JP4834711B2

JP4834711B2 - 車両用ホイール

Info

Publication number: JP4834711B2
Application number: JP2008266057A
Authority: JP
Inventors: 洋一神山; 克史石井; 久光高木
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2008-10-15
Filing date: 2008-10-15
Publication date: 2011-12-14
Anticipated expiration: 2028-10-15
Also published as: US8286679B2; JP2010095069A; US20100090520A1

Description

本発明は、タイヤ空気室内の気柱共鳴（空洞共鳴）に伴う騒音を低減する車両用ホイールに関するものである。

一般に、タイヤの空気室（以下、「タイヤ空気室」という。）内で生じる気柱共鳴が、自動車のロードノイズの要因となることが知られている。気柱共鳴とは、路面からタイヤに伝わるランダムな振動がタイヤ空気室内の空気を振動させ、その結果、タイヤ空気室の気柱共鳴周波数付近で共鳴現象が起こり、共鳴音が発生する現象である。

従来、この気柱共鳴に伴う騒音を低減するため、特許文献１に記載された車両用ホイールが知られている。この車両用ホイールは、リムの周方向に沿って複数の副気室を有している。さらに詳しく説明すると、この車両用ホイールでは、ホイール周方向に延びるようにウェル部に立設された環状の縦壁と、ビードシート部側に向かうウェル部の立ち上り側壁との間に形成される環状の空間部分が蓋部材で塞がれている。そして、蓋部材とウェル部と縦壁とで区画されることとなるこの空間部分がホイール周方向に所定の間隔をあけて配置された複数の隔壁で仕切られることで各副気室が形成されている。また、タイヤ空気室と各副気室とは、蓋部材に形成された連通孔で連通している。この車両用ホイールによれば、連通孔と副気室とがヘルムホルツ・レゾネータを構成し、タイヤ空気室内の気柱共鳴音を低減することができる。

特許第３９９２５６６号公報

しかしながら、従来の車両用ホイールは現実的な構造ではなかった。すなわち、ウェル部から立ち上がるように縦壁を形成したホイールに、複数の隔壁と蓋部材とを、気密性を保ちつつ、溶接、接着、嵌め込み、締結により高精度で結合させる必要があり、気密性の確保、製造工数や製造コストの増大を考慮すると、量産化に不適であるという問題があった。

そこで、本発明者らは、前記問題を解決する観点から、予め副気室を有する副気室部材をウェル部に設けた第１の縦壁面と第２の縦壁面との間に嵌め込むだけで製造される車両用ホイールを提案した（特願２００７ー１２５１３９、平成１９年５月１０日出願、未公開）。

この車両用ホイールでは、第１の縦壁面と第２の縦壁面とに延出して、第１の縦壁面と第２の縦壁面とのそれぞれに形成された係止部に係止される縁部を備えており、これらの縁部を第１の縦壁面と第２の縦壁面との係止部にその弾性を利用してそれぞれ係止させることによって、第１の縦壁面と第２の縦壁面との間に副気室部材を嵌め込むことができる。
この車両用ホイールによれば、従来の車両用ホイールと比較して、製造工数や製造コストを削減することができるとともに、量産性を向上させることが可能である。

ところで、この車両用ホイールでは、副気室部材に設けられた連通孔がホイール幅方向に開口するように設けられていた。一方、タイヤ空気室内に空気を供給するためのエアバルブの吐出口もホイール幅方向に向けて設けられていた。このため、タイヤ空気圧の調整時に、仮にエアコンプレッサ等に水分が溜まっていたり、タイヤ補修剤等が用いられたりした場合には、これらが連通孔を通じて副気室部材内に浸入するおそれがあり、浸入した水分等で副気室の容積が変化してしまうおそれがあった。このため、このような水分等の浸入を防止することが要望される。

本発明の目的は、前記の課題を解決することにあり、副気室に水分等が浸入するのを防止することができ、気柱共鳴音を好適に低減することができる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の車両用ホイールは、タイヤ空気室内でヘルムホルツレゾネータを構成する副気室部材をウェル部の外周面上に固定した車両用ホイールであって、前記ウェル部の外周面からホイール径方向の外側に立ち上がり、前記外周面のホイール周方向に延びる縦壁に形成される第１の縦壁面と、前記第１の縦壁面と対向するように前記ウェル部に形成される第２の縦壁面と、を備え、前記副気室部材は、前記ウェル部の外周面側の底板と、この底板との間で副気室を形成する上板と、前記副気室と前記タイヤ空気室を連通する連通孔と、からなる本体部と、前記底板と前記上板とを結合するとともに、前記本体部から前記第１の縦壁面と前記第２の縦壁面とに延出して、前記第１の縦壁面と前記第２の縦壁面とのそれぞれに形成された係止部に係止される縁部と、を有して、前記第１、第２の縦壁面間に保持されるようになっており、前記連通孔は、前記縦壁を貫通してホイール幅方向に延び、前記タイヤ空気室内に空気を供給するためのエアバルブの吐出口に対し、前記ウェル部のホイール周方向にずれた位置で、かつ前記エアバルブから吐出される流体が当らない位置で前記タイヤ空気室に開口していることを特徴とする。

この車両用ホイールによれば、連通孔は、タイヤ空気室内に空気を供給するためのエアバルブの吐出口に対し、ウェル部のホイール周方向にずれた位置で、かつエアバルブから吐出される流体が当らない位置でタイヤ空気室に開口しているので、タイヤ空気圧の調整時に、仮にエアバルブから水分やタイヤ補修剤等が吐出しても、これが連通孔を通じて副気室部材の副気室内に浸入することがない。
したがって、副気室の容積が水分等によって変化することがなくなり、副気室部材による気柱共鳴音の低減を効果的に維持することができるようになる。
また、水分等が副気室に入り込み留まることによるホイール静バランスの悪化を防ぐことができるようになる。
また、前記エアバルブは、ホイール幅方向一側に設けられ、前記連通孔は、前記一側に向けて開口していることをさらなる特徴としてもよい。

本発明の車両用ホイールによれば、副気室に水分等が浸入するのを防止することができ、気柱共鳴音を好適に低減することができる車両用ホイールが得られる。
また、水分等が副気室に入り込み留まることによるホイール静バランスの悪化を防ぐことができるようになる。

以下に、本発明の実施形態について図を参照しながら詳細に説明する。
本実施形態に係る車両用ホイールは、副気室部材の連通孔が、エアバルブの吐出口に対し、ウェル部の周方向にずれた位置に設けられていることを主な特徴としている。ここでは、先ず車両用ホイールの全体構成について説明した後に、副気室部材の構成について説明する。

《車両用ホイールの全体構成》
ここで参照する図面において、図１は、本実施形態に係る車両用ホイールの斜視図である。図２は、図１の車両用ホイールにタイヤを装着した車輪の要部正面断面図である。図３は、図２中に示したウェル部を部分的に拡大した図である。

図１に示すように、本実施形態に係る車両用ホイール１０は、リム１１と、このリム１１を図示しないハブに連結するためのディスク１２と、リム１１のウェル部１１ｃの外周面に固定された副気室部材１３とで主に構成されている。
本実施形態では、リム１１とディスク１２とが、スポーク１２ａを介して、例えば、アルミニウム合金、マグネシウム合金等の軽量高強度材料等から一体的に製造される。なお、これらの材料は限定されるものではなく、スチール（鋼）等から形成されるものであってもよいし、ツーピースやスリーピースとしてもよい。

図２に示すように、リム１１は、ホイール幅方向Ｙの両端部に形成されるビードシート部１１ａ，１１ａと、このビードシート部１１ａ，１１ａからホイール径方向Ｚの外側（図２の紙面上側、以下同じ）に向かってＬ字状に屈曲したリムフランジ部１１ｂ，１１ｂと、ビードシート部１１ａ，１１ａ同士の間の部分がホイール径方向Ｚの内側（図２の紙面下側、以下同じ）に向かって凹んだウェル部１１ｃと、を有する。

ビードシート部１１ａには、タイヤ２０のビード部２１ａが装着される。これにより、リム１１の外周面とタイヤ２０の内周面との間に環状の密閉空間からなるタイヤ空気室ＭＣが形成される。

ウェル部１１ｃは、タイヤ２０をリム１１に組み付けるリム組時に、タイヤ２０のビード部２１ａ，２１ａを落とし込むために設けられている。
このウェル部１１ｃの外周面には、リム１１の周方向に延びるように環状の縦壁１４が立設されている。
この縦壁１４は、図３に示すように、ウェル部１１ｃの外周面１１ｄからホイール径方向Ｚの外側（図３の紙面上側、以下同じ）に立ち上がる第１の縦壁面１５を形成するように外周面１１ｄに立設されている。
また、ウェル部１１ｃのホイール幅方向Ｙの内側（図３の紙面右側、以下同じ）に形成される側面部１１ｅには、第１の縦壁面１５と対向するように第２の縦壁面１６が設けられている。なお、本実施形態での縦壁１４は、リム１１を鋳造する際にウェル部１１ｃと一体に成形される。

そして、これらの第１の縦壁面１５および第２の縦壁面１６には、それぞれ溝部１７が形成されている。これらの溝部１７，１７は、ウェル部１１ｃの外周面１１ｄの周方向に沿って形成されて環状の溝となっている。これらの溝部１７，１７には、後記する副気室部材１３の縁部１３ｅの先端部が嵌め込まれている。さらに具体的に説明すると、縁部１３ｅの先端部は、ウェル部１１ｃの外周面１１ｄと対向するように溝部１７，１７内に形成された係止面１７ａに係止されることとなる。なお、本実施形態での溝部１７，１７は、縦壁１４および側面部１１ｅのそれぞれに機械加工を施して形成される。

《副気室部材の構成》
次に、副気室部材１３について説明する。ここで参照する図面において、図４は、副気室部材の配置位置を示す車両用ホイールの側面断面図である。図５は、副気室部材を上板側から見た全体斜視図である。図６（ａ）は、副気室部材の回止め部を図３のＶ方向から見た斜視図、図６（ｂ）は、図５のｂ−ｂ断面図である。

図４に示すように、本実施形態に係る車両用ホイール１０では、副気室部材１３がウェル部１１ｃのホイール周方向Ｘに沿って等間隔（約９０度置きに）に４つ配置されている。つまり、ホイール中心軸Ａｘを挟んで対向する一対の副気室部材１３が２組配置されている。
副気室部材１３は、図５（ａ）に示すように、ホイール周方向Ｘに長い部材であって、本体部１３ａと、回止め部１８と、縁部１３ｅとを備えている。そして、副気室部材１３は、長手方向に沿って湾曲しており、図４に示すように、ウェル部１１ｃの外周面１１ｄに沿うように配置されている。

（本体部）
前記した本体部１３ａは、図３に示すように、底板２５ａと、この底板２５ａ上に配置される上板２５ｂとを備えている。なお、本実施形態での底板２５ａおよび上板２５ｂのそれぞれは、同じ厚さとなっているが、これらの厚さは相互に異なっていてもよい。
底板２５ａは、後記するように、第１の縦壁面１５側および第２の縦壁面１６側に延出する縁部１３ｅと一体になってウェル部１１ｃの外周面１１ｄ側に凸となって外周面１１ｄに当接する湾曲面を形成している。

上板２５ｂは、ウェル部１１ｃの外周面１１ｄ側に沿うように配置された底板２５ａ上でホイール径方向Ｚの外側に凸となるように湾曲して膨らみを形成している。
本体部１３ａは、このような底板２５ａと上板２５ｂとの間に次に説明する副気室ＳＣを形成している。

ここで、副気室ＳＣの容積は、５０〜２５０ｃｃ程度が好ましい。副気室ＳＣの容積をこの範囲内に設定することで、副気室部材１３は、消音効果を充分に発揮しつつ、その重量の増大を抑制して車両用ホイール１０の軽量化を図ることができる。また、ホイール周方向の副気室部材１３の長さは、リム１１の周長と同じ長さを最大として、車両用ホイール１０の重量の調整やウェル部１１ｃに対する組付け容易性を考慮して適宜に設定することができる。

（回止め部）
前記した回止め部１８は、図１に示す車両用ホイール１０が回転した際に副気室部材１３の回り止めをより確実に行うものである。
この回止め部１８は、図５に示すように、ホイール周方向Ｘ（車両用ホイール１０（図１参照）の回転方向）と交差する方向に本体部１３ａから突出している。
さらに詳しく説明すると、この回止め部１８は、図６（ａ）に示すように、本体部１３ａの上板２５ｂを部分的に平坦に形成した根元部１８ａから縦壁１４側に延びている。

そして、回止め部１８の先端部は、縦壁１４に形成された切欠き部１４ａに嵌り込んでいる。なお、本実施形態での切欠き部１４ａは、リム１１（図１参照）を鋳造する際に縦壁１４と同時に形成されるか、または縦壁１４に機械加工を施して形成される。

本実施形態での回止め部１８は、管部材で形成されており、図６（ｂ）に示すように、管部材の内側には、副気室ＳＣとタイヤ空気室ＭＣ（図２参照）とを繋ぐ連通孔１３ｂが形成されている。

連通孔１３ｂの断面形状は、特に制限はなく、本実施形態では楕円形（図６（ａ）参照）となっているが、円形、多角形等のいずれであってもよい。連通孔１３ｂの直径は、断面が円形の場合には、５ｍｍ以上が好ましい。また、円形以外の断面形状の連通孔１３ｂは、その断面積で同じ断面積の円形に換算して直径５ｍｍ以上のものが好ましい。

連通孔１３ｂの長さは、次の（式１）で示されるヘルムホルツ・レゾネータの共鳴周波数を求める式を満たすように設定される。

ｆ_０＝Ｃ／２π×√（Ｓ／Ｖ（Ｌ＋α×√Ｓ））・・・（式１）
ｆ_０（Ｈｚ）：共鳴周波数
Ｃ（ｍ／ｓ）：副気室ＳＣ内部の音速（＝タイヤ空気室ＭＣ内部の音速）
Ｖ（ｍ^３）：副気室ＳＣの容積
Ｌ（ｍ）：連通孔１３ｂの長さ
Ｓ（ｍ^２）：連通孔１３ｂの開口部断面積
α：補正係数
なお、前記共鳴周波数ｆ_０は、タイヤ空気室ＭＣの共鳴周波数に合わせられる。この際、図４に示す４つの副気室部材１３の共鳴周波数ｆ_０は、全て同じに設定してもよいし、違えてもよい。具体的には、タイヤ空気室ＭＣ（図２参照）の共鳴周波数に２つの共鳴周波数（ｆ_１，ｆ_２）が認められる場合に、４つの副気室部材１３の共鳴周波数ｆ_０を（ｆ_１＋ｆ_２）／２に設定することができる。また、リム中心を挟んで対向する一対の副気室部材１３の共鳴周波数ｆ_０をｆ_１に設定し、他の一対の副気室部材１３の共鳴周波数ｆ_０をｆ_２に設定することもできる。さらに４つの副気室部材１３の全ての共鳴周波数ｆ_０をｆ_１、ｆ_２のいずれか一方に設定してもよい。

本実施形態では、図１に示すように、連通孔１３ｂが、タイヤ空気室ＭＣ（図２参照）内に空気を供給するためのエアバルブ３０の吐出口３１に対し、ウェル部１１ｃのホイール周方向Ｘにずれた位置で、かつエアバルブ３０から吐出されるエアー（水分等を含む流体）が当らない位置に開口して設けられている。

詳しくは、図４に示すように、エアバルブ３０は、副気室部材１３の連通孔１３ｂが配置される位置からホイール周方向Ｘにずれた位置に配置されており、この例では、連通孔１３ｂからホイール周方向Ｘに角度θずれた位置となる、副気室部材１３と副気室部材１３との間にその吐出口３１が向けられて配置されている。
ここで、本実施形態では、前記したように、副気室部材１３が、ホイール周方向Ｘに沿って等間隔（約９０度置きに）に配置されている構成であるので、前記した角度θは約４５度となる。

したがって、図７に示すように、タイヤ空気圧の調整時に、エアバルブ３０の吐出口３１から吐出されたエアーは、副気室部材１３と副気室部材１３との間部分に向けて流れることとなる。これにより、エアコンプレッサ等に溜まっていた水分やタイヤ補修剤等がエアバルブ３０の吐出口３１から吐出したとしても、これらが連通孔１３ｂに直接的に浸入することが回避される。つまり、副気室ＳＣ（図３参照）の容積が水分等によって変化することがない。

（縁部）
前記した縁部１３ｅは、図５に示すように、本体部１３ａからその周囲に延出する板状体で形成されている。さらに詳しく説明すると、縁部１３ｅは、図３に示すように、底板２５ａと上板２５ｂとを結合している。そして、縁部１３ｅは、本体部１３ａからホイール幅方向Ｙに延出してその先端部が第１の縦壁面１５および第２の縦壁面１６の溝部１７（図３参照）に嵌り込んでその係止面１７ａに係止されている。
なお、本体部１３ａからホイール幅方向Ｙに延出する縁部１３ｅは、特許請求の範囲にいう「縁部」に相当する。

第１の縦壁面１５および第２の縦壁面１６側に延出する縁部１３ｅは、前記したように、湾曲する底板２５ａと一体になってウェル部１１ｃの外周面１１ｄ側に凸となる湾曲面を形成している（図３参照）。
このような本実施形態での縁部１３ｅの厚さは、底板２５ａおよび上板２５ｂの厚さと同じ厚さに設定されている。なお、本実施形態での縁部１３ｅは、その厚さや樹脂材料を適宜に選択することでバネ弾性を有している。

以上のような副気室部材１３は、樹脂で形成されており、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、繰り返しの曲げ疲労にも強いポリプロピレンが特に望ましい。

以上説明した本実施形態の車両用ホイール１０によれば、連通孔１３ｂが、エアバルブ３０の吐出口３１に対し、ウェル部１１ｃのホイール周方向Ｘにずれた位置で、かつエアバルブ３０から吐出されるエアー（水分等を含む流体）が当らない位置に開口して設けられているので、タイヤ空気圧の調整時に、仮にエアバルブ３０から水分やタイヤ補修剤等が吐出しても、これらの水分やタイヤ補修剤等が連通孔１３ｂを通じて副気室部材１３の副気室ＳＣ内に浸入することがない。
したがって、副気室ＳＣの容積が水分やタイヤ補修剤等によって変化することがなくなり、副気室部材１３による気柱共鳴音の低減を効果的に維持することができるようになる。
また、水分等が副気室に入り込み留まることによるホイール静バランスの悪化を防ぐことができるようになる。

また、この車両用ホイール１０では、図３に示すように、連通孔１３ｂがホイール径方向Ｚに薄い扁平形状となっているので、連通孔１３ｂを通じて副気室ＳＣ内に水分やタイヤ補修剤等が浸入することがより一層防止される。

また、本実施形態に係る車両用ホイール１０では、前記したように、副気室部材１３をウェル部１１ｃに固定する際に、回止め部１８を縦壁１４に形成された切欠き部１４ａに嵌め込むことでウェル部１１ｃに対する副気室部材１３の位置決めがなされるので、エアバルブ３０と連通孔１３ｂとの位置関係が組み付け時に自動的に決定されるようになり、ホイール周方向Ｘに所望の間隔となるように配置することができる。
したがって、連通孔１３ｂとエアバルブ３０との位置関係を考慮した組付作業が簡単であり、製造工数や製造コストを削減することができるとともに、量産性を向上させることができる車両用ホイール１０が得られる。

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。
例えば、エアバルブ３０の吐出口３１と連通孔１３ｂとの位置関係を、ホイール周方向Ｘにずらしつつ、ホイール径方向Ｚにもずらすようにして設けてもよい。
このような位置関係とすることによって、エアバルブ３０から水分やタイヤ補修剤等が吐出されたとしても、連通孔１３ｂを通じて副気室ＳＣ内にこれらの水分等が浸入することがより一層確実に防止されるようになる。

本実施形態に係る車両用ホイールの斜視図である。図１の車両用ホイールにタイヤを装着した車輪の要部正面断面図である。図２中に示したウェル部を部分的に拡大した図である。副気室部材の配置位置を示す車両用ホイールの側面断面図である。副気室部材を上板側から見た全体斜視図である。（ａ）は、副気室部材の回止め部を図３のＶ方向から見た斜視図、（ｂ）は、図５のｂ−ｂ断面図である。本実施形態にかかる車両用ホイールの作用説明図である。

符号の説明

１０車両用ホイール
１１ｃウェル部
１１ｄウェル部の外周面
１３ｂ連通孔
１３ｅ縁部
１３副気室部材
１５第１の縦壁面
１６第２の縦壁面
１７溝部
１８回り止め部
１３ａ本体部
２５ａ底板
２５ｂ上板
３０エアバルブ
３１吐出口
Ｘホイール周方向
Ｙホイール幅方向
Ｚホイール径方向
ＭＣタイヤ空気室
ＳＣ副気室

Claims

タイヤ空気室内でヘルムホルツレゾネータを構成する副気室部材をウェル部の外周面上に固定した車両用ホイールであって、
前記ウェル部の外周面からホイール径方向の外側に立ち上がり、前記外周面のホイール周方向に延びる縦壁に形成される第１の縦壁面と、
前記第１の縦壁面と対向するように前記ウェル部に形成される第２の縦壁面と、
を備え、
前記副気室部材は、
前記ウェル部の外周面側の底板と、この底板との間で副気室を形成する上板と、前記副気室と前記タイヤ空気室を連通する連通孔と、からなる本体部と、
前記底板と前記上板とを結合するとともに、前記本体部から前記第１の縦壁面と前記第２の縦壁面とに延出して、前記第１の縦壁面と前記第２の縦壁面とのそれぞれに形成された係止部に係止される縁部と、
を有して、前記第１、第２の縦壁面間に保持されるようになっており、
前記連通孔は、
前記縦壁を貫通してホイール幅方向に延び、前記タイヤ空気室内に空気を供給するためのエアバルブの吐出口に対し、前記ウェル部のホイール周方向にずれた位置で、かつ前記エアバルブから吐出される流体が当らない位置で前記タイヤ空気室に開口していることを特徴とする車両用ホイール。
前記エアバルブは、ホイール幅方向一側に設けられ、
前記連通孔は、前記一側に向けて開口していることを特徴とする請求項１に記載の車両用ホイール。