JP2004299484A - 車両用ホイール - Google Patents

Abstract

【課題】生産性を向上させた、タイヤ空気室内で生じる気柱共鳴に伴う騒音を充分に低減できる車両用ホイール及びその製造方法を提供することを課題とする。
【解決手段】ビードシート部１１Ａの径方向内側の周方向に形成される副気室１４と、副気室１４からタイヤ２０の内周面とリム１１の間に形成されるタイヤ空気室３０に連通する連通部１５とを備える車両用ホイール１０であって、副気室１４及び連通部１５を中子鋳造成形により形成する。連通部１５には、貫通孔を有する嵌入部材を嵌入して、貫通孔で連通部の開口断面積を確保するように構成することが好ましい。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リムとホイールから形成される車両用ホイールに関し、詳しくは、タイヤ内の空洞共鳴音を低減させる車両用ホイールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、自動車等に装備される車両用車輪（以下、「車輪」という）は、ディスクの外周側にリムが固定して取り付けられたホイール（以下、「車両用ホイール」という）と、この車両用ホイールのリムに固定して取り付けられたタイヤによって構成され、これら車両用ホイールのリムとタイヤとの間には環状の密閉空間からなるタイヤ空気室が形成される。
【０００３】
ところで、車両の走行時には、車両用ホイールのリムとタイヤとの間で形成されるタイヤ空気室内で気柱共鳴が生じ、この気柱共鳴が車両から発生する騒音を悪化させる原因となっていることが知られている。なお、気柱共鳴とは、路面からタイヤに伝わるランダムな振動がタイヤ空気室内の空気を振動させ、その結果、タイヤ空気室の気柱共鳴周波数付近で共鳴現象が起こり、共鳴音が発生する現象である。
【０００４】
そこで、従来、このような気柱共鳴を低減するために、例えば特許文献１に記載されたリムホイール（車両用ホイール）が知られている。このリムホイールでは、別個に形成されたリムとディスクを連結することで、周方向に不連続な複数の副気室を形成し、この副気室とタイヤ空気室に連通する連通部を設けている。このように、副気室とタイヤ空気室を連通させる連通部を設けることで、連通部の空気が質量、副気室の空気がバネとして作用し、音に対する共鳴器（いわゆるヘルムホルツ吸音器）を構成するので、気柱共鳴に伴う騒音を低減することができる。ちなみに、この副気室の容積及び形態、連通部の断面積、長さ等を適宜変更することで、吸音効果は異なるものとなる。このようなリムホイールは、リムとディスクをそれぞれ所定の形状に別個に形成した後、これらをボルトナットで連結することで、生産されるものである。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−２３４３０５号公報（請求項１、段落番号〔００６３〕〜〔００６８〕、〔００７７〕〜〔００８２〕、〔００８５〕）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記したように特許文献１に記載のリムホイールにおいては、リムとディスクを所定の形状に別個に形成し、それらを組み合わせることで、副気室を形成している。このようにリムとディスクを分割して形成することは、いずれか一方の設計変更をするのみで、副気室の容積や形態を変更したり、リム幅サイズに適宜対応できる点で利点があるが、これらを組み付ける工程を必要とし、生産効率が悪化する。
【０００７】
そこで、本発明は、生産性を向上させた、タイヤ空気室内で生じる気柱共鳴に伴う騒音を充分に低減できる車両用ホイールを提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決すべく構成されるものであり、請求項１に記載の発明は、ビードシート部の径方向内側の周方向に形成される副気室と、前記副気室からタイヤの内周面とリムの間に形成されるタイヤ空気室に連通する連通部とを備える車両用ホイールであって、前記副気室及び前記連通部を中子鋳造成形により形成したことを特徴とする。
【０００９】
請求項１に記載の車両用ホイールは、副気室と連通部を形成するため、吸音効果を発現できる。この副気室と連通部は、中子鋳造成形によって形成するため、リムとディスクを一体に形成でき、これらを別個に形成する場合に要する組付けのための工程を省略することができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の車両用ホイールにおいて、前記連通部に嵌入される嵌入部材を有し、前記嵌入部材には前記連通部の開口断面積を確保する貫通孔が穿設されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項２に記載の車両用ホイールにおいては、連通部に嵌入部材を嵌入する。嵌入部材には予め任意の大きさの貫通孔を穿設しておき、この貫通孔で、連通部の開口断面積を確保する。このため、穿設する貫通孔の大きさを変更することで、連通部の開口断面積を任意に調節することができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の車両用ホイールにおいて、前記連通部は、前記ビードシート部から外れた位置に設けられていることを特徴とする。
【００１３】
請求項３に記載の車両用ホイールは、連通部をビードシート部から外れた位置、例えば、リムのビードシート部からタイヤの径方向（ディスク面）に向けて連続して形成される面等に設ける。このため、タイヤのビード部をビードシート部に装着する場合において、ビード部で連通部をふさぐことがない。また、ビード部が、嵌入部材と干渉することがなく、嵌入部材の嵌入も容易にできる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る車両用ホイールの実施の形態を、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１５】
〔第１の実施の形態〕
参照する図面において、図１は、本実施の形態に係る車両用ホイールにタイヤを組み付けた状態を示す断面図である。
図１に示す車両用ホイール１０は、タイヤ２０を装着されて車両用車輪１を構成するものである。
【００１６】
図１に示すように、車両用ホイール１０は、タイヤ２０を装着するためのリム１１と、リム１１をハブ（不図示）に連結するためのディスク１２と、副気室１４とから構成される。
【００１７】
リム１１は、例えば、アルミニウム合金、マグネシウム等の軽合金の材質からなり、幅方向の両端部にビードシート部１１Ａ，１１Ａと、ビードシート部１１Ａ，１１Ａから外側に向けてＬ字状に折り曲げられたリムフランジ１１Ｂ，１１Ｂを有している。ビードシート部１１Ａ，１１Ａには、後記するタイヤ２０のビード部２２Ａが組みつけられ、リムフランジ１１Ｂ，１１Ｂによってビード部２２Ａが外側に外れないようになっている。また、ビードシート部１１Ａ，１１Ａの内側には、ビードシート部１１Ａからすこし山状に盛り上がった形状でハンプ１１Ｃ，１１Ｃが形成されており、ビード部２２Ａが、内側に落ち込むことを防止している。そして、ハンプ１１Ｃ，１１Ｃの間にはリム１１を組む際にビード部２２Ａを落とし込むためのウェル部１１Ｄが設けられている。
【００１８】
ディスク１２は、リム１１と同様の材質で一体成形されるものであり、車両の外側（アウタ側）の端部に位置するリムフランジ１１Ｂからリム１１の径方向に連続して形成される。そして、ディスク１２は、ビードシート部１１Ａと、ハンプ１１Ｃからウェル部１１Ｄにかけての面との間で、リム１１の周方向に不連続な中空部たる副気室１４を複数形成する。副気室１４をリム１１の周方向に複数形成することで、吸音特性を安定させることができる。なお、ディスク１２は、一般に、ハブ（不図示）に連結するために設けられるものである。
【００１９】
副気室１４の一部を形成しているハンプ１１Ｃからウェル部１１Ｄにかけての面には、連通部１５が設けられている。このような構造にすることで、副気室１４の空気が「バネ」、連通部１５の空気が「質量」として作用する共振系と考えられ、この共振系にその共鳴周波数の音が当たると「質量」に相当する連通部１５の空気が激しく振動し、吸音特性を発現する。ちなみに、タイヤ空気室３０の共鳴周波数と副気室１４の共鳴周波数とを一致させることで、逆位相の共鳴を形成できるため、タイヤ空気室３０の共鳴を低減させることができる。
【００２０】
タイヤ２０は、路面（図示せず）に接地するタイヤ本体２１と、このタイヤ本体２１の内周側に全周に亘って取り付けられたインナーライナ２２とによって構成されている。そして、インナーライナ２２は、一対のビード部２２Ａ，２２Ａを有し、これら各ビード部２２Ａは、リム１１のビードシート部１１Ａ，１１Ａに弾性的に密着した状態で取り付けられている。このため、リム１１のビードシート部１１Ａとインナーライナ２２のビード部２２Ａとの間は気密にシールされ、リム１１とインナーライナ２２（タイヤの内周面）との間に環状の密閉空間からなるタイヤ空気室３０が形成される。ちなみに、前記した連通部１５は、タイヤ空気室３０から副気室１４に連通するものであり、タイヤ空気室３０で発生する共鳴音を吸収する。
【００２１】
次に、車両用ホイール１０の成形方法について説明する。
図２は、車両用ホイールの成形方法について説明する図である。なお、図２（ａ）の車両用ホイール１０は図２（ｂ）を９０°反転した方向から示すものである。
車両用ホイール１０は、中子鋳造成形によって成形する。具体的には、あらかじめ車両用ホイール１０の外形状を形成する外型Ｍ１と、副気室１４及び連通部１５を形成するための中子の砂型（砂で作った鋳型）Ｍ２とを用意し、それらを組み合わせた状態で、外型Ｍ１の一端にある湯口Ａから、電気炉等で８００℃に熱して溶かしたアルミニウム合金を注ぎ込む（図２（ａ）参照）。そして、アルミニウム合金が冷えたところで砂を落とすと、車両用ホイール１０が完成する。副気室１４及び連通部１５を形成した中子の砂型Ｍ２は、車両用ホイール１１の鋳造成形後、振動を与えることで粉砕させ、連通部１５から取り出すようにする（図２（ｂ）参照）。
【００２２】
このように成形された車両用ホイール１０によれば、以下の効果が得られる。
車両用ホイール１０は、リム１１とディスク１２とを一体にして鋳造成形されることから、これらを別個に製造して連結する場合より、工数の削減が図れて、生産性が向上する。
また、ボルトナット等の連結部材を必要とせず、部品点数を少なくできることから、コストの向上も図ることができる。
【００２３】
さらに、中子の砂型Ｍ２を用いて副気室１４および連通部１５を形成していることから、設計の自由度が拡大し、製造工程を簡略化することができる。
そして、このように製造された車両用ホイール１０では、副気室１４の空気が「バネ」、連通部１５の空気が「質量」として作用する共振系と考えられ、タイヤ空気室３０内に生じる気柱共鳴に伴う騒音を充分に低減させることができる。
【００２４】
また、連通部１５をハンプ１１Ｃからウェル部１１Ｄにかけての面、即ち、ビードシート部１１Ａから外れた位置に形成することで、タイヤ２０のウェル部２２Ａで連通部１５がふさがれるということがなく、タイヤ２０の組み付けを容易にすることができる。
【００２５】
以上、第１の実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、広く応用できるものである。
本実施の形態では、副気室１４をインナ側とアウタ側の両端部にそれぞれ形成するように構成したが、例えば、インナ側又はアウタ側の一方の端部のみに形成してもよいし、インナ側とアウタ側の間（ウェル部）に形成するようにしてもよい。このような場合でも、中子の砂型を用いて、副気室と連通部を成形することができる。
また、本実施の形態では、副気室１４は周方向に不連続に複数備える構成としたが、例えば、副気室を周方向に連続した円環状に形成するようにしてもよいし、部分的に一つのみ設けるように形成してもよい。このようにすることで、吸音特性を発揮しつつ、構造を簡易にすることができる。
【００２６】
〔第２の実施の形態〕
以下、本発明に係る第２の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
図３は、第２の実施の形態に係る車両用ホイールのアウタ側を示す要部拡大断面図である。なお、第２の実施の形態は、第１の実施の形態の構成を一部変更したものであるので、同一の構成要素については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００２７】
図３に示すように、第２の実施の形態に係る車両用ホイール４０は、タイヤ（不図示）を装着するためのリム１１と、リム１１をハブ（不図示）に連結するためのディスク１２と、リム１１とディスク１２の面から形成される副気室１４と、リム１１に形成される連通部１５に嵌入される嵌入部材１６とから構成される。
リム１１には、幅方向の端部にビードシート部１１Ａと、ビードシート部１１Ａから外側に向けてＬ字状に折り曲げられたリムフランジ１１Ｂと、ビードシート部１１Ａから盛り上がった形状を有するハンプ１１Ｃと、ハンプ１１Ｃから他方のハンプ（不図示）に向けて、ウェル部１１Ｄが設けられている。
【００２８】
ディスク１２は、リム１１と同様の材質で一体成形されるものであり、車両の外側（アウタ側）の端部に位置するリムフランジ１１Ｂからリム１１の径方向に連続して形成される。そして、ディスク１２は、ビードシート部１１Ａと、ハンプ１１Ｃからウェル部１１Ｄにかけての面との間で、リム１１の周方向に不連続な中空部たる副気室１４を複数形成する。
【００２９】
副気室１４の一部を形成しているハンプ１１Ｃからウェル部１１Ｄにかけての面には、連通部１５が設けられている。このような構造にすることで、副気室１４の空気が「バネ」、連通部１５の空気が「質量」として作用する共振系と考えられ、この共振系にその共鳴周波数の音が当たると「質量」に相当する連通部１５の空気が激しく振動し、吸音特性を発現する。
【００３０】
連通部１５には、連通部１５に嵌入可能な断面積を有する嵌入部材１６が嵌入される。嵌入部材１６は、例えば、アルミニウム合金、マグネシウム、又は、プラスチックや各種ゴムなどの合成樹脂等の材質から形成される。例えば、弾性材であるゴムから形成することで、連通部１５への嵌入を容易にすることができ、また、プラスチックから形成することで、形状にある程度の自由度をもたせることができる。また、嵌入部材１６は、所定の長さｌで円柱状に形成される。ここで、所定の長さｌは、吸音効果を最も発揮できる長さとする。
【００３１】
嵌入部材１６の長手方向中央には貫通孔１６Ａが穿設されており、この貫通孔１６Ａの断面積が、タイヤ空気室から副気室１４に連通する連通部１５の開口断面積となる。ここで、特定の周波数を有する騒音に対する吸音特性を発揮させるためには、連通する部分の開口断面積及び長さ、並びに副気室１４の形状等が関係していることが知られている。そこで、この開口断面積を調節することで、車両用ホイール４０の吸音特性を変えることができる。例えば、開口断面積を小さく設定すると、高周波の入力に対して、空気室１４のバネ特性を高めることができ、タイヤ空気室内に生じる気柱共鳴に伴う騒音を充分に低減させることができる。また、嵌入部材１６の長さｌ（首の長さ）を任意に変更することで、気柱共鳴に伴う騒音を最も小さくできるように調節することもできる。
【００３２】
車両用ホイール４０の成形方法については、前記した第１の実施の形態に係る車両用ホイール１０同様であり、中子を用いた鋳造成形法によるものとする。
ところで、この鋳造成形法によると、副気室１４を形成した中子の砂型を粉砕して取り出すために、生産性上、連通部１５を大きく形成する必要があり、断面積の調節に困難性を伴ったが、第２の実施の形態に係る車両用ホイール４０では、連通部１５に嵌入部材１６を嵌入し、この嵌入部材１６の貫通孔１６Ａで開口部分を確保するため、開口断面積の調節が容易である。
【００３３】
以上のように構成された車両用ホイール４０によれば、以下の効果を得ることができる。
連通部１５に嵌入する嵌入部材１６に貫通孔１６Ａを設けるので、特に、中子を用いた鋳造成形法において、生産性上、大きさを調節しづらかった連通部１５の開口断面積を容易に調節でき、タイヤ空気室の気柱共鳴に伴う騒音を最も小さくできるように調節することが容易になる。
また同様に、中子を用いた鋳造成形法での生産性上、連通部１５の長さは短く形成することが好ましかったのに対して、嵌入部材１６を用いることで、その長さｌ（首の長さ）を自由に調節しやすいので、気柱共鳴に伴う騒音を最も小さくできるように調節することが容易になる。
【００３４】
また、連通部１５をハンプ１１Ｃからウェル部１１Ｄにかけての面、即ち、ビードシート部１１Ａから外れた位置に形成することで、タイヤを組み付ける際に、ビード部で連通部１５をふさぐことがなく、また、ビード部が、嵌入部材１６と干渉することがなく、嵌入部材１６の嵌入も容易にすることができる。
【００３５】
以上、第２の実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、広く応用できるものである。
例えば、本実施の形態では、嵌入部材１６を単なる円柱部材としたが、本発明はこれに限定されず、連通部１５の断面積の形状に合致するものであれば、いかなる形状を有するものであっても良い。例えば、三角柱、四角柱などの多角柱に形成することもできるし、着脱しやすいようにピン形状としてもよい。
【００３６】
また、連通部１５の内周面に雌型のネジ形状を形成し、嵌入部材１６の外周面に雄型のネジ形状を形成するようにしてもよい。こうすることで、連通部１５に嵌入部材１６を螺合でき、嵌入部材１６の位置安定性をよくすることができる。
さらに前記した実施の形態では、一つの副気室１４に対して、一つの連通部１６を有する構成としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、タイヤ空気室の気柱共鳴に伴う騒音を最も小さくできるように調節すべく、２つ以上の連通部を有するように構成してもよい。
【００３７】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、副気室と連通部を形成するため、吸音効果を発現できる。この副気室と連通部は、中子鋳造成形によって形成するため、リムとホイールを一体に形成でき、これらを別個に形成する場合に要する組付けのための工程を省略できるため、生産性を向上させることができる。
【００３８】
請求項２に記載の発明によれば、嵌入部材に予め任意の大きさの貫通孔を穿設しておくことで、連通部の開口断面積を確保できる。このため、穿設する貫通孔の大きさを変更することで、吸音効果を最もよく発揮できるような開口断面積に調節することが容易にできる。
【００３９】
請求項３に記載の発明によれば、連通部をビードシート部から外れた位置に設けているため、タイヤを組み付ける際にタイヤが連通部をふさぐことがない。このため、タイヤの位置決め等の手間を要せず、作業効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係る車両用ホイールにタイヤを組み付けた状態を示す断面図である。
【図２】車両用ホイールの成形方法について説明する図である。
【図３】第２の実施の形態に係る車両用ホイールのアウタ側を示す要部拡大断面図である。
【符号の説明】
１ 車輪
１０ 車両用ホイール
１１ リム
１１Ａ ビードシート部
１１Ｂ リムフランジ
１１Ｃ ハンプ
１２ ディスク
１４ 副気室
１５ 連通部
１６ 嵌入部材

Claims (3)

1. ビードシート部の径方向内側の周方向に形成される副気室と、前記副気室からタイヤの内周面とリムの間に形成されるタイヤ空気室に連通する連通部とを備える車両用ホイールであって、前記副気室及び前記連通部を中子鋳造成形により形成したことを特徴とする車両用ホイール。
2. 前記連通部に嵌入される嵌入部材を有し、前記嵌入部材には前記連通部の開口断面積を確保する貫通孔が穿設されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用ホイール。
3. 前記連通部は、前記ビードシート部から外れた位置に設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両用ホイール。

Images