JP2000343901A - 自動車用ダンパー付きホイール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 １０Ｈｚ以上の周波数領域での乗り心地を改
善した自動車用ダンパー付きホイールの提供。 【解決手段】 リム１０と、ディスク２０と、リム１０
とディスク２０との何れか一方は複数ピースに分割され
ていてその分割部に装着されたダンパー３０と、からな
る自動車用ダンパー付きホイール。ダンパー３０は、ゴ
ム部材３３を有する。ゴム部材３３は主に剪断ばねとし
て働く。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車用ダンパー
付きホイールに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、地球環境を守る観点から自動車の
燃費低減が重要課題となり、タイヤの転がり抵抗削減が
強く求められている。その手段は多々あるが、中でもタ
イヤのサイドウォール部の撓みによるエネルギー損失を
抑える方法は効果が大きく、高空気圧化したタイヤや、
高さが低いすなわち内外径の差が小さいロープロファイ
ルタイヤ、等の採用が増加しつつある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、サイドウォー
ル部の撓みを抑制したタイヤでは、これまでタイヤが果
たしてきた路面から車体への振動伝達緩和の役割が低減
するので、つぎの問題を生じる。 乗り心地の悪化を生じる（いわゆる、ゴツゴツ
感）。その原因は、通常のタイヤに比べて、１０Ｈｚ以
上の領域の上下方向振動があまり減衰されないことによ
る。 同じ理由でロードノイズ（路面を走行した時のザー
ッという騒音）が悪化する。車の構造上、２００〜３０
０Ｈｚに共振点がある。 操安性はタイヤのコーナリングフォースが上がり全
般にはよくなるが、キャンバースラストが減り轍取られ
が悪化する。 アンバランス、ユニフォーミティ補償のために、バ
ランスウエイトの取付けとバランス取り作業が必要とな
る。本発明の目的は、乗り心地を改良できるタイヤ付き
ホイールおよびタイヤを提供することにある。本発明の
別の目的は、乗り心地を改良できるとともに、ロードノ
イズを低減できるタイヤ付きホイールおよびタイヤを提
供することにある。本発明の別の目的は、乗り心地を改
良できるとともに、操安性を改善できるタイヤ付きホイ
ールおよびタイヤを提供することにある。本発明の別の
目的は、乗り心地を改良できるとともに、自動調芯を達
成できるタイヤ付きホイールおよびタイヤを提供するこ
とにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明はつぎの通りである。 （１） リムと、リムと接続されたディスクと、前記リ
ムと前記ディスクとの何れか一方は複数ピースに分割さ
れていてその分割部に装着された少なくとも１つのゴム
部材を有するダンパーと、からなり、前記少なくとも１
つのゴム部材の各々は、前記隣りあう２つのピースを連
結し、前記隣りあう２つのピースが上下方向とホイール
周方向との少なくとも一方向に相対変位した時に主に剪
断ばねとして働く、自動車用ダンパー付きホイール。 （２） 前記少なくとも１つのゴム部材の各々は、全体
がゴムからなるか、またはゴムと金属板との積層体から
なり、ホイール周方向全周にわたって延びており、前記
複数ピースのうち隣りあう２つのピースの間のホイール
軸方向隙間に位置し、軸方向一端部で隣りあう２つのピ
ースの一方に軸方向他端部で隣りあう２つのピースの他
方に固定されている、請求項１記載の自動車用ダンパー
付きホイール。 （３） 前記ゴム部材の隣りあう２つのピースとの固定
は加硫接着である、（２）記載の自動車用ダンパー付き
ホイール。 （４） 複数ピースに分割される部材がリムである、
（１）記載の自動車用ダンパー付きホイール。 （５） 前記リムが３ピースに分割されている、（４）
記載の自動車用ダンパー付きホイール。 （６） 複数ピースに分割される部材がディスクであ
る、（１）記載の自動車用ダンパー付きホイール。 （７） 前記ディスクが２ピースに分割されている、
（６）記載の自動車用ダンパー付きホイール。

【０００５】上記（１）〜（７）の自動車用ダンパー付
きホイールでは、ホイールがダンパーを有するので、車
体をマスとしゴム部材をばねとした振動系の、ゴム部材
の上下方向ばね定数を、１０Ｈｚ以上、たとえば１０〜
２０Ｈｚの振動減衰用にチューニングすることにより、
乗り心地が良くなる（１０〜２０Ｈｚ域におけるごつご
つ感が無くなる）。また、ゴム部材をばねとし、ホイー
ルのうちゴム部材よりタイヤ側にある部分、タイヤをマ
スとした振動系を考えゴム部材のばね定数をチューニン
グしてロードノイズ上問題となる２００〜３００Ｈｚ域
の振動伝達を低減し、騒音低下をはかることができる。
また、ダンパーは柔構造なので、タイヤトレッド部は路
面形状に追随して変形するためグリップが向上し、轍取
られが抑制され、操安性が向上する。また、ダンパーは
柔構造なので、タイヤ装着ホイールは自分で回転中心を
選択して回転する、すなわち自動調芯機能を持ち、アン
バランス、ユニフォーミティ補償のためのバランスウエ
イト装着やバランス取り作業が不要となる。

【０００６】

【発明の実施の形態】図１は本発明の第１実施例の自動
車用ダンパー付きホイールを示しており、図２は本発明
の第２実施例の自動車用ダンパー付きホイールを示して
いる。図３〜図７は本発明のいずれの実施例にも適用可
能な特性を示している。本発明の第１実施例、第２実施
例に共通または類似する部分には、本発明の第１実施
例、第２実施例にわたって同じ符号を付してある。ま
ず、本発明の第１実施例、第２実施例にわたって共通ま
たは類似する部分を、図１を参照して説明する。

【０００７】本発明の自動車用ダンパー付きホイール
は、リム１０と、リム１０と接続されたディスク２０
と、リム１０とディスク２０との何れか一方は複数ピー
スに分割されていてその分割部に装着された少なくとも
１つのゴム部材３１を有するダンパー３０と、からな
る。４０はタイヤでありリム１０に装着される。タイヤ
４０はトレッド部４１、サイドウォール部４２、ビード
部４３を有する。

【０００８】リム１０とディスク２０は、金属（たとえ
ば、スチールまたはアルミ）からなる。リム１０は、軸
方向両端のフランジ部１１ａ、１１ｂ（ａは表側、ｂは
裏側）、それにそれぞれ連なるビードシート部１２ａ、
１２ｂ（ａは表側、ｂは裏側）、サイドウォール部１３
ａ、１３ｂ（ａは表側、ｂは裏側）、中央のドロップ部
１４を、有する。

【０００９】ディスク２０は、リムとディスクとの溶接
ホイールの場合、外周の軸方向立ち上がり部２１、それ
に連なるハット部２２、中央のハブ取付け部２３を、有
する。リムとディスクが一体成形ホイールの場合は、外
周の軸方向立ち上がり部、ハット部、リムが一体となっ
ている。ハット部２２には、図示略の飾り穴が形成され
ており、ハブ取付け部２３中央にはハブ穴２４が形成さ
れており、その回りにボルト穴２５が形成されている。

【００１０】少なくとも１つのゴム部材３１の各々は、
リム１０とディスク２０との何れか一方の複数ピースの
うち隣りあう２つのピース（以下、単に隣りあう２つの
ピースという）を連結し、隣りあう２つのピースが上下
方向とホイール周方向との少なくとも一方向に相対変位
した時に主に剪断ばね（主に剪断とは、剪断があればよ
く、剪断のみ、剪断＋引張、剪断＋曲げ、剪断＋引張＋
曲げ、の何れの場合であってもよい）として働く。

【００１１】少なくとも１つのゴム部材３１の各々は、
全体がゴムからなるか、またはゴムと金属板との積層体
からなる。少なくとも１つのゴム部材３１の各々は、ホ
イール周方向全周にわたって延びており、隣りあう２つ
のピースの間のホイール軸方向隙間に位置し、軸方向一
端部で隣りあう２つのピースの一方に軸方向他端部で隣
りあう２つのピースの他方に固定されている。ゴム部材
３１の、隣りあう２つのピースとの固定は、加硫接着
か、または機械的固定である。複数ピースに分割される
部材がリム１０の場合は、ゴム部材３１の、隣りあう２
つのピースとの固定は、固定とともにシール性（タイヤ
空気圧が抜けない）が得られることから、加硫接着であ
ることが望ましいが、機械的固定であってもシール性が
得られるものであればよい。

【００１２】リム１０とディスク２０のうち、複数ピー
スに分割される部位は、望ましくは、ホイール軸方向に
延びている部位である。ゴム部材３１は、軸方向両端部
に、複数ピースの対向部を受け入れる軸方向に延びる溝
３２、３３を有し、溝面と複数ピースの端部とが加硫接
着等（機械的結合でもよい）により固定されている。そ
して、ゴム部材３１のうち溝３２と溝３３との間の部分
３４は、複数ピースとの取付け部を除いて自由端面とさ
れており、対向する複数ピースが上下方向と周方向の少
なくとも一方向に相対変位した時に、主に剪断ばねとし
て作用するようになっている。

【００１３】ゴム部材３１の（部分３４の）上下方向ば
ね定数は、車体を質量としゴム部材３１をばねとする振
動系が、１０Ｈｚ以上、たとえば１５Ｈｚ近傍の上下方
向振動が減衰されるように、１０Ｈｚ以下、たとえば８
〜１０Ｈｚに共振点をもつように、選定される。

【００１４】ゴム部材３１が複数ある場合、複数のゴム
部材３１は、ホイール軸方向に互いに隔たっている。各
ゴム部材３１の部分３４は、複数ピース間のホイール軸
方向隙間（ギャップ）に位置しており、ホイール周方向
全周にわたって連続して、またはホイール周方向に非連
続（間欠的）に、設けられている。各ゴム部材３１の部
分３４は、その軸方向圧縮ばね定数を上げるために、ゴ
ムと金属板または硬質樹脂板との積層ゴムからなってい
てもよい。

【００１５】つぎに、本発明の全実施例に共通する部分
の作用を説明する。まず、本発明のダンパー付きホイー
ルにおいて、ダンパー３０の上下方向ばね定数（ゴム部
材３１の部分３４の、総合の、上下方向ばね定数）を、
車体のマスをＭ、ダンパー３０のばねをＫとする振動系
の、１０Ｈｚ以上、たとえば１５Ｈｚ前後の周波数の振
動の減衰用にチューニングすることにより（ダンパー３
０のばね定数を共振周波数で約８〜１０Ｈｚにすること
により）、乗り心地が改善され、１０Ｈｚ以上、たとえ
ば１５Ｈｚ前後の周波数域での、いわゆるゴツゴツ感が
低減される。

【００１６】これをさらに説明するとつぎの通りであ
る。図３は自動車の質量をＭ、ダンパー３０の上下方向
剪断ばね定数をＫとした場合の振動モデルを示してい
る。この振動モデルの共振周波数ｆは、 ｆ＝（１／２π）・（Ｋ／Ｍ）^1/2 である。共振点が低減目標振動数の少し下の１０Ｈｚに
なる系を作るには、上記の式から Ｋ＝１６１１Ｎ／ｍｍ となり、これは動ばね定数であり、同じダンパーの静ば
ね定数Ｋｓはこれよりかなり小さく、１３００Ｎ／ｍｍ
程度になる。このばねに４００ｋｇｆ（通常の自動車の
重量）の荷重がかかった時の撓み量は、約３ｍｍである
（図５参照）。従来のダンパー付きホイールでは、この
撓みをできる限り小とするために圧縮ゴムとしたが、本
発明実施例では、この撓みを許容するとの前提のもとに
ダンパー３０を設けた。上記の振動系の振動特性は図４
に示すようになる。共振点より少し上の振動数領域（１
０Ｈｚ以上、たとえば１５Ｈｚ近傍）で振動低減が振動
伝達低減が得られる。

【００１７】ダンパー３０のゴム部材３１の部分３４を
上下方向振動に対して体積を拘束されずに変形できるよ
うにしたので、ばねの荷重／変位特性は、図５に示すよ
うに線型となる。図５には従来のダンパーの圧縮ゴムの
非線型特性が合わせて示してある。通常のサイズの自動
車の荷重（４００ｋｇｆ）がダンパー３０のゴム部材３
１にかかった状態では、初期状態で３ｍｍ撓んでおり、
３ｍｍ変位点近傍では従来の圧縮ばねの場合は勾配が急
で硬いばねになっているが、体積を拘束されないばねの
場合は変位の全域で比較的緩やかで柔らかい線型ばねと
なっており、荷重がかかっているにかかわらず１０Ｈｚ
以上、たとえば１５Ｈｚ前後の周波数の振動を効果的に
抑えることができる。

【００１８】図６は、実際の自動車に本発明実施例のダ
ンパー付きホイールを装着して悪路を走行した場合の、
低周波数領域における、ばね上（運転席シートレール部
位）の上下加速度（ｄＢ表示）対周波数（Ｈｚ）の実測
値を示している。図６から明らかなように、本発明実施
例のダンパー付きホイールでは、１０〜２０Ｈｚの領域
でかなりの加速度低減が見られる。それに対応して、実
際の走行において、走行中の１０Ｈｚ以上、たとえば１
５Ｈｚ前後でのゴツゴツ感が解消された。

【００１９】本発明実施例のダンパー付きホイールにお
いて、タイヤ、ホイールのうちダンパー３０よりタイヤ
側部分をマスｍ（ｍ＝約２０ｋｇｆ）とする考えをする
と、ダンパー３０のゴム部材３１をばねＫ（周波数が高
い領域では動ばね定数が高くなり、約２６００Ｎ／ｍｍ
程度となると推定される）とする振動モデルの共振点は
１８０Ｈｚ近傍にあり、それより少し周波数が高い領域
の、従来問題になっている２００〜３００Ｈｚ、たとえ
ば２３０Ｈｚ近傍のロードノイズ（路面を走行した時の
ザーっという音）を抑え込むことができる（共振点より
少し上の領域の振動を減衰するため）。ここで、ロード
ノイズとは、路面からの振動がボデーに伝わり、ボデー
パネルを振動させて音になり、この音が車室の気柱共鳴
と重なって生じる音であり、車の構造上、２００〜３０
０Ｈｚに共振点がある。

【００２０】図７は、高周波数領域における車内騒音
（ｄＢ表示）対周波数（Ｈｚ）特性を示している。図７
からわかるように、本発明実施例のタイヤー付きホイー
ルを装着して路面を走行した場合は通常ホイール（ダン
パー無しホイール）に比べて２００〜３００Ｈｚ、たと
えば２３０Ｈｚ近傍のロードノイズが効果的に低減され
ている。これは、自動車のように多共振点を有するもの
に、多数の振動数の総合波を入力した場合、１８０Ｈｚ
近傍の共振点の振動系が選択的に共振して、その少し上
の２００〜３００Ｈｚ、たとえば２３０Ｈｚ近傍の振動
を低減するためである。

【００２１】また、車体に入る振動をダンパー３０で対
策できるため、源流対策となり、車体に入った後で車体
側で対策する場合に比べて、根本的な振動対策となる。
車体に入った後の対策では、多共振点体である自動車で
は、個々の車両で対応策が異なり一般に高価で、重く、
振動対策が困難である。

【００２２】また、本発明実施例のダンパー付きホイー
ルにおいて、ダンパー３０が柔構造なので、タイヤ４０
のトレッド部４１が地面から浮きにくく、トレッド部４
１の路面グリップ性が向上し、轍取られが抑制され、操
安性が向上する。また、本発明実施例のダンパー付きホ
イールにおいて、ダンパー３０が柔構造なので、タンパ
ー付きホイールは回転時に自分で回転中心を選択して回
転する、すなわち自動調芯機能を持つ。その結果、従来
必要であった、アンバランス、ユニフォーミティ補償の
ためのバランスウエイト装着やバランス取り作業が、不
要となる。

【００２３】つぎに、本発明の各実施例に特有な部分を
説明する。本発明の第１実施例のダンパー付きホイール
では、図１に示すように、複数ピースに分割される部材
はリム１０であり、リム１０は３分割される。分割部
は、２箇所であり、ドロップ部１４の両側にあり、望ま
しくは、ビードシート部１２ａ、１２ｂとサイドウォー
ル部１３ａ、１３ｂとの間の部分とされる。分割部とサ
イドウォール部１３ａ、１３ｂとの間の部分は、分割部
とビードシート部１２ａ、１２ｂとの間の部分よりも、
ホイール半径方向内方にオフセットされており、ダンパ
ー３０のゴム部材３１の外周面がビードシート部１２
ａ、１２ｂの外周面と、ホイール半径方向に同じ位置か
それよりもホイール半径方向内側に位置するようにして
あり、タイヤセット時にタイヤがゴム部材に引っ掛から
ないようにしてある。なお、図１はリムとディスクとの
溶接型スチールホイールの場合を示しているが、リムと
ディスクとが一体のアルミホイールであってもよい。

【００２４】本発明の第２実施例のダンパー付きホイー
ルでは、図２に示すように、複数ピースに分割される部
材はディスク２０であり、ディスク２０は２分割され
る。分割部は、１箇所であり、望ましくは、ディスク２
０の外周部の立ち上がり部（ホイール軸芯とほぼ平行に
延びる部分）に設けられる。ダンパー３０は、ゴム部材
３１がリム１０と干渉しない位置に設けられる。なお、
図２はリムとディスクとの溶接型スチールホイールの場
合を示しているが、リムとディスクとが一体のアルミホ
イールであってもよい。

【００２５】

【発明の効果】請求項１〜７の自動車用ダンパー付きホ
イールによれば、ホイールがダンパーを有するので、車
体をマスとしゴム部材をばねとした振動系の、ゴム部材
の上下方向ばね定数を、１０Ｈｚ以上、たとえば１０〜
２０Ｈｚの振動減衰用にチューニングすることにより、
乗り心地が良くなる（１０〜２０Ｈｚ域におけるごつご
つ感が無くなる）。また、ゴム部材をばねとし、ホイー
ルのうちゴム部材よりタイヤ側にある部分、タイヤをマ
スとした振動系を考えゴム部材のばね定数をチューニン
グしてロードノイズ上問題となる２００〜３００Ｈｚ域
の振動伝達を低減し、騒音低下をはかることができる。
また、ダンパーは柔構造なので、タイヤトレッド部は路
面形状に追随して変形するためグリップが向上し、轍取
られが抑制され、操安性が向上する。また、ダンパーは
柔構造なので、タイヤ装着ホイールは自分で回転中心を
選択して回転する、すなわち自動調芯機能を持ち、アン
バランス、ユニフォーミティ補償のためのバランスウエ
イト装着やバランス取り作業が不要となる。請求項３の
自動車用ダンパー付きホイールによれば、ゴム部材の、
隣りあう２つのピースとの固定が加硫接着であるので、
分割部のシール性も良好である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の自動車用ダンパー付きホ
イールの断面図である。

【図２】本発明の第２実施例の自動車用ダンパー付きホ
イールの断面図である。

【図３】本発明実施例の自動車用ダンパー付きホイール
を装着した自動車の振動モデル図である。

【図４】本発明実施例の自動車用ダンパー付きホイール
と基準ホイール（ダンパー無しホイール）の振動伝達対
周波数特性図である。

【図５】本発明実施例の自動車用ダンパー付きホイール
と基準ホイール（ダンパー無しホイール）のばね特性図
（荷重対変位特性図）である。

【図６】本発明実施例のダンパー付きホイールを装着し
て悪路を走行した場合と従来の基準ホイール（ダンパー
部無しホイール）を装着して悪路を走行した場合の、低
周波数領域（０〜４５Ｈｚ）におけるばね上（運転席シ
ートレール）の振動レベル（ｄＢ表示）対周波数（Ｈ
ｚ）特性図である。

【図７】本発明実施例のダンパー付きホイールを装着し
て悪路を走行した場合と従来の基準ホイール（ダンパー
部無しホイール）を装着して悪路を走行した場合の、高
周波数領域（１００〜５００Ｈｚ）における騒音レベル
（ｄＢ表示）対周波数（Ｈｚ）特性図である。

【符号の説明】

１０ リム １１ａ、１１ｂ フランジ部 １２ａ、１２ｂ ビードシート部 １３ａ、１３ｂ サイドウォール部 １４ ドロップ部 ２０ ディスク ２１ 軸方向立ち上がり部 ２２ ハット部 ２３ ハブ取付け部 ２４ ハブ穴 ２５ ボルト穴 ３０ ダンパー ３１ ゴム部材 ３２、３３ 溝 ３４ ゴム部材のうち溝の間の部分 ４０ タイヤ ４１ トレッド部 ４２ サイドウォール部 ４３ ビード部

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 リムと、 リムと接続されたディスクと、 前記リムと前記ディスクとの何れか一方は複数ピースに
   分割されていてその分割部に装着された少なくとも１つ
   のゴム部材を有するダンパーと、 からなり、 前記少なくとも１つのゴム部材の各々は、前記隣りあう
   ２つのピースを連結し、前記隣りあう２つのピースが上
   下方向とホイール周方向との少なくとも一方向に相対変
   位した時に主に剪断ばねとして働く、自動車用ダンパー
   付きホイール。
2. 【請求項２】 前記少なくとも１つのゴム部材の各々
   は、全体がゴムからなるか、またはゴムと金属板との積
   層体からなり、ホイール周方向全周にわたって延びてお
   り、前記複数ピースのうち隣りあう２つのピースの間の
   ホイール軸方向隙間に位置し、軸方向一端部で隣りあう
   ２つのピースの一方に軸方向他端部で隣りあう２つのピ
   ースの他方に固定されている、請求項１記載の自動車用
   ダンパー付きホイール。
3. 【請求項３】 前記ゴム部材の隣りあう２つのピースと
   の固定は加硫接着である、請求項２記載の自動車用ダン
   パー付きホイール。
4. 【請求項４】 複数ピースに分割される部材がリムであ
   る、請求項１記載の自動車用ダンパー付きホイール。
5. 【請求項５】 前記リムが３ピースに分割されている、
   請求項４記載の自動車用ダンパー付きホイール。
6. 【請求項６】 複数ピースに分割される部材がディスク
   である、請求項１記載の自動車用ダンパー付きホイー
   ル。
7. 【請求項７】 前記ディスクが２ピースに分割されてい
   る、請求項６記載の自動車用ダンパー付きホイール。