JP2015174506A - 車両用ホイール - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、従来よりも副気室の容積の変動を抑制でき、消音機能を効果的に発揮させることができる副気室部材を備える車両用ホイールを提供する。
【解決手段】本発明は、副気室部材１０の本体部１３が底板２５ｂと上板２５ａと、を有し、この本体部１３には、上板２５ａと底板２５ｂとを部分的に結合する上側結合部３３ａと下側結合部３３ｂとからなる結合部３３が複数形成され、ホイール周方向Ｘに隣り合う結合部３３の各軸線４０は、副気室部材１０に加わる遠心力Ｆの方向とは反対側で交わるように延在していることを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両用ホイールに関する。

従来、タイヤ空気室内での気柱共鳴音を消音するホイールとしては、タイヤ空気室内でヘルムホルツレゾネータとして機能する副気室部材を、ウェル部の外周面上に備えるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

図４（ａ）は、従来の車両用ホイール１００（例えば、特許文献１参照）において、ウェル部１１ｃの外周面１１ｄ上に配置された副気室部材１０の部分拡大断面図、図４（ｂ）は、図４（ａ）に示す副気室部材１０が複数配置された従来の車両用ホイール１００の模式図である。

図４（ａ）に示すように、従来の車両用ホイール１００においては、副気室部材１０の本体部１３は、底板２５ｂと、この底板２５ｂ上に副気室ＳＣを形成するように配置される上板２５ａと、で形成されている。そして、上板２５ａと底板２５ｂとは、上側結合部３３ａと下側結合部３３ｂとが結合することにより一体になっている。ちなみに、上側結合部３３ａは、上板２５ａが底板２５ｂ側に部分的に窪むことで形成され、下側結合部３３ｂは、底板２５ｂが上板２５ａ側に部分的に窪むことで形成されている。

そして、図４（ｂ）に示すように、従来の車両用ホイール１００においては、副気室部材１０は、ウェル部１１ｃの外周面１１ｄ上に、ホイール回転中心Ａｘ周りに等しい位相で複数（例えば、９０°間隔で４つ）並ぶように配置されている。
このような上側結合部３３ａと下側結合部３３ｂは、本体部１３の機械的強度を向上することで副気室ＳＣの容積の変動を抑制し、消音機能を効果的に発揮させる構成となっている。

また、従来の車両用ホイール１００においては、図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、上側結合部３３ａと下側結合部３３ｂとからなる結合部３３の各軸線４０は、互いに平行になっている。ちなみに、、図４（ａ）に示す軸線４０は、上側結合部３３ａと下側結合部３３ｂとの結合面３８に対して垂直な線を意味する。
つまり、図４（ａ）及び（ｂ）に示す副気室部材１０は、例えば、ブロー成型法で製造する場合に、その型抜きが容易なように各軸線４０が互いに平行となっている。なお、図４（ｂ）中の矢印３９は、型抜き方向を示している。

特許第５４１１８１９号公報

ところが、従来の車両用ホイール１００においては、上側結合部３３ａと下側結合部３３ｂとからなる結合部３３の各軸線４０は、互いに平行となっているので、本体部１３のホイール周方向Ｘの両端に向かうほど、結合部３３の軸線４０の方向とホイール１００の回転に伴って発生する遠心力Ｆ（図４（ｂ）参照）の方向とズレが生じる。そのため、結合部３３が奏する、本体部１３の機械的強度を向上することで副気室ＳＣの容積の変動を抑制するという効果を、最も効果的に発揮することができなかった。

そこで、本発明の課題は、従来よりも副気室の容積の変動を抑制でき、消音機能を効果的に発揮させることができる副気室部材を備える車両用ホイールを提供することにある。

前記課題を解決した本発明は、ヘルムホルツレゾネータとしての副気室部材がウェル部の外周面上に沿って取り付けられた車両用ホイールであって、前記副気室部材は、前記ウェル部の前記外周面側に配置される底板と、この底板との間で副気室を形成する上板と、を有する本体部を備え、前記本体部には、前記上板が前記底板側に向けて窪んだ上側結合部と、前記底板が前記上板側に向けて窪んだ下側結合部とが結合して形成される結合部が前記本体部のホイール周方向に複数形成され、前記副気室部材のホイール周方向に沿う断面視で、ホイール周方向に隣り合う前記結合部の各軸線が、前記副気室部材に加わる遠心力の方向とは反対側で交わるように延在しており、前記上側結合部の軸線と前記下側結合部の軸線とはホイール周方向にオフセットしており、前記オフセットは、前記本体部の周方向端部に向かうほど大きくなることを特徴とする。

この車両用ホイールによれば、本体部の周方向における全長に亙って結合部の軸線の延在方向を副気室部材に加わる遠心力の方向に近づけ、又は一致させることができ、副気室部材に遠心力が加わった際の本体部の剛性が向上する。これにより車両用ホイールは、副気室部材に遠心力が加わった際の副気室の容積の変動抑制が効果的に行われる。

このような車両用ホイールにおいては、前記副気室部材は、上下に分割された金型を用いた樹脂成型体であって、前記上側結合部の軸線は、前記下側結合部の軸線よりも前記本体部のホイール周方向における端部寄りにオフセットしている構成とすることもできる。
この車両用ホイールによれば、副気室部材の成型時における型抜きの都合上、上板のうち、上側結合部を形成する窪みの径が大きくなる。これにより、上板の窪み以外の面積が相対的に小さくなり、上板の面剛性を向上させることができる。

本発明によれば、副気室部材の機械的強度を向上させつつ、副気室部材の長手方向の撓み性をも良好にする副気室部材を備える車両用ホイールを提供することができる。

本発明の実施形態に係る車両用ホイールの斜視図である。 結合部の位置でホイール周方向に沿って副気室部材を切り欠いた切欠断面を含む副気室部材の部分切欠斜視図である。 （ａ）は、本発明の実施形態に係る車両用ホイールにおいて、ウェル部の外周面上に配置された副気室部材の部分拡大断面図、（ｂ）は、（ａ）に示す副気室部材が複数配置された本発明の実施形態に係る車両用ホイールの模式図である。 （ａ）は、従来の車両用ホイールにおいて、ウェル部の外周面上に配置された副気室部材の部分拡大断面図、（ｂ）は、（ａ）に示す副気室部材が複数配置された従来の車両用ホイールの模式図である。

本発明の車両用ホイールは、タイヤ空気室内での気柱共鳴に起因するロードノイズを消音する副気室部材（ヘルムホルツレゾネータ）をウェル部の外周面に有するものである。
図１は、本発明の実施形態に係る車両用ホイール１の斜視図である。この車両用ホイール１は、ホイール周方向Ｘに沿って４つの副気室部材１０を等間隔に有しているが、図１には作図の便宜上、１つの副気室部材１０のみを記載し、他の３つの副気室部材１０の記載は省略している。
以下では、車両用ホイール１の全体構成について説明した後に、副気室部材１０について詳細に説明する。

車両用ホイール１は、図１に示すように、リム１１と、このリム１１をハブ（図示省略）に連結するためのディスク１２とを備えている。
リム１１は、図１に示すホイール幅方向Ｙの両端部に形成されるタイヤのビードシート部（図示省略）同士の間で、ホイール径方向の内側（回転中心側）に向かって凹んだウェル部１１ｃを有している。

ウェル部１１ｃは、図示しないタイヤをリム１１に組み付けるリム組み時に、タイヤのビード部（図示省略）を落とし込むために設けられている。ちなみに、本実施形態でのウェル部１１ｃは、ホイール幅方向Ｙに亘って略同径となる円筒形状に形成されている。

図１中、符号１１ｄは、ウェル部１１ｃの外周面である。符号１８は、後記する連通孔２０（図２参照）が形成される管体であり、符号１５は、リム１１の周方向に延びるようにウェル部１１ｃの外周面１１ｄに設けられる環状の縦壁である。ちなみに、副気室部材１０は、この縦壁１５と、ウェル部１１ｃの立上り部Ｓとの間に嵌め込まれて外周面１１ｄ上に取り付けられる。つまり、副気室部材１０のホイール幅方向Ｙのそれぞれに形成された縁部１４ａ，１４ｂは、この縦壁１５と、ウェル部１１ｃの立上り部Ｓのそれぞれに形成された周溝（図示省略）に嵌め込まれて係止される。符号１５ａは、副気室部材１０が縦壁１５に係止される際に、副気室部材１０の突出部２６が嵌め込まれる縦壁１５の切欠き部である。なお、図１中、符号Ｘは、ホイール周方向である。ちなみに、この突出部２６は、副気室部材１０がホイール周方向Ｘにずれるのを防止する回り止めとして機能している。

次に、副気室部材１０について説明する。
図２は、後記する上側結合部３３ａと下側結合部３３ｂの位置でホイール周方向Ｘに沿って副気室部材１０を切り欠いた切欠断面を含む副気室部材１０の部分切欠斜視図である。図２中、符号Ｘは、この副気室部材１０をウェル部１１ｃの外周面１１ｄに取り付けた際のホイール周方向を示し、符号Ｙは、ホイール幅方向を示す。

本実施形態での副気室部材１０は、樹脂成型品を想定している。なお、樹脂は、その軽量化や量産性の向上、製造コストの削減、副気室ＳＣの気密性の確保等を考慮すると、軽量で高剛性のブロー成形可能な樹脂が望ましい。中でも、繰り返しの曲げ疲労にも強いポリプロピレンが特に望ましい。

副気室部材１０は、図２に示すように、ホイール周方向Ｘに長い部材であって、内側に後記する副気室ＳＣを有する中空の本体部１３と、縁部１４ａ，１４ｂと、を備えている。

副気室部材１０は、長手方向に湾曲しており、ウェル部１１ｃ（図１参照）の外周面１１ｄ（図１参照）に取り付けられた際に、ホイール周方向Ｘに沿うようになっている。符号１８は、本体部１３を構成する管体であり、その内側にはタイヤ空気室（図示省略）と副気室ＳＣ（図４参照）とを連通させる連通孔２０が形成されている。

管体１８は、副気室部材１０の長手方向（ホイール周方向Ｘ）の端部であって、副気室部材１０の短手方向（ホイール幅方向Ｙ）の一方の側縁に偏倚して配置されている。具体的には、本実施形態での管体１８は、２つの縁部１４ａ，１４ｂのうち一方の縁部１４ｂ側寄りに配置され、副気室部材１０の長手方向（ホイール周方向Ｘ）に沿って延在している。

縁部１４ａ，１４ｂのそれぞれは、副気室部材１０の短手方向（ホイール幅方向Ｙ）に向けて本体部１３から延出している。これら縁部１４ａ，１４ｂは、前記したように、ウェル部１１ｃ（図１参照）の立上り部Ｓ（図１参照）と縦壁１５（図１参照）とに係止されることで、副気室部材１０をウェル部１１ｃの外周面１１ｄ（図１参照）上に取り付けている。

図２に示すように、副気室部材１０の本体部１３は、底板２５ｂと、この底板２５ｂとの間に副気室ＳＣを形成する上板２５ａとを備えている。なお、本実施形態での上板２５ａ及び底板２５ｂを構成する樹脂材料のそれぞれは、同じ厚さとなっているが、これらの厚さは相互に異なっていてもよい。

上板２５ａは、ウェル部１１ｃ（図１参照）の外周面１１ｄ（図１参照）側に沿うように配置された底板２５ｂの上方で膨らみをもつように湾曲することで、副気室ＳＣを形成している。

各副気室ＳＣの容積は、５０〜２５０ｃｃ程度が望ましい。副気室ＳＣの容積をこの範囲内に設定された副気室部材１０は、消音効果を充分に発揮しつつ、その重量の増大を抑制して車両用ホイール１（図１参照）の軽量化を図ることができる。また、ホイール周方向Ｘの副気室部材１０の長さは、リム１１（図１参照）の周長の２分の１の長さを最大として、車両用ホイール１の重量の調整やウェル部１１ｃ（図１参照）に対する組付け容易性を考慮して適宜に設定することができる。

連通孔２０はウェル部１１ｃ（図１参照）上で、図示しないタイヤとの間に形成されることとなるタイヤ空気室（図示省略）と、副気室ＳＣとを連通させることとなる。
連通孔２０の断面形状は、特に制限はなく、楕円形、円形、多角形、Ｄ字形状等のいずれであってもよい。連通孔２０の直径は、断面が円形の場合には、５ｍｍ以上が望ましい。また、円形以外の断面形状の連通孔２０は、その断面積で同じ断面積の円形に換算して直径５ｍｍ以上のものが望ましい。

連通孔２０の長さは、次の（式１）で示されるヘルムホルツレゾネータの共鳴周波数を求める式を満たすように設定される。

ｆ_０＝Ｃ／２π×√（Ｓ／Ｖ（Ｌ＋α×√Ｓ））・・・（式１）
ｆ_０（Ｈｚ）：共鳴周波数
Ｃ（ｍ／ｓ）：副気室ＳＣ内部の音速（＝タイヤ空気室内部の音速）
Ｖ（ｍ^３）：副気室ＳＣの容積
Ｌ（ｍ）：連通孔２０の長さ
Ｓ（ｍ^２）：連通孔２０の開口部断面積
α：補正係数
なお、前記共鳴周波数ｆ_０は、タイヤ空気室の共鳴周波数に合わせられる。

上板２５ａには、本体部１３を構成する部分に、上側結合部３３ａが形成されている。この上側結合部３３ａは、上板２５ａが底板２５ｂ側に向かって窪むように形成されたものであり、有底の略円筒形状を呈している。この上側結合部３３ａは、副気室部材１０の長手方向（ホイール周方向Ｘ）に沿って本体部１３の幅方向に２列に並ぶように形成されている。

底板２５ｂには、上側結合部３３ａと対応する位置に、下側結合部３３ｂが形成されている。
これらの下側結合部３３ｂは、底板２５ｂが上板２５ａ側に向かって窪むように形成されたものであり、有底の略円筒形状を呈している。そして、上側結合部３３ａと下側結合部３３ｂとは、その底部同士が結合して結合部３３を形成している。この結合部３３は、上板２５ａと底板２５ｂとを一体に結合している。

図３（ａ）は、本実施形態に係る車両用ホイール１において、ウェル部１１ｃの外周面１１ｄ上に配置された副気室部材１０の部分拡大断面図、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す副気室部材１０が複数配置された車両用ホイールの模式図である。

図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、本実施形態に係る車両用ホイール１は、副気室部材１０のホイール周方向Ｘに沿う断面視で、ホイール周方向Ｘに隣り合う結合部３３の各軸線４０が、副気室部材１０に加わる遠心力Ｆの方向とは反対側で交わるように延在している。

また、上側結合部３３ａの軸線４０ａと下側結合部３３ｂの軸線４０ｂとはホイール周方向Ｘにオフセットしており、該オフセット幅は、本体部１３の周方向端部に向かうほど大きくなっている。

言い換えれば、図３（ａ）に示すように、本体部１３の周方向端部（図３（ａ）の紙面左側端部）における結合部３３から、本体部１３の周方向中央部における図示しない結合部３３にわたって、軸線４０ａと軸線４０ｂとのオフセット幅が、Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３・・・・へと順番に狭くなっている。そして、本体部１３の周方向中央部における図示しない結合部３３でのオフセット幅は、「０」となって軸線４０ａと軸線４０ｂとは同一線上に並んでいる。また、図示しないが、本体部１３の周方向中央部から本体部１３の周方向の反対側端部の結合部３３にわたって、オフセット幅は順番に広くなっている。

このように軸線４０ａと軸線４０ｂとのオフセット幅を調節することによって、各軸線４０の延在方向を、遠心方向に近づけるように又は一致するように設定することができる。なお、本実施形態での軸線４０とは、上側結合部３３ａと下側結合部３３ｂとの結合面３８の面方向中央部における当該結合面３８に垂直な線をいう。

また、本実施形態に係る車両用ホイール１は、副気室部材１０が、上下に分割された金型（図４（ｂ）の符号３９の矢印方向に分割される金型）を用いた樹脂成型体である。また、上側結合部３３ａの軸線４０ａは、下側結合部３３ｂの軸線４０ｂよりも本体部１３のホイール周方向Ｘにおける端部寄りにオフセットしている。

次に、本実施形態の車両用ホイール１の奏する作用効果について説明する。
この車両用ホイール１によれば、副気室部材１０の本体部１３の上板２５ａと底板２５ｂとが上側結合部３３ａ及び下側結合部３３ｂからなる結合部３３で結合されているので、副気室部材１０の機械的強度が向上する。

また、この車両用ホイール１によれば、ホイール周方向Ｘに隣り合う結合部３３の各軸線４０が、副気室部材１０に加わる遠心力Ｆの方向とは反対側で交わるように延在している。これにより車両用ホイール１では、本体部１３の周方向における全長に亙って結合部３３の軸線４０の延在方向を副気室部材１０に加わる遠心力Ｆの方向に近づけ、又は一致させることができる。したがって、この車両用ホイール１によれば、副気室部材１０に遠心力Ｆが加わった際の本体部１３の剛性が向上する。これにより車両用ホイール１は、副気室部材１０に遠心力Ｆが加わった際の副気室ＳＣの容積の変動抑制が効果的に行われる。

また、本実施形態に係る車両用ホイール１は、上側結合部３３ａと下側結合部３３ｂとを相対的にホイール周方向Ｘに前記のようにオフセットさせて結合させることによって、副気室部材１０の成型時における型抜きの都合上、上板２５ａのうち、上側結合部３３ａを形成する窪みの径が大きくなる。
これによりこの車両用ホイール１によれば、上板２５ａの窪み以外の面積が相対的に小さくなり、上板２５ａの面剛性を向上させることができる。

以上、本実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、本体部１３の構成や副気室部材１０の数等について種々の形態で実施することができる。

１ 車両用ホイール
１０ 副気室部材
１１ リム
１１ｃ ウェル部
１１ｄ 外周面
１３ 本体部
１４ａ 縁部
１４ｂ 縁部
１５ 縦壁
１８ 管体
２０ 連通孔
２５ａ 上板
２５ｂ 底板
３３ 結合部
３３ａ 上側結合部
３３ｂ 下側結合部
３８ 結合面
４０ 軸線
ＳＣ 副気室
Ｘ ホイール周方向
Ｙ ホイール幅方向

Claims (2)

1. ヘルムホルツレゾネータとしての副気室部材がウェル部の外周面上に沿って取り付けられた車両用ホイールであって、
   前記副気室部材は、前記ウェル部の前記外周面側に配置される底板と、この底板との間で副気室を形成する上板と、を有する本体部を備え、
   前記本体部には、前記上板が前記底板側に向けて窪んだ上側結合部と、前記底板が前記上板側に向けて窪んだ下側結合部とが結合して形成される結合部が前記本体部のホイール周方向に複数形成され、
   前記副気室部材のホイール周方向に沿う断面視で、ホイール周方向に隣り合う前記結合部の各軸線が、前記副気室部材に加わる遠心力の方向とは反対側で交わるように延在しており、
   前記上側結合部の軸線と前記下側結合部の軸線とはホイール周方向にオフセットしており、
   前記オフセットは、前記本体部の周方向端部に向かうほど大きくなることを特徴とする車両用ホイール。
2. 請求項１に記載の車両用ホイールにおいて、
   前記副気室部材は、上下に分割された金型を用いた樹脂成型体であって、
   前記上側結合部の軸線は、前記下側結合部の軸線よりも前記本体部のホイール周方向における端部寄りにオフセットしていることを特徴とする車両用ホイール。

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