JP2008221889A - タイヤホイール - Google Patents

Abstract

【課題】構造の複雑化と重量増加を伴うことなく、ロードノイズ性能に優れたタイヤホイールを提供する。
【解決手段】タイヤを取り付ける環状のリム２と、リム２の内周側に固定され、回転中心部に車軸に固定するハブ部４を有するディスク部３とを備えたタイヤホイールに、複数のボルト締結用孔７ａ〜７ｄをハブ部４に周方向に等間隔に、且つホイール中心からの取り付け距離を示しつつ、周方向の次数分析を行った場合に２次成分を有する特性線上に配置する。
【選択図】図１

Description

本発明は、タイヤが組み付けられるタイヤホイールに関する。

荒れた路面を走行すると、路面の凹凸より受ける外力によってタイヤホイールがハブ部を固定点としてその外周側が車軸方向に振動する（以下、この振動方向を面外曲げモードの振動という。）
この面外曲げモードの振動が共振を起こすと、車軸を伝わって最終的に車室内騒音となる。このようなタイヤホイールの共振による車室内騒音を低減化（ロードノイズ性能の向上）する必要がある。

車室内騒音の低減を図ったタイヤホイールの従来例として、タイヤホイールに減衰材を貼り付けたり、ダイナミックダンパを付加することによって制振するものが提案されている（特許文献１参照）。

この従来例では、制振作用によってタイヤホイールの共振によるピークレベルを低減し、車室内騒音の低減化（ロードノイズ性能の向上）を図るものである。

又、他の従来例としては、タイヤホイールのディスク部の湾曲突出部を楕円形状としたものが提案されている（特許文献２参照）。つまり、タイヤホイールは、回転中心であるハブ部を中心とする点対称の回転構造体であったが、楕円状の湾曲突部によって非対称の回転構造体とする。

この他の従来例では、タイヤホイールの共振ピーク周波数を分散することによって共振によるピークレベルを低減し、車室内騒音の低減化（ロードノイズ性能の向上）を図るものである。
特開２００２−２６４６０３号公報 特開２００３−５０１３０５号公報

しかしながら、前者の従来例では、タイヤホイールの構造が複雑化すると共にタイヤホイールの重量増加になる。

後者の従来例では、タイヤホイールのディスク部の剛性が周方向に一律ではなくなる。そのため、剛性の弱い箇所に対し最低限の剛性を確保するようタイヤホイールを作製すると、タイヤホイールの重量が増加する。つまり、タイヤホイールの軽量化と剛性を両立させることができない。

そこで、本発明は、前記した課題を解決すべくなされたものであり、構造の複雑化と重量増加を伴うことなく、ロードノイズ性能に優れたタイヤホイールを提供することを目的とする。

請求項１の本発明は、タイヤを取り付ける環状のリムと、前記リムの内周側に固定され、回転中心部に車軸に固定するハブ部を有するディスク部と、前記ハブ部に周方向に等間隔に配置された複数のボルト締結用孔を備えたタイヤホイールにおいて、複数の前記ボルト締結用孔は、周方向位置に対するホイール中心からの取り付け距離を示す特性線上に位置し、前記特性線について周方向の次数解析を行なった場合に２次成分を有することを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１に記載のタイヤホイールであって、前記ボルト締結用孔が４箇所配置され、それぞれの前記ボルト締結用孔は、回転中心角度で１８０度の間隔で配置されたもの同士が同一円周上に、且つ回転中心角度で９０度の間隔で配置されたもの同士が異なる円周上に配置されたことを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１に記載のタイヤホイールであって、前記ボルト締結用孔が５箇所配置され、それぞれの前記ボルト締結用孔は、ホイール中心と前記ボルト締結用孔の１つを通る任意の仮想軸に対して軸対称位置に配置されたもの同士が同一円周上で、且つ、仮想軸に対して軸対称位置とはならないもの同士が異なる円周上に配置されると共に、前記仮想軸が通るものが他の４箇所とは共に異なる円周上に配置されたことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、タイヤホイールの面外曲げモードの固有振動数は、ディスク部の面外曲げ剛性のみならず車軸に取り付けされるハブ取り付け状態に影響を受け、ハブ取り付け箇所である複数のボルト締結用孔は、周方向位置に対するホイール中心からの取り付け距離を示す特性線に対し、周方向に次数分析を行った場合に２次成分を有する位置に設定されているため、面外曲げモードの固有振動数の共振ピーク周波数が分散し、共振によるピークレベルが低減され、これによって、車室内騒音が低減し、ロードノイズ性能が向上する。そして、ディスク部の面外曲げ剛性を周方向に変化させる必要がないため、構造の複雑化と重量増加をもたらすことなくロードノイズ性能を低減できる。以上より、構造の複雑化と重量増加を伴うことなく、ロードノイズ性能に優れたタイヤホイールを提供することができる。

請求項２の発明によれば、４箇所のボルト締結用孔を用いて車軸に固定するタイヤホイールについて、構造の複雑化と重量増加を伴うことなく、ロードノイズ性能の向上を図ることができる。

請求項３の発明によれば、５箇所のボルト締結用孔を用いて車軸に固定するタイヤホイールについて、構造の複雑化と重量増加を伴うことなく、ロードノイズ性能の向上を図ることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

（第１の実施の形態）
図１〜図５は本発明の第１の実施の形態を示し、図１はタイヤホイールの正面図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図、図３は４箇所のボルト締結用孔の配置位置を詳細に示す図、図４（ａ）は比較例１のタイヤホイールの正面図、図４（ｂ）は比較例１の４箇所のボルト締結用孔の配置位置を詳細に示す図、図５（ａ）は比較例２の４箇所のボルト締結用孔の配置位置を詳細に示す図、図５（ｂ）は比較例２の４箇所のボルト締結用孔の配置位置を詳細に示す図、図６は第１の実施の形態と比較例１、２について、４箇所のボルト締結用孔の回転中心角度（周方向位置）とホイール中心位置からの距離との関係を示す特性線図、図７は図６の特性線図を周方向に次数分析（フーリエ変換）を行い、ホイール中心からボルト締結用孔までの距離の周方向の次数成分を示す図、図８は第１の実施の形態と比較例１、２についての車室内騒音の測定データを示す図である。

図１及び図２に示すように、タイヤホイール１Ａは、スチール製であり、タイヤ（図示せず）を取り付ける環状のリム２と、このリム２の内周側に固定され、回転中心部に車軸（図示せず）に固定するハブ部４を有するディスク部３とを備えている。

ディスク部３の外周には、多数の孔５が形成されている。多数の孔５は、周方向に等間隔の位置に配置されている。つまり、ディスク部３の面外曲げ剛性は、周方向に一律に設定されている。

ハブ部４には、ホイール中心に中心孔６が設けられ、この中心孔６の外周に４箇所のボルト締結用孔７ａ〜７ｄが設けられている。

４箇所のボルト締結用孔７ａ〜７ｄは、図３に詳しく示すように、周方向に９０度の等間隔に配置されているが、ホイール中心からの取り付け距離が一律ではなく設けられている。具体的には、４箇所のボルト締結用孔７ａ〜７ｄは、回転中心角度で１８０度の間隔で配置されたもの（ホイール中心を挟んで対向するボルト締結用孔）同士が同一円周上で、且つ、回転中心角度で９０度の間隔で配置されたもの（周方向に隣合うボルト締結用孔）同士が異なる円周上に配置されている。互いに対向するボルト締結用孔７ｂ，７ｄは、半径Ｌ１の円周上に、他の互いに対向するボルト締結用孔７ａ，７ｃは、半径Ｌ２の円周上に配置されている。

このような配置のボルト締結用孔７ａ〜７ｄを用いて車軸に取り付けされたタイヤホイール１Ａは、一回転する間に、剛性の高い箇所（ボルト締結用孔７ｂ、７ｄの外周側）と剛性の低い箇所（ボルト締結用孔７ａ，７ｃの外周側）とが交互に２回ずつ現れる構造、換言すれば、２次成分を有する構造となるため、面外曲げ振動に際して２つの固有振動数を持つことになる。

次に、比較例１と比較例２のタイヤホイール１Ｂ，１Ｃの構成を説明する。図４（ａ）、（ｂ）に示すように、比較例１のタイヤホイール１Ｂは、第１の実施の形態と同様に、ディスク部３の外周には多数の孔５が形成され、その多数の孔５はホイール中心に対して点対称の位置に設定されている。つまり、ディスク部３の面外曲げ剛性は、第１の実施の形態と同様に、周方向に一律に設定されている。

又、４箇所のボルト締結用孔７ａ〜７ｄは、周方向に９０度の等間隔の位置で、且つ、ホイール中心から一定の距離（半径Ｌ１の円周上）に設定されている。つまり、ハブ取り付け状態は、第１の実施の形態と異なり、同一円周上に設定されている。

図５（ａ）、（ｂ）に示すように、比較例２のタイヤホイールは、ディスク部３の外周には多数の孔５が形成されているが、第１の実施の形態と異なり、その多数の孔５の一部は横長孔５Ａである。ディスク部３は、ホイール中心に対して点対称でなく非対称構造体にある。従って、ディスク部３の面外曲げ剛性は、第１の実施の形態と異なり、周方向に一律でなく変化するように設定されている。

又、４箇所のボルト締結用孔７ａ〜７ｄは、前記比較例１と同様に、周方向に９０度の等間隔の位置で、且つ、ホイール中心から一定の距離（半径Ｌ１の円周上）に設定されている。つまり、ハブ取り付け状態は、第１の実施の形態と異なり、同一円周上に設定されている。

第１の実施の形態に係るタイヤホイール１Ａと比較例１、２の各タイヤホイール１Ｂ，１Ｃにあって、横軸に４箇所のボルト締結用孔７ａ〜７ｄの周方向角度を、縦軸に４箇所のボルト締結用孔７ａ〜７ｄのホイール中心位置からの取り付け距離を取って、４箇所のボルト締結用孔７ａ〜７ｄの回転中心角度（周方向位置）とホイール中心位置からの距離との関係を示すと、図６のようになる。図６の各位置ポイントを結んで特性線を作成し、この特性線について周方向に次数分析（フーリエ変換）を行うと、ホイール中心からボルト締結用孔７ａ〜７ｄまでの取り付け距離の周方向の次数成分が算出される。この算出結果を示すと図７となる。

図７において、比較例１と比較例２では、ハブ取り付け状態が周方向に一律であるため、２次成分が現れず、第１の実施の形態では、ハブ取り付け状態が周方向に一律ではなく、周方向に周期的に変化するパターンであることから２次成分が現れる。つまり、面外曲げモードの固有振動数が２つであることを示す。

また、第１の実施の形態、比較例１及び比較例２の各タイヤホイール１Ａ，１Ｂ，１Ｃについて、車室内騒音の測定を行った。先ず、測定状況を説明すると、タイヤサイズを１８５／７０Ｒ１４、ホイールサイズを６Ｊ（スチール製）、タイヤ内圧を２００ｋＰａとし、２０００ｃｃクラスの乗用車に２名が乗車した。そして、荒れたアスファルトを走行したときのドライバー耳元での騒音を測定した。又、ボルト締結用孔７ａ〜７ｄのホイール中心からの距離は、比較例１，２では５０ｍｍ、第１の実施の形態では５０ｍｍと６９．７ｍｍである。以上の測定条件の下に、図８に示す測定結果が得られた。

図８の測定結果より、次のような結論が導き出せる。まず、比較例１は、図４（ａ），（ｂ）に示すように、４箇所のボルト締結用孔７ａ〜７ｄは、周方向に９０度の等間隔に、且つホイール中心からの取り付け距離が一律に設けられているとともに、ディスク部３の外周には多数の孔５が、ホイール中心に対して点対称の位置に設定された、従来から一般的に用いられている形状である。したがって、比較例１を評価の基準とする。

比較例２は、ディスク部３のハブ取り付け状態が周方向に一律であるが、ディスク部３の面外曲げ剛性が周方向に一律ではないため、面外曲げモードの固有振動数として５０Ｈｚ差のある２つの固有振動数が発生した。そのため、タイヤホイール１Ｃの共振ピーク周波数が分散され、共振によるピークレベルが低下した。これによって、比較例１に対して車室内騒音が−３ｄＢ低減したと考えられる。

第１の実施の形態では、ディスク部３の面外曲げ剛性が周方向に一律であるが、ディスク部３のハブ取り付け状態が周方向に一律ではないため、面外曲げモードの固有振動数として６０Ｈｚ差のある２つの固有振動数が発生した。そのため、タイヤホイール１Ａの共振ピーク周波数が分散され、共振によるピークレベルが低下した。これによって、車室内騒音が比較例１に対して−３．５ｄＢ低減したと考えられる。

以上より、タイヤホイール１Ａの面外曲げモードの固有振動数は、ディスク部３の面外曲げ剛性と車軸に取り付けされるハブ取り付け状態とから影響を受ける。そして、本発明では、ハブ取り付け箇所は、複数のボルト締結用孔７ａ〜７ｄの取り付け距離が２次成分を有する位置に設定されているため、面外曲げモードの固有振動数の共振ピーク周波数が分散され、共振によるピークレベルが低減する。これによって、車室内騒音が低減し、ロードノイズ性能が向上する。そして、本発明では、ディスク部３の面外曲げ剛性を周方向に変化させる必要がないため、構造の複雑化と重量増加をもたらすことなくロードノイズ性能を向上できる。以上より、タイヤホイール１Ａについて、構造の複雑化と重量増加を伴うことなく、ロードノイズ性能の向上を図ることができる。

この第１の実施の形態では、タイヤホイール１Ａは、スチール製であるが、ディスク部３の形態を周方向に一律（点対称構造体）にできるため、アルミニウム製でも十分に剛性の高いものを作製できる。

（第２の実施の形態）
図９〜図１１は本発明の第２の実施の形態を示し、図９はタイヤホイールの正面図、図１０は５箇所のボルト締結用孔の配置位置を詳細に示す図、図１１は５箇所のボルト締結用孔の回転中心角度（周方向位置）とホイール中心位置からの半径距離との関係を示す特性線図である。

図９に示すように、タイヤホイール１０は、前記第１の実施の形態のものと比較するに、ボルト締結用孔７ａ〜７ｅの数及びその配置位置のみが相違し、他の構成は同一である。そのため、重複説明を回避するべく、図面の同一構成箇所には同一符号を付してその説明を省略し、異なる構成箇所のみを説明する。

つまり、ボルト締結用孔７ａ〜７ｅは５個であり、７２度の等間隔で周方向に配置されているが、前記第１の実施の形態と同様に、ホイール中心からの取り付け距離が一律ではなく設けられている。

具体的には、５箇所のボルト締結用孔７ａ〜７ｅは、図１０及び図１１に詳しく示すように、ホイール中心とボルト締結用孔７ａの１つを通る任意の仮想軸Ｊに対して軸対称位置に配置されたもの同士（７ｂと７ｅ）、（７ｃと７ｄ）が同一円周上で、且つ、仮想軸Ｊに対して軸対称位置とはならないもの同士が異なる円周上に配置されると共に、前記仮想軸Ｊが通るものが他の４箇所とは共に異なる円周上に配置されている。つまり、５箇所のボルト締結用孔７ａ〜７ｅは、３つの異なる半径Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５の円周上に配置されている。

この第２の実施の形態においても、前記第１の実施の形態と同様の理由によって、ハブ取り付け箇所である複数のボルト締結用孔７ａ〜７ｅは、周方向位置に対するホイール中心からの取り付け距離を示す特性線に対し、周方向に次数分析を行った場合に２次成分を有する位置に設定されているため、面外曲げモードの固有振動数の共振ピーク周波数が分散し、共振によるピークレベルが低減される。これによって、車室内騒音が低減し、ロードノイズ性能が向上する。そして、ディスク部３の面外曲げ剛性を周方向に変化させる必要がないため、構造の複雑化と重量増加をもたらすことなくロードノイズ性能を低減できる。以上より、タイヤホイールについて、構造の複雑化と重量増加を伴うことなく、ロードノイズ性能の向上を図ることができる。

前記第１及び第２の実施の形態では、ボルト締結用孔７ａ〜７ｄ，７ａ〜７ｅが４個の場合と５個の場合をそれぞれ示したが、これ以外の個数（３個、６個、７個等であっても良い。

前記各実施形態にあって、タイヤホイール１Ａ，１０は、スチール製であるがアルミニウム製等でも良いことはもちろんである。

本発明の第１の実施の形態を示し、タイヤホイールの正面図である。 本発明の第１の実施の形態を示し、図１のＡ−Ａ線断面図である。 本発明の第１の実施の形態を示し、４箇所のボルト締結用孔の配置位置を詳細に示す図である。 （ａ）は比較例１のタイヤホイールの正面図、（ｂ）は比較例１の４箇所のボルト締結用孔の配置位置を詳細に示す図である。 （ａ）は比較例２の４箇所のボルト締結用孔の配置位置を詳細に示す図、（ｂ）は比較例２の４箇所のボルト締結用孔の配置位置を詳細に示す図である。 第１の実施の形態、比較例１及び比較例２のそれぞれについて、４箇所のボルト締結用孔の回転中心角度（周方向位置）とホイール中心位置からの距離との関係を示す特性線図である。 図６の特性線図を周方向に次数分析（フーリエ変換）を行い、ホイール中心からボルト締結用孔までの距離の周方向の次数成分を示す図である。 第１の実施の形態と比較例１、２についての車室内騒音の測定データを示す図である。 本発明の第２の実施の形態を示し、タイヤホイールの正面図である。 本発明の第２の実施の形態を示し、５箇所のボルト締結用孔の配置位置を詳細に示す図である。 ５箇所のボルト締結用孔の回転中心角度（周方向位置）とホイール中心位置からの半径距離との関係を示す特性線図である。

符号の説明

１Ａ タイヤホイール
２ リム
３ ディスク部
４ ハブ部
５ 孔
６ 中心孔
７ａ〜７ｅ ボルト締結用孔
１０ タイヤホイール

Claims (3)

1. タイヤを取り付ける環状のリムと、前記リムの内周側に固定され、回転中心部に車軸に固定するハブ部を有するディスク部と、前記ハブ部に周方向に等間隔に配置された複数のボルト締結用孔を備えたタイヤホイールにおいて、
   複数の前記ボルト締結用孔は、周方向位置に対するホイール中心からの取り付け距離を示す特性線上に位置し、
   前記特性線について周方向の次数解析を行なった場合に２次成分を有することを特徴とするタイヤホイール。
2. 前記ボルト締結用孔が４箇所配置され、
   それぞれの前記ボルト締結用孔は、回転中心角度で１８０度の間隔で配置されたもの同士が同一円周上に、且つ回転中心角度で９０度の間隔で配置されたもの同士が異なる円周上に配置されたことを特徴とする請求項１に記載のタイヤホイール。
3. 前記ボルト締結用孔が５箇所配置され、
   それぞれの前記ボルト締結用孔は、ホイール中心と前記ボルト締結用孔の１つを通る任意の仮想軸に対して軸対称位置に配置されたもの同士が同一円周上で、且つ、仮想軸に対して軸対称位置とはならないもの同士が異なる円周上に配置されると共に、前記仮想軸が通るものが他の４箇所とは共に異なる円周上に配置されたことを特徴とする請求項１に記載のタイヤホイール。

Images