JP3868830B2 - 自動車用吸振ホイール - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タイヤを装着するリムを備えた自動車用ホイールに関するもので、特に、走行時のタイヤの歪を低減するための自動車用ホイールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車の燃費低減のため、タイヤの転がり抵抗削減が求められている。タイヤの転がり抵抗の主な要因としては、▲１▼．タイヤが転動する際の変形（歪）により発生するヒステリシスロスによる損失、▲２▼．タイヤと路面との摩擦、▲３▼．タイヤの空気抵抗、等が挙げられるが、▲１▼．の変形によるロスが最も大きいといわれている。上記ロスの大きさはトレッドコンパウンドの特性にもよるが、タイヤ内圧が下がったときや、荷重が重くなったときにタイヤの歪が大きくなり、ヒステリシスロスが増大する。また、タイヤの種類でも異なり、偏平なタイヤの方がトレッド部の変形が小さいためタイヤの転がり抵抗は小さい。
そこで、現在では、例えば、高空気圧化したタイヤや、タイヤのサイドウォール部の高さが低いロープロファイルタイヤ等の採用が増加しつつある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のようなタイヤはタイヤ上下方向のバネ定数が極めて高く、また、上記タイヤを装着するホイールの径も大きくなるため、バネ下質量が増大する。バネ下質量が大きいと、路面から車体への振動伝達緩和が低減するので、乗り心地が悪化するだけでなく、凹凸路を走行したときにはタイヤ接地力の変動が増大して、路面追従性が悪化するといった問題点があった。
【０００４】
本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、走行時のタイヤの歪を低減してタイヤの転がり抵抗を削減するとともに、タイヤ接地力の変動を抑制して、車両の乗り心地と路面追従性とを向上させることのできる自動車用吸振ホイールを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載の自動車用吸振ホイールは、リムを備えた第１のディスクと、この第１のディスクとホイール軸方向に隔てて配置された、車両へのホイール取り付け部を備えた第２のディスクと、上記第１のディスクと第２のディスクとを結合する弾性部材とを備えるとともに、上記第１のディスクと第２のディスクとを、その表面側と裏面側とに、表面側と裏面側とで互いに作動方向が直交するように配置された複数の直動ガイドを備えた中空円盤状プレートにより結合したことを特徴とするものである。
【０００６】
請求項２に記載の自動車用吸振ホイールは、上記直動ガイドを、中空円盤状プレートの周上に、９０°または１８０°間隔で、かつ、上記プレートの表，裏の同位置にそれぞれ配置したものである。
請求項３に記載の自動車用吸振ホイールは、上記第１のディスク側の全ての直動ガイドの稼動方向を、中空円盤状プレートの径方向に対して４５°方向とし、上記第２のディスク側の全ての直動ガイドの稼動方向を、上記第１のディスク側の直動ガイドの稼動方向に対して直交する方向としたものである。
【０００７】
また、請求項４に記載の自動車用吸振ホイールは、上記中空円盤状プレート（第１の中空円盤状プレート）の径方向内周側に、上記第１の中空円盤状プレートとは表，裏逆に直行ガイドが配置された第２の中空円盤状プレートを配置し、上記第１のディスクと第２のディスクとを、上記第１の中空円盤状プレートと上記第２の中空円盤状プレートとにより結合したものである。
請求項５に記載の自動車用吸振ホイールは、上記第１の中空円盤状プレートの質量と第２の中空円盤状プレートの質量とを等しくしたものである。
【０００８】
請求項６に記載の自動車用吸振ホイールは、請求項１〜請求項５のいずれかに記載の自動車用吸振ホイールにおいて、上記ゴム部材を中空円筒形状とするとともに、その軸方向端面をそれぞれ上記第１及び第２のディスクに接合したものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づき説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る自動車用吸振ホイール（以下、吸振ホイールという）１０を示す断面図で、同図において、１１はリム１１Ｒを備えた第１のディスク、１２は上記第１のディスク１１とホイール軸方向に隔てて配置された、車両へのホイール取り付け部１２Ｈを備えた第２のディスク、１３は上記第１のディスク１１と第２のディスク１２とを連結する弾性部材であるゴム部材、１４はこのゴム部材１３のホイール径方向内側に配置された中空円盤状プレートである。この中空円盤状プレート１４の表面１４Ｆ側（第１のディスク１１側）と裏面１４Ｒ側（第２のディスク１２側）には、上記表面１４Ｆ側と裏面１４Ｒ側の同位置に、表面１４Ｆ側と裏面１４Ｒ側とで互いに作動方向が直交する直動ガイド１５及び直動ガイド１６が配置されており、上記中空円盤状プレート１４は、上記直動ガイド１５，１６を介して、上記第１のディスク１１と第２のディスク１２とを結合する。
【００１０】
本例においては、上記ゴム部材１３を中空円筒形状とするとともに、その軸方向端面を、第１及び第２のディスク１１，１２の互いに対向する面の、上記中空円盤状プレート１４の径方向外側の周縁部にそれぞれ接合することにより、上記第１のディスク１１と第２のディスク１２とを結合するようにしている。これにより、本例の吸振ホイール１０は、上記ゴム部材１３の半径方向の剪断応力により、ディスク径方向に対して弾性支持される。
【００１１】
また、本例の直動ガイド１５は、図２（ａ），（ｂ）に示すように、第１のディスク１１側の周上に１８０°間隔で設けられた、上記第１のディスク１１のラジアル方向に延長する凹部を有する２個のガイド１５ａ，１５ａと、中空円盤状プレート１４の表面１４Ｆ側である第１のディスク１１側の周上の、上記ガイド１５ａ，１５ａに対応する位置に設けられ、上記ガイド１５ａ，１５ａに係合する凸部を有する２個のガイドレール１５ｂ，１５ｂとにより構成され、上記ガイド１５ａ，１５ａと上記ガイドレール１５ｂ，１５ｂとが相対的にスライドすることにより、第１のディスク１１と中空円盤状プレート１４とを互いにディスク径方向に案内する。なお、ガイド１５ａの凹部とガイドレール１５ｂの凸部との間に複数の鋼球を配設することにより、上記ガイド１５ａとガイドレール１５ｂとをより円滑にスライドさせることができる。
また、直動ガイド１６は、図２（ａ），（ｃ）に示すように、中空円盤状プレート１４の裏面１４Ｒ側である第２のディスク１２側の周上に、上記ガイドレール１５ｂ，１５ｂと直交するように、１８０°間隔で設けられた２本ガイドレール１６ｂ，１６ｂと、第２のディスク１２の周上の、上記ガイドレール１６ｂ，１６ｂに対応する位置に設けられた２つのガイド１６ａ，１６ａとにより構成され、上記ガイド１６ａ，１６ａと上記ガイドレール１６ｂ，１６ｂとが相対的にスライドすることにより、第２のディスク１２と中空円盤状プレート１４とを互いにディスク径方向に案内する。
このように、第１のディスク１１と中空円盤状プレート１４とは作動方向を揃えた直動ガイド１５により連結され、第２のディスク１２と上記中空円盤状プレート１４とは稼動方向が上記直動ガイド１５に直交する直動ガイド１６により連結されているので、第１のディスク１１と第２のディスク１２とは回転方向に位相差を生じずに互いにどの方向にも偏心することが可能となる。
【００１２】
図３は上記吸振ホイール１０を回転させたときの第１のディスク１１、中空円盤状プレート１４、及び、第２のディスク１２の動きを示した模式図で、中心近傍の小丸（○）は中空円盤状プレート１４の中心位置を示している。第１及び第２のディスク１１，１２と、互いに作動方向が直交する直動ガイド１５，１６により連結された中空円盤状プレート１４は、図３に示すように、上記第１及び第２のディスク１１，１２間で偏心しながら回転する。これに対して、上記第１のディスク１１と第２のディスク１２とは、それぞれ、上記中空円盤状プレート１４と直動ガイド１５，１６を介して結合されているので、第２のディスク１２が第１のディスク１１に対して下方向（あるいは、上方向）には偏心して回転するが前後方向には偏心しない。したがって、図示しない車軸からの回転力を第２のディスク１２から第１のディスク１１に効率的に伝達することが可能となる。
【００１３】
このように、本実施の形態１の吸振ホイール１０は、リム１１Ｒを備えた第１のディスク１１と、車両へのホイール取り付け部１２Ｈを備えた第２のディスク１２とを中空円筒状のゴム部材１３により結合するとともに、上記第１のディスク１１と第２のディスク１２とを、表面１４Ｆと裏面１４Ｒに、それぞれ、互いに作動方向が直交する直動ガイド１５，１６を配置した中空円盤状プレート１４により結合して、吸振ホイール１０の半径方向の弾性支持を上記ゴム部材１３で負担し、回転方向の支持を上記中空円盤状プレート１４によって負担するようにしたので、弾性部材であるゴム部材１３により、上，下方向にのみ偏心する吸振ホイール１０の振動を低減することができる。したがって、タイヤ転動時の変形を低減して、タイヤ接地力の変動を抑制することができるとともに、車軸からの回転力を効率的に伝達できるので、車両の乗り心地と路面追従性とを向上させることができる。
また、弾性部材である上記ゴム部材１３には加減速時のトルクは付加されず、車両重量を支えるためには径方向の弾性支持だけを負担すればよいので、ゴム部材１３は径方向の弾性支持分のバネ定数だけを狙って低めに設定することができ、路面追従性を大幅に改良することができる。
【００１４】
実施の形態２．
上記実施の形態１では、第１のディスク１１と第２のディスク１２とをディスク径方向に案内する直動ガイド１５，１６を備えた中空円盤状プレート１４を用いて第１のディスク１１と第２のディスク１２とを結合した吸振ホイール１０について説明したが、図４，図５に示すように、それぞれの稼動方向が第１及び第２のディスク１１，１２、及び、中空円盤状プレート１４の径方向に対して４５°方向となるように直動ガイド２１，２２を取り付けた吸振ホーイル２０を用いても同様の効果を得ることができる。なお、この場合にも、上記第２のディスク１２側の直動ガイド２２の稼動方向を、上記第１のディスク１１側の直動ガイド２１の稼動方向に対して直交するようにする。
具体的には、図５に示すように、第１のディスク１１の周上に、９０°間隔で、径方向に対して４５°方向延長する凹部を有する４個のガイド２１ａを配置するとともに、中空円盤状プレート１４の上記各ガイド２１ａに対応する位置に、上記各ガイド２１ａに係合する凸部を有する４個のガイドレール２１ｂを配置する。
また、中空円盤状プレート１４の第２のディスク１２側の周上に、上記ガイドレール２１ｂと直交するように、９０°間隔で４個のガイドレール２２ｂを配置し、第２のディスク１２の周上の、上記各ガイドレール２２ｂに対応する位置に４個のガイド２２ａを配置する。
【００１５】
上記構成において、図示しない車軸から第２のディスク１２を介して第１のディスク１１に回転力が伝達される場合には、各直動ガイド２２は中空円盤状プレート１４の軸方向に対して４５°方向に配向されているため、図６に示すように、上記中空円盤状プレート１４には周方向に回転する力と径方向に押し広げる力が作用する。しかしながら、上記中空円盤状プレート１４の上記各直動ガイド２２の裏側（第１のディスク１１側）、すなわち、上記各直動ガイド２２と同位置には、上記各直動ガイド２２のそれぞれの稼動方向に対して直交する直動ガイド２１が配置されているので、上記中空円盤状プレート１４を径方向に押し広げる力は、上記各直動ガイド２１による径方向に押し広げる力と釣り合って、結果的には回転力のみが第１のディスク１１に伝達される。したがって、直動ガイド２１に入力された回転力は上記中空円盤状プレート１４を挿んで第１のディスク１１に確実に伝達される。
このように、本実施の形態２においても、第１のディスク１１と中空円盤状プレート１４とは作動方向を揃えた直動ガイド２１により連結され、第２のディスク１２と上記中空円盤状プレート１４とは稼動方向が上記直動ガイド２１に直交する直動ガイド２２により連結されているので、第１のディスク１１と第２のディスク１２とは回転方向に位相差を生じずに互いにどの方向にも偏心することが可能となる。
なお、上記各直動ガイド２１は全ての稼動方向が同じであるので、円盤には圧縮と引張り応力が同時には発生せず、全体を径方向に拡張もしくは圧縮する力のみが作用する。各直動ガイド２２も、全ての稼動方向が上記直動ガイド２１の稼動方向と直交するので、円盤には圧縮と引張り応力が同時には発生しない。また、上記拡張もしくは圧縮する力は、中空円盤状プレート１４を挿んだ両側のガイドレール２１ｂ，２２ｂの両側から伝達されるので、中空円盤状プレート１４の周方向においては荷重のオフセットがなく、座屈の危険が減少する。
また、上記構成では、各直動ガイド２１，２２は、中空円盤状プレート１４を挿んで同位置にあるので、て第１のディスク１１と第２のディスク１２とは常に並行状態を保つことができるので、タイヤに横力が入力された場合のキャンバー・トー変化や操舵に対する応答遅れを生じることがないという利点を有する。
【００１６】
実施の形態３．
図７は、本発明の実施の形態３に係る吸振ホイール３０を示す断面図で、同図において、３１はリム３１Ｒを備えた第１のディスク、３２は上記第１のディスク３１とホイール軸方向に隔てて配置された、車両へのホイール取り付け部３２Ｈを備えた第２のディスク、３３は上記第１のディスク３１と第２のディスク３２とを連結する中空円筒形状のゴム部材、３４はこのゴム部材３３のホイール径方向内側に配置され、その表面３４Ｆ側と裏面３４Ｒ側とに、それぞれ互いに作動方向が直交する直動ガイド３５，３６を備え、上記第１のディスク３１と第２のディスク３２とを結合する第１の中空円盤状プレート、３７は上記第１の中空円盤状プレート３４のホイール径方向内側に配置され、その表面３７Ｆ側と裏面３７Ｒ側とに、上記第１の中空円盤状プレート３４の直動ガイド３５，３６とは表，裏逆に配置された直動ガイド３８，３９を備え、上記第１のディスク３１と第２のディスク３２とを結合する第２の中空円盤状プレートである。
上記中空円筒形状のゴム部材３３は、上記実施の形態１，２と同様に、軸方向端面において、上記第１の中空円盤状プレート３４の径方向の外側である第１及び第２のディスク３１，３２の互いに対向する面の周縁部にそれぞれ接合されており、これにより、本例の吸振ホイール３０は、上記ゴム部材３３の半径方向の剪断応力により、ディスク径方向に対して弾性支持される。
【００１７】
直動ガイド３５は、図８に示すように、第１のディスク３１の周上に１８０°間隔で設けられた、上記第１のディスク３１のラジアル方向に延長する凹部を有する２個のガイド３５ａ，３５ａと、第１の中空円盤状プレート３４の表面３４Ｆ側の周上の、上記ガイド３５ａ，３５ａに対応する位置に設けられ、上記ガイド３５ａ，３５ａに係合する凸部を有する２個のガイドレール３５ｂ，３５ｂとにより構成され、第１のディスク３１と第１の中空円盤状プレート３４とを互いにディスク径方向に案内する。
また、直動ガイド３６は、第１の中空円盤状プレート３４の裏面３４Ｒ側の周上に、上記ガイドレール３５ｂ，３５ｂと直交するように、１８０°間隔で設けられた２個のガイドレール３６ｂ，３６ｂと、第２のディスク３２の周上の、上記ガイドレール３６ｂ，３６ｂに対応する位置に設けられた２個のガイド３６ａ，３６ａとにより構成され、第２のディスク３２と第１の中空円盤状プレート３４とを互いにディスク径方向に案内する。
【００１８】
一方、直動ガイド３８は、上記ガイド３５ａ，３５ａのホイール径方向内側の周上に、上記ガイド３５ａ，３５ａを９０°回転させた方向に、１８０°間隔で設けられた、上記第１のディスク３１のラジアル方向に延長する凹部を有する２個のガイド３８ａ，３８ａと、第２の中空円盤状プレート３７の表面３７Ｆ側の周上の、上記ガイド３８ａ，３８ａに対応する位置に設けられ、上記ガイド３８ａ，３８ａに係合する凸部を有する２個のガイドレール３８ｂ，３８ｂとにより構成され、直動ガイド３９は、第２の中空円盤状プレート３７の裏面３７Ｒ側の周上に、上記ガイドレール３８ｂ，３８ｂと直交するように、１８０°間隔で設けられた２個のガイドレール３９ｂ，３９ｂと、第２のディスク３２の周上の、上記ガイドレール３９ｂ，３９ｂに対応する位置、すなわち、上記ガイド３６ａ，３６ａのホイール径方向内側の周上に、上記ガイド３６ａ，３６ａを９０°回転させた方向に設けられた２個のガイド３９ａ，３９ａとにより構成される。
このように、第１のディスク３１と第２のディスク３２とは、直動ガイド３５，３５とこれに直交する方向に稼動する直動ガイド３６，３６とを備えた第１の中空円盤状プレート３４と、直動ガイド３８，３８とこれに直交する方向に稼動する直動ガイド３９，３９とを備えた第２の中空円盤状プレート３７とにより連結されるので、回転方向に位相差を生じずに互いにどの方向にも偏心することが可能となる。
【００１９】
図９（ａ）〜（ｃ）は上記吸振ホイール３０を回転させたときの第１のディスク３１、中空円盤状プレート３４，３７、及び、第２のディスク３２の動きを示した模式図で、第２のディスク３２が第１のディスク３１に対して下方向に偏心したまま時計周りに回転する場合、吸振ホイール３０が９０°ずつ回転すると、外側にある第１の中空円盤状プレート３４は、第１のディスク３１の軸と第２のディスク３２の軸間の中点を中心にして、下→左→上と偏心したまま時計周りに回転する。一方、内側にある第２の中空円盤状プレート３７は、第１のディスク３１の軸と第２のディスク３２の軸間の中点を中心にして、上→右→下と偏心したまま時計周りに回転する。
ここで、上記第２の中空円盤状プレート３７の質量を第１の中空円盤状プレート３４の質量と同じにすれば、上記第１及び第２の中空円盤状プレート３４，３７は、上記のように点対称の方向に偏心したまま回転するので、偏心による振動が相殺され、第１のディスク３１と第２のディスク３２とは、上下方向にのみ偏心し前後方向には偏心しない。したがって、図示しない車軸からの回転力を第２のディスク３２から第１のディスク３１に効率的に伝達することが可能となる。
【００２０】
また、本例においても、吸振ホイール３０の半径方向の弾性支持をリング状のゴム部材３３で負担し、回転方向の支持を直動ガイド３５，３６を備えた第１の中空円盤状プレート３４と直動ガイド３８，３９を備えた第２の中空円盤状プレート３７とによって負担するようにしたので、タイヤ転動時の変形を低減して、タイヤ接地力の変動を抑制することができるとともに、車軸からの回転力を効率的に伝達でき、車両の乗り心地と路面追従性とを向上させることができる。
また、上記構成では、第１及び第２の中空円盤状プレート３４，３７の剛性により、第１のディスク３１と第２のディスク３２とは常に並行状態を保つことができるので、タイヤに横力が入力された場合のキャンバー・トー変化や操舵に対する応答遅れを生じることがない。
【００２１】
なお、上記実施の形態３では、第１のディスク３１と第２のディスク３２とを、ディスク径方向に案内する直動ガイド３５，３６、及び、直動ガイド３８，３９を備えた中空円盤状プレート３４，３７を用いて結合した場合について説明したが、図１０に示すように、それぞれの稼動方向が、第１及び第２のディスク３１，３２、及び、中空円盤状プレート３４，３７の径方向に対して４５°方向となるような、直動ガイド４５，４６、及び、直動ガイド４８，４９を取り付けても同様の効果を得ることができる。
なお、上記直動ガイド４５，４６のガイド４５ａ，４６ａ及びガイドレール４５ｂ，４６ｂの構成、及び、上記直動ガイド４８，４９のガイド４８ａ，４９ａ及びガイドレール４８ｂ，４８ｂの配置及び構成は、上記実施の形態２，３と同様であるので、その説明を省略する。
【００２２】
また、上記実施の形態１，２，３では、中空円盤状プレート１４あるいは第１及び第２の中空円盤状プレート３４，３７を、中空円筒形状のゴム部材１３，３３のホイール径方向内側に配置した例を示したが、中空円盤状プレート１４，３４，３７を上記ゴム部材１３，３３のホイール径方向外側に配置してもよい。
また、上記例では、中空円筒形状のゴム部材１３，３３を用いて第１のディスク１１と第２のディスク１２、あるいは、第１のディスク３１と第２のディスク３２とを結合したが、ディスク径方向に伸縮する複数のバネ部材により結合してもよい。
【００２３】
＜実施例＞
本発明による吸振ホイールと従来のホイールにおける接地力の変動レベルを、図１１，図１２及び図１３の表に示すような、凹凸路走行時の車両振動モデルにより解析した結果を図１４のグラフに示す。
なお、表中のタイヤ・リム重量はホイールディスク重量を含めたもので、実施例１〜３においては、第２のディスクを除いた重量を示す。また、図１４において、横軸は加振周波数（Ｈｚ）、縦軸はタイヤ接地力変動（Ｎ）を示し、このタイヤ接地力変動が小さいほど路面追従性がよく、走行性能に優れている。
比較例１は、通常のタイヤ、ホイールであり、比較例２はタイヤ内圧を高めた、縦バネ定数が増大したものである。また、比較例３はリム径が大きなホイールとロープロファイルタイヤの組み合わせである。このような従来のタイヤ、ホイールを有する車両振動モデルとしては、図１１に示すような２自由度のバネ下振動モデルで表わされる。詳細には、バネ下質量ｍ1がタイヤの接地面とタイヤ縦バネｋ1及びダッシュポットｃ1により結合され、上記バネ下質量ｍ1とバネ上質量ｍ2とがサスペンションｋ2及びダッシュポットｃ2により結合された振動モデルとなる。
比較例２のように、通常のタイヤ（比較例１）に対して縦バネ定数ｋ1を増加させると、図１４に示すように、バネ下共振点付近の１０〜２０Ｈｚでの周波数帯域におけるタイヤ接地力変動レベルが増大し路面追従性が悪化する。
また、比較例３のように、縦バネ定数ｋ1とタイヤ・ホイール重量（バネ下質量ｍ1）とがともに増加した場合には、上記周波数帯域におけるタイヤ接地力変動レベルが更に増大してしまう。
【００２４】
これに対して、本発明による吸振ホイールは、リムを備えた第１のディスクと、車両へのホイール取り付け部を備えた第２のディスクとを直動ガイドを備えた中空円盤状プレートを用いて結合して、タイヤに入力する振動を上下方向の振動に変換するとともに、第１のホイールと第２のホイールとをゴムバネにより連結する構成としているので、上記吸振ホイールを有する車両振動モデルとしては、図１２に示すような３自由度のバネ下振動モデルで表わされる。
詳細には、タイヤ・リム質量ｍ1がタイヤの接地面とタイヤ縦バネｋ1及びダッシュポットｃ1により結合され、上記タイヤ・リム質量ｍ1とバネ下質量ｍ2とがリング状ゴムバネｋ2及びダッシュポットｃ2により結合され、上記バネ下質量ｍ2とバネ上質量ｍ3とがサスペンションｋ3及びダッシュポットｃ3により結合された振動モデルとなる。
したがって、実施例１のように、ホイールを分割し、ゴムバネを挿入して上記分割したホイールを結合した本発明の吸振ホイールでは、図１４のグラフに示すように、上記周波数帯域におけるタイヤ接地力変動レベルを通常のタイヤである比較例１とほぼ同等のレベルに抑制することができる。なお、上記実施例１では、３０〜４０Ｈｚ近辺でタイヤ接地力変動レベルが若干増大する。
また、実施例２のようにゴムバネのバネ定数を下げると、１０〜２０Ｈｚ近辺のタイヤ接地力変動レベルは更に低減されるが、３０〜４０Ｈｚ近辺のタイヤ接地力変動レベルが増大する。
そこで、実施例３のように、ゴムバネのバネ定数を下げた上で、上記ゴムバネの減衰を大きくとると、１０〜２０Ｈｚ近辺のタイヤ接地力変動レベルと３０〜４０Ｈｚ近辺のタイヤ接地力変動レベルとを効果的に下げることができる。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ホイールをリムを備えた第１のディスクと、車両へのホイール取り付け部を備えた第２のディスクとの分割し、これを弾性部材により結合するとともに、上記第１のディスクのと第２のディスクとを、表面と裏面に互いに作動方向が直交する複数の直動ガイド配置した中空円盤状プレートにより結合し、上記弾性部材により吸振ホイールの半径方向を弾性的に支持し、直動ガイドを備えた中空円盤状プレートによって回転方向を支持するようにしたので、タイヤ転動時の変形を低減して、タイヤ接地力の変動を抑制することができるとともに、車軸からの回転力を効率的に伝達できるので、車両の乗り心地と路面追従性とを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態１に係る吸振ホイールの構成を示す断面図である。
【図２】 本実施の形態１に係るディスクの結合状態を示す図である。
【図３】 本実施の形態１に係る吸振ホイールの動作を示す図である。
【図４】 本実施の形態２に係る吸振ホイールの構成を示す断面図である。
【図５】 本実施の形態２に係るディスクの結合状態を示す図である。
【図６】 本実施の形態２に係る吸振ホイールの動作を示す図である。
【図７】 本実施の形態３に係る吸振ホイールの構成を示す断面図である。
【図８】 本実施の形態３に係るディスクの結合状態を示す図である。
【図９】 本実施の形態３に係る吸振ホイールの動作を示す図である。
【図１０】 本発明による吸振ホイールの他の構成を示す断面図である。
【図１１】 従来のホイールの車両振動モデルを示す図である。
【図１２】 本発明の吸振ホイールの車両振動モデルを示す図である。
【図１３】 本発明の吸振ホイールと従来のホイールの車両振動モデルで設定した質量、バネ定数等の諸定数を示す表である。
【図１４】 タイヤ接地力変動レベルの解析結果を示す図である。
【符号の説明】
１０ 自動車用吸振ホイール、１１ 第１のディスク、１１Ｒ リム、
１２ 第２のディスク、１２Ｈ ホイール取り付け部、１３ ゴム部材、
１４ 中空円盤状プレート、１５，１６ 直動ガイド、１５ａ，１６ａ ガイド、１５ｂ，１６ｂ ガイドレール。
【発明の属する技術分野】
本発明は、タイヤを装着するリムを備えた自動車用ホイールに関するもので、特に、走行時のタイヤの歪を低減するための自動車用ホイールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車の燃費低減のため、タイヤの転がり抵抗削減が求められている。タイヤの転がり抵抗の主な要因としては、▲１▼．タイヤが転動する際の変形（歪）により発生するヒステリシスロスによる損失、▲２▼．タイヤと路面との摩擦、▲３▼．タイヤの空気抵抗、等が挙げられるが、▲１▼．の変形によるロスが最も大きいといわれている。上記ロスの大きさはトレッドコンパウンドの特性にもよるが、タイヤ内圧が下がったときや、荷重が重くなったときにタイヤの歪が大きくなり、ヒステリシスロスが増大する。また、タイヤの種類でも異なり、偏平なタイヤの方がトレッド部の変形が小さいためタイヤの転がり抵抗は小さい。
そこで、現在では、例えば、高空気圧化したタイヤや、タイヤのサイドウォール部の高さが低いロープロファイルタイヤ等の採用が増加しつつある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のようなタイヤはタイヤ上下方向のバネ定数が極めて高く、また、上記タイヤを装着するホイールの径も大きくなるため、バネ下質量が増大する。バネ下質量が大きいと、路面から車体への振動伝達緩和が低減するので、乗り心地が悪化するだけでなく、凹凸路を走行したときにはタイヤ接地力の変動が増大して、路面追従性が悪化するといった問題点があった。
【０００４】
本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、走行時のタイヤの歪を低減してタイヤの転がり抵抗を削減するとともに、タイヤ接地力の変動を抑制して、車両の乗り心地と路面追従性とを向上させることのできる自動車用吸振ホイールを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載の自動車用吸振ホイールは、リムを備えた第１のディスクと、この第１のディスクとホイール軸方向に隔てて配置された、車両へのホイール取り付け部を備えた第２のディスクと、上記第１のディスクと第２のディスクとを結合する弾性部材とを備えるとともに、上記第１のディスクと第２のディスクとを、その表面側と裏面側とに、表面側と裏面側とで互いに作動方向が直交するように配置された複数の直動ガイドを備えた中空円盤状プレートにより結合したことを特徴とするものである。
【０００６】
請求項２に記載の自動車用吸振ホイールは、上記直動ガイドを、中空円盤状プレートの周上に、９０°または１８０°間隔で、かつ、上記プレートの表，裏の同位置にそれぞれ配置したものである。
請求項３に記載の自動車用吸振ホイールは、上記第１のディスク側の全ての直動ガイドの稼動方向を、中空円盤状プレートの径方向に対して４５°方向とし、上記第２のディスク側の全ての直動ガイドの稼動方向を、上記第１のディスク側の直動ガイドの稼動方向に対して直交する方向としたものである。
【０００７】
また、請求項４に記載の自動車用吸振ホイールは、上記中空円盤状プレート（第１の中空円盤状プレート）の径方向内周側に、上記第１の中空円盤状プレートとは表，裏逆に直行ガイドが配置された第２の中空円盤状プレートを配置し、上記第１のディスクと第２のディスクとを、上記第１の中空円盤状プレートと上記第２の中空円盤状プレートとにより結合したものである。
請求項５に記載の自動車用吸振ホイールは、上記第１の中空円盤状プレートの質量と第２の中空円盤状プレートの質量とを等しくしたものである。
【０００８】
請求項６に記載の自動車用吸振ホイールは、請求項１〜請求項５のいずれかに記載の自動車用吸振ホイールにおいて、上記ゴム部材を中空円筒形状とするとともに、その軸方向端面をそれぞれ上記第１及び第２のディスクに接合したものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づき説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る自動車用吸振ホイール（以下、吸振ホイールという）１０を示す断面図で、同図において、１１はリム１１Ｒを備えた第１のディスク、１２は上記第１のディスク１１とホイール軸方向に隔てて配置された、車両へのホイール取り付け部１２Ｈを備えた第２のディスク、１３は上記第１のディスク１１と第２のディスク１２とを連結する弾性部材であるゴム部材、１４はこのゴム部材１３のホイール径方向内側に配置された中空円盤状プレートである。この中空円盤状プレート１４の表面１４Ｆ側（第１のディスク１１側）と裏面１４Ｒ側（第２のディスク１２側）には、上記表面１４Ｆ側と裏面１４Ｒ側の同位置に、表面１４Ｆ側と裏面１４Ｒ側とで互いに作動方向が直交する直動ガイド１５及び直動ガイド１６が配置されており、上記中空円盤状プレート１４は、上記直動ガイド１５，１６を介して、上記第１のディスク１１と第２のディスク１２とを結合する。
【００１０】
本例においては、上記ゴム部材１３を中空円筒形状とするとともに、その軸方向端面を、第１及び第２のディスク１１，１２の互いに対向する面の、上記中空円盤状プレート１４の径方向外側の周縁部にそれぞれ接合することにより、上記第１のディスク１１と第２のディスク１２とを結合するようにしている。これにより、本例の吸振ホイール１０は、上記ゴム部材１３の半径方向の剪断応力により、ディスク径方向に対して弾性支持される。
【００１１】
また、本例の直動ガイド１５は、図２（ａ），（ｂ）に示すように、第１のディスク１１側の周上に１８０°間隔で設けられた、上記第１のディスク１１のラジアル方向に延長する凹部を有する２個のガイド１５ａ，１５ａと、中空円盤状プレート１４の表面１４Ｆ側である第１のディスク１１側の周上の、上記ガイド１５ａ，１５ａに対応する位置に設けられ、上記ガイド１５ａ，１５ａに係合する凸部を有する２個のガイドレール１５ｂ，１５ｂとにより構成され、上記ガイド１５ａ，１５ａと上記ガイドレール１５ｂ，１５ｂとが相対的にスライドすることにより、第１のディスク１１と中空円盤状プレート１４とを互いにディスク径方向に案内する。なお、ガイド１５ａの凹部とガイドレール１５ｂの凸部との間に複数の鋼球を配設することにより、上記ガイド１５ａとガイドレール１５ｂとをより円滑にスライドさせることができる。
また、直動ガイド１６は、図２（ａ），（ｃ）に示すように、中空円盤状プレート１４の裏面１４Ｒ側である第２のディスク１２側の周上に、上記ガイドレール１５ｂ，１５ｂと直交するように、１８０°間隔で設けられた２本ガイドレール１６ｂ，１６ｂと、第２のディスク１２の周上の、上記ガイドレール１６ｂ，１６ｂに対応する位置に設けられた２つのガイド１６ａ，１６ａとにより構成され、上記ガイド１６ａ，１６ａと上記ガイドレール１６ｂ，１６ｂとが相対的にスライドすることにより、第２のディスク１２と中空円盤状プレート１４とを互いにディスク径方向に案内する。
このように、第１のディスク１１と中空円盤状プレート１４とは作動方向を揃えた直動ガイド１５により連結され、第２のディスク１２と上記中空円盤状プレート１４とは稼動方向が上記直動ガイド１５に直交する直動ガイド１６により連結されているので、第１のディスク１１と第２のディスク１２とは回転方向に位相差を生じずに互いにどの方向にも偏心することが可能となる。
【００１２】
図３は上記吸振ホイール１０を回転させたときの第１のディスク１１、中空円盤状プレート１４、及び、第２のディスク１２の動きを示した模式図で、中心近傍の小丸（○）は中空円盤状プレート１４の中心位置を示している。第１及び第２のディスク１１，１２と、互いに作動方向が直交する直動ガイド１５，１６により連結された中空円盤状プレート１４は、図３に示すように、上記第１及び第２のディスク１１，１２間で偏心しながら回転する。これに対して、上記第１のディスク１１と第２のディスク１２とは、それぞれ、上記中空円盤状プレート１４と直動ガイド１５，１６を介して結合されているので、第２のディスク１２が第１のディスク１１に対して下方向（あるいは、上方向）には偏心して回転するが前後方向には偏心しない。したがって、図示しない車軸からの回転力を第２のディスク１２から第１のディスク１１に効率的に伝達することが可能となる。
【００１３】
このように、本実施の形態１の吸振ホイール１０は、リム１１Ｒを備えた第１のディスク１１と、車両へのホイール取り付け部１２Ｈを備えた第２のディスク１２とを中空円筒状のゴム部材１３により結合するとともに、上記第１のディスク１１と第２のディスク１２とを、表面１４Ｆと裏面１４Ｒに、それぞれ、互いに作動方向が直交する直動ガイド１５，１６を配置した中空円盤状プレート１４により結合して、吸振ホイール１０の半径方向の弾性支持を上記ゴム部材１３で負担し、回転方向の支持を上記中空円盤状プレート１４によって負担するようにしたので、弾性部材であるゴム部材１３により、上，下方向にのみ偏心する吸振ホイール１０の振動を低減することができる。したがって、タイヤ転動時の変形を低減して、タイヤ接地力の変動を抑制することができるとともに、車軸からの回転力を効率的に伝達できるので、車両の乗り心地と路面追従性とを向上させることができる。
また、弾性部材である上記ゴム部材１３には加減速時のトルクは付加されず、車両重量を支えるためには径方向の弾性支持だけを負担すればよいので、ゴム部材１３は径方向の弾性支持分のバネ定数だけを狙って低めに設定することができ、路面追従性を大幅に改良することができる。
【００１４】
実施の形態２．
上記実施の形態１では、第１のディスク１１と第２のディスク１２とをディスク径方向に案内する直動ガイド１５，１６を備えた中空円盤状プレート１４を用いて第１のディスク１１と第２のディスク１２とを結合した吸振ホイール１０について説明したが、図４，図５に示すように、それぞれの稼動方向が第１及び第２のディスク１１，１２、及び、中空円盤状プレート１４の径方向に対して４５°方向となるように直動ガイド２１，２２を取り付けた吸振ホーイル２０を用いても同様の効果を得ることができる。なお、この場合にも、上記第２のディスク１２側の直動ガイド２２の稼動方向を、上記第１のディスク１１側の直動ガイド２１の稼動方向に対して直交するようにする。
具体的には、図５に示すように、第１のディスク１１の周上に、９０°間隔で、径方向に対して４５°方向延長する凹部を有する４個のガイド２１ａを配置するとともに、中空円盤状プレート１４の上記各ガイド２１ａに対応する位置に、上記各ガイド２１ａに係合する凸部を有する４個のガイドレール２１ｂを配置する。
また、中空円盤状プレート１４の第２のディスク１２側の周上に、上記ガイドレール２１ｂと直交するように、９０°間隔で４個のガイドレール２２ｂを配置し、第２のディスク１２の周上の、上記各ガイドレール２２ｂに対応する位置に４個のガイド２２ａを配置する。
【００１５】
上記構成において、図示しない車軸から第２のディスク１２を介して第１のディスク１１に回転力が伝達される場合には、各直動ガイド２２は中空円盤状プレート１４の軸方向に対して４５°方向に配向されているため、図６に示すように、上記中空円盤状プレート１４には周方向に回転する力と径方向に押し広げる力が作用する。しかしながら、上記中空円盤状プレート１４の上記各直動ガイド２２の裏側（第１のディスク１１側）、すなわち、上記各直動ガイド２２と同位置には、上記各直動ガイド２２のそれぞれの稼動方向に対して直交する直動ガイド２１が配置されているので、上記中空円盤状プレート１４を径方向に押し広げる力は、上記各直動ガイド２１による径方向に押し広げる力と釣り合って、結果的には回転力のみが第１のディスク１１に伝達される。したがって、直動ガイド２１に入力された回転力は上記中空円盤状プレート１４を挿んで第１のディスク１１に確実に伝達される。
このように、本実施の形態２においても、第１のディスク１１と中空円盤状プレート１４とは作動方向を揃えた直動ガイド２１により連結され、第２のディスク１２と上記中空円盤状プレート１４とは稼動方向が上記直動ガイド２１に直交する直動ガイド２２により連結されているので、第１のディスク１１と第２のディスク１２とは回転方向に位相差を生じずに互いにどの方向にも偏心することが可能となる。
なお、上記各直動ガイド２１は全ての稼動方向が同じであるので、円盤には圧縮と引張り応力が同時には発生せず、全体を径方向に拡張もしくは圧縮する力のみが作用する。各直動ガイド２２も、全ての稼動方向が上記直動ガイド２１の稼動方向と直交するので、円盤には圧縮と引張り応力が同時には発生しない。また、上記拡張もしくは圧縮する力は、中空円盤状プレート１４を挿んだ両側のガイドレール２１ｂ，２２ｂの両側から伝達されるので、中空円盤状プレート１４の周方向においては荷重のオフセットがなく、座屈の危険が減少する。
また、上記構成では、各直動ガイド２１，２２は、中空円盤状プレート１４を挿んで同位置にあるので、て第１のディスク１１と第２のディスク１２とは常に並行状態を保つことができるので、タイヤに横力が入力された場合のキャンバー・トー変化や操舵に対する応答遅れを生じることがないという利点を有する。
【００１６】
実施の形態３．
図７は、本発明の実施の形態３に係る吸振ホイール３０を示す断面図で、同図において、３１はリム３１Ｒを備えた第１のディスク、３２は上記第１のディスク３１とホイール軸方向に隔てて配置された、車両へのホイール取り付け部３２Ｈを備えた第２のディスク、３３は上記第１のディスク３１と第２のディスク３２とを連結する中空円筒形状のゴム部材、３４はこのゴム部材３３のホイール径方向内側に配置され、その表面３４Ｆ側と裏面３４Ｒ側とに、それぞれ互いに作動方向が直交する直動ガイド３５，３６を備え、上記第１のディスク３１と第２のディスク３２とを結合する第１の中空円盤状プレート、３７は上記第１の中空円盤状プレート３４のホイール径方向内側に配置され、その表面３７Ｆ側と裏面３７Ｒ側とに、上記第１の中空円盤状プレート３４の直動ガイド３５，３６とは表，裏逆に配置された直動ガイド３８，３９を備え、上記第１のディスク３１と第２のディスク３２とを結合する第２の中空円盤状プレートである。
上記中空円筒形状のゴム部材３３は、上記実施の形態１，２と同様に、軸方向端面において、上記第１の中空円盤状プレート３４の径方向の外側である第１及び第２のディスク３１，３２の互いに対向する面の周縁部にそれぞれ接合されており、これにより、本例の吸振ホイール３０は、上記ゴム部材３３の半径方向の剪断応力により、ディスク径方向に対して弾性支持される。
【００１７】
直動ガイド３５は、図８に示すように、第１のディスク３１の周上に１８０°間隔で設けられた、上記第１のディスク３１のラジアル方向に延長する凹部を有する２個のガイド３５ａ，３５ａと、第１の中空円盤状プレート３４の表面３４Ｆ側の周上の、上記ガイド３５ａ，３５ａに対応する位置に設けられ、上記ガイド３５ａ，３５ａに係合する凸部を有する２個のガイドレール３５ｂ，３５ｂとにより構成され、第１のディスク３１と第１の中空円盤状プレート３４とを互いにディスク径方向に案内する。
また、直動ガイド３６は、第１の中空円盤状プレート３４の裏面３４Ｒ側の周上に、上記ガイドレール３５ｂ，３５ｂと直交するように、１８０°間隔で設けられた２個のガイドレール３６ｂ，３６ｂと、第２のディスク３２の周上の、上記ガイドレール３６ｂ，３６ｂに対応する位置に設けられた２個のガイド３６ａ，３６ａとにより構成され、第２のディスク３２と第１の中空円盤状プレート３４とを互いにディスク径方向に案内する。
【００１８】
一方、直動ガイド３８は、上記ガイド３５ａ，３５ａのホイール径方向内側の周上に、上記ガイド３５ａ，３５ａを９０°回転させた方向に、１８０°間隔で設けられた、上記第１のディスク３１のラジアル方向に延長する凹部を有する２個のガイド３８ａ，３８ａと、第２の中空円盤状プレート３７の表面３７Ｆ側の周上の、上記ガイド３８ａ，３８ａに対応する位置に設けられ、上記ガイド３８ａ，３８ａに係合する凸部を有する２個のガイドレール３８ｂ，３８ｂとにより構成され、直動ガイド３９は、第２の中空円盤状プレート３７の裏面３７Ｒ側の周上に、上記ガイドレール３８ｂ，３８ｂと直交するように、１８０°間隔で設けられた２個のガイドレール３９ｂ，３９ｂと、第２のディスク３２の周上の、上記ガイドレール３９ｂ，３９ｂに対応する位置、すなわち、上記ガイド３６ａ，３６ａのホイール径方向内側の周上に、上記ガイド３６ａ，３６ａを９０°回転させた方向に設けられた２個のガイド３９ａ，３９ａとにより構成される。
このように、第１のディスク３１と第２のディスク３２とは、直動ガイド３５，３５とこれに直交する方向に稼動する直動ガイド３６，３６とを備えた第１の中空円盤状プレート３４と、直動ガイド３８，３８とこれに直交する方向に稼動する直動ガイド３９，３９とを備えた第２の中空円盤状プレート３７とにより連結されるので、回転方向に位相差を生じずに互いにどの方向にも偏心することが可能となる。
【００１９】
図９（ａ）〜（ｃ）は上記吸振ホイール３０を回転させたときの第１のディスク３１、中空円盤状プレート３４，３７、及び、第２のディスク３２の動きを示した模式図で、第２のディスク３２が第１のディスク３１に対して下方向に偏心したまま時計周りに回転する場合、吸振ホイール３０が９０°ずつ回転すると、外側にある第１の中空円盤状プレート３４は、第１のディスク３１の軸と第２のディスク３２の軸間の中点を中心にして、下→左→上と偏心したまま時計周りに回転する。一方、内側にある第２の中空円盤状プレート３７は、第１のディスク３１の軸と第２のディスク３２の軸間の中点を中心にして、上→右→下と偏心したまま時計周りに回転する。
ここで、上記第２の中空円盤状プレート３７の質量を第１の中空円盤状プレート３４の質量と同じにすれば、上記第１及び第２の中空円盤状プレート３４，３７は、上記のように点対称の方向に偏心したまま回転するので、偏心による振動が相殺され、第１のディスク３１と第２のディスク３２とは、上下方向にのみ偏心し前後方向には偏心しない。したがって、図示しない車軸からの回転力を第２のディスク３２から第１のディスク３１に効率的に伝達することが可能となる。
【００２０】
また、本例においても、吸振ホイール３０の半径方向の弾性支持をリング状のゴム部材３３で負担し、回転方向の支持を直動ガイド３５，３６を備えた第１の中空円盤状プレート３４と直動ガイド３８，３９を備えた第２の中空円盤状プレート３７とによって負担するようにしたので、タイヤ転動時の変形を低減して、タイヤ接地力の変動を抑制することができるとともに、車軸からの回転力を効率的に伝達でき、車両の乗り心地と路面追従性とを向上させることができる。
また、上記構成では、第１及び第２の中空円盤状プレート３４，３７の剛性により、第１のディスク３１と第２のディスク３２とは常に並行状態を保つことができるので、タイヤに横力が入力された場合のキャンバー・トー変化や操舵に対する応答遅れを生じることがない。
【００２１】
なお、上記実施の形態３では、第１のディスク３１と第２のディスク３２とを、ディスク径方向に案内する直動ガイド３５，３６、及び、直動ガイド３８，３９を備えた中空円盤状プレート３４，３７を用いて結合した場合について説明したが、図１０に示すように、それぞれの稼動方向が、第１及び第２のディスク３１，３２、及び、中空円盤状プレート３４，３７の径方向に対して４５°方向となるような、直動ガイド４５，４６、及び、直動ガイド４８，４９を取り付けても同様の効果を得ることができる。
なお、上記直動ガイド４５，４６のガイド４５ａ，４６ａ及びガイドレール４５ｂ，４６ｂの構成、及び、上記直動ガイド４８，４９のガイド４８ａ，４９ａ及びガイドレール４８ｂ，４８ｂの配置及び構成は、上記実施の形態２，３と同様であるので、その説明を省略する。
【００２２】
また、上記実施の形態１，２，３では、中空円盤状プレート１４あるいは第１及び第２の中空円盤状プレート３４，３７を、中空円筒形状のゴム部材１３，３３のホイール径方向内側に配置した例を示したが、中空円盤状プレート１４，３４，３７を上記ゴム部材１３，３３のホイール径方向外側に配置してもよい。
また、上記例では、中空円筒形状のゴム部材１３，３３を用いて第１のディスク１１と第２のディスク１２、あるいは、第１のディスク３１と第２のディスク３２とを結合したが、ディスク径方向に伸縮する複数のバネ部材により結合してもよい。
【００２３】
＜実施例＞
本発明による吸振ホイールと従来のホイールにおける接地力の変動レベルを、図１１，図１２及び図１３の表に示すような、凹凸路走行時の車両振動モデルにより解析した結果を図１４のグラフに示す。
なお、表中のタイヤ・リム重量はホイールディスク重量を含めたもので、実施例１〜３においては、第２のディスクを除いた重量を示す。また、図１４において、横軸は加振周波数（Ｈｚ）、縦軸はタイヤ接地力変動（Ｎ）を示し、このタイヤ接地力変動が小さいほど路面追従性がよく、走行性能に優れている。
比較例１は、通常のタイヤ、ホイールであり、比較例２はタイヤ内圧を高めた、縦バネ定数が増大したものである。また、比較例３はリム径が大きなホイールとロープロファイルタイヤの組み合わせである。このような従来のタイヤ、ホイールを有する車両振動モデルとしては、図１１に示すような２自由度のバネ下振動モデルで表わされる。詳細には、バネ下質量ｍ1がタイヤの接地面とタイヤ縦バネｋ1及びダッシュポットｃ1により結合され、上記バネ下質量ｍ1とバネ上質量ｍ2とがサスペンションｋ2及びダッシュポットｃ2により結合された振動モデルとなる。
比較例２のように、通常のタイヤ（比較例１）に対して縦バネ定数ｋ1を増加させると、図１４に示すように、バネ下共振点付近の１０〜２０Ｈｚでの周波数帯域におけるタイヤ接地力変動レベルが増大し路面追従性が悪化する。
また、比較例３のように、縦バネ定数ｋ1とタイヤ・ホイール重量（バネ下質量ｍ1）とがともに増加した場合には、上記周波数帯域におけるタイヤ接地力変動レベルが更に増大してしまう。
【００２４】
これに対して、本発明による吸振ホイールは、リムを備えた第１のディスクと、車両へのホイール取り付け部を備えた第２のディスクとを直動ガイドを備えた中空円盤状プレートを用いて結合して、タイヤに入力する振動を上下方向の振動に変換するとともに、第１のホイールと第２のホイールとをゴムバネにより連結する構成としているので、上記吸振ホイールを有する車両振動モデルとしては、図１２に示すような３自由度のバネ下振動モデルで表わされる。
詳細には、タイヤ・リム質量ｍ1がタイヤの接地面とタイヤ縦バネｋ1及びダッシュポットｃ1により結合され、上記タイヤ・リム質量ｍ1とバネ下質量ｍ2とがリング状ゴムバネｋ2及びダッシュポットｃ2により結合され、上記バネ下質量ｍ2とバネ上質量ｍ3とがサスペンションｋ3及びダッシュポットｃ3により結合された振動モデルとなる。
したがって、実施例１のように、ホイールを分割し、ゴムバネを挿入して上記分割したホイールを結合した本発明の吸振ホイールでは、図１４のグラフに示すように、上記周波数帯域におけるタイヤ接地力変動レベルを通常のタイヤである比較例１とほぼ同等のレベルに抑制することができる。なお、上記実施例１では、３０〜４０Ｈｚ近辺でタイヤ接地力変動レベルが若干増大する。
また、実施例２のようにゴムバネのバネ定数を下げると、１０〜２０Ｈｚ近辺のタイヤ接地力変動レベルは更に低減されるが、３０〜４０Ｈｚ近辺のタイヤ接地力変動レベルが増大する。
そこで、実施例３のように、ゴムバネのバネ定数を下げた上で、上記ゴムバネの減衰を大きくとると、１０〜２０Ｈｚ近辺のタイヤ接地力変動レベルと３０〜４０Ｈｚ近辺のタイヤ接地力変動レベルとを効果的に下げることができる。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ホイールをリムを備えた第１のディスクと、車両へのホイール取り付け部を備えた第２のディスクとの分割し、これを弾性部材により結合するとともに、上記第１のディスクのと第２のディスクとを、表面と裏面に互いに作動方向が直交する複数の直動ガイド配置した中空円盤状プレートにより結合し、上記弾性部材により吸振ホイールの半径方向を弾性的に支持し、直動ガイドを備えた中空円盤状プレートによって回転方向を支持するようにしたので、タイヤ転動時の変形を低減して、タイヤ接地力の変動を抑制することができるとともに、車軸からの回転力を効率的に伝達できるので、車両の乗り心地と路面追従性とを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態１に係る吸振ホイールの構成を示す断面図である。
【図２】 本実施の形態１に係るディスクの結合状態を示す図である。
【図３】 本実施の形態１に係る吸振ホイールの動作を示す図である。
【図４】 本実施の形態２に係る吸振ホイールの構成を示す断面図である。
【図５】 本実施の形態２に係るディスクの結合状態を示す図である。
【図６】 本実施の形態２に係る吸振ホイールの動作を示す図である。
【図７】 本実施の形態３に係る吸振ホイールの構成を示す断面図である。
【図８】 本実施の形態３に係るディスクの結合状態を示す図である。
【図９】 本実施の形態３に係る吸振ホイールの動作を示す図である。
【図１０】 本発明による吸振ホイールの他の構成を示す断面図である。
【図１１】 従来のホイールの車両振動モデルを示す図である。
【図１２】 本発明の吸振ホイールの車両振動モデルを示す図である。
【図１３】 本発明の吸振ホイールと従来のホイールの車両振動モデルで設定した質量、バネ定数等の諸定数を示す表である。
【図１４】 タイヤ接地力変動レベルの解析結果を示す図である。
【符号の説明】
１０ 自動車用吸振ホイール、１１ 第１のディスク、１１Ｒ リム、
１２ 第２のディスク、１２Ｈ ホイール取り付け部、１３ ゴム部材、
１４ 中空円盤状プレート、１５，１６ 直動ガイド、１５ａ，１６ａ ガイド、１５ｂ，１６ｂ ガイドレール。
Claims (6)
- リムを備えた第１のディスクと、この第１のディスクとホイール軸方向に隔てて配置された、車両へのホイール取り付け部を備えた第２のディスクと、上記第１のディスクと第２のディスクとを結合する弾性部材とを備えるとともに、上記第１のディスクと第２のディスクとを、その表面側と裏面側とに、表面側と裏面側とで互いに作動方向が直交するように配置された複数の直動ガイドを備えた中空円盤状プレートにより結合したことを特徴とする自動車用吸振ホイール。
- 上記直動ガイドを、中空円盤状プレートの周上に、９０°または１８０°間隔で、かつ、上記プレートの表，裏の同位置にそれぞれ配置したことを特徴とする請求項１に記載の自動車用吸振ホイール。
- 上記第１のディスク側の全ての直動ガイドの稼動方向を、中空円盤状プレートの径方向に対して４５°方向とし、上記第２のディスク側の全ての直動ガイドの稼動方向を、上記第１のディスク側の直動ガイドの稼動方向に対して直交する方向としたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の自動車用吸振ホイール。
- 上記第１のディスクと第２のディスクとを、上記中空円盤状プレートと、上記中空円盤状プレートの径方向内周側に配置された、上記中空円盤状プレートとは表，裏逆に直動ガイドが配置された第２の中空円盤状プレートとにより結合したことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の自動車用吸振ホイール。
- 第１の中空円盤状プレートの質量と第２の中空円盤状プレートの質量とを等しくしたことを特徴とする請求項４に記載の自動車用吸振ホイール。
- 上記ゴム部材を中空円筒形状とするとともに、その軸方向端面をそれぞれ上記第１及び第２のディスクに接合したことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の自動車用吸振ホイール。
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