JP2009214613A - リムホイール - Google Patents

Abstract

【課題】構造を簡略化しつつタイヤ主気室の空洞共鳴音を十分に低減できるリムホイールを提供する。
【解決手段】車両の走行によってタイヤ主気室１８にて空洞共鳴音が発生すると、副気室２０及び連通孔２２によって構成される共振器がタイヤ主気室１８の空洞共鳴音を減ずるように共鳴する。副気室２０において断面積の大きな太部２０Ａと小さな細部２０Ｂとを交互に設けることで、構造を簡略化しつつ、断面積を周方向に一定とした環状の副気室よりもタイヤ主気室１８の空洞共鳴音の低減効果を高めることが出来る。
【選択図】図１

Description

本発明は、タイヤを取り付ける車両用のリムホイールに係り、特に、車両に伝達される振動を抑制し、乗り心地の向上、車内騒音の低減等を図ることのできるリムホイールに関する。

近年、自動車の乗り心地性や静粛性を向上する高機能化が、特に高級車領域で進められている。
上記課題に対し、リムにヘルムホルツ共鳴吸音器を設けてタイヤ主気室に発生する騒音（空洞共鳴音）を低減する技術が種々提案されている。

従来技術として、周方向に連続している環状の副気室に連通孔を設けて構成されたヘルムホルツ共鳴吸音器を備えたリムホイールが提案されているが（例えば、特許文献１、２参照）、ある程度の騒音低減効果はあるが十分満足できるものでは無かった。
一方、特許文献３に開示のリムホイールでは、環状の中空部の複数箇所に隔壁を設けることで複数の副気室を形成し、この副気室の壁面にタイヤ主気室と連通する連通孔を形成してヘルムホルツ共鳴吸音器を構成している。即ち、周方向に複数のヘルムホルツ共鳴吸音器を設けることで高い騒音低減効果が得られている。
特開２００６−２３１９６６号公報 特開２００４−８２９４７号公報 特開２００２−２３４３０４号公報

ところで、上述したようなタイヤ主気室に発生する騒音（空洞共鳴音）を低減するリムでは、一般的なリムに比較して部品点数が多く、重量もあるため、構造の簡略化、及び軽量化等が求められている。
本発明は上記事実を考慮し、タイヤ主気室の空洞共鳴音を十分に低減できると共に、構造を簡略化することのできるリムホイールを提供することが目的である。

発明者が種々の実験検討等を重ねた結果、隔壁の無い環状の副気室において、中空部分の長手方向直角断面積が大きな太部と、太部よりも長手方向直角断面積が小さな細部とを設けることで、簡単な構造で、しかも高い騒音低減効果が得られることを見出した。
また、副気室に連通孔を設けるにあたり、細部に連通孔を設けることでタイヤ主気室の空洞共鳴音の低減効果を高められることが分かった。
さらに、複数の前記太部と複数の前記細部とが周方向に交互に設けることで、タイヤ主気室の空洞共鳴音の低減効果を高められることが分かった。

本発明は上記事実に鑑みてなされたものであって、請求項１に記載の発明は、タイヤを組み付けた際のタイヤ主気室内の空洞共鳴音を、前記空洞共鳴音に対応した固有振動数を有する副気室によって低減するリムホイールであって、前記副気室は、リムの周方向に沿って連続する環状に形成され、断面積の大きな太部、及び前記太部とは周方向に連続して設けられて前記太部よりも断面積の小さな細部とを備えると共に、副気室内とタイヤ主気室とを連通する連通部と有している、ことを特徴としている。

次に、請求項１に記載のリムホイールの作用を説明する。
請求項１に記載のリムホイールでは、車両の走行によってタイヤ主気室にて空洞共鳴音が発生すると、副気室及び連通孔によって構成される共振器がタイヤ主気室の空洞共鳴音を減ずるように共鳴し、これによりタイヤ主気室の空洞共鳴音が低減され、車内騒音の低減を図ることができる。

また、副気室はリムの周方向に沿って連続する環状に形成されているが、断面積の大きな太部と小さな細部とを設けることで、断面積が一定とされた環状の副気室よりもタイヤ主気室の空洞共鳴音の低減効果を高めることが出来る。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のリムホイールにおいて、前記連通部は、前記細部に設けられている、ことを特徴としている。

次に、請求項２に記載のリムホイールの作用を説明する。
連通部を細部に設けることで、タイヤ主気室の空洞共鳴音を低減する効果を向上することが可能となる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載のリムホイールにおいて、前記副気室は、複数の前記太部と複数の前記細部とが周方向に交互に設けられている、ことを特徴としている。

次に、請求項３に記載のリムホイールの作用を説明する。
複数の太部と複数の細部とを周方向に交互に設けることで、タイヤ主気室の空洞共鳴音を低減する効果を向上することが可能となる。

以上説明したように本発明のリムホイールによれば、構造を簡略化しつつタイヤ主気室の空洞共鳴音を十分に低減できる、という優れた効果を有する。

図面にしたがって本発明の一実施形態に係るリムホイール１０を説明する。
図１に示すように、本実施形態のリムホイール１０は、タイヤ１４をリム１６に装着することにより、タイヤ１４とリム１６との間に密閉されたタイヤ主気室１８を形成する。

本実施形態では、リム１６の外周部のリム幅方向中央部に、リム周方向に連続する副気室２０が配置されている。この実施形態では、副気室２０が中空パイプで形成され、リム１６の外周面中央部分に溶接等で固定されている。
副気室２０は、長手方向に直角な断面で見た時に、断面積（中空部分の）の大きな太部２０Ａ、及び太部２０Ａよりも断面積が小さな細部２０Ｂとが周方向に交互に配置されている。本実施形態では、太部２０Ａ、及び細部２０Ｂが各々５個設けられている。

本実施形態の太部２０Ａ、及び細部２０Ｂは、各々の中空部の断面形状が矩形であり、各々周方向に渡って中空部の断面形状、及び断面積は一定とされている。
また、本実施形態では、太部２０Ａの周方向の長さは５個とも全て同一寸法であり、細部２０Ｂの周方向長さは５個とも全て同一である。

細部２０Ｂの周方向中央部には、副気室内とタイヤ主気室１８と連通する連通孔２２が形成されている。
ここで、低減すべきタイヤ主気室１８の空洞共鳴波の周波数に対応するように副気室２０の共振周波数を設定する。

（作用）
次に、本実施形態のリムホイール１０の作用を説明する。
車両の走行によってタイヤ主気室１８にて空洞共鳴音が発生すると、副気室２０及び連通孔２２によって構成される共振器がタイヤ主気室１８の空洞共鳴音を減ずるように共鳴する。本実施形態の副気室２０はリム周方向に沿って連続する環状に形成されているが、断面積の大きな太部２０Ａと小さな細部２０Ｂとを交互に設けることで、断面積を周方向に一定とした環状の副気室よりもタイヤ主気室１８の空洞共鳴音の低減効果を高めることが出来る。これにより、車内騒音の低減を図ることができる。

なお、副気室２０は、連通孔２２、細部２０Ｂ、及び太部２０Ａとで共振器が形成されており、その共振周波数は、連通孔２２の断面積、連通孔２２の長さ、太部２０Ａの断面積及び長さ、細部２０Ｂの断面積及び長さ等を調整することによって変更することが出来る。

さらに、連通孔２２の断面積、連通孔２２の長さ、太部２０Ａの断面積及び長さ、細部２０Ｂの断面積及び長さ等を調整することによって、タイヤ主気室１８の空洞共鳴音の低減効果を変更することが出来る。

本実施形態の副気室２０は、中空部分がリム周方向に連続しており、隔壁によって複数の副気室を設けた従来品に対して構造が簡単になっており、隔壁部分の重量も低減されている。

このように、本実施形態のリムホイール１０は、環状とされた副気室２０の断面積を変化させるという簡単な構造で、タイヤ主気室１８の空洞共鳴音を十分に低減することが出来る。

なお、このような環状の副気室２０を用いたタイヤ空洞共鳴騒音低減の方法として、副気室内で発生するモードをコントロールしても良い。例えば、（１）副気室２０の断面積を変化させることで副気室２０の４節モードをタイヤ主気室１８の２節モードの近傍の周波数にコントロールする、（２）連通孔２２の径（断面積）により共振周波数をコントロールし、副気室２０の２節モードをタイヤ主気室１８の２節モードの近傍の周波数にコントロールする等の方法がある。

［その他の実施形態］
上記実施形態では、副気室２０をリム１６の外周面の幅方向中央部分に設けたが、副気室２０の位置はここに限らず、リムフランジ２４に隣接して設けられていても良く、リム１６の内周面、リム１６の外側面等どこでも良い。
また、副気室２０の断面形状は矩形に限らず、矩形以外の種々の形状を採用できる。

また、リム１６が鋳造品等である場合には、リム１６の内部に環状の空洞部を設け、この環状の空洞部を副気室２０として利用することが出来る。この場合、上記実施形態のように、副気室２０を形成するためのパイプ部材を必要とせず、さらに部品点数を低減できる。

上記実施形態では、５個の太部２０Ａ、及び５個の細部２０Ｂが交互に配置されていたが、太部２０Ａ、及び細部２０Ｂの数は５個以外であっても良い。

また、上記実施形態では、連通孔２２の位置が細部２０Ｂの長手方向中央部であったが、他の部位に設けても良い。

なお、副気室２０の内部に、グラスウール、スポンジ等の綿状体やフォーム状の消音剤（吸音材）を充填することや、内壁に貼り付けることもできる。

（試験例）
本発明の効果を確かめるために、従来例、及び本発明の適用された実施例５種についてシミュレーションによって効果の比較を行った。
シミュレーションは、ＭＳＣ．Ｎａｓｔｒａｎ（エムエスシーソフトウェア（株）の汎用構造解析プログラムの商品名）の流体・構造連成を考慮したモーダル周波数応答解析機能により、タイヤ接地面上下加振における上下方向軸力の解析を行っている。

従来例：副気室が環状に連続しているが、断面積は周方向に一定。図６に示すように、環状の副気室１００に連通孔１０２が等間隔に５箇所形成されている。
実施例：副気室が環状に連続しており、５個の太部と５個の細部とを交互に配置。
条件として、リムサイズは１８ｉｎ７．５Ｊ、タイヤサイズは２４５／４５／Ｒ１８とした。

また、各部の寸法、容積等の諸元は以下の表１に記載する通りである。なお、図４に、表１に記載の記号が対応する部分を示す。表１の理論式による周波数Ｆｒは、実施例では太部２０Ａの半分、細部２０Ｂ、及び連通孔２２がヘルムホルツ共鳴器に相当すると考え、ヘルムホルツ共鳴の理論式（※２）に表１に記載する各部の寸法、容積等を入れて得られた値である。一方、従来例での周波数Ｆｒは、環状の副気室１００、及び５個の連通孔１０２がヘルムホルツ共鳴器に相当すると考え、ヘルムホルツ共鳴の理論式（※１）に表１に記載する各部の寸法、容積等を入れて得られた値である。

シミュレーション結果は、図５のグラフに示す通りである。図５のグラフにおいて、縦軸は軸力、横軸は周波数を示している。軸力は、トレッドを一定変位上下加振してタイヤ主気室内に空洞共鳴音（約２００Ｈｚ）を発生させた場合のスピンドル軸（リム）に生ずる上下方向の支持反力を計算した結果である。なお、図５の試験結果において、副気室なしは、タイヤ主気室内にヘルムホルツ共鳴器を設けていない場合を示している。

図５の試験結果のグラフが示す通り、本発明の適用された実施例のリムは、従来例のリムに比較してタイヤ主気室の共鳴音を低減できることが確かめられた。

本発明のリムホイールにタイヤを装着したタイヤ・リムホイール組立体の一部を断面にした斜視図である。 本発明のリムホイールにタイヤを装着したタイヤ・リムホイール組立体の一部を連通孔部分で断面にした斜視図である。 副気室の側面図である。 副気室の模式図である。 シミュレーションによる結果を示すグラフである。 従来例に係る副気室の断面図である。

符号の説明

１０ リムホイール
１６ リム
２０ 副気室
２０Ａ 太部
２０Ｂ 細部
２２ 連通孔

Claims (3)

1. タイヤを組み付けた際のタイヤ主気室内の空洞共鳴音を、前記空洞共鳴音に対応した固有振動数を有する副気室によって低減するリムホイールであって、
   前記副気室は、リムの周方向に沿って連続する環状に形成され、断面積の大きな太部、及び前記太部とは周方向に連続して設けられて前記太部よりも断面積の小さな細部とを備えると共に、副気室内とタイヤ主気室とを連通する連通部と有している、ことを特徴とするリムホイール。
2. 前記連通部は、前記細部に設けられている、ことを特徴とする請求項１に記載のリムホイール。
3. 前記副気室は、複数の前記太部と複数の前記細部とが周方向に交互に設けられている、ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のリムホイール。

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