JP4114671B2 - Vehicle wheel structure - Google Patents
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本発明は、車両の車輪構造の改良に関する。 The present invention relates to an improvement in a wheel structure of a vehicle.
図10は従来から使用されている車輪の概略図を示しており、この図10を参照して説明すると、従来から、車両走行中、タイヤ1とホイール10とで形成される閉空間5内の気柱共鳴が、ロードノイズを悪化させる原因となっていることが知られている。詳しくは、気柱共鳴とは、路面からタイヤ1に入力されるランダムな振動が閉空間5内の空気を振動させ、その結果、閉空間5の気柱共鳴周波数付近で共鳴現象が起こり、発生する共鳴音である。
FIG. 10 shows a schematic view of a conventionally used wheel. With reference to FIG. 10, conventionally, in a closed space 5 formed by the tire 1 and the
この気柱共鳴周波数は、一般的に、
f=c/2πr
ただし、f:気柱共鳴周波数,c:音速,
r:車輪中心から閉空間の径方向中央部20までの長さ
により示される式を基本として決まるが、車重によりタイヤ接地面17が変形することにより、実際には気柱共鳴周波数のピークは複数に分かれる。いずれにしても、閉空間5の断面形状が車輪12の回転によらず常に一定であることから、従来の車輪構造では、上記式のrは一定値となり、常に同一の気柱共鳴周波数で共鳴し、音圧レベルの高い耳障りな音となる。
This air column resonance frequency is generally
f = c / 2πr
Where f: air column resonance frequency, c: speed of sound,
r: It is determined based on the formula shown by the length from the wheel center to the
ところで、車輪からの騒音を解決する手段として、特開平9−11704号公報には、タイヤホイールの外周面に少なくとも一つの粘弾性材料から成る層を含んだ略円筒状リングを備えることで、ホイールの機械的振動を吸収し、ホイールの騒音を低減させる技術が開示されている。しかしながら、この技術は、気柱共鳴音の発生を根本的に抑制するものではないため、充分な騒音低減効果が得られないといった課題があった。 By the way, as means for solving the noise from the wheel, Japanese Patent Laid-Open No. 9-11704 discloses a wheel by providing a substantially cylindrical ring including a layer made of at least one viscoelastic material on the outer peripheral surface of the tire wheel. Technology for absorbing the mechanical vibration of the wheel and reducing the noise of the wheel is disclosed. However, since this technology does not fundamentally suppress the generation of air column resonance, there is a problem that a sufficient noise reduction effect cannot be obtained.
本発明は、上述の課題に鑑み創案されたもので、車輪の閉空間内の気柱共鳴音により発生する騒音を効果的に低減することができるようにした、車両の車輪構造を提供することを目的とする。 The present invention was devised in view of the above-mentioned problems, and provides a vehicle wheel structure that can effectively reduce noise generated by air column resonance in a closed space of the wheel. With the goal.
上記目的を達成するために、請求項1記載の本発明の車両の車輪構造は、ホイールと該ホイールの外周に装着されたタイヤとをそなえた車両の車輪構造において、前記ホイールと前記タイヤとにより囲繞され形成される閉空間内に、バルクヘッドが前記閉空間を仕切ることなく周方向に複数配設され、前記車輪の回転に伴い前記バルクヘッドが配設されない周方向位置で前記タイヤが接地する場合と前記バルクヘッドが配設された周方向位置で前記タイヤが接地する場合とで前記閉空間の気柱共鳴周波数を周期的に変化させることで騒音レベルを低下させるように、前記バルクヘッドの周方向長さを前記タイヤの接地面の周方向長さ以上として前記閉空間の断面形状を周方向において変化させたことを特徴としている。 To achieve the above object, the vehicle wheel structure of the present invention according to claim 1 is a vehicle wheel structure comprising a wheel and a tire mounted on an outer periphery of the wheel. A plurality of bulkheads are arranged in the circumferential direction without partitioning the closed space in the enclosed and formed closed space, and the tire is grounded at a circumferential position where the bulkhead is not arranged as the wheel rotates. In order to reduce the noise level by periodically changing the air column resonance frequency of the closed space between the case and the case where the tire is grounded at the circumferential position where the bulkhead is disposed , The cross-sectional shape of the closed space is changed in the circumferential direction so that the circumferential length is equal to or greater than the circumferential length of the ground contact surface of the tire.
請求項2記載の本発明の車両の車輪構造は、請求項1記載の車両の車輪構造において、前記閉空間の断面形状の変化は、前記閉空間の断面積を周方向において変化させるものであることを特徴としている。
請求項3記載の本発明の車両の車輪構造は、請求項2記載の車両の車輪構造において、 前記閉空間の断面積は、前記タイヤの接地していない部分において、前記閉空間における前記バルクヘッドが無い部分の断面積に対して、前記バルクヘッドの断面積を2.5%以上とするように形成されることを特徴としている。
According to a second aspect of the vehicle wheel structure of the present invention, in the vehicle wheel structure according to the first aspect, the change in the cross-sectional shape of the closed space changes the cross-sectional area of the closed space in the circumferential direction. It is characterized by that.
The wheel structure of the vehicle of the present invention according to
請求項4記載の本発明の車両の車輪構造は、請求項1〜3の何れか1項に記載の車両の車輪構造において、前記閉空間の断面形状の変化は、前記タイヤの内周面と該内周面に対向する前記ホイールの外周面との距離を、周方向において変化させるものであることを特徴としている。
請求項5記載の本発明の車両の車輪構造は、請求項4記載の車両の車輪構造において、 前記距離は、前記バルクヘッドが配設された部分では、前記バルクヘッドが配設されない部分に対して、前記タイヤの接地していない部分において97%以下に設定されることを特徴としている。
The vehicle wheel structure according to a fourth aspect of the present invention is the vehicle wheel structure according to any one of the first to third aspects, wherein the change in the cross-sectional shape of the closed space is the same as the inner peripheral surface of the tire. The distance from the outer peripheral surface of the wheel facing the inner peripheral surface is changed in the circumferential direction.
The wheel structure of the vehicle of the present invention according to claim 5 is the wheel structure of the vehicle according to claim 4, wherein the distance is a portion where the bulk head is disposed and a portion where the bulk head is not disposed. The tire is set to 97% or less in a portion where the tire is not in contact with the ground.
請求項6記載の本発明の車両の車輪構造は、請求項1〜3の何れか1項に記載の車両の車輪構造において、前記バルクヘッドは前記タイヤの内面の車幅方向側面に配設されることを特徴としている。
請求項7記載の本発明の車両の車輪構造は、請求項1〜5の何れか1項に記載の車両の車輪構造において、前記バルクヘッドは前記タイヤの内周面に配設されることを特徴としている。
The vehicle wheel structure according to a sixth aspect of the present invention is the vehicle wheel structure according to any one of the first to third aspects, wherein the bulkhead is disposed on a side surface in the vehicle width direction of the inner surface of the tire. It is characterized by that.
A vehicle wheel structure according to a seventh aspect of the present invention is the vehicle wheel structure according to any one of the first to fifth aspects, wherein the bulkhead is disposed on an inner peripheral surface of the tire. It is a feature.
請求項8記載の本発明の車両の車輪構造は、請求項1〜7の何れか1項に記載の車両の車輪構造において、前記バルクヘッドは、周方向において前記バルクヘッドの周方向長さと略等しい間隔で等間隔に配設されることを特徴としている。
請求項9記載の本発明の車両の車輪構造は、請求項1〜8の何れか1項に記載の車両の車輪構造において、前記バルクヘッドは、周方向において2つ配設されることを特徴としている。
The vehicle wheel structure according to an eighth aspect of the present invention is the vehicle wheel structure according to any one of the first to seventh aspects, wherein the bulkhead is substantially equal to a circumferential length of the bulkhead in a circumferential direction. It is characterized by being arranged at equal intervals at equal intervals.
A vehicle wheel structure according to a ninth aspect of the present invention is the vehicle wheel structure according to any one of the first to eighth aspects, wherein two of the bulkheads are arranged in the circumferential direction. It is said.
請求項10記載の本発明の車両の車輪構造は、請求項9記載の車両の車輪構造において、前記バルクヘッドは、全周長の略1/4の長さを有することを特徴としている。 A vehicle wheel structure according to a tenth aspect of the present invention is the vehicle wheel structure according to the ninth aspect, wherein the bulkhead has a length of approximately ¼ of the entire circumference.
本発明の車両の車輪構造によれば、単一の気柱共鳴周波数で共鳴する時間を短縮することができ、気柱共鳴に伴う騒音レベルを低下させることができる利点がある。 According to the vehicle wheel structure of the present invention, it is possible to reduce the time for resonating at a single air column resonance frequency and to reduce the noise level associated with air column resonance.
以下、図面により、本発明の実施の形態について説明すると、図1〜図5は本発明の第1実施形態としての車両の車輪構造を示し、図6は本発明の第2実施形態としての車両の車輪構造を示し、図7は本発明の第3実施形態としての車両の車輪構造を示し、図8は本発明の第4実施形態としての車両の車輪構造を示し、図9は本発明の他の実施形態としての車両の車輪構造を示す。これらの図に基づいて説明する。ただし、図1〜図9において、前述の従来例と同じ構成部分は同一の符号を付与する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIGS. 1 to 5 show a wheel structure of a vehicle as a first embodiment of the present invention, and FIG. 6 shows a vehicle as a second embodiment of the present invention. 7 shows the wheel structure of the vehicle as the third embodiment of the present invention, FIG. 8 shows the wheel structure of the vehicle as the fourth embodiment of the present invention, and FIG. 9 shows the wheel structure of the present invention. The wheel structure of the vehicle as other embodiment is shown. Description will be made based on these drawings. However, in FIGS. 1-9, the same code | symbol is provided to the same component as the above-mentioned prior art example.
まず、本発明の第1実施形態の車両の車輪構造について説明すると、図1に示すように、車両のホイール10のリム部6の外周面3には、全周のおよそ1/8の長さを有し側面視が円弧状のバルクヘッド15が等間隔に4つ配置され、図2,図3に示すように、車輪12を構成するタイヤ1とホイール10とに囲繞されて形成される閉空間5の断面形状を、その周方向において変化させている。
First, the vehicle wheel structure according to the first embodiment of the present invention will be described. As shown in FIG. 1, the outer
本発明の第1実施形態の車両の車輪構造は、上述のように構成されるので、図2に示すように、タイヤ接地面17に対向するリム部6外周面3にバルクヘッド15がない状態Aと、その状態から略1/8回転し、図2に示すように、上記部位にバルクヘッド15がある状態Bとでは、気柱共鳴周波数が異なる。なお、図2,図3において、符号20は閉空間5の径方向中央部を示している。
Since the wheel structure of the vehicle according to the first embodiment of the present invention is configured as described above, there is no
詳しくは、バルクヘッド15が配置されている部位の直下が接地する場合(状態B)は、タイヤ接地面17におけるタイヤ内周面8と、同タイヤ内周面8に対向するホイール10の外周面3(バルクヘッド15の面27)との間の距離HB が、バルクヘッド15がない部位の直下が接地する場合(状態A)の該距離HA に比べてバルクヘッド15の高さ分だけ短くなるため、閉空間5の径方向中央部20が車輪12外周側に変位する。
Specifically, when the portion immediately below the portion where the
このため、状態Aと状態Bとでは、閉空間5の接地部断面高さが異なり、閉空間5の接地部における径方向中央部20の位置も異なることになる。前述したように、気柱共鳴周波数は車輪中心から径方向中央部20までの長さrで決まるため、それぞれの状態において気柱共鳴周波数が異なる。そして、車輪12の回転に伴い、図4に示すように、状態Aにおける気柱共鳴周波数a,a′(実施例と付す実線参照)及び状態Bにおける気柱共鳴周波数b,b′(実施例と付す破線参照)の間を連続的に変化させるようになる。
For this reason, in the state A and the state B, the grounding section cross-sectional height of the closed space 5 is different, and the position of the
この結果、閉空間5内の気柱共鳴周波数が車輪12の回転によらず常に一定である従来の車輪構造では車輪12が回転しても常に同じ周波数で共鳴する(従来例と付す1点鎖線参照)のに対し、本実施形態の車輪構造によれば、車輪12の略1/4回転を一周期として気柱共鳴周波数が変動するため、単一の周波数で共鳴する時間が短くなり、図4に実線,破線で示すように気柱共鳴周波数に伴う騒音レベルは低くなる。そのうえ、気柱共鳴周波数が多数に分かれるため、音圧レベルは低くなり、乗員に騒音を感じにくくさせることができる。
As a result, in the conventional wheel structure in which the air column resonance frequency in the closed space 5 is always constant regardless of the rotation of the
さらに、気柱共鳴の騒音レベルが下がれば、ホイール10に伝達される気柱共鳴周波数領域の振動振幅も下がるため、気柱共鳴に起因したホイール10の共振に伴う騒音も低減させることができる。
また、ホイール10には、ホイール10の車両前後方向両端部がスピンドルを中心としてそれぞれ車幅方向で逆方向に変位して共振するベルモードと、ベルモードよりも高い周波数で、上記部位がスピンドルを中心としてそれぞれ車幅方向で同方向に変位して共振する曲げモードとの2つのモードの固有振動数があるが、ホイール10に入力される周波数のうち、他の周波数よりも依然振幅の大きい気柱共鳴周波数付近の周波数領域に前記2つの固有振動数が存在すると、ホイール10の共振が増幅し騒音レベルを効果的に低減できなくなる惧れがある。
Further, if the noise level of the air column resonance is lowered, the vibration amplitude in the air column resonance frequency region transmitted to the
The
しかし、前述した曲げモードの固有振動数は、ホイール10の曲げ剛性に比例し、ベルモードの固有振動数はホイール10の重量に反比例するため、上記バルクヘッド15をホイール10の外周面3に設けると、ホイール10の曲げ剛性向上に伴い曲げモードの固有振動数が上がり、重量増加に伴いベルモードの固有振動数が下がる。従って、図5に実線で示すように、ホイール10の固有振動数が気柱共鳴周波数領域にあったとしても、バルクヘッド15の板厚,材質,重さ等を調節することによって、両固有振動数を気柱共鳴周波数領域から外すことができるため、従来生じやすかったホイール10の共振の増幅(図5の1点鎖線参照)も防止することができる。
However, since the natural frequency of the bending mode described above is proportional to the bending rigidity of the
次に、本発明の第2実施形態としての車両の車輪構造について説明すると、図6に示すように、この車輪構造では、ホイール10のリム部6の外周面3にバンド30が巻装されている。このバンド30は、その両端に取付部28を備えるとともに、側面視で連続した凹凸形状を有しており、ホイール10のリム部6の外周面3に巻き付け、両端の取付部28を互いに結合することで固定されており、このバンド30により閉空間5の断面形状を周方向に変化させている。
本発明の第2実施形態としての車両の車輪構造は、上述のように構成されるので、上記実施形態と略同様な騒音低減効果を得られるだけでなく、製造工程を簡略化することができるとともに、後付けが可能となる利点がある。
Next, a vehicle wheel structure as a second embodiment of the present invention will be described. As shown in FIG. 6, in this wheel structure, a
Since the vehicle wheel structure according to the second embodiment of the present invention is configured as described above, not only a noise reduction effect substantially similar to that of the above embodiment can be obtained, but also the manufacturing process can be simplified. In addition, there is an advantage that it can be retrofitted.
次に、本発明の第3実施形態としての車両の車輪構造について説明すると、図7に示すように、この車輪構造では、ホイール10のリム部6外周面3の形状自体を真円以外の形状としている。
本発明の第3実施形態としての車両の車輪構造は、このように構成され、閉空間5の断面形状を周方向に変化させているため、上記各実施形態と略同様な騒音低減効果を得られる。
Next, a vehicle wheel structure as a third embodiment of the present invention will be described. As shown in FIG. 7, in this wheel structure, the shape of the outer
The vehicle wheel structure according to the third embodiment of the present invention is configured as described above, and the cross-sectional shape of the closed space 5 is changed in the circumferential direction, so that a noise reduction effect substantially similar to that of each of the above embodiments is obtained. It is done.
さらに、本発明の第4実施形態としての車両の車輪構造について説明すると、図8に示すように、この車輪構造では、タイヤ内周面8に部分的にバルクヘッド15′を設けて閉空間5の断面形状を周方向で変化させている。
本発明の第4実施形態としての車両の車輪構造は、このように構成され、閉空間5の断面形状を周方向に変化させているため、上記各実施形態と略同様な騒音低減効果を得られる。
Furthermore, the wheel structure of the vehicle as the fourth embodiment of the present invention will be described. As shown in FIG. 8, in this wheel structure, a bulkhead 15 'is partially provided on the tire inner
The vehicle wheel structure according to the fourth embodiment of the present invention is configured as described above, and the cross-sectional shape of the closed space 5 is changed in the circumferential direction. Therefore, a noise reduction effect substantially similar to that of each of the above embodiments is obtained. It is done.
さらに上記実施形態では、車輪中心から閉空間5の径方向中央部20までの長さr(閉空間5の径方向中央線の長さ)を車輪12の回転に伴い変化させることで、閉空間5内の気柱共鳴周波数を車輪12の回転と共に変化させる作用により騒音を低減したが、本発明にかかる開発者らの研究により、閉空間5の断面積が車輪12の回転により変動するように閉空間5の断面形状を変化させても、車輪12の回転により閉空間5内の気柱共鳴周波数を変化させることができることが明らかになった。
Furthermore, in the above embodiment, the length r (the length of the radial center line of the closed space 5) from the wheel center to the
そこで、例えば、図9(a),(b)に示すように、タイヤ内面の車幅方向側面にバルクヘッド15″を設ければ、閉空間5内のタイヤ接地面17に相当する部位にバルクヘッド15″がある状態と、前記部位にバルクヘッド15″がない状態とでは、前記部位の断面積が異なるため、上記実施形態と同様に車輪12の回転により気柱共鳴周波数を変化させて、騒音を低減することができる。
Therefore, for example, as shown in FIGS. 9A and 9B, if a
尚、本実施形態では、バルクヘッド15,15′,15″を4つ又は2つ配置する構成としたが、タイヤ内面またはホイール10のリム部6外周面3に全周長の略1/4の長さを有するバルクヘッドを2つ等間隔に配置する構成とすると、単一の気柱共鳴周波数で共鳴する時間を最も短縮することができ、騒音を最も低減することができる。
また、タイヤ接地面17以外で閉空間5の径方向最短部長さを最長部長さの97%以下(又は、略97%以下)、または閉空間5におけるバルクヘッドが無い部分の断面積に対して、バルクヘッド15の断面積を2.5%以上(又は、略2.5%以上)とすれば気柱共鳴周波数を効果的にずらすことができ、より一層の騒音低減効果が得られるものである。
In the present embodiment, four or two
In addition, the shortest radial direction length of the closed space 5 other than the
3 ホイール外周面
5 閉空間
10 ホイール
12 車輪
15,15′,15″ バルクヘッド
17 タイヤ接地面
28 取付部
30 バンド
3 Wheel outer peripheral surface 5
Claims (10)
前記ホイールと前記タイヤとにより囲繞され形成される閉空間内に、バルクヘッドが前記閉空間を仕切ることなく周方向に複数配設され、
前記車輪の回転に伴い前記バルクヘッドが配設されない周方向位置で前記タイヤが接地する場合と前記バルクヘッドが配設された周方向位置で前記タイヤが接地する場合とで前記閉空間の気柱共鳴周波数を周期的に変化させることで騒音レベルを低下させるように、前記バルクヘッドの周方向長さを前記タイヤの接地面の周方向長さ以上として前記閉空間の断面形状を周方向において変化させたことを特徴とする、車両の車輪構造。 In a wheel structure of a vehicle having a wheel and a tire mounted on the outer periphery of the wheel,
In the closed space surrounded and formed by the wheel and the tire, a plurality of bulkheads are arranged in the circumferential direction without partitioning the closed space,
The air column in the closed space when the tire is grounded at a circumferential position where the bulkhead is not disposed as the wheel rotates and when the tire is grounded at a circumferential position where the bulkhead is disposed Changing the cross-sectional shape of the closed space in the circumferential direction by setting the circumferential length of the bulkhead to be equal to or greater than the circumferential length of the ground contact surface of the tire so as to reduce the noise level by periodically changing the resonance frequency A wheel structure of a vehicle, characterized in that
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