JP4843398B2

JP4843398B2 - 車両用ホイールの製造方法及び車両用ホイール

Info

Publication number: JP4843398B2
Application number: JP2006202837A
Authority: JP
Inventors: 洋一神山; 久光高木; 幹雄柏井
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2006-07-26
Filing date: 2006-07-26
Publication date: 2011-12-21
Anticipated expiration: 2026-07-26
Also published as: JP2008030505A

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では、リムの周方向に沿って蓋部材を配置するとともに、蓋部材の内側に隔壁を設け、リムと蓋部材との間に複数の副気室を周方向に形成している。また、タイヤ空気室と各副気室とは、蓋部材に形成し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の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。
国際公開第０３／０２９０２８号パンフレット

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、通常のホイールに、隔壁を備えた蓋部材という複雑な板組みの後付け部材を、気密性を保ちつつ、溶接、接着、嵌め込み、締結により結合させる必要があり、気密性の確保や、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、本発明は、量産性を向上させることができる車両用ホイールの製造方法及び前記車両用ホイールの製造方法によって製造された車両用ホイールを提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、タイヤが組み付けられるリムと、タイヤ空気室内に設置される副気室部材とを備える車両用ホイールの製造方法であって、中空パイプの両端部を潰し加工して、内部に副気室を形成するとともに、前記中空パイプの両端部にフランジ部を形成する工程と、前記リムの外周面で径方向内側に凹んだウェル部の周面に沿うように、潰し加工した前記中空パイプを湾曲させる工程と、湾曲させた前記中空パイプの内部と前記タイヤ空気室とを連通する連通孔を形成する工程と、前記リムのウェル部に、連通孔を形成した前記中空パイプのフランジ部を固定する工程と、を有し、前記副気室と前記連通孔とでヘルムホルツレゾネータが構成されていることを特徴とする。
また、前記課題を解決するため、請求項２に記載の発明は、タイヤが組み付けられるリムと、タイヤ空気室内に設置される副気室部材とを備える車両用ホイールの製造方法であって、前記中空パイプの内部と前記タイヤ空気室とを連通する連通孔を形成する工程と、連通孔を形成した前記中空パイプの両端部を潰し加工して、内部に副気室を形成するとともに、前記中空パイプの両端部にフランジ部を形成する工程と、前記リムの外周面で径方向内側に凹んだウェル部の周面に沿うように、潰し加工した前記中空パイプを湾曲させる工程と、前記リムのウェル部に、湾曲させた前記中空パイプのフランジ部を固定する工程と、を有し、前記副気室と前記連通孔とでヘルムホルツレゾネータが構成されていることを特徴とする。
更に、前記課題を解決するため、請求項３に記載の発明は、タイヤが組み付けられるリムと、タイヤ空気室内に設置される副気室部材とを備える車両用ホイールの製造方法であって、前記中空パイプの両端部を潰し加工して、内部に副気室を形成するとともに、前記中空パイプの両端部にフランジ部を形成する工程と、潰し加工した前記中空パイプの内部と前記タイヤ空気室とを連通する連通孔を形成する工程と、前記リムの外周面で径方向内側に凹んだウェル部の周面に沿うように、連通孔を形成した前記中空パイプを湾曲させる工程と、前記リムのウェル部に、湾曲させた前記中空パイプのフランジ部を固定する工程と、を有し、前記副気室と前記連通孔とでヘルムホルツレゾネータが構成されていることを特徴とする。

請求項１から請求項３に記載の発明によれば、中空パイプの両端部を潰し加工することで、容易に気密性のある副気室を形成することができる。また、ホイールとの結合に際して気密性を考慮しなくても済むので、従来技術のように複雑な板組みと気密性の高い高精度な結合方法を用いる必要がなくなる。これにより、従来技術において生じていた製造工数や製造コストの増大を抑えることができ、量産性を向上させることができる。更に、中空パイプの両端部を潰し加工することで、副気室とフランジ部を同時に形成することができるため、製造工数を低減することができる。

請求項４に係る発明は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の車両用ホイールの製造方法において、前記中空パイプの両端部を潰し加工する工程では、前記中空パイプの両端部を含む複数の部位を、等間隔に潰し加工して、内部に複数の前記副気室を形成するとともに、前記中空パイプの両端部を含む複数の部位にフランジ部を形成することを特徴とする。

請求項４に係る発明によれば、リムのウェル部に取り付ける中空パイプの数を削減し、製造管理を容易にすることができる。

請求項５に係る発明は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の車両用ホイールの製造方法において、前記リムのウェル部に前記中空パイプのフランジ部を固定する工程では、前記リムのウェル部の周方向に沿って、複数の前記中空パイプを取り付ける際に、隣り合う前記中空パイプのフランジ部同士を重ね合わせ、その重ね合わせ部分を前記リムのウェル部に固定することを特徴とする。

請求項５に係る発明によれば、フランジ部を重ね合わせることで、留めつけのためのスペースを縮小し、その分、副気室の容積を大きく確保することができる。また、フランジ部を重ね合わせることで、フランジ部をリムのウェル部に固定する工数を削減することができる。
また、前記課題を解決するため、請求項６に記載の車両用ホイールは、請求項１から請求項５のいずれか一項の車両用ホイールの製造方法によって製造されたことを特徴とする。

本発明の車両用ホイールの製造方法及び前記車両用ホイールの製造方法によって製造された車両用ホイールによれば、副気室部材を取り付けるに際し、高精度な結合方法を用いる必要がないため、製造工数や製造コストの増大を抑えることができる。これにより、量産性を向上させることができる。

以下、本発明に係る車両用ホイールの実施の形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。参照する図面において、図１は、本実施の形態に係る車両用ホイールの斜視図である。また、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１に示すように、本実施の形態に係る車両用ホイール１０は、タイヤ２０（図２参照）を装着するためのリム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に設けられる副気室部材１３とから構成される。

図２に示すように、リム１１は、幅方向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から外側に向けて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間において径方向内側に凹んだウェル部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とタイヤ２０の内周面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。なお、タイヤ２０に関して、符号２１はタイヤ本体、符号２２はインナライナを示す。

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。ウェル部１１ｃには、ディスク１２の面（ホイールディスク面）から離間した側に、後記する副気室部材１３が取り付けられている。このように副気室部材１３を配置することで、リム組時の副気室部材１３の変形や損傷を防止することができる。なお、ウェル部１１ｃは、軸方向の長さを可能な限り広く取られている。これにより、リム１１の軽量化を図ることができる。つまり、リム１１において、ウェル部１１ｃの割合を大きくすることで相対的にビードシート部１１ａの割合が小さくなるため、径方向内側に位置するウェル部１１ｃの割合が大きくなるほど軽量化される。

ディスク１２は、リム１１の車両外側端部から径方向内側に連続して形成される。前記リム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よい。また、車両用ホイール１０は、スポークホイールであってもよい。

図３（ａ）は、中空パイプ（加工前の副気室部材）を示す斜視図であり、（ｂ）は、加工後の副気室部材を示す斜視図である。

副気室部材１３は、図３（ｂ）に示すように、内部に副気室ＳＣが形成された中空部材であり、全体としてウェル部１１ｃ（図２参照）の周面に沿うような湾曲形状に形成されている。副気室ＳＣの容積は、約２０〜７００ｃｃに設計されている。副気室部材１３は、両端部にフランジ部１３ａ，１３ａ有するとともに、中央部に連通孔１３ｂを有している。

この副気室部材１３は、図３（ａ）に示す円形の中空パイプＰを加工することで形成される。ここで、中空パイプＰは、特に限定するものではないが、その壁厚が約０．３〜１．６ｍｍの薄肉なものを用いることが好ましい。これにより、軽量化を図ることができる。また、中空パイプＰの長さは、ウェル部１１ｃの周長の約１／４とする。さらに、中空パイプＰの材質としては、鉄、アルミニウム合金、ステンレス等の一般的な金属材料や熱可塑性樹脂、その他のプラスチックス等を用いることができる。例えば、中空パイプＰの材料として錆びに弱い金属材料を用いる場合は、形成前に予め表面処理を施しておくことが好ましい。なお、本実施の形態では、円形の中空パイプＰを用いたが、中空パイプの形状は限定されるものではなく、例えば、角形や楕円形の中空パイプを用いるものであってもよい。

このような中空パイプＰの長さ方向の端部Ｐａ，Ｐａを潰し加工するとともに、ウェル部１１ｃ（図２参照）の周面に沿うように全体として湾曲させることで、図３（ｂ）に示す副気室部材１３が形成される。なお、副気室部材１３の連通孔１３ｂは、ドリルなどの切削工具や打抜き用の工具等で形成可能であり、端部Ｐａを潰し加工する前の中空パイプＰに予め形成しておくものであってもよいし、副気室ＳＣを形成した後に形成するものであってもよい。

図４は、副気室部材を取り付けた車両用ホイールの側面断面図である。
図４に示すように、副気室部材１３は、部位Ｓ１において、フランジ部１３ａ，１３ａとウェル部１１ｃとがスポット溶接（二枚スポット溶接）されることで、リム１１に固定されている。なお、副気室部材１３の結合方法は、スポット溶接に限定されず、アーク溶接等の他の溶接、摩擦攪拌接合、接着剤による結合や、ボルトとナットによる締結、カシメ等、一般的な工業製品の結合方法を用いることができる。また、このような副気室部材１３は、リム１１のウェル部１１ｃの周方向に沿って、４つ取り付けられている。これにより、車両用ホイール１０において４つの副気室ＳＣを設けることができる。なお、副気室ＳＣの数は、３つ以下であってもよいが、消音効率を向上させるためには４つ以上であることが好ましい。このように副気室部材１３が取り付けられることで、連通孔１３ｂを介して副気室ＳＣとタイヤ空気室ＭＣとが連通する（図２参照）。

以上、説明した副気室ＳＣと連通孔１３ｂは、ヘルムホルツのレゾネータを構成する。次の（式１）は、このレゾネータの共鳴周波数を求める式である。

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

この（式１）で求められる共鳴周波数ｆ_０をタイヤ空気室ＭＣの共鳴周波数に合わせることで、タイヤ空気室ＭＣ内で発生する共鳴音を低減することができる。なお、この共鳴周波数ｆ_０を合わせるため、連通孔１３ｂに各種長さのパイプ部材を取り付けることで、連通孔１３ｂの長さを調整してもよい。

以上によれば、本実施の形態において、以下の効果を得ることができる。
本実施の形態では、中空パイプＰの端部Ｐａ，Ｐａを潰し加工することで、容易に副気室ＳＣを形成することができる。

また、リム１１との結合方法においても気密性を考慮する必要がないので、従来技術のように複雑な板組みと気密性の高い高精度な結合方法を用いる必要がなくなり、製造工数や製造コストの増大を抑えることができる。これにより、量産性を向上させることができる。

本実施の形態では、リム１１においても、径方向内側に凹んだウェル部１１ｃを軸方向に広く形成したので、ウェル部１１ｃが幅狭に形成される場合と比較して、リム１１自身の軽量化が図られている。従って、副気室部材１３を後付けすることによる重量増加が最小限に抑えられる。

本実施の形態では、予め形成した副気室部材１３をリム１１に取り付ける構造としたので、副気室ＳＣに表面処理材を使用することで、従来と同様に、ホイール製造後の表面処理をすることができる。

以上、本実施の形態について説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されず、種々の形態で実施することができる。

図５（ａ）は第１の変形例に係る車両用ホイールの側面断面図、（ｂ）は第２の変形例に係る車両用ホイールの側面断面図である。

前記実施の形態では、１つの副気室ＳＣを有する副気室部材１３を形成し、この副気室部材１３をリム１１に４つ取り付ける構成としたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、第１の変形例として図５（ａ）に示すように、副気室部材１５は、４つの副気室ＳＣ１を有するように構成し、これをリム１１に取り付ける構成としてもよい。具体的には、ウェル部１１ｃの周長と略同一の長さを有する中空パイプを用いて、（１）この中空パイプの両端部を含む５箇所の部位１５ａを等間隔に潰し加工することで４つの副気室ＳＣ１を形成し、（２）各副気室ＳＣ１とタイヤ空気室ＭＣ（図２参照）を連通する連通孔１５ｂを形成するとともに、（３）これをウェル部１１ｃの周面に沿って円形に形成して副気室部材１５を形成する。そして、（４）潰し加工して形成した各部位１５ａとウェル部１１ｃを重ね合わせた部位Ｓ２でスポット溶接することで、リム１１に副気室部材１５を固定する。これによれば、１つの副気室部材１５をリム１１に取り付けるだけで４つの副気室ＳＣを形成することができる。また、これにより、前記実施の形態よりも部品点数を削減し、製造管理を容易にすることができる。

また、例えば、第２の変形例として図５（ｂ）に示すように、副気室部材１６は、２つの副気室ＳＣ２を有するように構成し、２つの副気室部材１６をリム１１に取り付ける構成としてもよい。具体的には、ウェル部１１ｃの周長の約１／２の長さを有する中空パイプを用いて、（１）この中空パイプの両端部を含む３箇所の部位１６ａを等間隔に潰し加工することで２つの副気室ＳＣ２を形成し、（２）各副気室ＳＣ２とタイヤ空気室ＭＣ（図２参照）を連通する連通孔１６ｂを形成するとともに、（３）これをウェル部１１ｃの周面に沿って半円形に形成して副気室部材１６を形成する。そして、（４）このように形成された２つの副気室部材１６をリム１１に固定するため、潰し加工した各部位１６ａとウェル部１１ｃを重ね合わせた部位Ｓ３でスポット溶接することで、リム１１に副気室部材１６を固定する。これによれば、２つの副気室部材１６をリム１１に取り付けるだけで４つの副気室ＳＣを形成することができる。また、これにより、前記実施の形態よりも部品点数を削減し、製造管理を容易にすることができる。

図６（ａ）は、第３の変形例に係る車両用ホイールの要部側面断面図、（ｂ）は、第４の変形例に係る車両用ホイールの要部側面断面図、（ｃ）は、第５の変形例に係る車両用ホイールの要部側面断面図である。

前記実施の形態では、副気室部材１３をリム１１に重ね合わせて２枚スポット溶接することで副気室部材１３をリム１１に固定する構成としたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、第３の変形例として図６（ａ）に示すように、２つの副気室部材１３の各フランジ部１３ａとウェル部１１ｃを重ね合わせ、この重ね合わせた部位Ｓ４でこれらを３枚スポット溶接して固定するものであってもよい。これによれば、フランジ部１３ａ，１３ａを重ね合わせることで、留めつけのためのスペースを縮小し、その分、副気室ＳＣの容積を大きく確保することができる。

また、例えば、第４の変形例として図６（ｂ）に示すように、リム１１のウェル部１１ｃにスタッドボルトＢを外周側に突出するように鋳込んでおくとともに、副気室部材１３のフランジ部１３ａに孔部１３ｃを設けておき、スタッドボルトＢに孔部１３ｃを挿通後、ナットＮでスタッドボルトＢを締結することで、副気室部材１３をリム１１に固定するものであってもよい。これによれば、溶接機等の専用の装置を用いずとも簡単に結合することができる。

さらに、第５の変形例として図６（ｃ）に示すように、リム１１のウェル部１１ｃにカシメ金具Ｍを外周側に突出するように鋳込んでおくとともに、副気室部材１３のフランジ部１３ａに孔部１３ｃを設けておき、カシメ金具Ｍに孔部１３ｃを挿通後、カシメ金具Ｍの頭部Ｍａをかしめることで、副気室部材１３をリム１１に固定するものであってもよい。これによれば、溶接機等の専用の装置を用いずとも簡単に結合することができる。

なお、第４の変形例および第５の変形例では、１つのスタッドボルトＢまたはカシメ金具Ｍにおいて、１つの副気室部材１３を固定するものであってもよいし、２つの副気室部材１３を固定するものであってもよい。また、スタッドボルトＢやカシメ金具Ｍは、リム１１に予め鋳込んでおくものとしたが、その他、リム１１に溶接したり、接着したりするものであってもよい。

図７（ａ）は、第６の変形例に係る車両用ホイールの要部正面断面図、（ｂ）は、第７の変形例に係る車両用ホイールの要部正面断面図である。

前記実施の形態では、副気室部材１３を、ウェル部１１ｃのディスク１２の面（ホイールディスク面）から離間した側に取り付ける構成としたが、本発明はこれに限定されない。例えば、第６の変形例として図７（ａ）に示すように、副気室部材１３をウェル部１１ｃの幅方向中央に取り付ける構成としてもよいし、第７の変形例として図７（ｂ）に示すように、副気室部材１３をウェル部１１ｃのディスク１２の面（ホイールディスク面）に近接した側に取り付ける構成としてもよい。

本実施の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。（ａ）は、中空パイプ（加工前の副気室部材）を示す斜視図であり、（ｂ）は、加工後の副気室部材を示す斜視図である。副気室部材を取り付けた車両用ホイールの側面断面図である。（ａ）は第１の変形例に係る車両用ホイールの側面断面図、（ｂ）は第２の変形例に係る車両用ホイールの側面断面図である。（ａ）は、第３の変形例に係る車両用ホイールの要部側面断面図、（ｂ）は、第４の変形例に係る車両用ホイールの要部側面断面図、（ｃ）は、第５の変形例に係る車両用ホイールの要部側面断面図である。（ａ）は、第６の変形例に係る車両用ホイールの要部正面断面図、（ｂ）は、第７の変形例に係る車両用ホイールの要部正面断面図である。

符号の説明

１０車両用ホイール
１１リム
１１ａビードシート部
１１ｂリムフランジ部
１１ｃウェル部
１２ディスク
１３副気室部材
１３ａフランジ部
１３ｂ連通孔
１３ｃ孔部
２０タイヤ
２１ａビード部
ＭＣタイヤ空気室
Ｐ中空パイプ
Ｐａ端部
ＳＣ副気室

Claims

タイヤが組み付けられるリムと、タイヤ空気室内に設置される副気室部材とを備える車両用ホイールの製造方法であって、
中空パイプの両端部を潰し加工して、内部に副気室を形成するとともに、前記中空パイプの両端部にフランジ部を形成する工程と、
前記リムの外周面で径方向内側に凹んだウェル部の周面に沿うように、潰し加工した前記中空パイプを湾曲させる工程と、
湾曲させた前記中空パイプの内部と前記タイヤ空気室とを連通する連通孔を形成する工程と、
前記リムのウェル部に、連通孔を形成した前記中空パイプのフランジ部を固定する工程と、
を有し、
前記副気室と前記連通孔とでヘルムホルツレゾネータが構成されていることを特徴とする車両用ホイールの製造方法。
タイヤが組み付けられるリムと、タイヤ空気室内に設置される副気室部材とを備える車両用ホイールの製造方法であって、
前記中空パイプの内部と前記タイヤ空気室とを連通する連通孔を形成する工程と、
連通孔を形成した前記中空パイプの両端部を潰し加工して、内部に副気室を形成するとともに、前記中空パイプの両端部にフランジ部を形成する工程と、
前記リムの外周面で径方向内側に凹んだウェル部の周面に沿うように、潰し加工した前記中空パイプを湾曲させる工程と、
前記リムのウェル部に、湾曲させた前記中空パイプのフランジ部を固定する工程と、
を有し、
前記副気室と前記連通孔とでヘルムホルツレゾネータが構成されていることを特徴とする車両用ホイールの製造方法。
タイヤが組み付けられるリムと、タイヤ空気室内に設置される副気室部材とを備える車両用ホイールの製造方法であって、
前記中空パイプの両端部を潰し加工して、内部に副気室を形成するとともに、前記中空パイプの両端部にフランジ部を形成する工程と、
潰し加工した前記中空パイプの内部と前記タイヤ空気室とを連通する連通孔を形成する工程と、
前記リムの外周面で径方向内側に凹んだウェル部の周面に沿うように、連通孔を形成した前記中空パイプを湾曲させる工程と、
前記リムのウェル部に、湾曲させた前記中空パイプのフランジ部を固定する工程と、
を有し、
前記副気室と前記連通孔とでヘルムホルツレゾネータが構成されていることを特徴とする車両用ホイールの製造方法。
前記中空パイプの両端部を潰し加工する工程では、前記中空パイプの両端部を含む複数の部位を、等間隔に潰し加工して、内部に複数の前記副気室を形成するとともに、前記中空パイプの両端部を含む複数の部位にフランジ部を形成することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の車両用ホイールの製造方法。
前記リムのウェル部に前記中空パイプのフランジ部を固定する工程では、前記リムのウェル部の周方向に沿って、複数の前記中空パイプを取り付ける際に、隣り合う前記中空パイプのフランジ部同士を重ね合わせ、その重ね合わせ部分を前記リムのウェル部に固定することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の車両用ホイールの製造方法。
請求項１から請求項５のいずれか一項の車両用ホイールの製造方法によって製造されたことを特徴とする車両用ホイール。