JP3942484B2

JP3942484B2 - リムホイールの製造方法

Info

Publication number: JP3942484B2
Application number: JP2002141380A
Authority: JP
Inventors: 竜郎内田; 智川眞田
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2002-05-16
Filing date: 2002-05-16
Publication date: 2007-07-11
Anticipated expiration: 2022-05-16
Also published as: JP2003326904A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はタイヤを取り付ける車両用のリムホイールの製造方法に関する。詳しくは、高い操縦安定性を確保しつつ車両に伝達される振動を抑制し、乗り心地の向上、車内騒音の低減等を実現することができるリムホイールの、高生産性でかつ溶接欠陥などによる故障原因の低減を図った製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車の操縦安定性と乗り心地性、静粛性を高次元で両立する高機能化が、特に高級車領域で進められている。かかる要請の下、車内騒音に対して、その大きな要因であるタイヤ空洞共鳴音を抑えるべく、副気室をリムホイール内に設け、この副気室と連通孔の寸法を調整するなどによりヘルムホルツ共鳴吸音器として作用させる技術が実開平１―３９１０３号、実開平１−９０６０１号、特開平１−１１５７０１号、特開平１−１１５７０２号、欧州特許０９３６０８３号等に開示されている。
【０００３】
しかしながら、ヘルムホルツ共鳴吸音器の作用を利用する上記公知文献記載の技術は、必ずしも充分な改良効果を有しておらず、あるいはいくつかの問題点を有しており、未だ実用化に至っていないのが現状であった。
【０００４】
かかる状況下において、リムと該リムの径方向外側に配置される複数の蓋部材との間に形成され、周方向に間隔をあけて設けられた複数の側壁により分割された複数の副気室と、この副気室とタイヤ主気室とを連通させる連通部とによりヘルムホルツ共鳴吸音器を構成することで、自動車の大きな要求性能である乗り心地や静粛性が有意に向上し、実用的なリムホイールが得られることが見出され、先に、本出願人により特許出願がなされた（特開２００２−０７９８０２号公報）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記特開２００２−０７９８０２号公報記載のリムホイールにおいては、それまでのヘルムホルツ共鳴吸音器を構成する技術に比し、静粛性、操縦安定性および振動乗り心地性において大幅に優れており、十分に実用に供し得るものである。よって、同公報に開示されているような副気室を備えたリムホイールを確実にかつ高い生産性にて製造することが求められている。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、かかる求めに応じ、高い操縦安定性を確保しつつ車両に伝達される振動を抑制し、乗り心地性の向上、車内騒音の低減等を実現でき、溶接欠陥などによる故障原因の低減したリムホイールを高い生産性にて製造することのできる方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、以下の構成とすることにより上記目的を達成し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。即ち、本発明は、下記に示す通りである。
【０００８】
＜１＞リムと該リムの径方向外側に配置された蓋部材との間に形成され、周方向両端に設けられた一対の側壁により形成された副気室であって、周方向に等間隔で配置された複数の該副気室と、タイヤ主気室と前記副気室とを連通させる、前記蓋部材に穿設された連通部とを備え、前記副気室と前記連通部とでヘルムホルツ共鳴吸音器を構成するリムホイールを製造するにあたり、
（イ）リムホイール鋳造時に、前記副気室の蓋部材として縦壁を成型する工程と、
（ロ）前記縦壁をロールフォーミングにより径方向外側に引き伸ばす工程と、
（ハ）引き伸ばされた前記縦壁を折り曲げ、蓋部材として上部壁を形成する工程と、
（ニ）前記上部壁に前記連通部を穿設する工程と、
を包含することを特徴とするリムホイールの製造方法である。
【０００９】
＜２＞前記＜１＞のリムホイールの製造方法において、前記工程（イ）において、リムホイール鋳造時に前記縦壁とともに側壁を成型する工程を含むリムホイールの製造方法である。
【００１０】
＜３＞前記＜１＞のリムホイールの製造方法において、前記工程（ハ）の前に、前記リム外周面に側壁を溶接または接着する工程を含むリムホイールの製造方法である。
【００１１】
＜４＞前記＜１＞〜＜３＞のいずれかのリムホイールの製造方法において、前記上部壁の端部をリムホイールのビードシートに溶接する工程を含むリムホイールの製造方法である。
【００１２】
＜５＞前記＜１＞〜＜４＞のいずれかのリムホイールの製造方法において、前記副気室を３室以上設けるリムホイールの製造方法である。
【００１３】
＜６＞前記＜１＞〜＜５＞のいずれかのリムホイールの製造方法において、前記一対の側壁間の周方向長さの略中央における前記上部壁に連通部を穿設するリムホイールの製造方法である。
【００１４】
前記＜１＞の本発明の方法により製造されるリムホイールは、形成された副気室がタイヤ主気室との連通部を有してヘルムホルツ共鳴吸音器として機能する。
副気室の体積、連通部の断面積と長さといった各寸法は、下記式、

ｆ₀：共鳴周波数（Ｈｚ）
Ｖ：副気室体積（ｃｍ³）
Ｓ：連通部総断面積（ｃｍ²）
Ｌ：連通部長さ（ｃｍ）
Ｎ：連通部個数／気室
Ｒ：ホイール径（ｉｎｃｈ）
に従い設定することにより、効果的な空洞共鳴音低減を達成することができる。
即ち、最初にリム径を決め、その後、副気室体積Ｖ（ｃｍ³）、連通部総断面積Ｓ（ｃｍ²）、連通部長さＬ（ｃｍ）、連通部個数Ｎを決定することにより、効果的にタイヤ空洞共鳴音を低減することができるリムホイールが得られる。ここで、上記式の左項は、ヘルムホルツ共鳴周波数を表している。タイヤ主気室内の空洞共鳴周波数は、タイヤとリムの周長によって決まり、径の小さいタイヤでは、この周波数は高くなり、径の大きなタイヤでは低くなる。上記式の右項は、タイヤサイズ、リム径に応じた最適な設定周波数範囲を求めたものである。
【００１５】
また、副気室を作る手法として、これまで別部材として溶接等により結合する方法が考えられ実施されているが、前記＜１＞記載の本発明の製造方法では、副気室の蓋部材形成用の縦壁を鋳造時に予めリム外周面に設け、ロールフォーミングにより副気室となる形に絞り込むものであるため、溶接などの結合作業を省くことができる。よって、溶接欠陥などによる故障を防止することができる。
【００１６】
前記＜２＞の本発明の製造方法では、リムホイール鋳造時に前記縦壁とともに側壁を成型するため、側壁設置のための工程を省くことができ、また溶接のみにより側壁を設置する場合に比べ、溶接欠陥などによる故障を防止することができる。
【００１７】
前記＜３＞の本発明の製造方法では、側壁を溶接により形成するものであり、このように形成された副気室においても、上記式に従い、効果的な空洞共鳴音低減を達成することができる。
【００１８】
前記＜４＞の本発明の製造方法では、前記上部壁の端部をリムホイールのビードシートに溶接することにより気密性の高い副気室が得られ、上記式に従い、効果的な空洞共鳴音低減を達成することができる。
【００１９】
前記＜５＞の本発明の製造方法では、副気室が３個以上の密閉側壁によって周方向に３気室以上に形成されていることによって、共鳴吸音遅れが生じることなく、タイヤ空洞共鳴音を効果的に低減することができる。好ましくは、副気室数は４室以上であり、より好ましくは５室以上である。
【００２０】
前記＜６＞の本発明の製造方法により連通部を穿設することで、上記式に従い、効果的な空洞共鳴音低減を達成することができる。なお、連通部は各副気室に対し１個に限定されるものではなく、連通部の径や数を調整するだけで、共鳴周波数設定を変えることができることから、連通部の数、位置および径はタイヤサイズに応じ適宜定めればよい。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を具体的に説明する。
図１に従い、本発明の一実施形態に係るアルミリムホイール１の製造方法について説明する。
【００２２】
先ず、最初の製造工程（イ）においては、リムホイール１の鋳造時に、リム２の径方向外側に配置される蓋部材として、図１の（ａ）に示すようにリム２の外周面上周方向に縦壁３を成型する。リムホイール１の鋳造時に縦壁３をリム２と一体的に成型する場合、従来の鋳造法をそのまま適用することができる。
【００２３】
なお、図示する好適例においては、リムホイール本体には、タイヤ装着時にタイヤビード部を落とし込むための凹状のウエル部７が形成されている。このウエル部７の底部は、ビードシート４よりもタイヤ径方向内側に位置している。
【００２４】
ウエル部７は、適宜、軸方向に幅広または径方向内側に深い構造とすることができる。ここで、径方向内側に深い構造とは、ビード部とホイールベース部の径差が大きいという意味で、ブレーキスペースに余裕がある場合は、ホイールベース部の径を小さくすることで径差を大きくできるが、余裕がない場合はビード部の径を大きくして、タイヤ高さを小さくする（タイヤ外径を同じにする）、いわゆるインチアップ手法により径差を大きくすることができる。
【００２５】
ウエル部７を軸方向に幅広にすることに対しては、実質的に大きな制約はないため、ウエル部７を幅広化しつつ、副気室６（図２参照）の所望体積を得ることはできるが、より大きな体積を確保できるという観点からは、径方向内側に深くした方が好ましい。
【００２６】
即ち、リム２にウエル部７を形成しつつ、所望体積の副気室６を形成するには、縦壁３をリム２の軸方向略中央に配置することが好ましい。これにより、従来通りタイヤをリムに組み付けることができる。
【００２７】
次に、工程（ロ）においては、縦壁３を、図１（ａ）において破線で示すように、ロールフォーミングにより径方向外側に引き伸ばす。ロールフォーミングの装置（図示せず）自体は特殊なものである必要はなく、縦壁３を径方向外側に絞り込み、引き伸ばすことができるものであれば、その条件とともに特に制限されるべきものではない。
【００２８】
なお、縦壁３の径方向の長さは、その上端部が次工程において形成された上部壁５がリム２の裏側（矢印ＩＮ方向側）のビードシート４に形成された段部４Ａに係合できるように、適宜定めればよい。
【００２９】
次に、工程（ハ）においては、図１（ｂ）に示すように、引き伸ばされた縦壁３を折り曲げ、蓋部材として上部壁５を形成する。図示する例では略直角に折り曲げているが、湾曲させてもよく、いずれにしても副気室６として所望体積を確保できればよい。上部壁５の端部はリムホイールに溶接することにより気密性の高い副気室６が得られるが、気密性が維持できれば特に溶接をしなくともよく、また、溶接以外の方法、例えば、接着により固着してもよい。接着に用いる接着剤としては、例えば、変性アクリレート系接着剤（例えば、電気化学工業（株）製、商品名ハードロック等）などを用いることができる。
【００３０】
次に、工程（ニ）においては、上部壁５に連通部８を穿設する。連通部８の穿設手段は特に制限されるものではなく、ドリル等により所望の径に穿設する。図示する好適例では、効果的な空洞共鳴音低減を達成する上で好ましいとの観点から、副気室６の周方向長さの略中央の上部壁５に連通部８が穿設されている。
【００３１】
図１に示す工程図には示されていないが、副気室６の周方向両端に形成される側壁９は、リムホイール鋳造時に縦壁３とともに成型しておくことが好ましい。
これにより、側壁設置のための工程を省くことができ、また溶接のみにより側壁を設置する場合に比べ、溶接欠陥などによる故障を防止することができる。
【００３２】
上記工程に従い製造されたリムホイール１を図２〜４に示す。図２〜４に示すように、副気室６は、リム２と、リム２の外周面上に周方向に形成された縦壁３と、縦壁３の径方向外端部から一方のビードシート４（矢印ＩＮ方向側）との間に延在する上部壁５と、この上部壁５の周方向両端部に設けられた一対の側壁９とにより形成されている。本実施形態では周方向に等間隔に５箇所の側壁９を設けることで、夫々隣接する副気室間で側壁９を共有して、５室の副気室６が配置されている。
【００３３】
このリムホイール１においては、タイヤ１０がこのリムホイール１のリム２に装着されることにより、タイヤ１０とリム２との間に密閉されたタイヤ主気室１１が形成される。各副気室６に対して１個づつ連通部８が形成されており、副気室６は連通部８を介してタイヤ主気室１１に連通されている。本実施形態では、この副気室６と連通部８とでヘルムホルツ共鳴吸音器が構成されている。
【００３４】
ここで、リムホイール１にタイヤ１０を組立てた場合、前記式を満足するように、各部の設定を行う。タイヤ主気室内の空洞共鳴周波数は、タイヤとリムの周長によって決まり、通常の乗用車用タイヤでは、２５０Ｈｚ近傍が空洞共鳴周波数である。軽自動車用のタイヤではこの周波数が高周波になり、トラック用の大きなタイヤでは低周波になる。
【００３５】
なお、一つのリムホイール１に対する副気室６の総内容積は、タイヤ主気室１１の体積の２％以上２５％以下であることが好ましく、中でも３％以上１５％以下が更に好ましい。
【００３６】
本実施形態のリムホイール（６ＪＪ１５）１にタイヤ（１９５／５５Ｒ１５）１０を装着したときのタイヤ主気室１１の体積は約２２０００ｃｍ³であり、５つの副気室６の総体積は１５００ｃｍ³（３００ｃｍ³×５個）であり、５つの副気室６の総体積はタイヤ主気室１１の総体積の６．９％である。
【００３７】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づき説明する。
従来のリムホイールとタイヤとの組み合わせ品（比較例）と、本発明の適用されたリムホイールとタイヤとの組み合わせ品（実施例）とを試作し、ロードノイズ評価ドラム試験を実施した。
【００３８】
コントロール品：６ＪＪ１５の通常のアルミホイールに１９５／５５Ｒ１５サイズの通常の乗用車用タイヤを装着したものである。
【００３９】
実施例：図２〜４に示す構造のリムホイール（側壁数５個）にコントロール品と同様の乗用車用タイヤを装着したものである。
【００４０】
タイヤ主気室の体積約２２０００ｃｍ³に対し、副気室の総体積は１５００ｃｍ³（タイヤ主気室の６．９％）であり、連通孔の径は０．８ｃｍ、連通孔の長さは０．２ｃｍである。
【００４１】
それぞれの実施例と比較例の共鳴周波数は、上記式に従い、それぞれ約２５０Ｈｚとした。ロードノイズドラムは直径３ｍで、表面に一般的な道路形状を模したアスファルトが貼り付けてある。タイヤを荷重３９２０Ｎ（４００ｋｇｆ）でドラムに押し付け、速度６０ｋｍ／ｈで走行させた際の、各方向のドラム軸力を測定し、周波数解析を行った。
【００４２】
上下方向の軸力の周波数解析を行った結果、実施例では、比較例に比し空洞共鳴ピークが約８．７ｄＢ低減した。
【００４３】
また、実施例および比較例のタイヤを乗用車に装着し、テストコースにて、テストドライバー二人による実車走行を行い、操縦安定性試験および振動乗り心地試験を実施した。
【００４４】
操縦安定性に関しては、駆動性、制動性、ハンドル応答性、操縦時のコントロール性を総合評価し、振動乗り心地試験に関しては、良路走行時振動、悪路走行時振動、段差などの特殊路走行時振動、車内騒音を総合評価し、コントロール（比較例）を１００とした時の指数で実施例のタイヤを評価した。指数の数値が大きいほど良好である。実施例の結果は、操縦安定性が１１０、振動乗り心地性が１１５、車内騒音が１５５であった。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明によれば、高い操縦安定性を確保しつつ車両に伝達される振動を抑制し、乗り心地性の向上、車内騒音の低減等を実現でき、溶接欠陥などによる故障原因の低減したリムホイールを高い生産性にて製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るリムホイールの製造方法を示す工程図である。
【図２】本発明により製造したリムホイールの要部を示す回転軸に沿った断面図である。
【図３】図２に示すリムホイールの軸直角方向から見た側面図である。
【図４】図２に示すＡ−Ａ線に沿う軸直角断面図である。
【符号の説明】
１リムホイール
２リム
３縦壁
４ビードシート
５上部壁
６副気室
７ウエル部
８連通部
９側壁
１０タイヤ
１１主気室

Claims

リムと該リムの径方向外側に配置された蓋部材との間に形成され、周方向両端に設けられた一対の側壁により形成された副気室であって、周方向に等間隔で配置された複数の該副気室と、タイヤ主気室と前記副気室とを連通させる、前記蓋部材に穿設された連通部とを備え、前記副気室と前記連通部とでヘルムホルツ共鳴吸音器を構成するリムホイールを製造するにあたり、
（イ）リムホイール鋳造時に、前記副気室の蓋部材として縦壁を成型する工程と、
（ロ）前記縦壁をロールフォーミングにより径方向外側に引き伸ばす工程と、
（ハ）引き伸ばされた前記縦壁を折り曲げ、蓋部材として上部壁を形成する工程と、
（ニ）前記上部壁に前記連通部を穿設する工程と、
を包含することを特徴とするリムホイールの製造方法。
前記工程（イ）において、リムホイール鋳造時に前記縦壁とともに側壁を成型する工程を含む請求項１記載のリムホイールの製造方法。
前記工程（ハ）の前に、前記リム外周面に側壁を溶接または接着する工程を含む請求項１記載のリムホイールの製造方法。
前記上部壁の端部をリムホイールのビードシートに溶接する工程を含む請求項１〜３のうちいずれか一項記載のリムホイールの製造方法。
前記副気室を３室以上設ける請求項１〜４のうちいずれか一項記載のリムホイールの製造方法。
前記一対の側壁間の周方向長さの略中央における前記上部壁に連通部を穿設する請求項１〜５のうちいずれか一項記載のリムホイールの製造方法。