JP4874709B2 - 自動車用ホイール - Google Patents

Description

本発明は、自動車に装着されるホイールに関する。

自動車のタイヤホイールは、タイヤとホイールとからなる。図８に、従来のホイール２が示されている。このホイール２は、ディスク４とリム６とからなる。ディスク４は、本体８とディスクフランジ１０とからなる。リム６は、ウェル１２、一対のビードシート１４及び一対のリムフランジ１６からなる。ディスクフランジ１０は、ウェル１２の内周面に接合されている。

自動車が走行すると、路面の微小な凹凸に起因して、タイヤが振動する。この振動は、ホイール２、ハブ、サスペンション等を介して伝播し、室内に至る。この振動は、ロードノイズと称されている。ロードノイズは、搭乗者に不快感を与える。ロードノイズの低減が、望まれている。

ホイール２には、リム６の曲げモードの振動と、ディスク４の倒れモードの振動とが生じる。曲げモードの振動は、ビードシート１４及びリムフランジ１６の半径方向への微小変形と復元との繰り返しによって生じる。曲げモードにおける一次固有振動数は、２００Ｈｚから４００Ｈｚまでの間に存在する。倒れモードの振動は、ディスク４の軸方向への微小変形と復元との繰り返しによって生じる。倒れモードの一次固有振動数も、２００Ｈｚから４００Ｈｚまでの間に存在する。これら一次固有振動数は、タイヤの振動周波数に近い。ホイール２は、タイヤと共振しやすい。共振により、タイヤの振動が室内に伝播しやすい。

倒れモードの一次固有振動数は、ディスク４の形状に依存して大幅に変動する。形状の工夫により、倒れモードの一次固有振動数が制御されうる。タイヤの振動周波数とは大きく異なる倒れモードの一次固有振動数を備えたホイール２は、比較的容易に得られうる。曲げモードの一次固有振動数の制御が、急務である。

特開２００４−３２２８９８公報には、リムフランジにリング状の強化部材が接合されたホイールが開示されている。この強化部材は、リムの曲げを抑制する。この強化部材により、曲げモードの一次固有振動数が制御されうる。特開２０００−２５５２０４公報には、金属製リングが填め込まれたホイールが開示されている。この金属製リングは、振動を抑制しうる。
特開２００４−３２２８９８公報 特開２０００−２５５２０４公報

特開２００４−３２２８９８公報に開示された強化部材は、ディスクと一体ではないので、リムの曲げは十分には抑制されない。さらに、強化部材の取付には手間がかかる。特開２０００−２５５２０４公報に開示された金属製リングは、ディスクと一体ではないので、リムの曲げは十分には抑制されない。さらに、金属製リングの取付には手間がかかる。

本発明の目的は、リムの曲げモードの一次固有振動数が容易に制御されうる自動車用ホイールの提供にある。

本発明に係る自動車用ホイールは、ディスクとリムとを備える。このディスクは、ディスクフランジを備える。このリムは、ウェル、外側ビードシート、内側ビードシート、外側リムフランジ及び内側リムフランジを備える。ディスクフランジは、ウェルの内周面及び内側ビードシートの内周面に積層されている。

好ましくは、ディスクフランジのエッジの全部又は一部は、基準面よりも内側に位置する。この基準面は、ウェルよりも内側に位置し、軸方向に対して垂直である。基準面と外側ビードシートの外側端との距離は、リム幅の８０％である。

好ましくは、ディスクフランジは、基準面の内側まで延在する複数の凸出部と、２つの凸出部に挟まれた複数の凹陥部とを備える。好ましくは、凸出部の数は４以上１０以下である。

好ましくは、基準面において、内側ビードシートの２０％以上がディスクフランジと積層される。

曲げモードの振動は、主として内側ビードシート及び内側リムフランジの変形に起因する。本発明に係るタイヤでは、内側ビードシートの内周面にディスクフランジが積層されているので、内側ビードシート及び内側リムフランジの変形が抑制される。このホイールでは、ディスクフランジによって曲げモードの一次固有振動数が制御されうる。このホイールでは、曲げモードの振動が倒れモードの振動に与える影響が小さい。このホイールは、タイヤと共振しにくい。このホイールにより、振動の室内への伝播が抑制される。このホイールでは、ディスク及びリム以外の部品は必要ない。

以下、適宜図面が参照されつつ、好ましい実施形態に基づいて本発明が詳細に説明される。

図１は、本発明の一実施形態に係る自動車用ホイール２０が示された斜視図である。このホイール２０は、ディスク２２とリム２４とを備えている。ディスク２２は、ハブ用孔２６及びボルト用孔２８を備えている。ボルト用孔２８にボルトが通されることにより、ホイール２０がハブに固定される。リム２４には、タイヤが装着される。

図２は、図１のホイール２０が示された拡大断面図である。この図２には、軸を含む平面に沿った断面が示されている。図２において、左右方向は軸方向である。図２において、右側が外側であり、左側が内側である。この図２には、ディスク２２とリム２４とが示されている。ディスク２２とリム２４とは、溶接によって接合されている。

ディスク２２は、本体３０とディスクフランジ３２とを備えている。本体３０とディスクフランジ３２とは、一体的に形成されている。ディスク２２は、鋼からなる。ディスク２２が他の金属から成ってもよい。

リム２４は、ウェル３４、外側ビードシート３６、内側ビードシート３８、外側リムフランジ４０及び内側リムフランジ４２を備えている。リム２４は、鋼からなる。リム２４が他の金属から成ってもよい。

図２において両矢印Ｗで示されているのは、リム幅である。リム幅Ｗは、ＪＡＴＭＡ規格のＲ章に規定された「Ａ寸法」に相当する。図２において二点鎖線４４で示されているのは、基準面である。基準面４４は、ウェル３４よりも内側に位置する。基準面４４は、軸方向に対して垂直である。基準面４４と外側ビードシート３６の外側端４６との距離は、リム幅Ｗの８０％である。

図２に示される通り、ディスクフランジ３２のエッジ４６の軸方向位置は、周方向に沿って周期的に変動している。このエッジ４６は、基準面４４よりも内側に位置する部分と、基準面４４よりも外側に位置する部分とを備えている。

ディスクフランジ３２は、複数の凸出部４８と複数の凹陥部５０とを備えている。凸出部４８は、基準面４４の内側まで延在している。凹陥部５０は、２つの凸出部４８に挟まれている。凹陥部５０は、基準面４４よりも外側に位置している。凸出部４８と凹陥部５０とは、周方向に沿って交互に配置されている。凸出部４８の数は、凹陥部５０の数と等しい。図２には、４つの凸出部４８と４つの凹陥部５０とが示されている。

ディスクフランジ３２のうち、図２において最も下方に示された部分では、エッジ４６が最も外寄りに位置している。ディスクフランジ３２は、ウェル３４の内周面のみと積層されている。この構造は、図８に示された従来のホイール２と同等である。一方、ディスクフランジ３２のうち図２において最も上方に示された部分では、エッジ４６が最も内寄りに位置している。エッジ４６は、内側ビードシート３８にまで至っている。換言すれば、ディスクフランジ３２は、ウェル３４の内周面と積層されており、かつ内側ビードシート３８の内周面と積層されている。

このホイール２０では、内側ビードシート３８及び内側リムフランジ４２の半径方向への変形が、凸出部４８によって抑制される。このホイール２０では、ディスクフランジ３２によって曲げモードの一次固有振動数が制御されうる。倒れモードの一次固有振動数とは大幅に異なる曲げモードの一次固有振動数が設定されることにより、室内へ伝播する振動が抑制される。このホイール２０では、ディスクフランジ３２が剛性に寄与するので、リム２４の肉厚が小さく設定されうる。小さな肉厚は、ホイール２０の軽量に寄与する。

図２において両矢印Ｌ１で示されているのは、外側ビードシート３６の外側端４６から、最も内側に位置するエッジ４６までの距離である。振動抑制の観点から、リム幅Ｗに対する距離Ｌ１の比率は８０％以上が好ましく、８５％以上がより好ましく、９０％以上が特に好ましい。理想的には、この比率は１００％である。

図２において、両矢印Ｌ２で示されているのは、１つの凸出部４８におけるディスクフランジ３２と内側ビードシート３８との積層距離である。距離Ｌ２は、内側ビードシート３８の内周面と基準面４４との交差によって想定される円弧に沿って測定される。全ての凸出部４８の距離Ｌ２の合計は、「総積層距離ＴＬ」と称される。図２において両矢印Ｄで示されているのは、内側ビードシート３８の内径である。内側ビードシート３８の内周面の周長は、「Ｄ・π」である。下記数式（Ｉ）によって算出されるＰは、積層率である。
Ｐ ＝ （ＴＬ ／ （Ｄ ・ π）） ・ １００ （Ｉ）
振動抑制の観点から、積層率Ｐは２０％以上が好ましく、３０％以上がより好ましく、４０％以上が特に好ましい。ホイール２０の軽量の観点から、積層率Ｐは８０％以下が好ましく、７０％以下がより好ましく、６０％以下が特に好ましい。

ホイール２０のユニフォミティの観点から、凸出部４８の数は４以上が好ましく、５以上がより好ましい。製造容易の観点から、凸出部４８の数は１０以下が好ましく、８以下がより好ましい。ユニフォミティの観点から、多数の凸出部４８が周方向において等間隔で配置されることが好ましい。ユニフォミティの観点から、全ての凸出部４８が同一の形状を有することが好ましい。

図３は、本発明の他の実施形態に係る自動車用ホイール５２が示された断面図である。このホイール５２は、ディスク５４とリム２４とを備えている。ディスク５４は、本体５６とディスクフランジ５８とを備えている。ディスクフランジ５８は、ウェル３４の内周面と積層されている。このホイール５２が図２に示されたホイール２０と異なる点は、ディスクフランジ５８の形状である。ディスクフランジ５８のエッジ６０は、ジグザグ状である。このディスクフランジ５８は、凸出部６２と凹陥部６４とを備えている。凸出部６２は、基準面４４の内側まで延在している。凸出部６２は、内側ビードシート３８の内周面と積層されている。凹陥部６４は、２つの凸出部６２に挟まれている。凹陥部６４は、基準面４４よりも外側に位置している。

このホイール５２では、内側ビードシート３８及び内側リムフランジ４２の半径方向への変形が、凸出部６２によって抑制される。このホイール５２では、ディスクフランジ５８によって曲げモードの一次固有振動数が制御されうる。振動抑制の観点から、リム幅Ｗに対する距離Ｌ１の比率は８０％以上が好ましく、８５％以上がより好ましく、９０％以上が特に好ましい。理想的には、この比率は１００％である。振動抑制の観点から、上記数式（Ｉ）によって算出される積層率Ｐは２０％以上が好ましく、３０％以上がより好ましく、４０％以上が特に好ましい。ホイール５２の軽量の観点から、積層率Ｐは８０％以下が好ましく、７０％以下がより好ましく、６０％以下が特に好ましい。

ホイール５２のユニフォミティの観点から、凸出部６２の数は４以上が好ましく、５以上がより好ましい。製造容易の観点から、凸出部６２の数は１０以下が好ましく、８以下がより好ましい。ユニフォミティの観点から、多数の凸出部６２が周方向において等間隔で配置されることが好ましい。ユニフォミティの観点から、全ての凸出部６２が同一の形状を有することが好ましい。

図４は、本発明のさらに他の実施形態に係る自動車用ホイール６６が示された断面図である。このホイール６６は、ディスク６８とリム２４とを備えている。ディスク６８は、本体７０とディスクフランジ７２とを備えている。ディスクフランジ７２は、ウェル３４の内周面と積層されている。このホイール６６が図２に示されたホイール２０と異なる点は、ディスクフランジ７２の形状である。ディスクフランジ７２のエッジ７４は、波状である。このディスクフランジ７２は、凸出部７６と凹陥部７８とを備えている。凸出部７６は、基準面４４の内側まで延在している。凸出部７６は、内側ビードシート３８の内周面と積層されている。凹陥部７８は、２つの凸出部７６に挟まれている。凹陥部７８は、基準面４４よりも外側に位置している。

このホイール６６では、内側ビードシート３８及び内側リムフランジ４２の半径方向への変形が、凸出部７６によって抑制される。このホイール６６では、ディスクフランジ７２によって曲げモードの一次固有振動数が制御されうる。振動抑制の観点から、リム幅Ｗに対する距離Ｌ１の比率は８０％以上が好ましく、８５％以上がより好ましく、９０％以上が特に好ましい。理想的には、この比率は１００％である。振動抑制の観点から、上記数式（Ｉ）によって算出される積層率Ｐは２０％以上が好ましく、３０％以上がより好ましく、４０％以上が特に好ましい。ホイール６６の軽量の観点から、積層率Ｐは８０％以下が好ましく、７０％以下がより好ましく、６０％以下が特に好ましい。

ホイール６６のユニフォミティの観点から、凸出部７６の数は４以上が好ましく、５以上がより好ましい。製造容易の観点から、凸出部７６の数は１０以下が好ましく、８以下がより好ましい。ユニフォミティの観点から、多数の凸出部７６が周方向において等間隔で配置されることが好ましい。ユニフォミティの観点から、全ての凸出部７６が同一の形状を有することが好ましい。

図５は、本発明のさらに他の実施形態に係る自動車用ホイール８０が示された断面図である。このホイール８０は、ディスク８２とリム２４とを備えている。ディスク８２は、本体８４とディスクフランジ８６とを備えている。ディスクフランジ８６は、ウェル３４の内周面と積層されている。このホイール８０が図２に示されたホイール２０と異なる点は、ディスクフランジ８６の形状である。ディスクフランジ８６のエッジ８８のうち最も外側の部分は、内側ビードシート３８の外側端９０の近傍に位置している。このディスクフランジ８６は、凸出部９２と凹陥部９４とを備えている。凸出部９２は、基準面４４の内側まで延在している。凸出部９２は、内側ビードシート３８の内周面と積層されている。凹陥部９４は、２つの凸出部９２に挟まれている。凹陥部９４は、基準面４４よりも外側に位置している。凸出部９２と凹陥部９４との軸方向段差は、小さい。

このホイール８０では、内側ビードシート３８及び内側リムフランジ４２の半径方向への変形が、凸出部９２によって抑制される。このホイール８０では、ディスクフランジ８６によって曲げモードの一次固有振動数が制御されうる。振動抑制の観点から、リム幅Ｗに対する距離Ｌ１の比率は８０％以上が好ましく、８５％以上がより好ましく、９０％以上が特に好ましい。理想的には、この比率は１００％である。振動抑制の観点から、上記数式（Ｉ）によって算出される積層率Ｐは２０％以上が好ましく、３０％以上がより好ましく、４０％以上が特に好ましい。ホイール８０の軽量の観点から、積層率Ｐは８０％以下が好ましく、７０％以下がより好ましく、６０％以下が特に好ましい。

ホイール８０のユニフォミティの観点から、凸出部９２の数は４以上が好ましく、５以上がより好ましい。製造容易の観点から、凸出部９２の数は１０以下が好ましく、８以下がより好ましい。ユニフォミティの観点から、多数の凸出部９２が周方向において等間隔で配置されることが好ましい。ユニフォミティの観点から、全ての凸出部９２が同一の形状を有することが好ましい。

図６は、本発明のさらに他の実施形態に係る自動車用ホイール９４が示された断面図である。このホイール９４は、ディスク９６とリム２４とを備えている。ディスク９６は、本体９８とディスクフランジ１００とを備えている。このホイール９４が図２に示されたホイール２０と異なる点は、ディスクフランジ１００の形状である。ディスクフランジ１００のエッジ１０２は、軸方向の段差を有さない。換言すれば、エッジ１０２は円形である。このディスクフランジ１００は、全周にわたって、ウェル３４の内周面及び内側ビードシート３８の内周面と積層されている。

このホイール９４では、内側ビードシート３８及び内側リムフランジ４２の半径方向への変形が、ディスクフランジ１００によって抑制される。このホイール９４では、ディスクフランジ１００によって曲げモードの一次固有振動数が制御されうる。振動抑制の観点から、リム幅Ｗに対する距離Ｌ１の比率は８０％以上が好ましく、８５％以上がより好ましく、９０％以上が特に好ましい。理想的には、この比率は１００％である。

このディスクフランジは、凹陥部を備えていないので、重い。軽量の観点から、凹陥部５０（図２参照）を備えたホイールが好ましい。

［実施例］
図１及び図２に示されたホイールを４つ準備した。このホイールのサイズは、「１５×６．５−ＪＪ」である。このホイールは、７つの凸出部と７つの凹陥部とを備えている。このホイールでは、距離Ｌ１のリム幅Ｗに対する比率は９５％であり、積層率Ｐは４０％である。排気量が２０００ｃｍ^３であり、フロントエンジン前輪駆動タイプの乗用車を準備し、そのフロント左のハブにホイールを固定した。このホイールには、タイヤが装着されていない。フロント右、リア左及びリア右のハブには、タイヤが装着されたホイールを固定した。タイヤのサイズは、「１９５／６５Ｒ１５ ９１Ｈ」である。タイヤの内圧は、２３０ｋＰａである。フロント左のホイールを加振機に載置し、このホイールを振動させた。運転席の背シートに取り付けた騒音計により、室内に伝播する振動を測地した。この結果が、図７に示されている。

［比較例］
図８に示された市販のホイールを準備した。このホイールのディスクフランジは、ウェルとのみ積層されている。このホイールを乗用車に装着し、実施例と同様にして振動を測定した。この結果が、図７に示されている。

図７から明らかなように、実施例のホイールの音圧レベルは、比較例のホイールのそれに比べて低い。特に、３１５Ｈｚ近傍の周波数において、この傾向が顕著である。
この評価結果から、本発明の優位性は明らかである。

本発明に係るホイールは、種々の車両に装着されうる。

図１は、本発明の一実施形態に係る自動車用ホイールが示された斜視図である。 図２は、図１のホイールが示された拡大断面図である。 図３は、本発明の他の実施形態に係る自動車用ホイールが示された断面図である。 図４は、本発明のさらに他の実施形態に係る自動車用ホイールが示された断面図である。 図５は、本発明のさらに他の実施形態に係る自動車用ホイールが示された断面図である。 図６は、本発明のさらに他の実施形態に係る自動車用ホイールが示された断面図である。 図７は、振動測定の結果が示されたグラフである。 図８は、従来のホイールが示された断面図である。

符号の説明

２０、５２、６６、８０、９４・・・自動車用ホイール
２２、５４、６８、８２、９６・・・ディスク
２４・・・リム
３０、５６、７０、８４、９８・・・本体
３２、５８、７２、８６、１００・・・ディスクフランジ
３４・・・ウェル
３６・・・外側ビードシート
３８・・・内側ビードシート
４０・・・外側リムフランジ
４２・・・内側リムフランジ
４４・・・基準面
４６、６０、７４、８８、１０２・・・エッジ
４８、６２、７６、９２・・・凸出部
５０、６４、７８、９４・・・凹陥部

Claims (4)

1. ディスクとリムとを備えており、
   このディスクがディスクフランジを備えており、
   このリムがウェル、外側ビードシート、内側ビードシート、外側リムフランジ及び内側リムフランジを備えており、
   このディスクフランジが、ウェルの内周面及び内側ビードシートの内周面に積層されており、
   上記ウェルよりも内側に位置し、軸方向に対して垂直であり、外側ビードシートの外側端との距離がリム幅の８０％である基準面が想定されたとき、上記ディスクフランジが、基準面の内側まで延在する複数の凸出部と、２つの凸出部に挟まれた複数の凹陥部とを備えている自動車用ホイール。
2. 上記凸出部の数が５以上１０以下である請求項１に記載のホイール。
3. 上記基準面において、内側ビードシートの２０％以上がディスクフランジと積層されている請求項１又は２に記載のホイール。
4. 最も内側に位置するディスクフランジのエッジまでの、外側ビードシートの外側端からの距離の、リム幅に対する比率が、８０％以上１００％以下である請求項１から３のいずれかに記載のホイール。

Images