JP2007302178A - 自動車用ホイール - Google Patents

Abstract

【課題】リム２４の曲げモードの一次固有振動数が容易に制御されうる自動車用ホイール２０の提供。
【解決手段】ホイール２０は、ディスク２２とリム２４とを備えている。ディスク２２は、本体３０とディスクフランジ３２とを備えている。リム２４は、ウェル３４、外側ビードシート３６、内側ビードシート３８、外側リムフランジ４０及び内側リムフランジ４２を備えている。ディスクフランジ３２のエッジ４６の軸方向位置は、周方向に沿って周期的に変動している。ディスクフランジ３２は、複数の凸出部４８と複数の凹陥部５０とを備えている。凸出部４８は、基準面４４の内側まで延在している。凹陥部５０は、基準面４４よりも外側に位置している。ディスクフランジ３２は、ウェル３４の内周面と積層されており、かつ内側ビードシート３８の内周面と積層されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、自動車に装着されるホイールに関する。

自動車のタイヤホイールは、タイヤとホイールとからなる。図８に、従来のホイール２が示されている。このホイール２は、ディスク４とリム６とからなる。ディスク４は、本体８とディスクフランジ１０とからなる。リム６は、ウェル１２、一対のビードシート１４及び一対のリムフランジ１６からなる。ディスクフランジ１０は、ウェル１２の内周面に接合されている。

自動車が走行すると、路面の微小な凹凸に起因して、タイヤが振動する。この振動は、ホイール２、ハブ、サスペンション等を介して伝播し、室内に至る。この振動は、ロードノイズと称されている。ロードノイズは、搭乗者に不快感を与える。ロードノイズの低減が、望まれている。

ホイール２には、リム６の曲げモードの振動と、ディスク４の倒れモードの振動とが生じる。曲げモードの振動は、ビードシート１４及びリムフランジ１６の半径方向への微小変形と復元との繰り返しによって生じる。曲げモードにおける一次固有振動数は、２００Ｈｚから４００Ｈｚまでの間に存在する。倒れモードの振動は、ディスク４の軸方向への微小変形と復元との繰り返しによって生じる。倒れモードの一次固有振動数も、２００Ｈｚから４００Ｈｚまでの間に存在する。これら一次固有振動数は、タイヤの振動周波数に近い。ホイール２は、タイヤと共振しやすい。共振により、タイヤの振動が室内に伝播しやすい。

倒れモードの一次固有振動数は、ディスク４の形状に依存して大幅に変動する。形状の工夫により、倒れモードの一次固有振動数が制御されうる。タイヤの振動周波数とは大きく異なる倒れモードの一次固有振動数を備えたホイール２は、比較的容易に得られうる。曲げモードの一次固有振動数の制御が、急務である。

特開２００４−３２２８９８公報には、リムフランジにリング状の強化部材が接合されたホイールが開示されている。この強化部材は、リムの曲げを抑制する。この強化部材により、曲げモードの一次固有振動数が制御されうる。特開２０００−２５５２０４公報には、金属製リングが填め込まれたホイールが開示されている。この金属製リングは、振動を抑制しうる。
特開２００４−３２２８９８公報 特開２０００−２５５２０４公報

特開２００４−３２２８９８公報に開示された強化部材は、ディスクと一体ではないので、リムの曲げは十分には抑制されない。さらに、強化部材の取付には手間がかかる。特開２０００−２５５２０４公報に開示された金属製リングは、ディスクと一体ではないので、リムの曲げは十分には抑制されない。さらに、金属製リングの取付には手間がかかる。

本発明の目的は、リムの曲げモードの一次固有振動数が容易に制御されうる自動車用ホイールの提供にある。

本発明に係る自動車用ホイールは、ディスクとリムとを備える。このディスクは、ディスクフランジを備える。このリムは、ウェル、外側ビードシート、内側ビードシート、外側リムフランジ及び内側リムフランジを備える。ディスクフランジは、ウェルの内周面及び内側ビードシートの内周面に積層されている。

好ましくは、ディスクフランジのエッジの全部又は一部は、基準面よりも内側に位置する。この基準面は、ウェルよりも内側に位置し、軸方向に対して垂直である。基準面と外側ビードシートの外側端との距離は、リム幅の８０％である。

好ましくは、ディスクフランジは、基準面の内側まで延在する複数の凸出部と、２つの凸出部に挟まれた複数の凹陥部とを備える。好ましくは、凸出部の数は４以上１０以下である。

好ましくは、基準面において、内側ビードシートの２０％以上がディスクフランジと積層される。

曲げモードの振動は、主として内側ビードシート及び内側リムフランジの変形に起因する。本発明に係るタイヤでは、内側ビードシートの内周面にディスクフランジが積層されているので、内側ビードシート及び内側リムフランジの変形が抑制される。このホイールでは、ディスクフランジによって曲げモードの一次固有振動数が制御されうる。このホイールでは、曲げモードの振動が倒れモードの振動に与える影響が小さい。このホイールは、タイヤと共振しにくい。このホイールにより、振動の室内への伝播が抑制される。このホイールでは、ディスク及びリム以外の部品は必要ない。

以下、適宜図面が参照されつつ、好ましい実施形態に基づいて本発明が詳細に説明される。

図１は、本発明の一実施形態に係る自動車用ホイール２０が示された斜視図である。このホイール２０は、ディスク２２とリム２４とを備えている。ディスク２２は、ハブ用孔２６及びボルト用孔２８を備えている。ボルト用孔２８にボルトが通されることにより、ホイール２０がハブに固定される。リム２４には、タイヤが装着される。

図２は、図１のホイール２０が示された拡大断面図である。この図２には、軸を含む平面に沿った断面が示されている。図２において、左右方向は軸方向である。図２において、右側が外側であり、左側が内側である。この図２には、ディスク２２とリム２４とが示されている。ディスク２２とリム２４とは、溶接によって接合されている。

ディスク２２は、本体３０とディスクフランジ３２とを備えている。本体３０とディスクフランジ３２とは、一体的に形成されている。ディスク２２は、鋼からなる。ディスク２２が他の金属から成ってもよい。

リム２４は、ウェル３４、外側ビードシート３６、内側ビードシート３８、外側リムフランジ４０及び内側リムフランジ４２を備えている。リム２４は、鋼からなる。リム２４が他の金属から成ってもよい。

図２において両矢印Ｗで示されているのは、リム幅である。リム幅Ｗは、ＪＡＴＭＡ規格のＲ章に規定された「Ａ寸法」に相当する。図２において二点鎖線４４で示されているのは、基準面である。基準面４４は、ウェル３４よりも内側に位置する。基準面４４は、軸方向に対して垂直である。基準面４４と外側ビードシート３６の外側端４６との距離は、リム幅Ｗの８０％である。

図２に示される通り、ディスクフランジ３２のエッジ４６の軸方向位置は、周方向に沿って周期的に変動している。このエッジ４６は、基準面４４よりも内側に位置する部分と、基準面４４よりも外側に位置する部分とを備えている。

ディスクフランジ３２は、複数の凸出部４８と複数の凹陥部５０とを備えている。凸出部４８は、基準面４４の内側まで延在している。凹陥部５０は、２つの凸出部４８に挟まれている。凹陥部５０は、基準面４４よりも外側に位置している。凸出部４８と凹陥部５０とは、周方向に沿って交互に配置されている。凸出部４８の数は、凹陥部５０の数と等しい。図２には、４つの凸出部４８と４つの凹陥部５０とが示されている。

ディスクフランジ３２のうち、図２において最も下方に示された部分では、エッジ４６が最も外寄りに位置している。ディスクフランジ３２は、ウェル３４の内周面のみと積層されている。この構造は、図８に示された従来のホイール２と同等である。一方、ディスクフランジ３２のうち図２において最も上方に示された部分では、エッジ４６が最も内寄りに位置している。エッジ４６は、内側ビードシート３８にまで至っている。換言すれば、ディスクフランジ３２は、ウェル３４の内周面と積層されており、かつ内側ビードシート３８の内周面と積層されている。

このホイール２０では、内側ビードシート３８及び内側リムフランジ４２の半径方向への変形が、凸出部４８によって抑制される。このホイール２０では、ディスクフランジ３２によって曲げモードの一次固有振動数が制御されうる。倒れモードの一次固有振動数とは大幅に異なる曲げモードの一次固有振動数が設定されることにより、室内へ伝播する振動が抑制される。このホイール２０では、ディスクフランジ３２が剛性に寄与するので、リム２４の肉厚が小さく設定されうる。小さな肉厚は、ホイール２０の軽量に寄与する。

図２において両矢印Ｌ１で示されているのは、外側ビードシート３６の外側端４６から、最も内側に位置するエッジ４６までの距離である。振動抑制の観点から、リム幅Ｗに対する距離Ｌ１の比率は８０％以上が好ましく、８５％以上がより好ましく、９０％以上が特に好ましい。理想的には、この比率は１００％である。

図２において、両矢印Ｌ２で示されているのは、１つの凸出部４８におけるディスクフランジ３２と内側ビードシート３８との積層距離である。距離Ｌ２は、内側ビードシート３８の内周面と基準面４４との交差によって想定される円弧に沿って測定される。全ての凸出部４８の距離Ｌ２の合計は、「総積層距離ＴＬ」と称される。図２において両矢印Ｄで示されているのは、内側ビードシート３８の内径である。内側ビードシート３８の内周面の周長は、「Ｄ・π」である。下記数式（Ｉ）によって算出されるＰは、積層率である。
Ｐ ＝ （ＴＬ ／ （Ｄ ・ π）） ・ １００ （Ｉ）
振動抑制の観点から、積層率Ｐは２０％以上が好ましく、３０％以上がより好ましく、４０％以上が特に好ましい。ホイール２０の軽量の観点から、積層率Ｐは８０％以下が好ましく、７０％以下がより好ましく、６０％以下が特に好ましい。

ホイール２０のユニフォミティの観点から、凸出部４８の数は４以上が好ましく、５以上がより好ましい。製造容易の観点から、凸出部４８の数は１０以下が好ましく、８以下がより好ましい。ユニフォミティの観点から、多数の凸出部４８が周方向において等間隔で配置されることが好ましい。ユニフォミティの観点から、全ての凸出部４８が同一の形状を有することが好ましい。

図３は、本発明の他の実施形態に係る自動車用ホイール５２が示された断面図である。このホイール５２は、ディスク５４とリム２４とを備えている。ディスク５４は、本体５６とディスクフランジ５８とを備えている。ディスクフランジ５８は、ウェル３４の内周面と積層されている。このホイール５２が図２に示されたホイール２０と異なる点は、ディスクフランジ５８の形状である。ディスクフランジ５８のエッジ６０は、ジグザグ状である。このディスクフランジ５８は、凸出部６２と凹陥部６４とを備えている。凸出部６２は、基準面４４の内側まで延在している。凸出部６２は、内側ビードシート３８の内周面と積層されている。凹陥部６４は、２つの凸出部６２に挟まれている。凹陥部６４は、基準面４４よりも外側に位置している。

このホイール５２では、内側ビードシート３８及び内側リムフランジ４２の半径方向への変形が、凸出部６２によって抑制される。このホイール５２では、ディスクフランジ５８によって曲げモードの一次固有振動数が制御されうる。振動抑制の観点から、リム幅Ｗに対する距離Ｌ１の比率は８０％以上が好ましく、８５％以上がより好ましく、９０％以上が特に好ましい。理想的には、この比率は１００％である。振動抑制の観点から、上記数式（Ｉ）によって算出される積層率Ｐは２０％以上が好ましく、３０％以上がより好ましく、４０％以上が特に好ましい。ホイール５２の軽量の観点から、積層率Ｐは８０％以下が好ましく、７０％以下がより好ましく、６０％以下が特に好ましい。

ホイール５２のユニフォミティの観点から、凸出部６２の数は４以上が好ましく、５以上がより好ましい。製造容易の観点から、凸出部６２の数は１０以下が好ましく、８以下がより好ましい。ユニフォミティの観点から、多数の凸出部６２が周方向において等間隔で配置されることが好ましい。ユニフォミティの観点から、全ての凸出部６２が同一の形状を有することが好ましい。

図４は、本発明のさらに他の実施形態に係る自動車用ホイール６６が示された断面図である。このホイール６６は、ディスク６８とリム２４とを備えている。ディスク６８は、本体７０とディスクフランジ７２とを備えている。ディスクフランジ７２は、ウェル３４の内周面と積層されている。このホイール６６が図２に示されたホイール２０と異なる点は、ディスクフランジ７２の形状である。ディスクフランジ７２のエッジ７４は、波状である。このディスクフランジ７２は、凸出部７６と凹陥部７８とを備えている。凸出部７６は、基準面４４の内側まで延在している。凸出部７６は、内側ビードシート３８の内周面と積層されている。凹陥部７８は、２つの凸出部７６に挟まれている。凹陥部７８は、基準面４４よりも外側に位置している。

このホイール６６では、内側ビードシート３８及び内側リムフランジ４２の半径方向への変形が、凸出部７６によって抑制される。このホイール６６では、ディスクフランジ７２によって曲げモードの一次固有振動数が制御されうる。振動抑制の観点から、リム幅Ｗに対する距離Ｌ１の比率は８０％以上が好ましく、８５％以上がより好ましく、９０％以上が特に好ましい。理想的には、この比率は１００％である。振動抑制の観点から、上記数式（Ｉ）によって算出される積層率Ｐは２０％以上が好ましく、３０％以上がより好ましく、４０％以上が特に好ましい。ホイール６６の軽量の観点から、積層率Ｐは８０％以下が好ましく、７０％以下がより好ましく、６０％以下が特に好ましい。

ホイール６６のユニフォミティの観点から、凸出部７６の数は４以上が好ましく、５以上がより好ましい。製造容易の観点から、凸出部７６の数は１０以下が好ましく、８以下がより好ましい。ユニフォミティの観点から、多数の凸出部７６が周方向において等間隔で配置されることが好ましい。ユニフォミティの観点から、全ての凸出部７６が同一の形状を有することが好ましい。

図５は、本発明のさらに他の実施形態に係る自動車用ホイール８０が示された断面図である。このホイール８０は、ディスク８２とリム２４とを備えている。ディスク８２は、本体８４とディスクフランジ８６とを備えている。ディスクフランジ８６は、ウェル３４の内周面と積層されている。このホイール８０が図２に示されたホイール２０と異なる点は、ディスクフランジ８６の形状である。ディスクフランジ８６のエッジ８８のうち最も外側の部分は、内側ビードシート３８の外側端９０の近傍に位置している。このディスクフランジ８６は、凸出部９２と凹陥部９４とを備えている。凸出部９２は、基準面４４の内側まで延在している。凸出部９２は、内側ビードシート３８の内周面と積層されている。凹陥部９４は、２つの凸出部９２に挟まれている。凹陥部９４は、基準面４４よりも外側に位置している。凸出部９２と凹陥部９４との軸方向段差は、小さい。

このホイール８０では、内側ビードシート３８及び内側リムフランジ４２の半径方向への変形が、凸出部９２によって抑制される。このホイール８０では、ディスクフランジ８６によって曲げモードの一次固有振動数が制御されうる。振動抑制の観点から、リム幅Ｗに対する距離Ｌ１の比率は８０％以上が好ましく、８５％以上がより好ましく、９０％以上が特に好ましい。理想的には、この比率は１００％である。振動抑制の観点から、上記数式（Ｉ）によって算出される積層率Ｐは２０％以上が好ましく、３０％以上がより好ましく、４０％以上が特に好ましい。ホイール８０の軽量の観点から、積層率Ｐは８０％以下が好ましく、７０％以下がより好ましく、６０％以下が特に好ましい。

ホイール８０のユニフォミティの観点から、凸出部９２の数は４以上が好ましく、５以上がより好ましい。製造容易の観点から、凸出部９２の数は１０以下が好ましく、８以下がより好ましい。ユニフォミティの観点から、多数の凸出部９２が周方向において等間隔で配置されることが好ましい。ユニフォミティの観点から、全ての凸出部９２が同一の形状を有することが好ましい。

図６は、本発明のさらに他の実施形態に係る自動車用ホイール９４が示された断面図である。このホイール９４は、ディスク９６とリム２４とを備えている。ディスク９６は、本体９８とディスクフランジ１００とを備えている。このホイール９４が図２に示されたホイール２０と異なる点は、ディスクフランジ１００の形状である。ディスクフランジ１００のエッジ１０２は、軸方向の段差を有さない。換言すれば、エッジ１０２は円形である。このディスクフランジ１００は、全周にわたって、ウェル３４の内周面及び内側ビードシート３８の内周面と積層されている。

このホイール９４では、内側ビードシート３８及び内側リムフランジ４２の半径方向への変形が、ディスクフランジ１００によって抑制される。このホイール９４では、ディスクフランジ１００によって曲げモードの一次固有振動数が制御されうる。振動抑制の観点から、リム幅Ｗに対する距離Ｌ１の比率は８０％以上が好ましく、８５％以上がより好ましく、９０％以上が特に好ましい。理想的には、この比率は１００％である。

このディスクフランジは、凹陥部を備えていないので、重い。軽量の観点から、凹陥部５０（図２参照）を備えたホイールが好ましい。

［実施例］
図１及び図２に示されたホイールを４つ準備した。このホイールのサイズは、「１５×６．５−ＪＪ」である。このホイールは、７つの凸出部と７つの凹陥部とを備えている。このホイールでは、距離Ｌ１のリム幅Ｗに対する比率は９５％であり、積層率Ｐは４０％である。排気量が２０００ｃｍ^３であり、フロントエンジン前輪駆動タイプの乗用車を準備し、そのフロント左のハブにホイールを固定した。このホイールには、タイヤが装着されていない。フロント右、リア左及びリア右のハブには、タイヤが装着されたホイールを固定した。タイヤのサイズは、「１９５／６５Ｒ１５ ９１Ｈ」である。タイヤの内圧は、２３０ｋＰａである。フロント左のホイールを加振機に載置し、このホイールを振動させた。運転席の背シートに取り付けた騒音計により、室内に伝播する振動を測地した。この結果が、図７に示されている。

［比較例］
図８に示された市販のホイールを準備した。このホイールのディスクフランジは、ウェルとのみ積層されている。このホイールを乗用車に装着し、実施例と同様にして振動を測定した。この結果が、図７に示されている。

図７から明らかなように、実施例のホイールの音圧レベルは、比較例のホイールのそれに比べて低い。特に、３１５Ｈｚ近傍の周波数において、この傾向が顕著である。
この評価結果から、本発明の優位性は明らかである。

本発明に係るホイールは、種々の車両に装着されうる。

図１は、本発明の一実施形態に係る自動車用ホイールが示された斜視図である。 図２は、図１のホイールが示された拡大断面図である。 図３は、本発明の他の実施形態に係る自動車用ホイールが示された断面図である。 図４は、本発明のさらに他の実施形態に係る自動車用ホイールが示された断面図である。 図５は、本発明のさらに他の実施形態に係る自動車用ホイールが示された断面図である。 図６は、本発明のさらに他の実施形態に係る自動車用ホイールが示された断面図である。 図７は、振動測定の結果が示されたグラフである。 図８は、従来のホイールが示された断面図である。

符号の説明

２０、５２、６６、８０、９４・・・自動車用ホイール
２２、５４、６８、８２、９６・・・ディスク
２４・・・リム
３０、５６、７０、８４、９８・・・本体
３２、５８、７２、８６、１００・・・ディスクフランジ
３４・・・ウェル
３６・・・外側ビードシート
３８・・・内側ビードシート
４０・・・外側リムフランジ
４２・・・内側リムフランジ
４４・・・基準面
４６、６０、７４、８８、１０２・・・エッジ
４８、６２、７６、９２・・・凸出部
５０、６４、７８、９４・・・凹陥部

Claims (5)

1. ディスクとリムとを備えており、
   このディスクがディスクフランジを備えており、
   このリムがウェル、外側ビードシート、内側ビードシート、外側リムフランジ及び内側リムフランジを備えており、
   このディスクフランジが、ウェルの内周面及び内側ビードシートの内周面に積層されている自動車用ホイール。
2. 上記ウェルよりも内側に位置し、軸方向に対して垂直であり、外側ビードシートの外側端との距離がリム幅の８０％である基準面が想定されたとき、
   ディスクフランジのエッジの全部又は一部がこの基準面よりも内側に位置する請求項１に記載のホイール。
3. 上記ディスクフランジが、基準面の内側まで延在する複数の凸出部と、２つの凸出部に挟まれた複数の凹陥部とを備えている請求項２に記載のホイール。
4. 上記凸出部の数が４以上１０以下である請求項３に記載のホイール。
5. 上記基準面において、内側ビードシートの２０％以上がディスクフランジと積層されている請求項２から４の何れかに記載のホイール。

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