JP3942486B2 - リムホイールの製造方法 - Google Patents

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＞リム底部と、該リム底部の径方向外側に配置された上部壁と、該上部壁と前記リム底部との軸方向端部間に形成された縦壁と、周方向に等間隔に設けられた複数の側壁とにより分割された複数の副気室と、タイヤ主気室と該副気室とを連通させる、前記上部壁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）リムホイールの鋳造時に、前記リム底部とともに前記上部壁を成型する工程と、
（ロ）前記上部壁と前記リム底部との軸方向端部間に縦壁を溶接または接着する工程と、
（ハ）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、リムホイールの鋳造時に、前記リム底部および前記上部壁とともに前記側壁を成型するリムホイールの製造方法である。
【００１０】
＜３＞前記＜１＞または＜２＞のリムホイールの製造方法において、前記工程（イ）の後、前記リム底部の軸方向端部の外周面上および／または前記上部壁の軸方向端部の内周面上に環状の溝を形成する工程（ニ）を含み、前記工程（ロ）に代えて、分割リング状の縦壁を前記溝に嵌入し固定する工程（ホ）を含むリムホイールの製造方法である。
【００１１】
＜４＞前記＜３＞のリムホイールの製造方法において、前記工程（ホ）において、前記リング状の縦壁に代え、Ｃリングの縦壁を前記溝に嵌入し固定するリムホイールの製造方法である。
【００１２】
＜５＞前記＜３＞または＜４＞のリムホイールの製造方法において、前記縦壁の径方向端部面にゴムが被覆されてい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。
【００１４】
＜７＞前記＜１＞〜＜６＞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。
【００１５】
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。
【００１６】
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＞の本発明の製造方法では、リムホイール側面に鋳抜きを設けることにより、リム底部と副気室の蓋を形成する上部壁とを鋳造にて製造し、溶接が必要な部材を最小限としたものである。これにより、溶接などの結合作業をこれまでに比べ大幅に省くことができ、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＜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ことができるため、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。
【００１８】
前記＜３＞の本発明の製造方法では、リング状の縦壁を溝に嵌入することにより副気室を形成するため、縦壁形成のための溶接を省くことができ、製造上有利である。但し、縦壁を溝に嵌入した後、さらに溶接を行い、縦壁をより強固に固着させてもよい。
【００１９】
前記＜４＞の本発明の製造方法では、縦壁をＣリングとして溝に嵌入することにより、その弾性力により縦壁が強固に固着される。
【００２０】
前記＜５＞の本発明の製造方法では、被覆されたゴムの作用により副気室の気密性が高まると同時に、その弾性力により縦壁が強固に固着される。
【００２１】
前記＜６＞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不連続に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。
【００２２】
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。
【００２３】
【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。
【００２４】
先ず、最初の製造工程（イ）においては、リムホイール１を鋳造するにあたり、図１に示すように矢印の方向に鋳抜きを設ける。これにより、リム２底部とともに上部壁３を同時にかつ一体的に成型することができる。この場合、従来の鋳造法をそのまま適用することができる。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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を幅広化としつつ、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。
【００２８】
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。
【００２９】
図１には示されていないが、副気室６に形成される側壁９は、上述の鋳抜きを行う際に縦壁３とともに成型することができる。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。
【００３０】
次に、工程（ロ）においては、図２に示すように、上部壁３とリム２底部との軸方向端部間に縦壁５を嵌め込み、しかる後、溶接または接着により固着する。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。
【００３１】
縦壁５は、図２に示すようにリング状に形成して上部壁３とリム２底部との軸方向端部間に嵌め込んでもよいが、図４に示す分割リング状の縦壁５ＡまたはＣリング状の縦壁５Ｂとしておくことが好ましい。この場合、工程（イ）の後、図３に示すように、上部壁３の軸方向端部の内周面上に環状の溝２Ａを形成し、縦壁５Ａまたは５Ｂをこの溝２Ａに嵌入して固定することができる。固定後、溶接を行うことにより、より強固に縦壁５Ａまたは５Ｂを上部壁３とリム２底部との軸方向端部間に固着させてもよい。
【００３２】
分割リング状の縦壁５Ａを用いる場合には、適宜個数に分割（図４中では４分割）された個々の分割縦壁５Ａを夫々溝２Ａに嵌め込んで、溶接または接着により固着させればよい。また、Ｃリング状の縦壁５Ｂを用いる場合には、Ｃリング５Ｂの両端部付近に設けられた窪みａを利用して両端部を接近させることによりＣリング５Ｂを溝２Ａに嵌入し、固定する。固定後、Ｃリング５Ｂの両端部間に形成された隙間にはコマ５Ｃを嵌め込む。コマ５Ｃの固定は溶着でも、あるいは図示はしないが、背面の側壁９に螺子孔を設け、ボルトを使い螺着してもよい。
【００３３】
さらに、図示はしないが、リング状の縦壁５ＡおよびＣリング５Ｂの径方向端部面をゴムで被覆することにより、副気室の気密性を高めることができると同時に、その弾性力により縦壁を強固に形成することができる。
【００３４】
次に、工程（ハ）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。
【００３５】
上記工程に従い製造されたリムホイール１を図５および図６に示す。図５および図６に示すように、副気室６は、リム２底部と、上部壁３と、縦壁５と、周方向に等間隔をあけて設けられた複数の側壁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室の副気室６が配置されている。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
本実施形態のリムホイール（７ １／２ＪＪ×１７）１０にタイヤ（２２５／５５Ｒ１７）１４を装着したときのタイヤ主気室１１の体積は約３５０００ｃｍ³であり、５つの副気室６の総体積は１８８０ｃｍ³（４７０ｃｍ³×４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５．４％である。
【００４０】
【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。
【００４１】
コントロール品：７ １／２ＪＪ×１７の通常のアルミホイールに２２５／５５Ｒ１７サイズの通常の乗用車用タイヤを装着したものである。
【００４２】
実施例：図５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。
【００４３】
タイヤ主気室の体積約３５０００ｃｍ³に対し、副気室の総体積は１８８０ｃｍ³（タイヤ主気室の５．４％）であり、連通孔の径は０．９ｃｍ、連通孔の長さは０．２５ｃｍである。
【００４４】
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２１０Ｈｚ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４９００Ｎ（５００ｋｇｆ）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。
【００４５】
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１２．６ｄＢ低減した。
【００４６】
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、振動乗り心地試験を実施した。
【００４７】
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。
【００４８】
【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説明図である。
【図２】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説明図である。
【図３】縦壁部分を示す拡大断面図である。
【図４】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説明図である。
【図５】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６】図５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。
【符号の説明】
１ リムホイール
２ リム
３ 上部壁
４ ビードシート
５，５Ａ，５Ｂ 縦壁
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 (7)

1. リム底部と、該リム底部の径方向外側に配置された上部壁と、該上部壁と前記リム底部との軸方向端部間に形成された縦壁と、周方向に等間隔に設けられた複数の側壁とにより分割された複数の副気室と、タイヤ主気室と該副気室とを連通させる、前記上部壁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）リムホイールの鋳造時に、前記リム底部とともに前記上部壁を成型する工程と、
   （ロ）前記上部壁と前記リム底部との軸方向端部間に縦壁を溶接または接着する工程と、
   （ハ）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。
2. 前記工程（イ）において、リムホイールの鋳造時に、前記リム底部および前記上部壁とともに前記側壁を成型する請求項１記載のリムホイールの製造方法。
3. 前記工程（イ）の後、前記リム底部の軸方向端部の外周面上および／または前記上部壁の軸方向端部の内周面上に環状の溝を形成する工程（ニ）を含み、前記工程（ロ）に代えて、分割リング状の縦壁を前記溝に嵌入し固定する工程（ホ）を含む請求項１または２記載のリムホイールの製造方法。
4. 前記工程（ホ）において、前記リング状の縦壁に代え、Ｃリングの縦壁を前記溝に嵌入し固定する請求項３記載のリムホイールの製造方法。
5. 前記縦壁の径方向端部面にゴムが被覆されている請求項３または４記載のリムホイールの製造方法。
6. 前記副気室を３室以上設ける請求項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。
7. 前記副気室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１〜６のうちいずれか一項記載のリムホイールの製造方法。

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