JP2004299484A - 車両用ホイール - Google Patents

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洋一 神山
Toru Iiizumi
亨 飯泉
Mikio Kashiwai
幹雄 柏井
Hisamitsu Takagi
久光 高木
Toshiyuki Hosokawa
肇之 細川
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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。
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