JP2011005911A

JP2011005911A - レゾネータ

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Publication number: JP2011005911A
Application number: JP2009150080A
Authority: JP
Inventors: Tetsuhisa Hayakawa; 哲央早川
Original assignee: Nihon Plast Co Ltd
Current assignee: Nihon Plast Co Ltd
Priority date: 2009-06-24
Filing date: 2009-06-24
Publication date: 2011-01-13
Anticipated expiration: 2029-06-24
Also published as: JP5361056B2

Abstract

【課題】タイヤの空気室に配置して共鳴による騒音を低減するレゾネータについて、内部への液体の侵入を抑制するとともに、内部に侵入した液体を円滑に排出して、安定した消音性能を実現する。
【解決手段】レゾネータ12は、副気室32を設けた本体部31を備える。本体部31の中央部から、外周側Ａに向かい、開口部33を設けた連通部34を突設する。本体部31には、天板部37の幅方向の中央部に溝状部42を設ける。溝状部42は、長手方向の中央部の突出寸法を大きく形成する。ホイール11が回転すると、副気室32内の液体を、溝状部42から開口部33の位置に集め、この開口部33を介して外部に円滑に排出できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、自動車の車輪の空気室に配置されて騒音を低減するレゾネータに関する。

従来、金属製のホイールにゴム製のタイヤを装着した車輪について、路面からタイヤに伝わるランダムな振動がホイールとタイヤとの間の空気室の空気を振動させ、空気室の気柱共鳴周波数付近で共鳴現象(空洞共鳴)を生じさせ、共鳴音である騒音が発生する現象が知られている。そして、この騒音を低減するため、連通部を介して空気室に連通する副気室をホイールに形成し、この連通部及び副気室でヘルツホルムレゾネータとして機能するレゾネータ(共鳴器)を構成し、騒音の軽減を図った構成が知られている(例えば、特許文献１参照。)。この引用文献１の構成では、金属製のホイールのリムに、タイヤの縁部が嵌め合わされるビードシートと平行に縦壁を一体的に形成し、これらビードシートと縦壁とをつなぐように隔壁を配置し、さらに、これら部材を覆って蓋部材を接着して、副気室を有するレゾネータが構成されている。さらに、連通部は、蓋部材の略中央部をドリルで穿設して形成されている。

特許第３９９２５６６号公報（第５−６頁、図１−図２）

自動車の車輪については、タイヤの交換時や、空気室に空気を充填する際に、水や油等の液体が空気に混入し、これら液体が、蓋部材の表面を流れて連通部から副気室の内部に侵入するおそれがある。そして、副気室に一旦液体が侵入すると、液体が排出されにくく、副気室の容積の変化や連通部の断面積の変化などにより共鳴の特性が変化し、消音性能が低下する問題を有している。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、安定した消音性能を実現できるレゾネータを提供することを目的とする。

請求項１記載のレゾネータは、タイヤとこのタイヤが取り付けられたホイールとの間の空気室に配置され騒音を低減するレゾネータであって、前記ホイールの外周部に取り付けられこのホイールとともに回転するとともに内部に副気室を設けた本体部と、この本体部から前記ホイールの径方向に沿って外周側に突設され前記副気室を前記空気室に連通する開口部を設けた筒状の連通部とを具備したものである。

請求項２記載のレゾネータは、請求項１記載のレゾネータにおいて、本体部は、副気室を外周側に向かって溝状に膨出させる溝状部を備え、開口部は、前記溝状部に連通するものである。

請求項３記載のレゾネータは、請求項２記載のレゾネータにおいて、本体部は、ホイールの外周部に沿って取り付けられる底板部と、この底板部の外周側に対向する天板部を備え、溝状部は、前記天板部を外周側に突設し、かつ、開口部に向かって突出寸法が漸増するものである。

請求項１記載のレゾネータによれば、このレゾネータをタイヤとホイールとの間の空気室に配置することにより、空気室の気柱共鳴周波数付近での共鳴現象を抑制し、騒音を軽減できる。副気室と空気室とを連通する開口部を設けた連通部は、筒状をなしてホイールの径方向に沿って外周側に突設されたため、空気室から副気室に液体が侵入しにくく、副気室に侵入した液体の遠心力による排出の妨げとはならないとともに、連通部の開口部に存在する液体は遠心力により円滑に排出でき、安定した消音性能を実現できる。

請求項２記載のレゾネータによれば、請求項１記載の効果に加え、副気室に侵入した液体は、ホイールの回転に伴う遠心力により、外周側に膨出する溝状部に集められ、この溝状部から連通部の開口部を介して空気室に円滑に排出でき、安定した消音性能を実現できる。

請求項３記載のレゾネータによれば、請求項２記載の効果に加え、溝状部は、本体部の天板部を突設して形成したため、板厚の増加や別体の補強部材を用いることなく、天板部の強度を容易に向上でき、安定した消音性能及びホイールへの強固な取り付けが容易に実現できる。溝状部は、連通部の開口部に向かって突出寸法が漸増するため、溝状部の液体を開口部から円滑に排出でき、安定した消音性能を実現できる。

本発明のレゾネータの一実施の形態を示す図３のＩ−Ｉ断面図である。同上レゾネータの斜視図である。同上レゾネータの平面図である。同上レゾネータの図３のII−II断面図である。同上レゾネータの図３のIII−III断面図である。同上レゾネータを備えた車輪の一部の断面図である。同上レゾネータを備えたホイールの斜視図である。本発明のレゾネータの他の実施の形態を示す平面図である。本発明のレゾネータのさらに他の実施の形態を示す平面図である。本発明のレゾネータのさらに他の実施の形態を示す平面図である。

以下、本発明のレゾネータの一実施の形態を図面を参照して説明する。

図６及び図７において、10はホイール装置で、このホイール装置10は、金属製のホイール11と、このホイール11に取り付けられたレゾネータ12とを備えたレゾネータホイール(RESONATOR WHEEL)とも呼び得るもので、このホイール装置10にゴム製のタイヤ14を装着することにより、自動車の車輪15が構成されている。

そして、このホイール11は、リム部16と、このリム部16の内側に位置するハブ部17と、これらリム部16とハブ部17とを連結するディスク部18とを備えている。そして、リム部16には、ホイール11の幅方向の両端部に沿って形成されたビードシート部21と、これらビードシート部21のさらに外端側からホイール11の径方向の外側に突設されたリムフランジ部22と、ビードシート部21同士の間に位置してホイール11の径方向の内側に向かって凹設されたウェル部23とが設けられている。そして、ビードシート部21に、タイヤ14のビード部14aを装着することにより、ホイール11のリム部16とタイヤ14とに囲まれて、環状の密閉空間である所定の容積の空気室25が構成されている。なお、リム部16のウェル部23は、タイヤ14をリム部16に組み付ける際に、タイヤ14のビード部14aを一旦落とし込むために設けられている。

そして、このホイール11の外周部26すなわちリム部16のウェル部23には、レゾネータ取付部27が設けられている。このレゾネータ取付部27は、リム部16の周方向に沿って延びる一対のリブ部28を備え、これらリブ部28の互いに対向する面にそれぞれ溝状の係止受部29が形成されている。

また、レゾネータ12は、ホイールレゾネータとも呼び得るもので、図１ないし図７に示すように、ポリプロピレンなどの樹脂製の部材で形成され、例えば図４に示すように、それぞれ樹脂製の部材で形成された第１の部材30aと第２の部材30bとを係合あるいは接着などして組み合わせ、全体として略中空状に形成され、レゾネータ取付部27に取り付けられている。

なお、このレゾネータ12は、ホイール11の外周部26の複数カ所に取り付けられ、このホイール11とともに回転するものであるが、以下、図１、図２及び図６に示すように、ホイール11の径方向に沿って、ホイール11の回転軸に向かう方向を内周側あるいは下側、ホイール11の回転軸から離れる方向を外周側Ａあるいは上側として説明する。また、他の方向についても、レゾネータ12をホイール11に装着した状態を基準とし、レゾネータ12の長手方向は、ホイール11の外周部26の周方向Ｂとし、レゾネータ12の幅方向は、ホイール11の外周部26の幅方向Ｗとして説明する。

そして、このレゾネータ12は、中空状の本体部31と、この本体部31の内側の空間である副気室32を外部すなわち空気室25に連通する開口部33を設けた円筒状すなわち管状の連通部34とを備えている。そして、本体部31は、リム部16のウェル部23の外周面に沿って配置される断面円弧状の底板部36を備えるとともに、この底板部36に対向する天板部37とを備えている。そして、第１の部材30aにより構成された天板部37の外縁部は、第２の部材30bにより形成された底板部36に密着し、気密あるいは略気密に接合されたシール部38が構成されている。一方、天板部37の外縁部に囲まれた部分は、所定の形状で外周側Ａに膨出し、底板部36と天板部37との間に所定の形状で所定の体積の中空状の副気室32が構成されている。

また、シール部38は、係合あるいは接着などにて形成され、例えば、第１の部材30a及び第２の部材30bの一方から爪状に突設した係止部を、第１の部材30a及び第２の部材30bの他方に形成した係止受部に係止して、第１の部材30aと第２の部材30b、すなわち、底板部36と天板部37とが連結されている。さらに、本体部31の長手方向に沿った両側部、すなわち両側のシール部38は、ホイール11の係止受部29に係止して取り付けられる係止部39となっている。

一方、副気室32は、いわばヘルツホルムレゾネータの共鳴箱を構成するもので、一般部41と、この一般部41の一部が外周側Ａに膨出して形成された溝状部42とが形成されている。そして、副気室32の一般部41は、底板部36に対する天板部37の外周側への膨出すなわち突出形状に対応した形状で、幅方向Ｗに沿った断面形状については、図４及び図５に示すように、幅方向の中央部分で高さ寸法(深さ寸法)Ｌ0が最大となるように高さ寸法Ｌ0が滑らかに変化する形状となっている。また、周方向Ｂに沿った長手方向については、図１に示すように、周方向Ｂの両端部を除き、全長にわたりほぼ一定の高さ寸法Ｌ0となっている。

また、溝状部42は、ビード部あるいは段部とも呼び得るもので、図３に示すように、一般部41の幅方向Ｗの中央部分に沿ってほぼ一定の幅寸法で、一般部41の周方向Ｂの長手方向の全長にわたり天板部37から外周側Ａに突設して形成されている。さらに、この溝状部42の天板部37から外周側Ａに突設された突出寸法すなわち底板部36から外周側Ａに突設された突出寸法Ｌ1は、図１、図４及び図５に示すように、長手方向の両端部から中央部に向かい、漸増すなわち滑らかに増加するように設定され、いわば底板部36に対して斜面となっている。言い換えれば、天板部37からの溝状部42の深さは、長手方向の両端部で浅く、中央部に向かって深くなるように設定されている。

そして、連通部34は、円筒状すなわち直管状で、煙突状の排出筒部とも言い得るもので、ホイール11の径方向に沿って外周側Ａに向かい、いわば本体部31の中央部からこの本体部31に対して外周側Ａに垂直状に突設されている。さらに、この連通部34の断面円形状の開口部33は、外周側Ａの端部で空気室25に連通するとともに、内周側の端部で副気室32に連通している。そして、この開口部33が副気室32に連通する位置は、溝状部42の周方向Ｂの長手方向の中央部であり、突出寸法Ｌ1が最大の位置であり、いわば本体部31の頂部である溝状部42の頂部となっている。また、この開口部33が副気室32に連通する位置は、副気室32の中央部に対応する位置となっている。そして、この開口部33は、いわば共鳴箱の連通口を構成するもので、所定の断面積で、所定の長さＬとなるように形成されている。

そして、このレゾネータ12は、両側の係止部39をホイール11のレゾネータ取付部27に係止して、ホイール11の外周部26に所定数、例えば４カ所に位置決め固定して取り付けられている。

そして、空気室25を主気室として、副気室32の体積や連通部34の長さなどは、ヘルツホルムレゾネータの共鳴周波数を求める次の式を満たすように設定される。

ｆｏ＝Ｃ／２π×√(Ｓ／Ｖ(Ｌ＋α×√Ｓ))
ｆｏ〔Ｈｚ〕：空気室25の共鳴周波数
Ｃ〔ｍ／ｓ〕：空気室25内部の音速
Ｓ〔ｍ^２〕：レゾネータ12の連通部34の開口部33の断面積
Ｖ〔ｍ^３〕：レゾネータ12の副気室32の体積
Ｌ〔ｍ〕：レゾネータ12の連通部34の長さ
α：補正係数

なお、この共鳴周波数ｆｏは、空気室25の共鳴周波数に合わせて設定されるが、空気室25に備えられる複数のレゾネータ12について、全てのレゾネータ12を同一の設定とする他、空気室25に複数の共鳴周波数が認められる場合は、それぞれ空気室25の共鳴周波数に設定した互いに異なる設定のレゾネータ12を用いても良く、あるいは、空気室25の複数の共鳴周波数の平均値に設定することもできる。

そして、本実施の形態のレゾネータ12を備えたホイール11にタイヤ14を装着した車輪15は、空気室25に連通する連通部34及び副気室32を備えたレゾネータ12がヘルツホルムレゾネータとして機能し、共鳴音である騒音を抑制できる。すなわち、車両の走行時に路面からタイヤに伝わる振動により、空気室25の空気が振動し、この振動によって気柱共鳴周波数付近での共鳴現象による共鳴音が発生し、この共鳴音が騒音となる場合があるが、空気室25に配置したレゾネータ12により共鳴音を抑制し、騒音を抑制できる。

また、空気室25に空気を充填する際に、水や油等の液体が空気に混入し、空気室25に液体が入る場合があるが、開口部33を設けた円筒状の連通部34は、本体部31から外周側Ａに垂直状に突設されているため、本体部31の表面に単なる孔を形成する構成に比べ、本体部31の表面側に液体が付着したとしても、本体部31の内側の副気室32への液体の侵入を抑制できる。

さらに、仮に副気室32内に液体が侵入しても、ホイール11の回転に伴いレゾネータ12が回転すると、遠心力により連通部34の開口部33から液体を容易に排出できる。すなわち、ホイール11が回転する遠心力を受けると、副気室32内の液体は、外周側Ａである天板部37に付着する。さらに、天板部37は、幅方向の中央部が外周側Ａに膨出しているため、液体は、幅方向Ｗの中央側に集められ、さらに、天板部37の幅方向Ｗの中央部に位置する溝状部42に集められる。そして、溝状部42は、周方向Ｂに沿った長手方向の中央部の突出寸法が大きいため、液体は、溝状部42内で長手方向の中央部、すなわち連通部34の開口部33の位置に集められ、この開口部33を介して、副気室32の外部の空気室25に円滑に迅速に排出される。ここで、開口部33を設けた連通部34は垂直な直管状であり、液体の排出の妨げとなることもない。

このようにして、副気室32内への液体の侵入を抑制できるとともに、侵入した液体を効率良く迅速確実に排出でき、副気室32の容積の変化などによる共鳴の特性の変化を抑制し、安定した消音性能を実現できる。

また、天板部37を湾曲して形成された溝状部42により、天板部37の面剛性さらにはレゾネータ12の全体の剛性を向上し、ホイール11へ容易に強固に取り付けできるとともに、高速回転で発生する遠心力が作用した場合にも寸法精度が維持され、副気室32の体積を一定に維持し、消音特性を安定させることができる。剛性の向上のために板厚の増加やリブの設定あるいは別体の補強部材を用いる必要がなく、製造コストを低減できる。

また、副気室32は、樹脂製の部材で形成され、例えば本実施の形態では樹脂製の第１の部材30aと樹脂製の第２の部材30bを組み合わせ、副気室32となる空間と連通部34とを設けたレゾネータ12がユニット化されるとともに、このユニット化されたレゾネータ12はホイール11のレゾネータ取付部27に係止して取り付けできる。さらに、連通部34は外周側Ａに突設して形成されており、係止による取付作業の妨げとならない。このようにして、レゾネータ12の製造を容易にできるとともに、ホイール11への取り付け作業も容易にでき、レゾネータ12及びホイール装置の製造コストを低減できる。

なお、上記の実施の形態では、液体を集めて連通部34の開口部33に案内する溝状部42は、周方向Ｂに沿った本体部31の長手方向に沿って、幅方向Ｗの中央部に１条設けたが、この構成に限られない。例えば、図８に示すように、本体部31の長手方向に対して傾斜した方向に沿って溝状部44を形成し、図９に示すように、本体部31の長手方向に直交し、すなわち幅方向Ｗに沿って溝状部44を形成することもできる。さらに、図１０に示すように、複数条の溝状部42，44，44，45を組み合わせて用いることもできる。そして、これら構成においても、本体部31の中央部に設けた連通部34の開口部33の位置で、溝状部42，44，44，45の突出寸法Ｌ1すなわち深さを最大とすることにより、液体を円滑に排出できる。また、これら溝状部42，44，45の配置により、レゾネータ12の剛性を高めることもできる。

さらに、これら溝状部42，44，45に向かって、高さ寸法Ｌ0が大きくなるように、本体部31の天板部37を曲面状に形成することもできる。

さらに、上記の実施の形態では、連通部34の開口部33は、レゾネータ12の本体部31の周方向Ｂに沿った長手方向及び幅方向Ｗの中央部に設けたが、この構成に限られず、長手方向及び幅方向Ｗの一側に偏った位置、あるいは、長手方向及び幅方向Ｗの一側の端部に設けることもできる。あるいは、開口部33を設けた連通部34は、円筒状に限られず、角筒状など他の形状とすることもできる。

また、上記の実施の形態では、第１の部材30aと第２の部材30bを組み合わせてレゾネータ12を構成したが、この構成に限られず、ブロー成形により中空成形体の全体を一体に形成することもできる。

本発明は、自動車の車輪の空気室に配置されて共鳴による騒音を低減するレゾネータに適用できる。

11 ホイール
12 レゾネータ
14 タイヤ
25 空気室
26 外周部
31 本体部
32 副気室
33 開口部
34 連通部
36 底板部
37 天板部
42 溝状部

Claims

タイヤとこのタイヤが取り付けられたホイールとの間の空気室に配置され騒音を低減するレゾネータであって、
前記ホイールの外周部に取り付けられこのホイールとともに回転するとともに内部に副気室を設けた本体部と、
この本体部から前記ホイールの径方向に沿って外周側に突設され前記副気室を前記空気室に連通する開口部を設けた筒状の連通部と
を具備したことを特徴とするレゾネータ。
本体部は、副気室を外周側に向かって溝状に膨出させる溝状部を備え、
開口部は、前記溝状部に連通する
ことを特徴とする請求項１記載のレゾネータ。
本体部は、ホイールの外周部に沿って取り付けられる底板部と、この底板部の外周側に対向する天板部を備え、
溝状部は、前記天板部を外周側に突設し、かつ、開口部に向かって突出寸法が漸増する
ことを特徴とする請求項２記載のレゾネータ。