JP2012245837A - 車両用ホイール構造 - Google Patents

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Abstract

【課題】現在使用中のホイールに対しても容易に適用可能であり、新たな振動原因となることなく低コストで空洞共鳴音を低減できる車両用ホイール構造を提供する。
【解決手段】空気入りタイヤが装着されるべきホイールリム部12と、車両側のハブに取り付けられるべきホイールディスク部14と、を含み、ホイールリム部12は、当該ホイールリム部12タイヤの内壁面で囲まれる空洞部に望む表面に、その周方向に軽量軟質材料で形成された突起部材20を複数個間隔をおいて装着する。
【選択図】図1

Description

本発明は、車両用ホイール構造、特にタイヤ内で生じる空洞共鳴音を低減する技術に関する。
従来、車両が凹凸のある路面を走行したり、路面の継ぎ目を乗り越えると、車室内においてロードノイズによる騒音が検出される。このロードノイズは、路面の凹凸がタイヤへの入力となってタイヤが振動し、この振動が車軸、サスペンション、車体へと順次伝播して、最終的に車室内で騒音となって搭乗者に不快感を与える。顕著な例としては、例えば、高速道路等における路面の継ぎ目を通過するときに発生する。この騒音は、タイヤの中の空気の環が共鳴する音、すなわち空洞共鳴音の発生が原因の一つであり、この空洞共鳴音は、200Hz〜250Hzの純音である。このような空洞共鳴音を低減できれば、ロードノイズも低減できることが知られており、例えば特許文献1には、空洞共鳴音を低減する技術が開示されている。
特開2006−103546号公報
上述した特許文献1に開示された自動車用ホイールは、ホイールリムの表面に高さの変化する一対の凸部を設け、周方向でタイヤの中の空気の環の断面積を変化させて、空気の共振を乱すことで空洞共鳴音によるロードノイズを低減させている。つまり、ホイールそのもの形状を特殊な形状にすることにより、空洞共鳴音を低減させている。その結果、ロードノイズ対策専用のホイールを設計する必要があり、コストが増大する。また、現在使用中のホイールには適用できないという問題もある。また、ホイールリムの一部に凸部を設けるので、質量分布の偏りや剛性分布の偏りが生じやすい。その結果、ホイールバランスが変化し、新たな振動の原因を招くおそれがあり、その対策も必要になる。
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、現在使用中のホイールに対しても容易に適用可能であり、新たな振動原因となることなく低コストで空洞共鳴音を低減できる車両用ホイール構造を提供することにある。
上記課題を解決するために、空気入りタイヤが装着されるべきホイールリム部と、車両側のハブに取り付けられるべきホイールディスク部と、を含む車両用ホイール構造であって、前記ホイールリム部は、当該ホイールリム部と前記タイヤの内壁面で囲まれる空洞部に望む表面に、その周方向に軽量軟質材料で形成された突起部材を複数個間隔をおいて装着していることを特徴とする。
この態様によると、ホイールリム部の表面に突起部材が間隔をおいて装着されるので、周方向でタイヤの中の空気の環の断面積を変化させ空気の共振を乱すことができる。その結果、空洞共鳴のピーク値を低減させて、空洞共鳴音によるロードノイズが低減できる。このとき、突起部材は軽量軟質部材で構成されているので、ホイール構造の元々の剛性や重量バランスを変化させる可能性は低く、新たな共振の原因になったり剛性のアンバランスの原因になることが回避できる。また、突起部材はホイールリム部の表面に後付けで装着されるので現在使用中のホイール構造の改造も可能で、低コストで空洞共鳴音を低減できる車両用ホイール構造が提供できる。
本発明によれば、現在使用中のホイールに対しても容易に適用可能であり、突起部材が新たな振動原因となることなく、低コストで空洞共鳴音を低減できる車両用ホイール構造が提供できる。
実施の形態に係る車両用ホイール構造の斜視図である。 実施の形態に係る車両用ホイール構造にタイヤを装着した状態の部分断面図である。 実施の形態に係る車両用ホイール構造を適用した場合と非適用の場合の空洞共鳴のピーク周波数を比較する説明図である。 実施の形態に係る車両用ホイール構造の変形例を説明する部分断面図である。 図4の変形例における隔壁部材の形成例を説明する説明図である。 実施の形態に係る車両用ホイール構造の突起部材の装着例を説明する説明図である。
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。
図1は、本発明の実施の形態(以下、実施形態という)にかかる車両用ホイール構造10(以下、単にホイール構造10という)の斜視図である。ホイール構造10は、タイヤを保持するホイールリム部12と車両のハブに取り付けるホイールディスク部14とを含んで構成されている。図2は、ホイール構造10のホイールリム部12にタイヤ16を装着した状態の部分断面図である。タイヤ16はホイール構造10に組み付けられ、空気を入れてはじめてその機能を発揮するものであり、タイヤ16に作用する力は全てホイール構造10を通じて車両に伝えられる。ホイール構造10は、軽量で剛性の高いアルミニウムやマグネシウムなどの軽金属合金で形成される場合が多い。ホイールリム部12とホイールディスク部14が一体になったものをワンピースホイールという。また、ホイールリム部12とホイールディスク部14が別体で組み合わせたものをツーピースホイール、さらにホイールディスク部14を2分割したものをスリーピースホイールと呼ぶ場合もある。以下に説明する本実施形態の突起部材に関する構造は、ワンピースホイール、ツーピースホイール、スリーピースホイールいずれにも適用可能であり、同様の効果を得ることができる。
本実施形態において、ホイールリム部12におけるタイヤ16の内壁面で囲まれる空洞部18に望む表面には、その周方向に突起部材20が複数個、間隔をおいて装着されている。なお、図1の場合、突起部材20は1つのみ見えているが、例えば、180°対向する位置に同様な突起部材20が装着されている。
突起部材20は、軽量軟質材料で形成されている。軽量軟質材料としては、例えば、スポンジ、発泡スチロール、ゴム膜で形成された空気袋などが例示できる。突起部材20は、ホイールリム部12の表面に例えば接着剤により装着することが好ましい。なお、空洞部18内部は高圧状態であると共に走行の有無や外部環境の変化に伴い高温変化が激しい。そのため、突起部材20を装着するための接着剤は、耐圧特性や耐温度特性を考慮して、使用環境下で接着強度の劣化が生じ難いものを選択することが望ましい。なお、突起部材20は図2に示すように、ホイールリム部12の外周面に元々別の目的、例えば剛性上の理由や意匠上の理由等により形成された凹部に嵌り込むような装着することが望ましい。そして、その凹部を用いることで、接着面積を増大させ、接着剤等により固定することにより、突起部材20の接着強度の増強ができる。
突起部材20は、ホイールリム部12の周方向で空洞部18(タイヤの中)の空気の環の断面積を変化させる機能を有する。空気の環の断面積を変化させることにより、走行時等の空洞部18内の空気の共振を乱して空洞共鳴周波数が特定の周波数に集中することを防止して、ピーク値を低減させる。空洞共鳴周波数のピーク値を低減させることにより、ロードノイズの低減ができる。
突起部材20の形状や大きさ、装着の個数等は、前述したように空気の環の断面積を変化させることができれば、実験等により適宜決定するできる。例えば、図1に示すように、突起部材20の高さ(ホイールリム部12の半径方向の高さ)が周方向に漸増したり漸減したりするようにしてもよい。また、漸増や漸減は滑らかに変化させてもよいし、階段状に変化させてもよい。また、突起部材20は、空気の環の断面積を変化させる目的を達成できればよいので、1個でもよいが、突起部材20の装着による微妙なバランスの崩れ等も排除するのであれば、偶数個を対称の位置に装着することが望ましい。例えば、180°隔てて2個装着したり、90°隔てて4個装着することが望ましい。なお、空気の環の断面積を変化による空洞共鳴周波数の変化は、突起部材20の形状や周方向の長さ、装着間隔によっても変化する。また、ホイール構造10が装着される車両の特性等によっても変化する。したがって、突起部材20の形状、大きさ、装着個数等は、タイヤ16に加えられる外力(道路の凹凸等を超えたときの衝撃など)によって生じる空洞部18内の空気の振動状態をシミュレーションして決めることが望ましい。
図3は、本実施形態の突起部材20を装着したホイール構造10と突起部材20を装着していないホイール構造における空洞共鳴のピーク周波数を比較する説明図である。グラフAが突起部材20を装着したホイール構造10であり、グラフBが突起部材20を非装着のホイール構造である。図3に示されるように、周方向の断面積に変化を持たせることにより空洞部18に発生する空洞共鳴の周波数が分割され、走行時に発生する空洞共鳴のピーク値が低減される。例えば、グラフBの場合、254.15Hzでピークを迎えているのに対し、グラフAでは、252.57Hzで周波数の凹部が生じ、256.26Hzで周波数の凸部が生じたことにより、グラフAにおける全体としてのピーク値が低減されている。なお、突起部材20としてスポンジや発泡スチロール等吸音効果のある材料を用いることにより、空洞共鳴の周波数のピークレベルを減衰させる効果があり、ロードノイズをさらに低減できる。
このように、突起部材20を装着することにより走行時に発生する空洞共鳴のピーク値を低減し、ロードノイズの低願ができる。また、ホイールリム部12の表面に突起部材20を接着剤等で装着固定するので、ホイール構造10の製造時はもちろんのこと、既に使用されているホイール構造についても、後付けで突起部材20の装着が容易にできる。つまり、ホイール構造10のロードノイズ抑制のためのアップグレードが容易に実施できる。
ところで、ホイール構造10のホイールリム部12に対してタイヤ16を着脱する場合、図4に示すように、バール22等の着脱工具を用いる場合がある。この場合、突起部材20にバール22が接触してホイールリム部12の表面から剥離させてしまう場合や突起部材20を破損させて特性を変えてしまうおそれがある。そこで、本実施形態では、突起部材20とバール22とが接触しないようにする隔壁部材24を突起部材20の装着位置に対応する位置に配置している。この隔壁部材24は、突起部材20の周方向側面を覆う形状にすること望ましく、バール22等が接触しても突起部材20に負荷がかからないように例えば、スチールやアルミニウム等の硬質材料で形成することが望ましい。また、隔壁部材24を設けることにより、突起部材20に対する接着面積を増加させることが可能になり、突起部材20の接着強度の増大に寄与できる。
図5は、隔壁部材24の形成例を説明する概略図である。図5(a)は、隔壁部材24を別部品として作成しておき、溶接等の接合手段を用いて後付けで設ける例である。この場合、隔壁部材24をホイールリム部12とは別材質で形成することが可能になり、コスト調整や追加部品としての標準化が容易になる。また、現在使用中のホイール構造に対し隔壁部材24および突起部材20の装着が容易に可能なので、例えば、タイヤ16の交換時やメンテナンス時にロードノイズを低減させるアップグレード処置を実施できる。図5(b)は、スチールによりホイールリム部12を形成するときに、隔壁部材24を一体的にプレス成型する例である。この場合、ホイールリム部12の製造時に同時に隔壁部材24が形成できるので、製造コストの低減や製造工数低減に寄与できる。また、隔壁部材24の形成強度も確保できる。図5(c)は、ホイールリム部12を例えばアルミ鋳造するときに隔壁部材24を一体鋳造する例である。この場合も、ホイールリム部12の鋳造時に同時に隔壁部材24が形成できるので、製造コストの低減や製造工数低減に寄与できる。また、隔壁部材24の形成強度も確保できる。
なお、隔壁部材24は、前述したように突起部材20の周方向側面を覆うように形成することが望ましいが、例えば、バール22の挿入可能な位置をホイールリム部12の表面でマーキング等で指定しておき、その挿入可能位置に対応する位置のみに隔壁部材24を形成してもよい。この場合、隔壁部材24の大きさを小さくできるので、ホイール構造10全体の重量増加を抑制できる。
図6は、ホイールリム部12の周方向における突起部材20の装着例を説明する説明図である。図6(a)は、例えば、突起部材20をスポンジで形成した場合の配置例であり、ホイールリム部12の周方向90°の範囲に装着する突起部材20を180°隔てて対向させている例である。図6(b)は、突起部材20をゴム膜の空気袋で構成した例であり、ホイールリム部12の周方向45°の範囲に装着する突起部材20を180°隔てて対向させている例である。図6(c)は、突起部材20を発泡スチロールで構成した例であり、ホイールリム部12の周方向135°の範囲に装着する突起部材20を180°隔てて対向させている例である。突起部材20の周方向の大きさは、吸音効果の大小や空気の透過性に応じて決めてもよい。このように、突起部材20を偶数個対向配置することによりホイール構造10全体としてのホイールバランスを大きく変化させることが防止され、突起部材20装着に起因して追加でホイールバランスの調整を行う必要がなくなる。
本実施形態では、突起部材20を接着剤により装着固定する例を示した。別の例では、接着剤以外に、例えば装着用の爪をホイールリム部12の表面に設けたり、ヒモ状のもので突起部材20を固定してもよい。なお、ホイールリム部12の表面に爪やヒモを固定するためにフックを設ける場合もホイールバランスを崩さないように、対称の位置に必要十分な最小限の大きさで形成することが望ましい。
以上、本発明を上述の実施形態を参照して説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、実施形態や変形例の構成を適宜組み合わせたものや置換したものについても本発明に含まれるものである。また、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を実施形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施形態も本発明の範囲に含まれうる。
10 ホイール構造、 12 ホイールリム部、 14 ホイールディスク部、 16 タイヤ、 18 空洞部、 20 突起部材、 24 隔壁部材。

Claims (1)

  1. 空気入りタイヤが装着されるべきホイールリム部と、
    車両側のハブに取り付けられるべきホイールディスク部と、
    を含む車両用ホイール構造であって、
    前記ホイールリム部は、当該ホイールリム部と前記タイヤの内壁面で囲まれる空洞部に望む表面に、その周方向に軽量軟質材料で形成された突起部材を複数個間隔をおいて装着していることを特徴とする車両用ホイール構造。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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