JP2001113902A - 車両の車輪構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 車両の車輪構造に関し、車両走行時に車輪か
ら発生する気柱共鳴音を低減させる。 【解決手段】 ホイール１０とタイヤ１とにより形成さ
れる閉空間５の気柱共鳴周波数が車輪１２の回転に伴い
変化するように、閉空間５の断面形状を周方向において
変化させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両の車輪構造の
改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１０は従来から使用されている車輪の
概略図を示しており、この図１０を参照して説明する
と、従来から、車両走行中、タイヤ１とホイール１０と
で形成される閉空間５内の気柱共鳴が、ロードノイズを
悪化させる原因となっていることが知られている。詳し
くは、気柱共鳴とは、路面からタイヤ１に入力されるラ
ンダムな振動が閉空間５内の空気を振動させ、その結
果、閉空間５の気柱共鳴周波数付近で共鳴現象が起こ
り、発生する共鳴音である。

【０００３】この気柱共鳴周波数は、一般的に、 ｆ＝ｃ／２πｒ ただし、ｆ：気柱共鳴周波数，ｃ：音速， ｒ：車輪中心から閉空間の径方向中央部２０までの長さ により示される式を基本として決まるが、車重によりタ
イヤ接地面１７が変形することにより、実際には気柱共
鳴周波数のピークは複数に分かれる。いずれにしても、
閉空間５の断面形状が車輪１２の回転によらず常に一定
であることから、従来の車輪構造では、上記式のｒは一
定値となり、常に同一の気柱共鳴周波数で共鳴し、音圧
レベルの高い耳障りな音となる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、車輪からの
騒音を解決する手段として、特開平９−１１７０４号公
報には、タイヤホイールの外周面に少なくとも一つの粘
弾性材料から成る層を含んだ略円筒状リングを備えるこ
とで、ホイールの機械的振動を吸収し、ホイールの騒音
を低減させる技術が開示されている。しかしながら、こ
の技術は、気柱共鳴音の発生を根本的に抑制するもので
はないため、充分な騒音低減効果が得られないといった
課題があった。

【０００５】本発明は、上述の課題に鑑み創案されたも
ので、車輪の閉空間内の気柱共鳴音により発生する騒音
を効果的に低減することができるようにした、車両の車
輪構造を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このため、本発明の車両
の車輪構造では、ホイールとタイヤとにより囲繞され形
成される閉空間の気柱共鳴周波数が、ホイールとタイヤ
とからなる車輪の回転に伴い変化するように、閉空間の
断面形状を周方向において変化させることにより、単一
の共鳴周波数で共鳴する時間を短縮し、気柱共鳴に伴う
騒音を低減することができるようにする。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、図面により、本発明の実施
の形態について説明すると、図１〜図５は本発明の第１
実施形態としての車両の車輪構造を示し、図６は本発明
の第２実施形態としての車両の車輪構造を示し、図７は
本発明の第３実施形態としての車両の車輪構造を示し、
図８は本発明の第４実施形態としての車両の車輪構造を
示し、図９は本発明の他の実施形態としての車両の車輪
構造を示す。これらの図に基づいて説明する。ただし、
図１〜図９において、前述の従来例と同じ構成部分は同
一の符号を付与する。

【０００８】まず、本発明の第１実施形態の車両の車輪
構造について説明すると、図１に示すように、車両のホ
イール１０のリム部６の外周面３には、全周のおよそ１
／８の長さを有し側面視が円弧状のバルクヘッド１５が
等間隔に４つ配置され、図２，図３に示すように、車輪
１２を構成するタイヤ１とホイール１０とに囲繞されて
形成される閉空間５の断面形状を、その周方向において
変化させている。

【０００９】本発明の第１実施形態の車両の車輪構造
は、上述のように構成されるので、図２に示すように、
タイヤ接地面１７に対向するリム部６外周面３にバルク
ヘッド１５がない状態Ａと、その状態から略１／８回転
し、図２に示すように、上記部位にバルクヘッド１５が
ある状態Ｂとでは、気柱共鳴周波数が異なる。なお、図
２，図３において、符号２０は閉空間５の径方向中央部
を示している。

【００１０】詳しくは、バルクヘッド１５が配置されて
いる部位の直下が接地する場合（状態Ｂ）は、タイヤ接
地面１７におけるタイヤ内周面８と、同タイヤ内周面８
に対向するホイール１０の外周面３（バルクヘッド１５
の面２７）との間の距離Ｈ_Bが、バルクヘッド１５がな
い部位の直下が接地する場合（状態Ａ）の該距離Ｈ_Aに
比べてバルクヘッド１５の高さ分だけ短くなるため、閉
空間５の径方向中央部２０が車輪１２外周側に変位す
る。

【００１１】このため、状態Ａと状態Ｂとでは、閉空間
５の接地部断面高さが異なり、閉空間５の接地部におけ
る径方向中央部２０の位置も異なることになる。前述し
たように、気柱共鳴周波数は車輪中心から径方向中央部
２０までの長さｒで決まるため、それぞれの状態におい
て気柱共鳴周波数が異なる。そして、車輪１２の回転に
伴い、図４に示すように、状態Ａにおける気柱共鳴周波
数ａ，ａ′（実施例と付す実線参照）及び状態Ｂにおけ
る気柱共鳴周波数ｂ，ｂ′（実施例と付す破線参照）の
間を連続的に変化させるようになる。

【００１２】この結果、閉空間５内の気柱共鳴周波数が
車輪１２の回転によらず常に一定である従来の車輪構造
では車輪１２が回転しても常に同じ周波数で共鳴する
（従来例と付す１点鎖線参照）のに対し、本実施形態の
車輪構造によれば、車輪１２の略１／４回転を一周期と
して気柱共鳴周波数が変動するため、単一の周波数で共
鳴する時間が短くなり、図４に実線，破線で示すように
気柱共鳴周波数に伴う騒音レベルは低くなる。そのう
え、気柱共鳴周波数が多数に分かれるため、音圧レベル
は低くなり、乗員に騒音を感じにくくさせることができ
る。

【００１３】さらに、気柱共鳴の騒音レベルが下がれ
ば、ホイール１０に伝達される気柱共鳴周波数領域の振
動振幅も下がるため、気柱共鳴に起因したホイール１０
の共振に伴う騒音も低減させることができる。また、ホ
イール１０には、ホイール１０の車両前後方向両端部が
スピンドルを中心としてそれぞれ車幅方向で逆方向に変
位して共振するベルモードと、ベルモードよりも高い周
波数で、上記部位がスピンドルを中心としてそれぞれ車
幅方向で同方向に変位して共振する曲げモードとの２つ
のモードの固有振動数があるが、ホイール１０に入力さ
れる周波数のうち、他の周波数よりも依然振幅の大きい
気柱共鳴周波数付近の周波数領域に前記２つの固有振動
数が存在すると、ホイール１０の共振が増幅し騒音レベ
ルを効果的に低減できなくなる惧れがある。

【００１４】しかし、前述した曲げモードの固有振動数
は、ホイール１０の曲げ剛性に比例し、ベルモードの固
有振動数はホイール１０の重量に反比例するため、上記
バルクヘッド１５をホイール１０の外周面３に設ける
と、ホイール１０の曲げ剛性向上に伴い曲げモードの固
有振動数が上がり、重量増加に伴いベルモードの固有振
動数が下がる。従って、図５に実線で示すように、ホイ
ール１０の固有振動数が気柱共鳴周波数領域にあったと
しても、バルクヘッド１５の板厚，材質，重さ等を調節
することによって、両固有振動数を気柱共鳴周波数領域
から外すことができるため、従来生じやすかったホイー
ル１０の共振の増幅（図５の１点鎖線参照）も防止する
ことができる。

【００１５】次に、本発明の第２実施形態としての車両
の車輪構造について説明すると、図６に示すように、こ
の車輪構造では、ホイール１０のリム部６の外周面３に
バンド３０が巻装されている。このバンド３０は、その
両端に取付部２８を備えるとともに、側面視で連続した
凹凸形状を有しており、ホイール１０のリム部６の外周
面３に巻き付け、両端の取付部２８を互いに結合するこ
とで固定されており、このバンド３０により閉空間５の
断面形状を周方向に変化させている。本発明の第２実施
形態としての車両の車輪構造は、上述のように構成され
るので、上記実施形態と略同様な騒音低減効果を得られ
るだけでなく、製造工程を簡略化することができるとと
もに、後付けが可能となる利点がある。

【００１６】次に、本発明の第３実施形態としての車両
の車輪構造について説明すると、図７に示すように、こ
の車輪構造では、ホイール１０のリム部６外周面３の形
状自体を真円以外の形状としている。本発明の第３実施
形態としての車両の車輪構造は、このように構成され、
閉空間５の断面形状を周方向に変化させているため、上
記各実施形態と略同様な騒音低減効果を得られる。

【００１７】さらに、本発明の第４実施形態としての車
両の車輪構造について説明すると、図８に示すように、
この車輪構造では、タイヤ内周面８に部分的にバルクヘ
ッド１５′を設けて閉空間５の断面形状を周方向で変化
させている。本発明の第４実施形態としての車両の車輪
構造は、このように構成され、閉空間５の断面形状を周
方向に変化させているため、上記各実施形態と略同様な
騒音低減効果を得られる。

【００１８】さらに上記実施形態では、車輪中心から閉
空間５の径方向中央部２０までの長さｒ（閉空間５の径
方向中央線の長さ）を車輪１２の回転に伴い変化させる
ことで、閉空間５内の気柱共鳴周波数を車輪１２の回転
と共に変化させる作用により騒音を低減したが、本発明
にかかる開発者らの研究により、閉空間５の断面積が車
輪１２の回転により変動するように閉空間５の断面形状
を変化させても、車輪１２の回転により閉空間５内の気
柱共鳴周波数を変化させることができることが明らかに
なった。

【００１９】そこで、例えば、図９（ａ），（ｂ）に示
すように、タイヤ内面の車幅方向側面にバルクヘッド１
５″を設ければ、閉空間５内のタイヤ接地面１７に相当
する部位にバルクヘッド１５″がある状態と、前記部位
にバルクヘッド１５″がない状態とでは、前記部位の断
面積が異なるため、上記実施形態と同様に車輪１２の回
転により気柱共鳴周波数を変化させて、騒音を低減する
ことができる。

【００２０】尚、本実施形態では、バルクヘッド１５，
１５′，１５″を４つ又は２つ配置する構成としたが、
タイヤ内面またはホイール１０のリム部６外周面３に全
周長の略１／４の長さを有するバルクヘッドを２つ等間
隔に配置する構成とすると、単一の気柱共鳴周波数で共
鳴する時間を最も短縮することができ、騒音を最も低減
することができる。

【００２１】また、タイヤ接地面１７以外で閉空間５の
径方向最短部長さを最長部長さの９７％以下（又は、略
９７％以下）、または閉空間５におけるバルクヘッドが
無い部分の断面積に対して、バルクヘッド１５の断面積
を２．５％以上（又は、略２．５％以上）とすれば気柱
共鳴周波数を効果的にずらすことができ、より一層の騒
音低減効果が得られるものである。

【００２２】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の車両の車
輪構造によれば、単一の気柱共鳴周波数で共鳴する時間
を短縮することができ、気柱共鳴に伴う騒音レベルを低
下させることができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係るホイール斜視図で
ある。

【図２】本発明の第１実施形態に係る車輪の作用を説明
する概略側面図である。

【図３】本発明の第１実施形態に係る車輪の作用を説明
する概略側面図である。

【図４】本発明の第１実施形態に係る気柱共鳴周波数に
対する騒音レベルの特性を従来技術と比較して示す図で
ある。

【図５】本発明の第１実施形態に係るホイールの共振周
波数に対する騒音レベルの特性を従来技術と比較して示
す図である。

【図６】本発明の第２実施形態に係るホイールの斜視図
である。

【図７】本発明の第３実施形態に係る車輪の概略側面図
である。

【図８】本発明の第４実施形態に係る車輪の概略側面図
である。

【図９】本発明のその他の実施形態に係る車輪の概略図
であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）のＫ−Ｋ矢視
断面を示す模式図である。

【図１０】従来技術に係る車輪の概略側面図である。

【符号の説明】

３ ホイール外周面 ５ 閉空間 １０ ホイール １２ 車輪 １５，１５′，１５″ バルクヘッド １７ タイヤ接地面 ２８ 取付部 ３０ バンド

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ホイールと該ホイールの外周に装着され
   たタイヤとをそなえた車両の車輪構造において、 前記ホイールと前記タイヤとにより囲繞され形成される
   閉空間の気柱共鳴周波数が前記車輪の回転に伴い変化す
   るように、前記閉空間の断面形状を周方向において変化
   させたことを特徴とする、車両の車輪構造。