JP2007145189A - 車両用ホイール - Google Patents

Abstract

【課題】リムに中空状の気室を有するとともに、機械的強度に優れ、安定した走行を実現可能な車両用ホイールを提供する。
【解決手段】本発明の車両用ホイール１は、リム２とディスク９とを備え、リム２に中空状の気室５が形成された車両用ホイール１であって、リム２が、ディスク９と一体に鋳造されたリム本体３と、リム本体３の裏面６側に気室５を形成するようにリム本体３の裏面６全周に亘って配設された裏蓋部材４と、を有する車両用ホイール１。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両用ホイールに関する。さらに詳しくは、リムに中空状の気室を有するとともに、機械的強度に優れ、安定した走行を実現可能な車両用ホイールに関する。

近年、自動車、特に、高級車とされる自動車においては、操縦安定性と車内空間の快適さとが共に求められている。このため、いわゆる足回りと呼ばれるタイヤ、車両用ホイール、サスペンション等においては、例えば、サスペンションのアクティブ制御技術、防振ゴムやタイヤの構造の改良技術等が開発されてきている。

車両用ホイールに関しても種々の改良がなされており、例えば、車内騒音に対して、その大きな要因であるタイヤ空洞共鳴音を抑えるべく、副気室をリムホイール内に設け、この副気室と連通孔の寸法を調整することによりヘルムホルツ共鳴吸音器として作用させる車両用ホイール等が開示されている（例えば、特許文献１及び２参照）。

例えば、特許文献１に示すリムホイールは、リムと前記リムの径方向外側に配置される複数の蓋部材との間に形成され、周方向に間隔をあけて設けられた複数の隔壁により分割された複数の副気室（以下、単に「気室」ということがある）と、前記リム又は前記蓋部材の少なくとも一方に設けられ、底部位置がビードシートよりも径方向内側に位置する凹状のウエル部と、タイヤ主気室と前記副気室と連通させる連通部とを備えたものであり、前記副気室と前記連通部とでヘルムホルツ共鳴吸音器を構成したものである。

また、特許文献２には、隔壁により分割されていない連続した一つの気室を有する車両用ホイールや、個々に離隔した状態で気室が形成されている車両用ホイールが開示されている。
特開２００２−７９８０２号公報 特開２００４−２９１８９６号公報

しかしながら、例えば、特許文献１に示すリムホイールは、タイヤ装着面側にリムと蓋部材との接続箇所が存在するため、タイヤ装着面の機械的強度が低く、タイヤ装着時や走行時に、蓋部材が変形したり脱離してしまうという問題があった。

また、特許文献１及び２に示すリムホイールは、複数の蓋部材を個々に配設しなければならないため、リムホイールの製造工程が煩雑であるという問題があった。

本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、リムに中空状の気室を有するとともに、機械的強度に優れ、安定した走行を実現可能な車両用ホイールを提供する。

本発明は、以下の車両用ホイールを提供するものである。

［１］ リムと、ディスクとを備え、前記リムに中空状の気室が形成された車両用ホイールであって、前記リムが、前記ディスクと一体に鋳造されたリム本体と、前記リム本体の裏面側に前記気室を形成するように前記リム本体の裏面全周に亘って配設された裏蓋部材と、を有する車両用ホイール。

［２］ 前記リム本体が、前記リム本体の裏面に前記気室を周方向に区画するための壁部を有するものである前記［１］に記載の車両用ホイール。

［３］ 前記裏蓋部材が、表面部と、前記気室を周方向に区画する壁部とを有するものである前記［１］に記載の車両用ホイール。

［４］ 少なくとも一つの前記気室に、前記気室と前記気室のタイヤ装着面側の外部とを連通する連通孔が一つ以上穿設されている前記［１］〜［３］のいずれかに記載の車両用ホイール。

［５］ 前記裏蓋部材が、金属又は樹脂を含む材料からなるものである前記［１］〜［４］のいずれかに記載の車両用ホイール。

［６］ 前記気室の総体積が、タイヤ装着時における前記リムと前記タイヤによって囲われる空間の体積に対して２〜２５体積％に相当するものである前記［１］〜［５］のいずれかに記載の車両用ホイール。

本発明の車両用ホイールは、リムに中空状の気室を有するとともに、機械的強度に優れ、安定した走行を実現することができる。本発明の車両用ホイールは、上記気室に連通孔を穿孔することにより、走行中の空洞共鳴音を減少させる共鳴吸収が可能となる。

以下、図面を参照して、本発明の車両用ホイールの実施の形態について詳細に説明するが、本発明は、これに限定されて解釈されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて、種々の変更、修正、改良を加え得るものである。

まず、第一の発明の車両用ホイールの一の実施の形態について具体的に説明する。図１（ａ）は、本実施の形態の車両用ホイールを模式的に示す平面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示す車両用ホイールの回転軸を含む平面で切断した断面図である。また、図２は、図１（ｂ）に示す車両用ホイールのリム周辺部の拡大図、図３は、図２に示す車両用ホイールの断面図である。

本実施の形態の車両用ホイールは、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すような、タイヤを装着するためのリム２と、リム２を支えるディスク９とを備え、リム２に中空状の気室５が形成された車両用ホイール１であって、図２及び図３に示すように、リム２が、ディスク９と一体に鋳造されたリム本体３と、リム本体３の裏面６側に気室５を形成するようにリム本体３の裏面６全周に亘って配設された裏蓋部材４と、を有する車両用ホイール１である。

本実施の形態の車両用ホイール１は、リング状の裏蓋部材４がリム本体３の裏面６に配設されたものであり、リム本体３の裏面６の一部と裏蓋部材４とによって、リム２の裏面６全周に気室５が形成されている。

このような本実施の形態の車両用ホイール１は、機械的強度に優れ、安定した走行を実現することができる。また、このように気室５が形成された車両用ホイール１は、走行中の空洞共鳴音を減少させる共鳴吸収が可能となる。

特に、特開２００２−７９８０２号公報に示すような従来の車両用ホイールは、リムのタイヤ装着面側の表面に蓋部材等を配設して気室が形成されているため、タイヤ装着時に蓋部材が変形や脱離してしまうことがあるが、本実施の形態の車両用ホイール１は、裏蓋部材４がリム本体３の裏面６全周に亘って配設されており、実際にタイヤが装着されるリム本体３はディスク９と一体に鋳造されているため、タイヤの装着面側での変形や破損等を有効に防止することができる。

また、裏蓋部材４をリム本体３の裏面６に配設する際には、ディスク９の裏面側からリング状の裏蓋部材４を挿入することによって容易に配設することができる。

本実施の形態の車両用ホイール１は、図３に示すように、リム本体３が、リム本体３の裏面６に気室５を周方向に区画するための壁部８を有するものであってもよい。このように構成することによって、壁部８によって区画された二以上の気室５を形成することができる。このように、リム２に二以上の気室５が形成された車両用ホイール１は、ヘルムホルツ共鳴吸音器として用いた際の共鳴吸収の効果が増大する。また、このように、複数の気室５が壁部８によって区画されていると、気室５を個々に離隔して形成した場合と比較して、ヘルムホルツ共鳴吸音器としての効果を向上させることができる。

また、図３に示すようにリム本体３に壁部８を設けるのではなく、例えば、図４に示すように、裏蓋部材１４に気室５を周方向に区画するための壁部１８を設けてもよい。具体的には、裏蓋部材１４を、リム本体３の裏面６から所定の間隔を隔てて配設される表面部１７と、気室５を周方向に区画する壁部１８と、を有するものとする。

このように構成することによって、例えば、気室が形成されていない従来の車両用ホイールおけるリムを、本実施の形態の車両用ホイール１におけるリム本体３として用いることもできるため、例えば、気室が形成されていない従来の車両用ホイールに、図４に示すような裏蓋部材１４を配設して、本実施の形態の車両用ホイール１を製造することもできる。また、気室５の形状や気室５を分割する数を変更する場合であっても、リム本体３とディスク９とを鋳造する金型を変更しなくともよくなる。ここで、図４は、本実施の形態の車両用ホイールの他の例における断面図である。なお、図３に示す各要素と同様に構成されているものについては、同一の符号を付して説明を省略する。

また、図１（ａ）〜図３に示す本実施の形態の車両用ホイール１は、気室５が四つに区画されたものであるが、区画される気室５の数は四つに限定されることはなく、二以上であればよい。なお、走行中の空洞共鳴音を減少させる共鳴吸収を良好に行うためには、３個以上に気室５が区画されていることが好ましく、４個以上に気室５が区画されていることがさらに好ましい。このように構成することによって、共鳴吸収の効果が増大する。

図１（ａ）〜図３に示す本実施の形態の車両用ホイール１に使用される裏蓋部材４は、金属又は樹脂製のものを好適に用いることができる。例えば、金属製の裏蓋部材４はリム本体３に溶接等によって接続することができる。なお、金属製の裏蓋部材４としては、必要な機械的強度を得ることができるとともに軽量であることから、軽合金を主成分とすることが好ましく、具体的には、アルミニウム合金やマグネシウム合金を主成分とするものを挙げることができる。なお、本実施の形態において、主成分とは、裏蓋部材４全体に対する含有割合が、８０質量％以上の成分のことをいう。なお、金属製の裏蓋部材４としては、アルミニウム合金を主成分とするものであることがさらに好ましい。

また、裏蓋部材４が樹脂製のものである場合には、リム本体３に接着材等によって接続することができる。なお、樹脂製の裏蓋部材４としては、尿素樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、ウレタン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリプロピレン樹脂からなる群から選択される少なくとも一種から構成されていることがさらに好ましい。

なお、裏蓋部材４をリム本体３に接続する際には、裏蓋部材４とリム本体３との接続部に隙間ができないように接続することが好ましい。裏蓋部材４とリム本体３との接続部に隙間ができてしまうと、気室５の密閉性が確保できなくなり、共鳴吸収の効果が十分に得られないことがある。

また、この裏蓋部材４の厚さについては、車両用ホイール１の大きさや、その材質等によっても異なるが、例えば、１〜８ｍｍであることが好ましく、２〜５ｍｍであることが好ましい。裏蓋部材４が薄過ぎると、タイヤの装着時や車両の走行時に裏蓋部材４が変形し、気室５の形状が変化してしまうことがある。また、裏蓋部材４が厚すぎると、車両用ホイール１が必要以上に重くなってしまい、車両の走行時における燃料消費率が悪化することや、裏蓋部材４の加工、例えば、所定形状への曲げ加工やリム本体３への接続が困難になることがある。

また、リム本体３は、ディスク９と一体に鋳造されたものであり、裏蓋部材４をその裏面に配設することによって、リム本体３と裏蓋部材４との間に気室５が形成されるような形状に形成されている。

リム本体３を形成する材料については特に制限はないが、例えば、車両用ホイール１として必要な機械的強度を得ることができるとともに軽量であることから、軽合金を主成分とすることが好ましく、具体的には、アルミニウム合金やマグネシウム合金を主成分とすることが好ましい。なお、本実施の形態において、主成分とは、リム本体３全体に対する含有割合が、８０質量％以上の成分のことをいう。

また、本実施の形態の車両用ホイール１は、少なくとも一つの気室５に、気室５と気室５のタイヤ装着面側の外部とを連通する連通孔１０が一つ以上穿設されていることが好ましい。このように連通孔１０を穿設することにより、連通孔１０と気室５とがヘルムホルツ共鳴吸音器となり、走行中の空洞共鳴音を減少させる共鳴吸収が可能となる。

なお、この連通孔１０は、少なくとも一つの気室５に対して穿設されていれば空洞共鳴音の効果を得ることができるが、本実施の形態の車両用ホイール１においては、壁部８によって区画された全ての気室５に対して、一つ以上の連通孔１０が穿設されていることが好ましい。このように構成することによって、上述した共鳴吸収の効果をより向上させることができる。

さらに、上述したように気室５に連通する連通孔１０が穿設されている場合には、良好な共鳴吸収の効果を得るために、気室５と連通孔１０とが、下記式（１）の関係を満たすように構成されていることが好ましい。

（但し、Ｖは気室の総体積（ｃｍ³）、Ｓは連通孔の総断面積（ｃｍ²）、Ｌは連通孔の長さ（ｃｍ）、Ｎは一つの気室に穿設する連通孔の数（個）、及びＣは音速（ｃｍ／ｓｅｃ）を示す）

気室５と連通孔１０とを、上記式（１）の関係を満たすような構成とすることにより、車両用ホイールに装着したタイヤの空洞共鳴音と同程度の周波数の共鳴周波数を設定することが可能となり、タイヤの空洞共鳴音を良好に減少させることができる。なお、それぞれの気室５に穿設する連通孔１０の数を異ならせる場合には、前記式（１）におけるＮは一つの気室５に穿設する連通孔１０の平均数（個）とする。

また、本実施の形態の車両用ホイール１は、気室５の総体積が、タイヤ装着時におけるリム２とタイヤ（図示せず）によって囲われる空間の体積に対して２〜２５体積％に相当するものであることが好ましく、３〜１５体積％に相当するものであることがさらに好ましい。なお、気室５の総体積が２体積％未満となった場合には、車両用ホイール１の走行時の乗り心地の改良効果や共鳴吸収の効果が低下することがあり、２５体積％を超えると、車両用ホイール１によって共鳴吸収を行う場合に、低周波に対してバネ定数が下がり減衰性が低下することがある。

以下、本実施の形態の車両用ホイールを製造する方法について説明する。本実施の形態の車両用ホイールを製造する際には、まず、ディスクとリム本体とを鋳造によって形成する。具体的には、ディスクとリム本体との形状に対応して形成されたキャビティに溶融又は半溶融金属を充填して鋳造し、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すような、ディスク９とリム本体３とを得る。ディスク９とリム本体３とのバリ取り、溶体化処理や時効化処理等の熱処理などについては、鋳造後に行ってもよい。

なお、上記したようにディスク９とリム本体３とを鋳造する際には、図３に示すように、リム本体３の裏側に気室５を区画するための壁部８を形成してもよい。

ディスクとリム本体とを鋳造する鋳造方法については、従来公知の鋳造方法を好適に用いることができる。例えば、軽量アルミホイールを製造する場合には、重力鋳造法、可傾鋳造法、低圧鋳造法、中圧鋳造法、高圧鋳造法、低速充填高圧鋳造法、ダイキャスト鋳造法等を好適に用いることができる。

次に、図２及び図３に示すような、リング状の裏蓋部材４を形成する。この裏蓋部材４は、例えば、板状の部材を、リム本体３の裏側の内径に応じた大きさのリング状に曲げ加工して形成することができる。なお、図４に示すように、裏蓋部材１４は壁部１８を有するものとする場合には、壁部１８となる板状の部材を、リム２の径方向に起立するように溶接や接着剤等によって接続する。

次に、図２及び図３に示すように、ディスク９の裏側から裏蓋部材４を挿入して、リム本体３の裏面６に裏蓋部材４を配設する。なお、リム本体３と裏蓋部材４とが接触する部位に隙間ができないように、溶接や接着剤等を用いて接続することが好ましい。このように接続することにより、気密性に優れた気室５を形成することができる。

また、少なくとも一つの気室５に、気室５と気室５の外側とを連通する連通孔１０を一つ以上穿設する際には、リム本体３の気室５が形成されている部位に連通孔１０を穿設する。

以上説明したようにして、リムに中空状の気室を有するとともに、機械的強度に優れ、安定した走行を実現可能な本実施の形態の車両用ホイールを簡便に製造することができる。

本発明の車両用ホイールは、リムに中空状の気室を有するとともに、機械的強度に優れ、安定した走行を実現することができる。特に、本実施の形態の車両用ホイールは、走行中の空洞共鳴音を減少させる共鳴吸収を行う車両用ホイールとして用いることができる。

本発明の車両用ホイールの一の実施の形態を模式的に示す平面図である。 図１（ａ）に示す車両用ホイールの回転軸を含む平面で切断した断面図である。 図１（ｂ）に示す車両用ホイールのリム周辺部の拡大図である。 図２に示す車両用ホイールの断面図である。 本発明の車両用ホイールの一の実施の形態の他の例における断面図である。

符号の説明

１：車両用ホイール、２：リム、３：リム本体、４：裏蓋部材、５：気室、６：裏面（リム本体の裏面）、８：壁部、９：ディスク、１０：連通孔、１４：裏蓋部材、１７：表面部、１８：壁部。

Claims (6)

1. リムと、ディスクとを備え、前記リムに中空状の気室が形成された車両用ホイールであって、
   前記リムが、前記ディスクと一体に鋳造されたリム本体と、前記リム本体の裏面側に前記気室を形成するように前記リム本体の裏面全周に亘って配設された裏蓋部材と、を有する車両用ホイール。
2. 前記リム本体が、前記リム本体の裏面に前記気室を周方向に区画するための壁部を有するものである請求項１に記載の車両用ホイール。
3. 前記裏蓋部材が、表面部と、前記気室を周方向に区画する壁部とを有するものである請求項１に記載の車両用ホイール。
4. 少なくとも一つの前記気室に、前記気室と前記気室のタイヤ装着面側の外部とを連通する連通孔が一つ以上穿設されている請求項１〜３のいずれかに記載の車両用ホイール。
5. 前記裏蓋部材が、金属又は樹脂を含む材料からなるものである請求項１〜４のいずれかに記載の車両用ホイール。
6. 前記気室の総体積が、タイヤ装着時における前記リムと前記タイヤによって囲われる空間の体積に対して２〜２５体積％に相当するものである請求項１〜５のいずれかに記載の車両用ホイール。

Images