JP2009029348A - Vehicular wheel - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両走行中に、タイヤとリム部とにより閉鎖されたタイヤ内空洞部で発生する気柱共鳴音(いわゆる空洞共鳴音)を低減し得る車両用ホイールに関するものである。 The present invention relates to a vehicle wheel that can reduce air column resonance sound (so-called cavity resonance sound) generated in a tire cavity closed by a tire and a rim during traveling of the vehicle.
自動車等の車両では、エンジンノイズ低減技術の進歩により、車両走行中に、路面から入力する振動に起因するロードノイズが顕在化してきている。このロードノイズの一因として、タイヤと車両用ホイールのリム部とにより密閉されたタイヤ内空洞部で発生する空洞共鳴音が指摘されている。この空洞共鳴音は、車両走行中に路面から入力した振動により、タイヤ内空洞部の周長を一波長とする定在波が発生し、この定在波が特定の周波数帯(180Hz〜270Hz)で気柱共鳴現象を起こすことにより生ずる。 In vehicles such as automobiles, road noise caused by vibrations input from the road surface has become apparent during vehicle travel due to advances in engine noise reduction technology. As a cause of this road noise, a cavity resonance sound generated in a cavity portion in a tire sealed by a tire and a rim portion of a vehicle wheel has been pointed out. This cavity resonance sound generates a standing wave having a circumference of the cavity portion of the tire as one wavelength due to vibration input from the road surface while the vehicle is traveling, and this standing wave has a specific frequency band (180 Hz to 270 Hz). This is caused by the phenomenon of air column resonance.
上記した空洞共鳴音を低減する方法として、ヘルムホルツ式の共鳴形消音器を適用したり、クインケ式の干渉形消音器を適用したりする等の構成が提案されている。 As a method for reducing the above-described cavity resonance sound, configurations such as applying a Helmholtz resonance silencer or applying a quinque interference silencer have been proposed.
例えば特許文献1のように、車両用ホイールのリム部に、周方向に複数の副気室を形成し、該副気室とタイヤ内空域とを連通する孔部を設けた構成が提案されている。この構成は、副気室によりヘルムホルツ式の共鳴形消音器を構成したものであり、上記したタイヤ内空洞部で発生する空洞共鳴音を低減することが可能である。
For example, as in
また、特許文献2のように、車両用ホイールに、両端がリム部の外表面に開口する音波通路を配設した構成が提案されている。この構成は、音波通路を伝搬した音波とタイヤ内空洞部を伝搬した音波とを干渉させることにより減衰して、空洞共鳴音を低減するようにしたものであり、所謂クインケ式の干渉形消音器を適用した構成である。特に、音波通路の両端開口を周方向に180度隔てて対向する位置に設けると共に、該音波通路の長さを、タイヤ内空洞部における音波通路の両端開口間の長さに対して、両者を伝搬する音波の位相差が1/2波長となるように設定することにより、音波の干渉作用による空洞共鳴音の低減効果を最大限に発揮できるようにしている。
Further, as in
さらにまた、特許文献3にように、車両用ホイールのスポーク部を中空構造とし、該中空部に制振材を充満している構成が提案されている。この構成は、スポーク部の中空部に充填した制振材により、車両走行時にタイヤ内空洞部で発生する共鳴現象を低減できるようにしたものである。
ところで、上述した特許文献1,2のようにヘルツホルム式の共鳴形消音器またはクインケ式の干渉形消音器のいずれかを備えた構成の車両用ホイールにあっては、実験室内でタイヤを装着して実施する平板加振テストにより、空洞共鳴音を低減できることが確認できた。ここで、平板加振テストは、車両用ホイールのハブ取付部を拘束して、タイヤのトレッドに平板を介して所定の荷重を加える。そして、この平板をタイヤ(車両用ホイール)の面方向及び径方向に加振し、ハブ取付部における振動応答の伝達関数をとらえることによって実施している。尚、この平板加振テストでは、タイヤを装着した車両用ホイールを回転せずに行なっており、かつ、ヘルツホルム式の共鳴形消音器の孔部やクインケ式の干渉形消音器の開口部をタイヤの接地面に対向するように当該車両用ホイールを配置して実施する。そのため、ヘルツホルム式の共鳴形消音器やクインケ式の干渉形消音器による空洞共鳴音の低減効果が最大限に発揮され、その結果として、平板加振テストではその有用性が確認されている。
By the way, in a vehicle wheel having a configuration including either a Hertzholm-type resonance silencer or a Quinke-type interference silencer as described in
しかしながら、上述した特許文献1,2のようにヘルツホルム式の共鳴形消音器またはクインケ式の干渉形消音器のいずれかを備えた構成の車両用ホイールを車両に装着し、実車走行中のロードノイズを測定するテストを実施した結果、いずれの構成にあっても、ロードノイズを低減する効果が小さく、上記の平板加振テストから期待されるロードノイズの低減効果が発揮されなかった。この原因として、実車走行中にあっては、タイヤの接地面内に路面の凹凸が多く含まれるために、該路面による加振力をタイヤのトレッドで吸収する挙動を生じてしまい、空洞共鳴音のような高い周波数帯域では低減効果が発揮されないことが考えられる。この実車走行による結果から、ヘルツホルム式の共鳴形消音器やクインケ式の干渉形消音器を適用した上述した特許文献1,2の構成では、実車走行時におけるロードノイズを充分に低減できないということがわかった。
However, as described in
一方、上述した特許文献3の、スポーク部の中空部に制振材を充填する構成にあっては、中空部に制振材を充填する作業に要する手間とコストが増大する。さらに、スポーク部の中空部に充填する制振材を比較的多量に要するため、そのコストも増加する。尚、特許文献3の構成は、スポーク部の中空部が気密な構造であることを前提としており、該中空部を、上述した特許文献1のようにヘルムホルツ式の共鳴形消音器として適用するものと異なっている。すなわち、特許文献3の構成は、スポーク部の中空部で発生する共鳴音を低減しようとするものであり、タイヤ内空洞部で発生する空洞共鳴音を低減することができない。
On the other hand, in the configuration of
本発明は、車両走行中に、路面から入力する振動によりタイヤ内空洞部で発生する空洞共鳴音を低減し、ロードノイズを充分に低減することができる車両用ホイールを提案するものである。 The present invention proposes a vehicle wheel capable of sufficiently reducing road noise by reducing a cavity resonance generated in a cavity in a tire by vibration input from a road surface during traveling of the vehicle.
本発明は、車軸に固定されるハブ取付部と、タイヤを装着するリム部と、ハブ取付部とリム部とを連結する複数のスポーク部とを備えた車両用ホイールにおいて、スポーク部を中空とすることにより形成され、リム部を内外に貫通して該リム部の外表面で開口するリム側開口部を具備するスポーク空洞部と、ハブ取付部の外周縁に沿って設けられ、各スポーク空洞部の内端に夫々連通する環状空洞部とを備えると共に、スポーク空洞部の開口部に多孔質状の吸音材を埋入し、該スポーク空洞部を閉鎖するようにしたものであることを特徴とする車両用ホイールである。ここで、吸音材がスポーク空洞部を閉鎖するとは、該スポーク空洞部の開口部に吸音材が詰め込まれている状態であり、該吸音材の孔内を通じてスポーク空洞部とタイヤを装着して密閉されるタイヤ内空洞部とが連通している。 The present invention provides a vehicle wheel including a hub mounting portion fixed to an axle, a rim portion for mounting a tire, and a plurality of spoke portions that connect the hub mounting portion and the rim portion. Each of the spoke cavities is formed along the outer peripheral edge of the hub mounting portion, and has a rim side opening portion that passes through the rim portion inward and outward and opens at the outer surface of the rim portion. And an annular cavity that communicates with the inner end of each part, and a porous sound absorbing material is embedded in the opening of the spoke cavity so as to close the spoke cavity. This is a vehicle wheel. Here, the sound-absorbing material closes the spoke cavity, which means that the sound-absorbing material is packed in the opening of the spoke cavity, and the spoke cavity and the tire are attached and sealed through the hole of the sound-absorbing material. The tire cavity is communicated.
かかる構成にあっては、スポーク空洞部と環状空洞部とによりヘルムホルツ式の共鳴形消音器を応用した構成とすると共に、該スポーク空洞部のリム側開口部に吸音材を埋入したものであり、ヘルムホルツ式の共鳴形消音器と吸音材とを組み合わせることによって、タイヤを装着して密閉されるタイヤ内空洞部で発生する空洞共鳴音を効果的に低減できる。ここで、複数のスポーク空洞部と環状空洞部とが連通して一体的な比較的広い空域を構成していることから、ヘルムホルツ式の共鳴形消音器として空洞共鳴音を低減する作用が高い。そして、スポーク空洞部のリム側開口部を閉鎖する吸音材によって、該リム側開口部を入出する音波(空気の振動)のエネルギーを直接的に吸収することができるため、空洞共鳴音を低減することができる。さらに、多孔質状の吸音材により、スポーク空洞部のリム側開口部における空気の通過面積が小さくなるため、ヘルムホルツ式の共鳴形消音器としての空洞共鳴音を低減する作用が向上する。このように、本構成にあっては、ヘルムホルツ式の共鳴形消音器としての作用と吸音材の作用とが有効に組み合わされることによって、空洞共鳴音を低減する効果に優れたものとなっている。 In such a configuration, a Helmholtz resonance silencer is applied to the spoke cavity and the annular cavity, and a sound absorbing material is embedded in the rim side opening of the spoke cavity. By combining the Helmholtz type resonance silencer and the sound absorbing material, it is possible to effectively reduce the cavity resonance generated in the tire cavity where the tire is mounted and sealed. Here, since the plurality of spoke cavities and the annular cavities communicate with each other to form an integrated relatively wide airspace, the Helmholtz resonance silencer is highly effective in reducing the cavity resonance. The sound absorbing material that closes the rim side opening of the spoke cavity can directly absorb the energy of sound waves (air vibrations) entering and exiting the rim side opening, thus reducing the cavity resonance noise. be able to. Furthermore, the porous sound-absorbing material reduces the air passage area at the rim-side opening of the spoke cavity, so that the effect of reducing cavity resonance as a Helmholtz-type resonance silencer is improved. As described above, in this configuration, the effect as a Helmholtz type resonance silencer and the action of the sound absorbing material are effectively combined, so that the effect of reducing the cavity resonance noise is excellent. .
本発明は、上述した従来のヘルムホルツ式の共鳴形消音器のみを適用した構成、クインケ式の干渉形消音器のみを適用した構成、スポーク部内に制振材を充填する構成に比して、タイヤ内空洞部で発生する空洞共鳴音を低減する効果が著しく向上する。したがって、車両走行中にあって、刻々と変化する路面状況でも、タイヤ内空洞部で生ずる空洞共鳴音を充分に低減することができ得る。 The present invention provides a tire that has a configuration in which only the above-described conventional Helmholtz resonance silencer is applied, a configuration in which only a Quinke interference silencer is applied, and a configuration in which a vibration damping material is filled in the spoke portion. The effect of reducing the cavity resonance generated in the inner cavity is significantly improved. Therefore, it is possible to sufficiently reduce the cavity resonance sound generated in the tire cavity even when the vehicle is traveling and the road surface condition changes every moment.
また、スポーク空洞部としてはそのリム側開口部を比較的狭くした構成が好適に用い得る。これは、ヘルムホルツ式の共鳴形消音器として空洞共鳴音を低減する作用が高まるからである。この場合には、例えば、スポーク部を径外方向へ細くなる形状とする構成とすることができる。 Moreover, as a spoke cavity part, the structure which made the rim side opening part comparatively narrow can be used suitably. This is because the effect of reducing cavity resonance is enhanced as a Helmholtz type resonance silencer. In this case, for example, the spoke portion can be configured to become narrower in the radially outward direction.
また、吸音材としては、多孔質状のものであって、その内部を音波が空気の振動として伝搬する際に、該空気の振動を熱エネルギーに変換して吸音波作用を発揮するものであり、具体的には、発泡ウレタン、グラスウール、フェルト材などの音響インピーダンスが高いものを好適に用い得る。 Further, the sound absorbing material is a porous material, and when sound waves propagate through the inside as vibrations of the air, the vibrations of the air are converted into thermal energy to exhibit a sound absorbing action. Specifically, those having high acoustic impedance such as urethane foam, glass wool, felt material and the like can be suitably used.
上述した車両用ホイールにあって、ハブ取付部の外周縁から、各スポーク部の径方向中心線に沿ってスポーク空洞部内に延出し、環状空洞部を周方向で区画すると共に、各スポーク空洞部の内側部を周方向で二つの分割空洞部に二分する区画壁を各スポーク部毎に設けて、分割空洞部を介して各スポーク空洞部と環状空洞部とを連通し、区画壁の壁長さにより分割空洞部の径方向長さを規定することによって有効長が設定される、各スポーク空洞部と、分割空洞部と、環状空洞部とからなる空洞連通路を伝搬する音波と、リム部に装着したタイヤにより密閉されるタイヤ内空洞部を伝搬する音波とが互いに干渉して減衰するようにしたものである構成が提案される。 In the vehicle wheel described above, it extends from the outer peripheral edge of the hub mounting portion into the spoke cavity along the radial center line of each spoke, and defines the annular cavity in the circumferential direction, and each spoke cavity A partition wall that bisects the inner part of the wall into two divided cavities in the circumferential direction is provided for each spoke part, and the spoke cavities and the annular cavities communicate with each other through the divided cavities, and the wall length of the partition wall The effective length is set by defining the radial direction length of the split cavity portion, and the sound wave propagating through the cavity communication path composed of each spoke cavity portion, the split cavity portion, and the annular cavity portion, and the rim portion A configuration is proposed in which sound waves propagating through a tire cavity sealed by a tire mounted on the tire interfere with each other and attenuate.
かかる構成にあっては、区画壁により定められた空洞連通路を伝搬する音波が、タイヤ内空洞部を伝搬する音波と干渉することで両者が減衰することによって、タイヤ内空洞部に発生した空洞共鳴音を低減することができ得る。すなわち、本構成は、空洞連通路によってクインケ式の干渉形消音器を応用した構成をなし、上述したヘルムホルツ式の消音器および吸音材と共に組み合わせたものであり、それぞれの空洞共鳴音の低減作用が発揮されることによって、タイヤ内空洞部で発生する空洞共鳴音を低減する効果が一層向上する。そして、車両走行中に発生する空洞共鳴音を低減する効果も、上述した従来構成に比して一層向上する。 In such a configuration, the sound wave propagating through the cavity communication path defined by the partition wall interferes with the sound wave propagating through the tire cavity to attenuate both of them, thereby generating a cavity generated in the tire cavity. Resonance noise can be reduced. That is, this configuration is a configuration in which a quinke type interference silencer is applied by a cavity communication path, and is combined with the Helmholtz silencer and the sound absorbing material described above, and each cavity resonance noise is reduced. By being exhibited, the effect of reducing cavity resonance generated in the tire cavity is further improved. In addition, the effect of reducing the cavity resonance generated during vehicle travel is further improved as compared with the conventional configuration described above.
ここで、空洞連通路の有効長としては、該空洞連通路を伝搬する音波とタイヤ内空洞部を伝搬する音波とが互いに干渉して減衰する位相差を生じるように設定すれば良い。この位相差を整数倍とならないようにすれば、波の干渉作用によって減衰させることができる。具体的には1/4波長や1/3波長等の位相差を生じれば良く、1/2波長の位相差に近づけることが好適である。そして、このような位相差を生じる有効長とするように、区画壁の壁長さを設定すれば良い。この区画壁の壁長さとしては、各スポーク空洞部の内側部を少なくとも二分するように設定すれば良いのであって、区画壁により二分された分割空洞部がスポーク空洞部内で連通しているように、該スポーク空洞部の外端近傍まで延出するように構成することも可能である。 Here, the effective length of the cavity communication path may be set such that a sound wave propagating through the cavity communication path and a sound wave propagating through the cavity in the tire interfere with each other to attenuate each other. If this phase difference does not become an integral multiple, it can be attenuated by the interference of waves. Specifically, a phase difference such as ¼ wavelength or 波長 wavelength may be generated, and it is preferable to approximate the phase difference of ½ wavelength. And what is necessary is just to set the wall length of a partition wall so that it may be set as the effective length which produces such a phase difference. The wall length of the partition wall may be set so as to at least bisect the inner part of each spoke cavity, so that the divided cavity part divided by the partition wall is communicated in the spoke cavity part. Furthermore, it is also possible to constitute so as to extend to the vicinity of the outer end of the spoke cavity.
また、区画壁を設けることにより、スポーク部および環状空洞部を形成した部位の剛性及び強度を向上している。これにより、車両走行中の振動を抑制し、総じてタイヤ内空洞部の空洞共鳴音を低減する効果を奏し得る。そして、区画壁の壁長さを長く設定することにより、剛性と強度とが向上する傾向にある。そのため、上記した空洞連通路を伝搬する音波の干渉作用と、剛性および強度の向上による振動抑制作用とがバランス良く発生するように、区画壁の壁長さを設定することが好ましい。また、同様に、区画壁の幅も広く設定することにより、剛性と強度を向上することができる。 Further, by providing the partition wall, the rigidity and strength of the portion where the spoke part and the annular cavity part are formed are improved. Thereby, the vibration during vehicle travel can be suppressed, and the effect of reducing the cavity resonance noise in the tire cavity portion as a whole can be achieved. And it exists in the tendency for rigidity and intensity | strength to improve by setting the wall length of a partition wall long. Therefore, it is preferable to set the wall length of the partition wall so that the interference action of the sound wave propagating through the hollow communication path described above and the vibration suppressing action by improving the rigidity and strength occur in a well-balanced manner. Similarly, the rigidity and strength can be improved by setting the width of the partition wall wide.
このような構成にあって、区画壁を所定の壁長さとして、互いに対向するスポーク空洞部のリム側開口部を連通する空洞連通路の有効長を、当該空洞連通路を伝搬する音波とタイヤ内空洞部を伝搬する音波との位相差が半波長となるように設定しているものである構成が提案される。 In such a configuration, the partition wall is a predetermined wall length, the effective length of the cavity communication path communicating with the rim side opening of the spoke cavity facing each other, the sound wave propagating through the cavity communication path, and the tire A configuration is proposed in which the phase difference from the sound wave propagating through the inner cavity is set to a half wavelength.
ここで、基本的には、路面から伝わる振動によって、タイヤ内空洞部に一周を一波長とする定在波が発生する。そのため、振動を生じた部位から周方向へ180度反対側の部位では半波長進行することから、両部位の圧力の差が最も大きくなる。本構成にあっては、互いに対向するスポーク空洞部のリム側開口部が夫々に位置する部位で、半波長の位相差を有する音波を干渉させることによって、振動を生じた箇所とその対向する箇所との圧力の差を縮めることができ得る。これにより、タイヤ内空洞部で発生する空洞共鳴音を一層効果的に低減できる。すなわち、本構成は、上記したクインケ式の干渉形消音器を最も適切に応用した構成といえる。 Here, basically, a standing wave having one wavelength around the circumference is generated in the tire cavity due to vibration transmitted from the road surface. For this reason, the half-wavelength travels at a site 180 degrees opposite in the circumferential direction from the site where the vibration is generated, so that the difference in pressure between the two sites becomes the largest. In this configuration, the portions where the rim side openings of the spoke cavities facing each other are located, and the portions where vibrations are caused by the interference of sound waves having a half-wave phase difference and the portions facing each other It is possible to reduce the difference between the pressure and the pressure. Thereby, the cavity resonance sound which generate | occur | produces in the cavity part in a tire can be reduced more effectively. That is, this configuration can be said to be a configuration in which the above-described quinque interference silencer is applied most appropriately.
尚、互いに対向するスポーク空洞部としては、互いに180度反対側に位置するものが最も好適であるが、180度反対位置にできるだけ近いスポーク空洞部であっても良く、この場合にも上記作用効果を充分に発揮することができ得る。スポーク部が奇数本数設けられている車両用ホイールでは、できるだけ180度に近い二つのスポーク部に適用すれば良い。例えば、3本のスポーク部を有する構成では、3本全てに本構成を適用することが好適である。 The spoke cavities facing each other are most preferably located 180 degrees opposite to each other, but may be spoke cavities as close as possible to the 180 degrees opposite positions. Can be fully exhibited. A vehicle wheel having an odd number of spoke portions may be applied to two spoke portions as close to 180 degrees as possible. For example, in a configuration having three spoke portions, it is preferable to apply this configuration to all three.
本発明の車両用ホイールは、中空のスポーク部内に形成したスポーク空洞部をリム部外表面に開口し、且つ、該スポーク空洞部の内端に、ハブ取付部の外周縁に沿って形成した環状空洞部を連通するように設け、さらに、スポーク空洞部のリム側開口部に多孔質状の吸音材を埋入した構成としたものである。この構成は、ヘルムホルツ式の共鳴形消音器と吸音材とを有効に組み合わせることにより、両者が夫々に有する空洞共鳴音の低減作用を効果的に発揮することができる。したがって、比較的凹凸が粗い粗面路または比較的平滑なスムース面路などのいずれの路面を走行する際にも、ロードノイズを著しく低減することができ得る。 In the vehicle wheel of the present invention, a spoke cavity formed in a hollow spoke part is opened to the outer surface of the rim part, and an annular formed at the inner end of the spoke cavity part along the outer peripheral edge of the hub attachment part. The hollow portion is provided so as to communicate with each other, and a porous sound absorbing material is embedded in the rim side opening of the spoke hollow portion. In this configuration, by effectively combining the Helmholtz type resonance silencer and the sound absorbing material, it is possible to effectively exhibit the action of reducing the cavity resonance sound that both have. Therefore, road noise can be remarkably reduced when traveling on any road surface such as a rough road having relatively rough surfaces or a smooth surface having a relatively smooth surface.
このような車両用ホイールにあって、ハブ取付部の外周縁から各スポーク空洞部内に延出し、環状空洞部と各スポーク空洞部の内側部とを周方向に区画する区画壁を設け、該区画壁の壁長さにより有効長が設定される空洞伝達路を伝搬する音波と、タイヤ内空洞部を伝搬する音波とが互いに干渉して減衰するようにした構成にあっては、所謂クインケ式の干渉形消音器を応用した構成であり、空洞伝達路とタイヤ内空洞部とを夫々に伝搬する音波の干渉作用によって、空洞共鳴音を低減することができる。したがって、上記したヘルムホルツ式の共鳴形消音器を応用した構成と吸音材と共に有効に組み合わせられて、車両走行におけるロードノイズを低減する効果がさらに向上する。 In such a vehicle wheel, a partition wall extending from the outer peripheral edge of the hub mounting portion into each spoke cavity and partitioning the annular cavity and the inner part of each spoke cavity in the circumferential direction is provided. In the configuration in which the sound wave propagating through the cavity transmission path whose effective length is set by the wall length and the sound wave propagating through the tire cavity are mutually attenuated, the so-called Quinke type The configuration is an application of the interference silencer, and the cavity resonance can be reduced by the interference action of the sound wave propagating through the cavity transmission path and the tire cavity. Therefore, the effect of reducing road noise during vehicle travel is further improved by effectively combining the structure with the application of the Helmholtz resonance silencer and the sound absorbing material.
ここで、互いに対向するスポーク空洞部のリム側開口部を連通する空洞連通路の有効長を、当該空洞連通路を伝搬する音波とタイヤ内空洞部を伝搬する音波との位相差が半波長となるようにした構成にあっては、互いに対向する部位で半波長の位相差を有する音波を干渉させることによって、タイヤ内空洞部内に生じる振動圧力差を縮め、空洞共鳴音を低減することができ得る。したがって、車両走行におけるロードノイズを低減する効果がさらに向上する。 Here, the effective length of the cavity communication path communicating with the rim side opening of the spoke cavity facing each other is the half-wavelength of the phase difference between the sound wave propagating through the cavity communication path and the sound wave propagating through the tire cavity. In such a configuration, by causing the sound waves having a half-wave phase difference to interfere with each other at the portions facing each other, it is possible to reduce the vibration pressure difference generated in the tire cavity and reduce the cavity resonance noise. obtain. Therefore, the effect of reducing road noise during vehicle travel is further improved.
本発明の実施例を添付図面を用いて詳述する。
図1,2に、本発明にかかる自動車用ホイール1を示す。この自動車用ホイール1は、アルミニウム合金を鋳造成形してなるものであり、自動車の車軸が連結されるハブ取付部4と、タイヤが装着されるリム部3と、ハブ取付部4とリム部3とを連結する複数のスポーク部5とを備えてなる。ここで、ハブ取付部4と複数のスポーク部5とによりディスク部2を構成している。また、本実施例にあっては、スポーク部5を10本有する構成となっている。
Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
1 and 2 show an
ここで、ディスク部2のハブ取付部4は略円盤形となっており、その中央にハブ孔17が形成され、該ハブ孔17の径方向外側に位置して周方向に互いに均等間隔となるように複数個のボルト孔18が設けられている。さらに、ハブ取付部4の裏面に車軸のハブが圧着されるハブ取付面19を備えている。そして、このハブ取付部4の外周縁の外側には、表方向へ立ち上がる環状隆部8が設けられており、該環状隆部8から径外方向へ放射状に10本のスポーク部5が設けられている。スポーク部5は、その内端が周方向で太く、外方に向かって徐々に細くなる形状に形成されており、また、周方向に均等間隔で設けられている。すなわち、スポーク部5は、環状隆部8を介してハブ取付部4と接合している。
Here, the
一方、リム部3は、その両端開口縁にタイヤのビードを側方から保持するフランジ部10a、10bが形成され、各フランジ部10a、10bに、タイヤのビードを着座させて支持固定するビートシート部11a,11bが夫々に連成されている。さらに、両側のビードシート部11a,11bの間には、タイヤ装着時に、タイヤのビードを落とすためのドロップ部13が設けられている。さらに、表側ビードシート部11aとドロップ部13とがウエル部14を介して連成されている。このリム部3は、表側フランジ部10aから表側ビードシート部11aに至る内側で、上記した各スポーク部5の外端と夫々接合している。
On the other hand, the
尚、自動車用ホイール1にあっては、自動車に装着された場合にホイール外観となるディスク部2の表面により、所謂意匠面が構成されている。そして、自動車用ホイール1の上記した各部位はそれぞれ、中心軸線Lを中心とする同心状に形成されている。また、本実施例の自動車用ホイール1が、本発明にかかる車両用ホイールである。
In the
また、上記した自動車用ホイール1に、所定のタイヤ9を装着した場合に、リム部3と該タイヤ9とにより密閉された環状の空域が、本発明にかかるタイヤ内空洞部38である。
Further, when the
次に、本発明の要部について詳述する。
図2,3のように、スポーク部5は中空構造となっており、その内部をスポーク空洞部20としている。本実施例にあっては、全てのスポーク部5を同じ構成としている。そして、各スポーク空洞部20は、その外端がリム部3の表側ビードシート部11aを内外に貫通して、該ウエル部14の外表面で開口している。すなわち、表側ビードシート部11aの外表面には、スポーク空洞部20のリム側開口部22が夫々形成されている。また、上記したハブ取付部4の外周縁に沿って設けられた環状隆部8にあっても、中空構造を成しており、内部を環状空洞部21としている。この環状空洞部21に各スポーク空洞部20の内端が連通している。
Next, the main part of this invention is explained in full detail.
As shown in FIGS. 2 and 3, the
上記した環状空洞部21の内周端(ハブ取付部4の外周縁)の、各スポーク空洞部20と夫々対向する各部位から、各スポーク空洞部20の径方向中心線Mに沿って、該スポーク空洞部20内に至る区画壁25が夫々形成されている。すなわち、これら区画壁25は、環状空洞部21を径方向に沿って横断し、各スポーク空洞部20内に延出するように設けられている。この区画壁25により、環状空洞部21を周方向に区画すると共に、スポーク空洞部20内の該区画壁25が形成されている空域を周方向に二分している。ここで、スポーク空洞部20は、区画壁25により二分された分割空洞部27,27と、該区画壁25よりも径方向外側の同体空洞部28とから構成されている。そして、区画壁25により区画された環状空洞部21は、分割空洞部27,27と同体空洞部28とを介して連通している。
From the respective portions of the inner peripheral end (outer peripheral edge of the hub mounting portion 4) of the
スポーク空洞部20内における分割空洞部27,27の径方向長さは、区画壁25の壁長さにより規定される。そして、環状空洞部21と、各スポーク空洞部20の分割空洞部27,27および同体空洞部28とにより、これらが連通する空洞連通路30が形成される。この空洞連通路30の有効長Xが、前記した区画壁25の壁長さにより規定される分割空洞部27,27の径方向長さにより設定される。すなわち、区画壁25の壁長さを適宜設定することにより、空洞連通路30の有効長Xを設定することができ得る。
The radial lengths of the divided
ここで、空洞連通路30の有効長Xを、該空洞連通路30を伝搬する音波と、タイヤ9を装着して密閉されるタイヤ内空洞部38を伝搬する音波とが互いに干渉して減衰するように、区画壁25の壁長さを定めることにより設定している。本実施例にあっては、互いに対向するスポーク空洞部20の各リム側開口部22を連通する空洞連通路30の有効長Xが、当該空洞連通路30を伝搬する音波とタイヤ内空洞部38を伝搬する音波との位相差が半波長となるように、区画壁25を特定の壁長さとして設定している。そして、この互いに対向するスポーク空洞部20は、本実施例が10本のスポーク部5を均等間隔で備えた構成であることから、周方向で180度反対に位置するもの同士であり、一直線上に設けられている。尚、空洞連通路30の有効長Xは、区画壁25の壁長さだけでなく、スポーク空洞部20の本数や自動車用ホイール1の径寸法等によっても変わるため、これらに応じて、区画壁25の壁長さを適正に設定することが必要である。
Here, the effective length X of the
このように互いに対向するスポーク空洞部20の各リム側開口部22を空洞連通路30により伝搬する音波が、タイヤ内空洞部38を伝搬する音波に対して半波長ずれた位相差となるようにすることによって、両方の音波が干渉して減衰する。ここで、タイヤ9が路面から受けた振動は、タイヤ内空洞部38の一周を一波長とする定在波を生じ、路面との接地部位と該接地部位から180度反対となる部位との振動圧力の差が最も大きくなる。この振動圧力差を、当該空洞連通路30を伝搬した半波長ずれた音波を干渉させることによって縮めることができる。これにより、タイヤ内空洞部38で発生する空洞共鳴音を低減する効果が一層向上する。このように空洞連通路30の有効長Xを設定した構成は、クインケ式の干渉形消音器を最も適切に応用した構成となる。
In this way, the sound wave propagating through the rim-
また、上述したように各スポーク空洞部20はそれぞれタイヤ内空洞部38と連通していることから、空洞連通路30により各リム側開口部22を連通する。そのため、空洞連通路30を伝搬して各リム側開口部22から出た音波は、タイヤ内空洞部38を伝搬する音波と干渉する。そして、空洞連通路30を伝搬する音波も、タイヤ内空洞部38を伝搬する音波に対して位相差を生じる。この各リム側開口部22から出た音波の位相差は、互いに対向するスポーク空洞部20による位相差よりも小さくなるため、整数倍とならない。そのため、各スポーク空洞部20のリム側開口部22から出た音波の位相差によっても減衰作用が発揮され、空洞共鳴音を低減できる。
Further, as described above, each of the
さらに、上記した各区画壁25により、中空構造とした各スポーク部5と環状隆部8との剛性と強度とを夫々向上させている。これにより、自動車用ホイール1が充分な剛性と強度とを有し、当該ホイール1に生じる振動を抑制できるため、空洞共鳴音を低減することができ得る。
Further, the
また、各スポーク空洞部20は、上述したようにリム側開口部22でタイヤ内空洞部38と連通していることから、所謂ヘルムホルツ式の共鳴形消音器を応用した構成となっている。すなわち、タイヤ内空洞部38を伝わる音波がリム側開口部22からスポーク空洞部20に出入り(伝搬)することによって、当該音波の伝搬を遅延させることができるため、音波に位相差が生じて空気の振動エネルギーを低減する。これにより、タイヤ内空洞部38で発生した空洞共鳴音を低減することができ得る。尚、各スポーク空洞部20は、環状空洞部21を介して夫々連通していることから、各スポーク空洞部20および環状空洞部21によって比較的広い空域を構成している。この比較的広い空域によって、ヘルムホルツ式の共鳴形消音器としての作用を高く発揮することができるため、空洞共鳴音を低減する効果に優れている。
Each spoke
一方、各スポーク空洞部20のリム側開口部22には、連泡構造の発泡ウレタンを埋入し、該リム側開口部22を閉じている。この発泡ウレタンが本発明にかかる多孔質状の吸音材35であり、音波(空気の振動)が伝搬する際に、吸音材(発泡ウレタン)35の孔内で吸音する。これにより、タイヤ内空洞部38で発生した空洞共鳴音が、各スポーク空洞部20にリム側開口部22を通じて伝搬することによって、当該空洞共鳴音を低減することができる。さらに、この多孔質状の吸音材35によりリム側開口部22を閉じていることから、所望の音響インピーダンスとなっている。そのため、上記したヘルムホルツ式の共鳴形消音器として、音波の波長を遅延させる作用が高くなり、空洞共鳴音を低減する効果がさらに向上する。尚、吸音材35のリム側開口部22に埋入する埋入量としては、埋入量が少なければ、吸音力が低減する。逆に、吸音材35を過大に埋入しても、吸音力の向上効果が小さくなると共に、吸音材35の使用量増加に伴うコストアップの問題が生じてしまう。そのため、スポーク空洞部20のリム側開口部22に埋入する量を適切に設定する。具体的には、自動車用ホイール1として、リム側開口部22の外端から2〜4cm程度内方まで埋入するようにした構成が好適である。
On the other hand, foamed urethane having a continuous foam structure is embedded in the rim side opening 22 of each spoke
このように本実施例の自動車用ホイール1は、ヘルムホルツ式の共鳴形消音器を応用した構成と、クインケ式の干渉形消音器を応用した構成と、直接的に音波のエネルギーを吸収する吸音材35とを、夫々の作用が有効に発揮されるように適切に組み合わせたものとなっている。そして、これら夫々の作用の相乗効果も生じ得ることから、タイヤ内空洞部38で発生する空洞共鳴音を低減する効果が高い。
As described above, the
この本実施例の自動車用ホイール1にあっては、自動車に取り付けて実車走行した場合にも、タイヤ9が路面から受ける振動によって生じる共鳴現象を低減することができ、該共鳴現象によるロードノイズを低減することができ得る。以下に、本実施例の自動車用ホイール1を用いて実車走行によるロードノイズ評価テストを実施した結果について説明する。尚、本実施例の評価テストには、エンジンノイズ等を充分に低減する性能を有する自動車を用いている。
In the
このようなテスト車両(高性能車)に装着する自動車用ホイール1として、リム径が20インチのものを用いた。尚、この自動車用ホイール1は、上述した実施例の構成であり、10本のスポーク部5を有し、スポーク空洞部20および環状空洞部21を備えてなるものである。そして、この自動車用ホイール1に、タイヤ幅245mm、扁平率35%、リム径20インチサイズのタイヤ9を装着した。そして、テスト車両の四輪すべてに、本実施例の自動車用ホイール1を取り付けた。
As an
また、テスト車両には、操縦席と後右座席との窓側で、搭乗者の耳位置となる位置を音圧測定点として設定し、所定の音圧測定器を取り付けた。尚、本実施例の評価テストでは、この音圧測定器により測定した音波を1/3オクターブバンドで処理するようにした。 In addition, on the test vehicle, a position corresponding to the passenger's ear position was set as a sound pressure measurement point on the window side of the cockpit and the rear right seat, and a predetermined sound pressure measuring device was attached. In the evaluation test of this example, the sound wave measured by this sound pressure measuring device was processed in the 1/3 octave band.
このようなテスト車両を、約60km/hの速度で、ほぼ直線の道路を走行することにより、ロードノイズ評価テストを実施した。この道路は、路面状況が比較的スムースな道路であった。また、本実施例の自動車用ホイール1と比較するために、該自動車用ホイール1と外径寸法が同じであり、スポーク部5および環状隆部8が中実構造である従来構成の自動車用ホイール(図示せず)を用いて、同様にロードノイズ評価テストを実施した。この比較例の自動車用ホイールは、実施例の自動車用ホイール1に対してスポーク空洞部20、環状空洞部21、区画壁25,吸音材35等を設けていない以外は同じ構成としており、同じテスト車両で、同じタイヤ9を装着してテストを実施している。
A road noise evaluation test was performed by driving such a test vehicle on a substantially straight road at a speed of about 60 km / h. This road was a relatively smooth road. In addition, for comparison with the
ロードノイズ評価テストの結果を図4(A),(B)に示す。図4(A)は、操縦席の窓側耳位置における音圧レベルの測定結果であり、また、図4(B)は、後右座席の窓側耳位置における音圧レベルの測定結果である。操縦席と後右座席の両方で、400Hz以下のいずれの周波数帯にあっても、本実施例の自動車用ホイール1を装着したテスト車両で、比較例の場合に比して車内の音圧が低減していることを確認できた。特に、空洞共鳴音の主要因として考えられている200Hz〜250Hzの周波数帯で、音圧低減効果が高く表れている。さらに、この音圧レベルの測定結果をナローバンドで二次処理しても、空洞共鳴音の低減効果が明らかに表れている(図示省略)。
The results of the road noise evaluation test are shown in FIGS. FIG. 4A shows the measurement result of the sound pressure level at the window side ear position of the cockpit, and FIG. 4B shows the measurement result of the sound pressure level at the window side ear position of the rear right seat. In both the pilot seat and the rear right seat, in any frequency band of 400 Hz or less, the test vehicle equipped with the
このロードノイズ評価テスト結果から、本実施例の自動車用ホイール1は、実車走行時にロードノイズを低減する効果に優れていることが明らかである。そして、このロードノイズ評価テストは、比較的路面状況がスムースなほぼ直線の道路を一定速度で走行した場合であり、ロードノイズの低減効果が比較的抑制されているテスト条件と言える。そのため、比較的凹凸の粗い粗面路の走行時、カーブ走行時、速度を大きく変化した時等での条件設定をした場合には、本実施例の自動車用ホイール1がそのロードノイズの低減効果をさらに高く発揮できると考えられる。
From this road noise evaluation test result, it is clear that the
尚、本実施例の自動車用ホイール1にあっては、上述した平板加振テストでも、空洞共鳴音の低減効果が発揮された(図示省略)。
In the
上述した実施例の自動車用ホイール1にあっては、10本のスポーク部5を備え、その全てにスポーク空洞部20が形成された構成であるが、その他の構成として、スポーク部5の本数が3本、4本又は12本など様々な構成とすることができる。さらに、全てのスポーク部5の中で、所定本数のスポーク部5を中空構造としてスポーク空洞部20が形成されている構成としても良い。この場合には、スポーク空洞部20を形成した複数のスポーク部5を、周方向に均等間隔となるように設けることにより、上述した実車走行中のロードノイズ低減効果を安定して発揮でき得る。
In the
また、吸音材35としては、発泡ウレタンの他に、グラスウール、フェルト材などを用いることもできる。そして、吸音材35は、音響インピーダンスの高いものが好適に用い得る。
Further, as the
また、上述した実施例の自動車用ホイール1にあっては、スポーク空洞部20と環状空洞部21とにより空洞連通路30を構成したものであるが、その他の構成として、例えば、ハブ取付部にもスポーク空洞部や環状空洞部21と連通する空部を設ける構成とすることもでき得る。
Moreover, in the
本発明にあっては、上述した実施例に限定されるものではなく、その他の構成についても、本発明の趣旨の範囲内で適宜変更可能である。例えば、アルミニウム合金製の自動車用ホイール以外にも、スチール製やマグネシウム合金製の自動車用ホイールにも適用でき、また、鋳造成形した自動車用ホイール以外にもプレス加工により成形したものや鍛造成形したものにも適用できる。 In this invention, it is not limited to the Example mentioned above, About another structure, it can change suitably within the range of the meaning of this invention. For example, it can be applied to steel wheels and magnesium alloy automobile wheels in addition to aluminum alloy automobile wheels, and other than cast automobile wheels, those formed by pressing or forged. It can also be applied to.
1 自動車用ホイール
2 ディスク部
3 リム部
4 ハブ取付部
5 スポーク部
9 タイヤ
20 スポーク空洞部
21 環状空洞部
22 リム側開口部
25 区画壁
27 分割空洞部
28 同体空洞部
30 空洞連通路
35 吸音材
38 タイヤ内空洞部
X 有効長
DESCRIPTION OF
Claims (3)
スポーク部を中空とすることにより形成され、リム部を内外に貫通して該リム部の外表面で開口するリム側開口部を具備するスポーク空洞部と、
ハブ取付部の外周縁に沿って設けられ、各スポーク空洞部の内端に夫々連通する環状空洞部とを備えると共に、
スポーク空洞部の開口部に多孔質状の吸音材を埋入し、該スポーク空洞部を閉鎖するようにしたものであることを特徴とする車両用ホイール。 In a vehicle wheel comprising a hub mounting portion fixed to an axle, a rim portion for mounting a tire, and a plurality of spoke portions connecting the hub mounting portion and the rim portion,
A spoke cavity that includes a rim-side opening that is formed by hollowing the spoke and that passes through the rim inward and outward and opens at the outer surface of the rim;
An annular cavity portion provided along the outer peripheral edge of the hub attachment portion and communicating with the inner end of each spoke cavity portion;
A vehicle wheel, wherein a porous sound absorbing material is embedded in an opening of a spoke cavity and the spoke cavity is closed.
区画壁の壁長さにより分割空洞部の径方向長さを規定することによって有効長が設定される、各スポーク空洞部と、分割空洞部と、環状空洞部とからなる空洞連通路を伝搬する音波と、リム部に装着したタイヤにより密閉されるタイヤ内空洞部を伝搬する音波とが互いに干渉して減衰するようにしたものであることを特徴とする請求項1に記載の車両用ホイール。 From the outer peripheral edge of the hub mounting portion, it extends into the spoke cavity along the radial center line of each spoke, and the annular cavity is partitioned in the circumferential direction, and the inner part of each spoke cavity is divided into two in the circumferential direction. A partition wall that bisects the divided cavity is provided for each spoke part, and the spoke cavity and the annular cavity are communicated with each other through the divided cavity.
The effective length is set by defining the radial length of the divided cavity by the wall length of the partition wall, and propagates through the cavity communication path composed of each spoke cavity, the divided cavity, and the annular cavity. The vehicle wheel according to claim 1, wherein the sound wave and the sound wave propagating through the cavity in the tire sealed by the tire attached to the rim part interfere with each other and are attenuated.
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