したため、車両用ホイール１の重量が小さくなり、航続距離が更に向上する。なお、第１閉断面部Ｓ１によって周縁部１９の剛性が向上するため、静粛性が得られる。
【００２５】
（２）前記周縁部１９を前記ディスク５の径方向外側の端部に配置すると共に、前記第１閉断面部Ｓ１を、この周縁部１９の車内側に配置している。
【００２６】
従って、第１閉断面部Ｓ１が車両用ホイール１における最も径方向外側の部位に配置されるため、第１閉断面部Ｓ１の容積が大きくなる。よって、前述した車両用ホイール１の重量の軽減化、および、周縁部１９の剛性の向上の効果が更に大きくなる。
【００２７】
（３）前記ディスク５の車外周縁部３１における径方向外側端に、車内側に向けて延在する第１の突起部３３を形成し、該第１の突起部３３に、前記リム３の車外側の端部を径方向外側に屈曲させたフランジ部４３を突き合わせると共に、この突き合わせ部分において、前記第１の突起部３３の車内端３３ｂとフランジ部４３の車内端４３ａとを面一に配置した状態で、前記リム３のフランジ部４３を、前記第１の突起部３３に接合している。
【００２８】
このように、前記第１の突起部３３の車内端３３ｂとフランジ部４３の車内端４３ａとを面一に配置しているため、接合強度が高い摩擦攪拌接合によって、第１の突起部３３とフランジ部４３とを効率的に接合することができる。
【００２９】
（４）前記ディスク５の車外周縁部における径方向内側端に、車内側に向けて延在する第２の突起部３５を形成し、該第２の突起部３５の車内端を前記リム３のベース部７に突き合わせると共に、この突き合わせ部分において、前記第２の突起部３５の径方向内側面３５ａとリム３のベース部７の径方向内側面３７ａとを面一に配置した状態で、前記ディスク５の第２の突起部３５をリム３のベース部７に接合している。
【００３０】
このように、第２の突起部３５の径方向内側面３５ａとリム３のベース部７の径方向内側面３７ａとを面一に配置しているため、接合強度が高い摩擦攪拌接合によって、第２の突起部３５とリム３のベース部７とを効率的に接合することができる。
【００３１】
（５）前記ディスク５の周縁部１９の径方向に沿った径方向長さをＬ、前記ディスク５の径方向中心Ｃを挟んで一方の径方向外側端２３と他方の径方向外側端２５とを結ぶディスク直径をＤとしたときに、０．１Ｄ≦２Ｌ≦０．２Ｄとなるように設定している。即ち、径方向長さＬの２倍の長さは、ディスク直径Ｄの１０％以上で、かつ、２０％以下である。
【００３２】
１０％未満の場合は、前記第１閉断面部Ｓ１の容積が小さくなり、車両用ホイール１の重量が大きくなるため、航続距離が低下する。一方、２０％よりも大きい場合は、Ｃｄ値の向上率が低くなり、航続距離の向上にあまり寄与しない。
【００３３】
[第２実施形態]
次いで、本発明の第２実施形態について説明する。ただし、第１実施形態と同一構造の部位には同一符号を付けて説明を省略する。
【００３４】
本実施形態による車両用ホイール５１では、ディスク５５のスポーク部に第２閉断面部を形成した点が第１実施形態と異なる。
【００３５】
図４に示すように、ディスクの周縁部の車内側には、第１閉断面部Ｓ１が形成され、スポーク部５７には、径方向のほぼ全長に亘って延在する第２閉断面部Ｓ２が形成されている。この第２閉断面部Ｓ２は、第１閉断面部Ｓ１に連通されている。なお、図４では、便宜上、第１閉断面部Ｓ１と第２閉断面部Ｓ２との間に破線を記載している。
【００３６】
以下に、本実施形態による作用効果を説明する。
【００３７】
（１）前記ディスク５５は、前記周縁部１９と、径方向中央部に配置されたハブ部１５と、径方向に沿って延在し、これらの周縁部１９およびハブ部１５を連結するスポーク部５７とを有し、該スポーク部５７に第２閉断面部Ｓ２を形成している。
【００３８】
このように、スポーク部５７に第２閉断面部Ｓ２を形成することにより、車両用ホイール５１の重量の軽減化、および、周縁部１９の剛性の向上の効果が更に大きくなる。
【００３９】
[実施例]
次に、本発明を実施例を通して更に具体的に説明する。
【００４０】
図５のグラフは、横軸にディスク直径に対する周縁部の径方向長さの比率を示し、縦軸に車輪の空気抵抗係数Ｃｄ値の変化率を示している。具体的には、横軸は、２Ｌ／Ｄ×１００（％）を示す。このグラフでは、第１実施形態に係るホイールによる実験結果を示している。図５に示すように、横軸が１０％近傍から徐々に空気抵抗係数Ｃｄ値の変化率が上昇し、２０％近傍で上昇率が低くなる。
【００４１】
また、図６のグラフは、実線は第１実施形態による第１閉断面部を形成したホイールの場合（本発明例）を示し、破線は閉断面部を形成していない中実状のホイールの場合（比較例）を示す。図６に示すように、本発明例の場合は横軸の値が大きくなるに従ってほぼ比例してホイールの重量の変化率も上昇する。しかし、比較例の場合は、１０％近傍から急激に重量の変化率が増加する。
【００４２】
さらに、図７のグラフにおいては、実線で示す本発明例の場合は、航続距離の変化率が横軸が０％のときから徐々に低下し、１０％のときに航続距離の変化がほぼ０になり、２０％で航続距離の向上がほぼなくなる。ここで、１０％のときは、ホイールの重量増による航続距離低下とＣｄ値の向上による航続距離の向上とが略同じになる。２０％のときは、ホイールの重量増による航続距離向上の効果がほぼなくなる。従って、２Ｌ／Ｄ×１００（％）は、１０〜２０（％）が好ましい。
【００４３】
ただし、正確には、１１％のときに航続距離の変化が０になり、その後徐々に上昇して２０％近傍で変化率が一定になる。従って、２Ｌ／Ｄ×１００（％）は、１１〜２０（％）が更に好ましい。
【００４４】
なお、破線で示す比較例の場合は、１３％で航続距離の変化率が０になる。従って、１３〜２０％は、閉断面部の大きさに関わらず、確実に航続距離の向上が見込める範囲である。
【符号の説明】
【００４５】
Ｃ…径方向中心
Ｄ…ディスク直径
Ｓ１…第１閉断面部
Ｓ２…第２閉断面部
１，５１…車両用ホイール
３…リム
５，５５…ディスク
７…ベース部
１５…ハブ部
１７，５７…スポーク部
１９…周縁部
２３，２５…径方向外側端
３１…車外周縁部
３１ａ…表面
３３…第１の突起部
３５…第２の突起部
３５ａ…径方向内側面
３７ａ…径方向内側面
４３…フランジ部
【図１】
0005857784.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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