JP2020040448A - 車両用ホイール - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、ホイール回転時に生じる遠心力に抗してリムに対する副気室部材の保持力に、より優れた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をウェル部１１ｃの外周面１１ｄに取り付けた車両用ホイール１であって、前記副気室部材１０は、ウェル部１１ｃの外周面１１ｄ上に配置される底板２５ｂと、前記底板２５ｂのホイール径方向Ｚの外側に配置されて、前記底板２５ｂとの間に副気室ＳＣを設ける上板２５ａとを有する本体部１３と、前記本体部１３からホイール幅方向Ｙに延出する板ばね部２６と、を備え、前記板ばね部２６と前記上板２５ａとは、一体になってホイール幅方向Ｙにわたってウェル部１１ｃの外周面１１ｄ側に凸となるように湾曲部１４を形成し、前記板ばね部２６は、前記本体部１３からホイール幅方向Ｙに延びた両先端Ｅ，Ｅがウェル部１１ｃに係止され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ヘルムホルツレゾネータ（副気室部材）をリムのウェル部外周面に取り付けたホイールが知られている（例えば、特許文献１参照）。このホイールの副気室部材は、内側に副気室を有し、副気室部材のホイール幅方向の両縁部がウェル部に係止される構造を有している。

特開２０１４−１９６０１１号公報

しかしながら、従来のホイール（例えば、特許文献１参照）は、ホイール回転時に生じた遠心力によって、副気室部材にはウェル部外周面から離れる方向に大きな荷重が加えられる。
したがって、ホイール回転時に生じる遠心力に抗してリムに対する副気室部材の保持力に、より優れたホイールが望まれている。

本発明の課題は、ホイール回転時に生じる遠心力に抗してリムに対する副気室部材の保持力に、より優れた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をウェル部の外周面に取り付けた車両用ホイールであって、前記副気室部材は、ウェル部の外周面上に配置される底板と、前記底板のホイール径方向外側に配置されて、前記底板との間に副気室を設ける上板とを有する本体部と、前記本体部からホイール幅方向に延出する板ばね部と、を備え、前記板ばね部と前記上板とは、一体になってホイール幅方向にわたってウェル部の外周面側に凸となるように湾曲部を形成し、前記板ばね部は、前記本体部からホイール幅方向に延びた両先端がウェル部に係止されていることを特徴とする。

本発明の車両用ホイールによれば、ホイール回転時に生じる遠心力に抗してリムに対する副気室部材の保持力により優れた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。 副気室部材の全体斜視図である。 図１のIII−III断面図である。

次に、本発明の実施形態に係る車両用ホイールついて、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、参照する図面において、「Ｘ」は、ホイール周方向、「Ｙ」は、ホイール幅方向、「Ｚ」は、ホイール径方向、をそれぞれ示している。

本実施形態の車両用ホイールは、副気室部材を構成する本体部の上板が、ウェル部の外周面側に凸となるように湾曲するとともに、本体部をウェル部に係止する板ばね部が、上板の仮想延長線上に位置するように本体部から延びていることを主な特徴としている。
以下では、まず車両用ホイールの全体構成について説明した後に、ヘルムホルツレゾネータとしての副気室部材について説明する。

＜車両用ホイールの全体構成＞
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。
図１に示すように、本実施形態に係る車両用ホイール１は、例えばアルミニウム合金、マグネシウム合金などの金属製のリム１１に、例えばポリプロピレン、ポリアミドなどの合成樹脂製の副気室部材１０（ヘルムホルツレゾネータ）が取り付けられて構成されている。ちなみに、本実施形態でのリム１１は、鋳造品を想定し、副気室部材１０は、ブロー成形品を想定しているが、リム１１及び副気室部材１０は、これらの製法で得られたものに限定されるものではない。
図１中、符号１２は、リム１１を図示しないハブに連結するためのディスクである。

リム１１は、ホイール幅方向Ｙの両端部にそれぞれ形成される図示しないビードシート同士の間で、ホイール径方向の内側（回転中心側）に向かって窪んだウェル部１１ｃを有している。この窪みの底面で規定されるウェル部１１ｃの外周面１１ｄは、ホイール幅方向Ｙにわたってホイール軸を中心に略同径になっている。

このような本実施形態でのリム１１は、第１の縦壁１５ａと第２の縦壁１５ｂとを備えている。これらの縦壁１５ａ，１５ｂ同士は、ホイール幅方向Ｙに所定の間隔を開けて外周面１１ｄからホイール径方向Ｚの外側に向かって立ち上がっている。
ちなみに、ホイール幅方向Ｙの一側に形成される第１の縦壁１５ａは、ウェル部１１ｃの外周面１１ｄからリムフランジ側への立ち上り部に形成されたものを想定している。また、第２の縦壁１５ｂは、外周面１１ｄのホイール幅方向Ｙの中程でホイール周方向Ｘに延びる周壁１９にて構成されるものを想定している。

縦壁１５ａ，１５ｂのそれぞれは、互いに所定の間隔を開けてホイール周方向Ｘに環状に延びることで対向している。本実施形態での縦壁１５ａ，１５ｂは、外周面１１ｄ（図３参照）とのなす角度が略直角になるものを想定している。しかしながら、縦壁１５ａ，１５ｂの外周面１１ｄ（図３参照）からの立ち上り角度は、これに限定されるものではない。

＜副気室部材＞
次に、副気室部材１０について説明する。
図２は、副気室部材１０の全体斜視図である。図３は、図１のIII−III断面図である。
図２に示すように、副気室部材１０は、一方向に長い部材であって、本体部１３と、板ばね部２６と、管体１８と、を備えている。このような副気室部材１０は、本体部１３の中央でホイール幅方向Ｙに延びる仕切り壁１６を境に、ホイール周方向Ｘに対称形状となるように構成されている。ちなみに、この仕切り壁１６は、副気室部材１０の上下面部（後記する上板２５ａ及び底板２５ｂ）のそれぞれが溝状に窪むことで形成されている。

本体部１３は、その長手方向に湾曲している。つまり、本体部１３は、副気室部材１０がウェル部１１ｃ（図１参照）の外周面１１ｄ（図１参照）に取り付けられる際に、ホイール周方向Ｘに沿うようになっている。
本体部１３は、内側が中空になっている。この中空部（図示省略）は、後記の副気室ＳＣ（図３参照）を形成している。この中空部は、前記の仕切り壁１６によってホイール周方向Ｘに二分されている。

図３に示すように、本体部１３は、長手方向（図２のホイール周方向Ｘ）に直交する断面視で、ホイール幅方向Ｙに長い略矩形を呈している。
具体的には、本体部１３は、ウェル部１１ｃの外周面１１ｄに沿って配置される底板２５ｂと、外周面１１ｄ上で底板２５ｂと対向するように配置される上板２５ａと、底板２５ｂのホイール幅方向Ｙの両端から立ち上がり、上板２５ａに接合される一対の側板２５ｃと、を有している。

本実施形態での底板２５ｂは、ウェル部１１ｃの外周面１１ｄに接触するように配置された板体で構成されている。
つまり、底板２５ｂは、ホイール幅方向Ｙに略平坦になるように形成され、ホイール周方向Ｘ（図１参照）に外周面１１ｄと略同じ曲率で湾曲するように形成されている。

上板２５ａは、底板２５ｂと所定の間隔をあけて対向するように、ホイール周方向Ｘ（図１参照）に延びている。
このような上板２５ａは、ホイール幅方向Ｙにわたってウェル部１１ｃの外周面１１ｄ側に凸となるように円弧状に湾曲している。ちなみに、本実施形態での上板２５ａは、ホイール幅方向Ｙにわたって所定の曲率で湾曲している。このような上板２５ａは、一定の曲率で湾曲するものに限定されない。つまり、上板２５ａは、ウェル部１１ｃの外周面１１ｄ側に凸となるように湾曲していればよく、複数の曲率を有して湾曲するものも含まれる。また、本発明での上板２５ａは、なだらかなカーブを描いて湾曲するものが望ましいが、一部に又は複数箇所に屈曲部を有して巨視的に湾曲するものを排除するものではない。

側板２５ｃは、ウェル部１１ｃの外周面１１ｄに対して略垂直にホイール径方向Ｚの外側に底板２５ｂから立ち上がるように形成されている。
ちなみに、本実施形態での側板２５ｃは、縦壁１５ａ，１５ｂと所定の間隔をあけて対向するように配置されている。
そして、側板２５ｃは、前記のように上板２５ａと接合される。
このような上板２５ａと底板２５ｂと側板２５ｃとは、本体部１３の内側に副気室ＳＣを囲繞形成している。

また、本体部１３は、図２に示すように、ホイール周方向Ｘに複数個のブリッジ３３が等間隔に並ぶように形成されている。また、ブリッジ３３は、ホイール幅方向Ｙに２列になって並んでいる。

ブリッジ３３は、図３に示すように、上側結合部３３ａと、下側結合部３３ｂとが、上板２５ａと底板２５ｂとの間の略中央の位置で接合されて形成されている。
なお、上側結合部３３ａは、上板２５ａが底板２５ｂ側に向かって部分的に窪むように形成されたものである。また、下側結合部３３ｂは、底板２５ｂが上板２５ａ側に向かって部分的に窪むように形成されたものである。

このようなブリッジ３３は、略円柱状を呈しており、上板２５ａと底板２５ｂとを部分的に連結している。そして、ブリッジ３３は、本体部１３の上下方向のそれぞれの対応する位置に、平面視で円形の開口を形成している。

板ばね部２６は、図２に示すように、本体部１３のホイール幅方向の両端部からホイール幅方向Ｙの外側にさらに延出する一対の板状部材で形成されている。
具体的には、板ばね部２６は、上板２５ａと側板２５ｃとの接合部Ｊからホイール幅方向Ｙの外側に延出している。そして、板ばね部２６は、上板２５ａの仮想延長線上に位置するように上板２５ａと一体になって、ウェル部１１ｃの外周面１１ｄ側に凸となる湾曲部１４を形成している。このような板ばね部２６は、側板２５ｃの延在方向と交差する方向に延びることとなる。

ちなみに、本実施形態での板ばね部２６は、本体部１３側から延びる板ばね部２６の全体に渡って上板２５ａと同じ曲率で湾曲しているものを想定している。しかしながら、本発明における板ばね部２６は、上板２５ａと一体になって湾曲部１４を形成できればよく、例えば、上板２５ａの端部から接線方向に直線的に延びるものや、上板２５ａよりも曲率を徐々に増大させながら上板２５ａとなだらかに接続されるものを排除するものではない。
また、本実施形態での板ばね部２６は、本体部１３と一体成形されたものを想定しており、前記の合成樹脂からなることでばね弾性を有している。

板ばね部２６のホイール幅方向Ｙの両方の先端Ｅは、縦壁１５ａ，１５ｂのホイール径方向Ｚの外側端に形成された迫出し突起１７に拘束されている。具体的には、板ばね部２６の先端Ｅのそれぞれは、縦壁１５ａと迫出し突起１７とがなす角部と、縦壁１５ｂと迫出し突起１７とがなす角部とに嵌り込んでいる。

次に、管体１８（図１参照）について説明する。
図１に示すように、管体１８は、本体部１３におけるホイール幅方向Ｙの一側（車両用ホイール１の内側）に偏位した位置で、本体部１３からホイール周方向Ｘに突出するように形成されている。

本実施形態での副気室部材１０は、前記のように、仕切り壁１６を境にホイール周方向Ｘに対称形状になっている。したがって、図１中、管体１８は一つのみ図示しているが、本実施形態での管体１８は、本体部１３の長手方向（ホイール周方向Ｘ）の両端部において互いに対称となる位置でそれぞれ対となるように配置されている。ちなみに、本実施形態での一対の管体１８同士は、ホイール軸を中心に互いに略９０°間隔で開いた位置に配置されている。

このような管体１８の内側には、図２に示すように、連通孔１８ａが形成されている。
このような連通孔１８ａは、本体部１３の内側に形成される副気室ＳＣ（図３参照）と、ウェル部１１ｃ（図３参照）上でタイヤ（図示省略）との間に形成されるタイヤ空気室９（図３参照）と、を連通させている。

以上のような本実施形態に係る副気室部材１０は、前記したように樹脂成形品を想定しているがこれに限定されるものではなく金属等の他の材料で形成することもできる。なお、樹脂製の場合は、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、ポリプロピレン、ポリアミドなどが望ましい。

このような副気室部材１０（図３参照）のウェル部１１ｃ（図３参照）への取付は、副気室部材１０をウェル部１１ｃの向けて押し込むことで行われる。
底板２５ｂ（図３参照）側から副気室部材１０をウェル部１１ｃの外周面１１ｄ（図３参照）に近付けると、板ばね部２６（図３参照）の両先端Ｅ，Ｅ（図３参照）のそれぞれは、迫出し突起１７，１７（図３参照）のそれぞれに上方（ホイール径方向Ｚの外側）から当接する。

そして、さらに副気室部材１０を外周面１１ｄ側に向けて押圧すると、板ばね部２６の先端Ｅは、迫出し突起１７から受ける反力によって、先端Ｅ同士の幅を狭めるように撓む。
次いで、先端Ｅが迫出し突起１７を乗り越えると、撓んだ板ばね部２６が復元することで、先端Ｅのそれぞれは、縦壁１５ａ，１５ｂ（図３参照）と迫出し突起１７とがなすそれぞれの角部に収まる。
これにより板ばね部２６の両先端Ｅ，Ｅがウェル部１１ｃに拘束されることで、副気室部材１０のウェル部１１ｃに対する取付が完了する。

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。
本実施形態での副気室部材１０は、図３に示すように、一体となった本体部１３の上板２５ａと板ばね部２６とが、ウェル部１１ｃの外周面１１ｄ側に凸となるように湾曲部１４を形成している。そして、板ばね部２６のホイール幅方向Ｙの両先端Ｅ，Ｅは、ウェル部１１ｃの縦壁１５ａ，１５ｂに係止されている。

このような車両用ホイール１は、副気室部材１０に遠心力Ｆが働いた際に、上板２５ａは、外周面１１ｄ側に凸の形状を、逆に凸となる形状となるように反転しようとする。しかしながら、この反転しようとする上板２５ａの動きは、縦壁１５ａ，１５ｂのそれぞれに突っ張る動きとなる。つまり、車両用ホイール１は、ホイール回転速度に応じて遠心力Ｆが増加するほど、リム１１に対する副気室部材１０の保持力も増大する。

また、このような車両用ホイール１は、車両の走行停止に応じて副気室部材１０に繰り返しの遠心力Ｆが働く。そして、この遠心力Ｆは、板ばね部２６に対して繰り返しの曲げ荷重として働く。したがって、この曲げ荷重に交差する方向、つまりホイール幅方向Ｙの経年劣化による寸法収縮が小さく抑えられる。これにより車両用ホイール１は、縦壁１５ａ，１５ｂに対する板ばね部２６の両先端Ｅ，Ｅの係り代（締め代）の短小化を抑制することができる。よって、車両用ホイール１は、リム１１に対する副気室部材１０の良好な保持性能を長く維持することができる。

また、本実施形態に係る車両用ホイール１は、本体部１３の底板２５ｂがホイール幅方向Ｙにわたってウェル部１１ｃの外周面１１ｄに沿うように配置されている。
これにより車両用ホイール１は、上板２５ａとの間に副気室ＳＣの容積を大きく確保することができる。したがって、車両用ホイール１は、消音性能をより向上させることができる。

また、車両用ホイール１は、板ばね部２６のバネ弾性によって、本体部１３がウェル部１１ｃの外周面１１ｄ側に向けて付勢される際に、ウェル部１１ｃの外周面１１ｄに対する底板２５ｂの接触面積を大きく確保することができる。これにより車両用ホイール１は、ウェル部１１ｃの外周面１１ｄ上を副気室部材１０がホイール周方向Ｘに変位することをより確実に抑制することができる。

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、種々の形態で実施することができる。
前記実施形態では、副気室部材１０の底板２５ｂがウェル部１１ｃの外周面１１ｄに沿うように形成されるものについて説明したが、外周面１１ｄ側に凸となるように湾曲する底板２５ｂとすることもできる。
このような車両用ホイール１によれば、副気室部材１０の底板２５ｂの両端部と上板２５ａの両端部とを接続することで、側板２５ｃを省略することができる。

１ 車両用ホイール
９ タイヤ空気室
１０ 副気室部材
１１ リム
１１ｃ ウェル部
１１ｄ 外周面
１３ 本体部
１４ 湾曲部
１５ａ 第１の縦壁
１５ｂ 第２の縦壁
１６ 仕切り壁
１７ 突起
１８ 管体
１８ａ 連通孔
１９ 周壁
２５ａ 上板
２５ｂ 底板
２５ｃ 側板
２６ 板ばね部
３３ ブリッジ
３３ａ 上側結合部
３３ｂ 下側結合部
９０ 略
Ｅ 板ばね部の先端
Ｆ 遠心力
Ｊ 接合部
ＳＣ 副気室
Ｘ ホイール周方向
Ｙ ホイール幅方向
Ｚ ホイール径方向

Claims (2)

1. ヘルムホルツレゾネータとしての副気室部材をウェル部の外周面に取り付けた車両用ホイールであって、
   前記副気室部材は、
   ウェル部の外周面上に配置される底板と、前記底板のホイール径方向外側に配置されて、前記底板との間に副気室を設ける上板とを有する本体部と、
   前記本体部からホイール幅方向に延出する板ばね部と、
   を備え、
   前記板ばね部と前記上板とは、一体になってホイール幅方向にわたってウェル部の外周面側に凸となるように湾曲部を形成し、
   前記板ばね部は、前記本体部からホイール幅方向に延びた両先端がウェル部に係止されてい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、
   前記底板は、ホイール幅方向にわたってウェル部の外周面に沿うように配置されるとともに、
   前記本体部は、前記底板のホイール幅方向両端からホイール径方向外側に向けてそれぞれ立ち上がり、前記上板におけるホイール幅方向両端のそれぞれに接続される一対の側板をさらに備えることを特徴とする車両用ホイール。

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