JP4834715B2 - 車両用ホイール - Google Patents
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Description
本実施形態に係る車両用ホイールは、ウェル部に副気室部材(ヘルムホルツ・レゾネータ)を嵌め込んで固定した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。
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ホイール径方向に沿った断面図である。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。
ディスク12は、ウェル部11cのホイール幅方向Yの外側(図2の紙面左側)からホイール径方向Zの内側に連続して形成されている。リム11とディスク12とは、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良い。また、車両用ホイール10は、スポークホイールであっても良い。
またディスク12とリム11が一体のワンピース型のホイールを図示しているが、このディスク12とリム11が溶接されたツーピース型のホイールでもよい。
この縦壁14は、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(a)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。
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、図1の車両用ホイールのホイール周方向に沿った側面断面図である。図5(a)は、副気室部材を上板側から見た全体斜視図、図5(b)は、副気室部材の突出部を図3のVIa方向から見た斜視図である。
なお、配置される副気室部材13の個数や配置間隔は特に限定がなく、単数から複数にわたり任意の数を配置させることができ、図示しないタイヤバルブとの関連を含めて、ホイール周方向Xの質量配分が均衡するように(静バランスがとれるように)設定されることが望ましい。
f0(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(m3):副気室SCの容積
L(m):連通孔13bの長さ
S(m2):連通孔13bの開口部断面積
α:補正係数
ここで、前記共鳴周波数f0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f0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の共鳴周波数に2つの共鳴周波数(f1,f2)が認められる場合に、4つの副気室部材13の共鳴周波数f0を(f1+f2)/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f0をf1に設定し、他の一対の副気室部材13の共鳴周波数f0をf2に設定することもできる。更に4つの副気室部材13の全ての共鳴周波数f0をf1、f2のいずれか一方に設定しても良い。
縁部13eは、図5(a)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。
縁部13eは、図3に示す断面のように、底板25aと上板25bとが結合して形成されている。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及び第2の縦壁面16の溝部17に嵌り込んで係止されている。
このような本実施形態での縁部13eの厚さは、底板25a及び上板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。
このように、縁部13eが、バネ弾性を有することにより、副気室部材13は、第1の縦壁面15と第2の縦壁面16の間に簡単にかつ強固に固定される。
なお副気室部材13は、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で成形されていることが望ましい。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。
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、その間に副気室SCを形成している。
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X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。
一方、上板25bは、図4に示されるホイール周方向Xに沿った断面視において、その曲率半径R1は、底板25aの曲率半径R2よりも小さく構成(R1<R2)されている。これにより、副気室SCに蓄積されている水分に遠心力がかかると、この水分は、上板25bに押し付けられるとともに、頂点の位置(ホイール中心軸Axからの最大距離R3の位置)の方向に向かう分力が付加する。
これにより、車両用ホイール10が等速回転すると、副気室部材13のホイール周方向Xの両端に溜まっている水分は、その頂点の位置に集合することとなる。
さらに、この突出部18は、縦壁14に設けられている切欠部14aに係合し、副気室部材13がホイール周方向Xにずれるのを防止している。
これにより、車両用ホイール10が回転すると、副気室SCに蓄積した水分にホイール径方向Zの外側に向かう遠心力が付与される。この遠心力は、車両用ホイール10の回転半径に比例するものであるので、副気室SCに蓄積した水分に付与される遠心力は、連通孔13bの先端部分において最大となる。
つまり、連通孔13bの先端部分からタイヤ空気室MCに向かう水分の流れができれば、副気室SCの内壁を伝って水分は少しずつ連続的に放出されることになる。
このため、回転半径D2は、前記副気室の頂点部分の回転半径D1と等しく構成されていても同様に水分の放出効果が見出されることがわかっている(D1≦D2)。
これにより、車両の走行中において、副気室SCに蓄積した水分は、連通孔13bからタイヤ空気室MCの内部に排出されることになる。
なお、図2を見る限り、タイヤ20の組み付け時において連通孔13bが邪魔になるような感覚も覚えるが、この連通孔13bが存在するのは一部の領域であるために、現実に支障をきたすことはない。
11c ウェル部
11d 外周面
13 副気室部材
13b 連通孔
13e 縁部
15 第1の縦壁面
16 第2の縦壁面
18 突出部
25a 底板
25b 上板
D1 副気室の頂点部分の回転半径
D2 連通孔の先端部分の回転半径
MC タイヤ空気室
R1 上板の曲率半径
R2 下板の曲率半径
SC 副気室
X ホイール周方向
Y ホイール幅方向
Z ホイール径方向
Claims (1)
- 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、
前記外周面からホイール径方向の外側に立ち上がり、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、
ホイール周方向に曲率半径R2で湾曲する前記外周面側の底板と、この底板との間で副気室を形成し、ホイール周方向に前記曲率半径R2よりも小さい曲率半径R1で湾曲する前記タイヤ空気室側の上板と、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共に、前記本体部から延出して、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、
を備え、
前記連通孔は、ホイール中心軸からの距離が最大となる前記上板の頂点の位置から突出する突出部の内部に形成され、前記タイヤ空気室に開口する前記連通孔の先端部分のホイール中心軸からの距離である回転半径D2は、前記上板の頂点の位置に対応する前記副気室の頂点部分のホイール中心軸からの距離である回転半径D1と等しいかこれよりも大きいこと(D1≦D2)を特徴とする車両用ホイール。
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