JP2006335162A - 周波数調整部材および車両用ホイール - Google Patents

Abstract

【課題】 容易にチューニング可能であるとともに、汎用性があり、かつ、量産性に優れた周波数調整部材および車両用ホイールを提供することを課題とする。
【解決手段】 リム１１とタイヤ２の内壁面との間に形成されるタイヤ空気室４と、リム１１の周方向に沿って形成される副気室１３との間の連通孔１１ｇに取り付けられる周波数調整部材３であって、連通孔１１ｇに内嵌する弾性変形可能な筒状の弾性部材３１と、この弾性部材３１に内嵌し、弾性部材３１より高剛性の材質から形成された筒状の剛性部材３２と、を備え、剛性部材３２を、交換可能に構成した。
【選択図】 図３

Description

本発明は、タイヤ空気室内の気柱の共鳴周波数を調整する周波数調整部材およびこの周波数調整部材を備えた車両用ホイールに関するものである。

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。

ところで、タイヤ空気室内で生じる気柱共鳴が、自動車のロードノイズの要因となることが知られている。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。

そこで、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に記載された車両用ホイールが知られている。この車両用ホイールでは、リムの周方向に不連続な複数の副気室を形成し、タイヤ空気室と副気室とを円筒状の連通部材で連通させている。これにより、ヘルムホルツのレゾネータを構成し、タイヤ空気室内に発生する共鳴音の特定周波数成分を副気室で吸収する。この副気室で吸収される特定周波数成分は、連通部材の長さや開口部断面積、副気室の容積等により適宜決定されるものである。
特開２００４−２９９４８４号公報（段落００３０,００３１、図３）

しかしながら、従来の車両用ホイールでは、周波数が合わない連通部材を取り付けた場合、連通部材を容易に交換できないと、所望の周波数にチューニングするのに手間がかかるという問題があった。
また、周波数のチューニングのため、タイヤ空気室と副気室との隔壁を貫通する孔の径を変えるとともに、その孔の径に合わせた連通部材を作製するのは、汎用性がないという問題があった。
さらに、連通部材自身は、タイヤ空気室と副気室との隔壁を貫通する孔に挿通されるものであるため、連通部材の外径の加工精度およびリム側の孔の加工精度等が高く要求されていた。このように加工精度が高く要求される連通部材について、長さ・断面積の異なるものを各種取り揃えるのは、量産性が悪くなるという問題があった。

そこで、本発明は、容易にチューニング可能であるとともに、汎用性があり、かつ、量産性に優れた周波数調整部材および車両用ホイールを提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明のうち請求項１に記載の発明は、リムとタイヤの内壁面との間に形成されるタイヤ空気室と、前記リムの周方向に沿って形成される副気室との間の連通孔に取り付けられる周波数調整部材であって、前記連通孔に内嵌する弾性変形可能な筒状の弾性部材と、この弾性部材に内嵌し、前記弾性部材より高剛性の材質から形成された筒状の剛性部材と、を備え、前記剛性部材が、交換可能に構成されていることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、連通孔の加工精度が低くても、弾性変形可能な弾性部材を連通孔に嵌入するため、容易に固定することができる。このとき、弾性変形により弾性部材の内径寸法が変化するが、剛性部材が内嵌するため、剛性部材の内径により必要な内径寸法、延いては、一定の開口部断面積が得られる。その結果、安定した設定周波数が得られる。さらに、剛性部材が内嵌することで、弾性部材を連通孔側に押し付けるため、落脱を防止することができる。
このような周波数調整部材において、弾性部材を変えることなく、内径や長さの異なる剛性部材を交換することで、周波数のチューニングが容易にできる。また、剛性部材により必要な内径寸法、開口部断面積が確保されることで、安定した設定周波数が得られる。さらに、連通孔に取り付ける弾性部材は同一規格のものを流用できるため、汎用性が高められる。そして、リム側の連通孔や、弾性部材の加工精度を問わないので、量産性にも優れる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の周波数調整部材において、前記弾性部材の端部には、フランジ部が形成されていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明によれば、連通孔に内嵌した弾性部材はフランジ部で係止されるため、連通孔からの弾性部材の落脱防止を図ることができる。なお、このフランジ部は、両端部に形成されることが望ましいが、一端側のみに形成されるものであってもよい。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の周波数調整部材において、前記フランジ部は、前記端部に向けて縮径する形状に形成されていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明によれば、リムから直管状の部材が突起していると、タイヤ組付け時の妨げとなったり、タイヤを損傷したりするおそれがあるが、フランジ部を端部に向けて縮径する形状（テーパ状）に形成したため、タイヤ組付け時の妨げとなりにくく、タイヤの損傷も防止することができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の周波数調整部材において、前記剛性部材は、前記弾性部材から前記副気室側に延出し、この延出した部分が前記周方向に屈曲するように形成されていることを特徴とする。

請求項４に記載の発明によれば、副気室内の連通孔から対向壁までの距離が近い場合であっても、副気室側で屈曲させることで、剛性部材の長さを確保することができる。これにより、所望の周波数にチューニングすることが可能になるとともに、対向壁からの反射波の影響を受けにくくすることができる。

請求項５に記載の発明は、リムの周方向に沿って形成される副気室を有する車両用ホイールであって、前記リムとタイヤの内壁面との間に形成されるタイヤ空気室と、前記副気室との間に形成される連通孔に、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の周波数調整部材が取り付けられたことを特徴とする。

請求項５に記載の発明によれば、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の周波数調整部材が取り付けられているので、これらと同様の作用を得ることができる。

本発明の周波数調整部材および車両用ホイールによれば、剛性部材を交換することで、周波数のチューニングを容易にすることができる。また、弾性部材は同一規格のものを流用でき、汎用性を高めることができるとともに、量産性を向上させることができる。

以下、本発明に係る周波数調整部材が取り付けられた車両用ホイールの実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。参照する図面において、図１は、本実施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。

まず、本実施形態に係る周波数調整部材を取り付ける車両用ホイールについて説明する。図１に示すように、車両用ホイール１は、タイヤ２を装着するためのリム１１と、このリム１１を図示しないハブに連結するためのディスク１２とから構成される。

リム１１は、幅方向の両端部に形成されるビードシート部１１ａ，１１ａと、このビードシート部１１ａ，１１ａから外側に向けてＬ字状に屈曲したリムフランジ部１１ｂ，１１ｂと、ビードシート部１１ａ，１１ａから少し山状に盛り上がって形成されるハンプ１１ｃ，１１ｃと、このハンプ１１ｃ，１１ｃの間にディスク１２側に凹んで形成されるウェル部１１ｄと、を有している。

また、リム１１のビードシート部１１ａの径方向内側には、周方向に沿って不連続な副気室１３が形成されている。この副気室１３は、ビードシート部１１ａ、ハンプ１１ｃとウェル部１１ｄとを連続させる壁部１１ｅ、リムフランジ部１１ｂとウェル部１１ｄとを連続させる壁部１１ｆとに囲まれて形成された中空部である。副気室１３を周方向に複数（例えば、４つ）形成することで、消音特性を安定させることができる。そして、壁部１１ｅには連通孔１１ｇが形成され、この連通孔１１ｇに後記する周波数調整部材３が取り付けられる。

ディスク１２は、車両の外側（アウタ側）を向くリム１１から径方向内側に連続して形成される。前記リム１１とディスク１２とは、例えば、アルミニウム合金、マグネシウム等の軽量高強度材質から一体的に製造される。なお、これらの材質は限定されるものではなく、スチール（鋼）等からなるものであってもよい。

タイヤ２は、図示しない路面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ライナ２２とから構成されている。インナライナ２２は、一対のビード部２２ａ，２２ａを有している。これらビード部２２ａ，２２ａは、ウェル部１１ｄに落とし込まれた後、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組み付けられ、ハンプ１１ｃ，１１ｃでウェル部１１ｄ側に落ち込まないようにされている。これにより、リム１１とインナライナ２２（タイヤの内壁面）との間に環状の密閉空間からなるタイヤ空気室４が形成される。なお、このタイヤ空気室４内の共鳴周波数は、タイヤ２とリム１１の周長によって決定されるもので、例えば、２２０Ｈｚ近傍と２４０Ｈｚ近傍の２つのピークからなる。ここで、前記した連通孔１１ｇは、タイヤ空気室４と副気室１３とを連通する。

次に、連通孔１１ｇに取り付けられる周波数調整部材３について説明する。図２（ａ）は、本実施形態に係る周波数調整部材の分解斜視図であり、（ｂ）は、本実施形態に係る周波数調整部材の斜視図である。また、図３（ａ）は、リムに取り付けられた周波数調整部材の平面図、（ｂ）は、リムに取り付けられた周波数調整部材の断面図である。なお、図３（ｂ）では、わかり易く示すため、図１の状態から９０度回転した取付状態を示す。

図２（ａ）に示すように、周波数調整部材３は、弾性部材３１と、この弾性部材３１に内嵌する剛性部材３２とから構成される。
弾性部材３１は、例えば、ゴム等の弾性変形可能な材質からなるもので、円筒状の軸部３１ａと、この軸部３１ａの両端部の外周側に形成されるフランジ部３１ｂ，３１ｂとを有する。軸部３１ａの外径は、前記連通孔１１ｇの内径と略同一になるように設定されており、軸部３１ａは連通孔１１ｇに嵌入可能になっている（図３（ｂ）参照）。フランジ部３１ｂは、軸部３１ａの径方向外側に張り出すことで、連通孔１１ｇからの落脱を防止する。また、フランジ部３１ｂは、端部３１ｃに向けて縮径する形状（テーパ状）に形成されている。このようにリム１１から突起する部分をテーパ状に形成することで、前記タイヤ２を組み付ける際の妨げとならず、また、ビード部２２ａが接触して損傷するのを防止することができる。

剛性部材３２は、弾性部材３１より剛性のある材質、例えば、金属、合成樹脂等からなるものである。剛性部材３２は、円筒状に形成され、その外径は、弾性部材３１の内径と略同一に形成されている。また、剛性部材３２の長さＬ１は、弾性部材３１の長さと同一に設定するが、下記数式により、剛性部材３２の長さが適宜調整されるものであるから、常に同一とは限らない。性能を阻害しない範囲で、長いものや短いものが嵌め込まれる。従って、図２（ｂ）に示すように、この剛性部材３２は、弾性部材３１に嵌入されて、前記タイヤ空気室４と副気室１３とを連通するものであるが、異なる長さや開口部断面積を有するものに交換可能に構成される。なお、図３に示すように、本実施形態に係る剛性部材３２の長さをＬ１（図３（ｂ）参照）とし、剛性部材３２の開口部断面積をＳ１（図３（ａ）参照）とする。

このように構成される周波数調整部材３の組み付け方法について、図３（ｂ）を参照しつつ説明すると、まず、連通孔１１ｇに弾性部材３１の一方のフランジ部３１ｂ側から圧入して、軸部３１ａを連通孔１１ｇに嵌入する。このとき、連通孔１１ｇからの反発力により軸部３１ａの内径寸法が変形することがあるが、剛性部材３２を内嵌することで、必要な内径寸法が確保されるので、開口部断面積Ｓ１は常に一定に確保される。また同時に、剛性部材３２を内嵌することで、軸部３１ａが連通孔１１ｇの内周面に押し付けられて密着するため、連通孔１１ｇまたは弾性部材３１の加工精度が低くても容易に固定でき、連通孔１１ｇからの弾性部材３１の落脱を防止することができる。

以上、説明した周波数調整部材３と副気室１３は、ヘルムホルツのレゾネータを構成する。次式は、このレゾネータの共鳴周波数を求める式である。

ｆ₀（Ｈｚ）：共鳴周波数
Ｃ（ｍ／ｓ）：副気室内部の音速（＝タイヤ空気室内部の音速）
Ｖ（ｍ³）：副気室の容積
Ｌ（ｍ）：剛性部材の長さ
Ｓ（ｍ²）：剛性部材の開口部断面積
α：補正係数

つまり、共鳴周波数ｆ₀をタイヤ空気室４の共鳴周波数に合わせるように、長さＬ１、開口部断面積Ｓ１を有する剛性部材３２を取り付けることで、タイヤ空気室４内で発生する共鳴音を低減することができる。また、タイヤ空気室４の共鳴周波数と合わない場合は、異なる長さ、または、開口部断面積を有する剛性部材に交換することで、チューニングを容易にできる。なお、この剛性部材３２の変形例については、後記する。

以上によれば、本実施の形態において以下の効果を得ることができる。
本実施形態では、弾性部材３１を連通孔１１ｇに取り付けたままの状態で、剛性部材３２のみを交換することができるので、共鳴周波数のチューニングを容易にすることができる。このチューニングにおいて、複数設けられる副気室１３ごとに共鳴周波数を適宜異なるもの（例えば、２２０Ｈｚと２４０Ｈｚ）とすることで、広い範囲の共鳴周波数に対応でき、タイヤ空気室４内の共鳴音を効果的に低減することができる。

本実施形態では、弾性変形可能な弾性部材３１を連通孔１１ｇに嵌入するため、容易に固定することができる。このとき、弾性変形により弾性部材３１の内径寸法が変化することがあるが、剛性部材３２が内嵌するため、剛性部材３２の内径、開口部断面積Ｓ１を一定に確保することができる。その結果、安定した設定周波数が得られる。

また、剛性部材３２が内嵌することで、弾性部材３１を連通孔１１ｇ側に押し付けるため、周波数調整部材３自身が連通孔１１ｇから落脱するのを防止することができる。
さらに、連通孔１１ｇの内径が同一に設定されたものであれば、弾性部材３１は同一規格のものを流用できるため、汎用性が高められる。そして、リム１１側の連通孔１１ｇや弾性部材３１の加工精度を問わないので、量産性に優れる。

以上、本実施形態について説明したが、本発明は以下のように変形して実施することもできる。

図４（ａ）は、第１の変形例に係るリムに取り付けられた周波数調整部材の平面図、（ｂ）は、第２の変形例に係るリムに取り付けられた周波数調整部材の平面図である。
図４（ａ）に示すように、第１の変形例に係る周波数調整部材３Ａは、前記実施形態に係る周波数調整部材３において、剛性部材３２を剛性部材３２Ａに交換したものである。剛性部材３２Ａは、外径が弾性部材３１の内径と略同一の円筒状の部材であり、前記実施形態の剛性部材３２の開口部断面積Ｓ１より大きな開口部断面積Ｓ２を有する。また、図４（ｂ）に示すように、第２の変形例に係る周波数調整部材３Ｂは、前記実施形態における周波数調整部材３において、剛性部材３２を剛性部材３２Ｂに交換したものである。剛性部材３２Ｂは、外径が弾性部材３１の内径と略同一の円筒状の部材であり、前記実施形態の剛性部材３２の開口部断面積Ｓ１および前記第１の変形例の開口部断面積Ｓ２より大きな開口部断面積Ｓ３を有する。なお、剛性部材３２Ａ，３２Ｂの長さは、ともに、剛性部材３２の長さＬ１と同一とする。
このように、前記実施形態に係る剛性部材３２を、開口部断面積が異なる剛性部材３２Ａ、または、剛性部材３２Ｂに交換することで、レゾネータの共鳴周波数のチューニングを容易に行うことができる。ちなみに、開口部断面積が大きいほど、共鳴周波数は大きくなる。

図５は、第３の変形例に係るリムに取り付けられた周波数調整部材の断面図である。
図５に示すように、第３の変形例に係る周波数調整部材３Ｃは、前記実施形態に係る周波数調整部材３において、剛性部材３２を剛性部材３２Ｃに交換したものである。剛性部材３２Ｃは、外径が弾性部材３１の内径と略同一の円筒状の部材であり、その長さＬ２が、前記実施形態の剛性部材３２の長さＬ１より長く設定されている。つまり、剛性部材３２は、弾性部材３１の端部３１ｃよりもさらに副気室１３側に延出する。なお、剛性部材３２Ｃの開口部断面積は、剛性部材３２の開口部断面積Ｓ１と同一とする。
このように、前記実施形態に係る剛性部材３２を、長さが異なる剛性部材３２Ｃに交換することによっても、レゾネータの共鳴周波数のチューニングを容易に行うことができる。ちなみに、長さが長いほど、共鳴周波数は小さくなる。

図６は、第４の変形例に係るリムに取り付けられた周波数調整部材の断面図である。
図６に示すように、第４の変形例に係る周波数調整部材３Ｄは、前記実施形態に係る周波数調整部材３において、弾性部材３１を弾性部材３１Ｄに変更したものである。弾性部材３１Ｄは、円筒状の軸部３１ａと、この軸部３１ａの一方の端部の外周側に形成されるフランジ部３１ｂとを有する。そして、弾性部材３１Ｄは、フランジ部３１ｂをタイヤ空気室４側に向けた状態で、他方の端部３１ｄ側から連通孔１１ｇに取り付けられる。このように、フランジ部３１ｂを一方の端部のみに形成することで、弾性部材３１Ｄの取付を容易にすることができる。また、第１の実施形態に比べて、弾性部材３１Ｄの長さが１つのフランジ部３１ｂ分小さくなっていることから、剛性部材３２の長さについても、自由度が高まる。つまり、この第４の変形例の剛性部材３２においては、第１の実施形態における剛性部材３２の長さよりも１つのフランジ部３１ｂの分だけ短く設定することもできる。

図７は、第５の変形例に係るリムに取り付けられた周波数調整部材の断面図である。この第５の変形例においては、連通孔１１ｇが設けられた壁部１１ｅと、連通孔１１ｇに対向する側の壁部１１ｆの間隔が、第４の実施形態よりも狭い場合を想定する。
図７に示すように、第５の変形例に係る周波数調整部材３Ｅは、前記第４の変形例に係る周波数調整部材３Ｄにおいて、剛性部材３２を剛性部材３２Ｅに交換したものである。剛性部材３２Ｅは、円筒状の部材をＬ字状に屈曲して形成されている。具体的には、剛性部材３２Ｅにおける弾性部材３１Ｅから副気室１３側に延出した部分は、リム１１の周方向に屈曲する。このように剛性部材３２Ｅを構成することで、必要な長さ（管長）を確保することができるとともに、壁部１１ｆからの反射波の影響を受けにくくすることができ、消音性能の低下を抑えることができる。

以上、前記実施形態およびその変形例について説明したが、本発明は前記形態に限定されることなく、本発明の技術的思想の範囲内において、様々な形態で実施することができる。

例えば、前記実施形態では、車両用ホイール１において、副気室１３をビードシート部１１ａの径方向内側に設けたが、本発明はこれに限定されず、副気室をウェル部１１ｄの径方向内側に設けるものであってもよい。つまり、副気室と、この副気室とタイヤ空気室を連通する連通孔を有する車両用ホイールであれば、どのような構造のものであってもよい。

例えば、前記実施形態では、フランジ部３１ｂ，３１ｂを有する弾性部材３１について説明したが、本発明はこれに限定されず、フランジ部３１ｂを省略することもできる。

また、レゾネータの共鳴周波数ｆ₀の設定については、適宜変更可能であることはいうまでもない。

図１は、本実施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。 （ａ）は、本実施形態に係る周波数調整部材の分解斜視図であり、（ｂ）は、本実施形態に係る周波数調整部材の斜視図である。 （ａ）は、リムに取り付けられた周波数調整部材の平面図、（ｂ）は、リムに取り付けられた周波数調整部材の断面図である。 （ａ）は、第１の変形例に係るリムに取り付けられた周波数調整部材の平面図、（ｂ）は、第２の変形例に係るリムに取り付けられた周波数調整部材の平面図である。 第３の変形例に係るリムに取り付けられた周波数調整部材の断面図である。 第４の変形例に係るリムに取り付けられた周波数調整部材の断面図である。 第５の変形例に係るリムに取り付けられた周波数調整部材の断面図である。

符号の説明

１ 車両用ホイール
２ タイヤ
３,３Ａ,３Ｂ,３Ｃ,３Ｄ,３Ｅ 周波数調整部材
４ タイヤ空気室
１１ リム
１１ｇ 連通孔
１３ 副気室
２２ インナライナ（タイヤの内壁面）
３１,３１Ｄ，３１Ｅ 弾性部材
３１ｂ フランジ部
３２,３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｅ 剛性部材

Claims (5)

1. リムとタイヤの内壁面との間に形成されるタイヤ空気室と、前記リムの周方向に沿って形成される副気室との間の連通孔に取り付けられる周波数調整部材であって、
   前記連通孔に内嵌する弾性変形可能な筒状の弾性部材と、
   この弾性部材に内嵌し、前記弾性部材より高剛性の材質から形成された筒状の剛性部材と、を備え、
   前記剛性部材が、交換可能に構成されていることを特徴とする周波数調整部材。
2. 前記弾性部材の端部には、フランジ部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の周波数調整部材。
3. 前記フランジ部は、前記端部に向けて縮径する形状に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の周波数調整部材。
4. 前記剛性部材は、前記弾性部材から前記副気室側に延出し、この延出した部分が前記周方向に屈曲するように形成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の周波数調整部材。
5. リムの周方向に沿って形成される副気室を有する車両用ホイールであって、
   前記リムとタイヤの内壁面との間に形成されるタイヤ空気室と、前記副気室との間に形成される連通孔に、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の周波数調整部材が取り付けられたことを特徴とする車両用ホイール。
   

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