JP6218651B2

JP6218651B2 - レゾネータ

Info

Publication number: JP6218651B2
Application number: JP2014049269A
Authority: JP
Inventors: 陽二郎米山; 洋一神山; 克史石井
Original assignee: Nihon Plast Co Ltd
Current assignee: Nihon Plast Co Ltd
Priority date: 2014-03-12
Filing date: 2014-03-12
Publication date: 2017-10-25
Anticipated expiration: 2034-03-12
Also published as: JP2015171876A

Description

本発明は、タイヤとこのタイヤが取り付けられたホイールとの間の空気室に配置されて騒音を低減するレゾネータに関する。

従来、金属製のホイールにゴム製のタイヤを装着した車輪について、路面からタイヤに伝わるランダムな振動がホイールとタイヤとの間の空気室の空気を振動させ、空気室の気柱共鳴周波数付近で共鳴現象（空洞共鳴）を生じさせ、気柱共鳴音とも呼ばれる騒音が発生する現象が知られている。そして、この騒音を低減するため、筒状の連通部を介して空気室に連通する副気室を内部に区画し、連通部及び副気室によってヘルムホルツ共鳴吸音器として機能するレゾネータ（共鳴器）がある。

このようなレゾネータとして、ホイールの周方向に沿って長手方向を有し複数の副気室を構成するレゾネータ本体と、このレゾネータ本体の長手方向の一端部及び幅方向の一側部にそれぞれ設けられ各副気室を空気室と連通する連通部とを備え、レゾネータ本体の両側部に、リム面と反対側（上側）に向かって外方へと突出する板状の係止部が設けられた構成が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

また、ホイールの周方向に沿って長手方向を有し内部に副気室を区画するレゾネータ本体と、このレゾネータ本体の幅方向の一側部に設けられ副気室を空気室と連通する連通部とを備え、レゾネータ本体の両側部に、外方へと突出し先端部がリム面と反対側（上側）に向かって湾曲する板状の係止部が設けられた構成が知られている（例えば、特許文献２参照。）。

特開２０１２−１６９７３号公報（第３−５頁、図１−２）特開２０１０−１０００７８号公報（第３−５頁、図１−５）

上述のようなレゾネータの場合、レゾネータ本体の両側部に係止部が板状に突設されているため、取り付け面積が大きくなりやすく、一方で取り付け面積を抑制する場合、所望する共鳴周波数を得るためにレゾネータ本体の副気室の容量の確保が必要となる。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、取り付け面積を抑制し、副気室の容量を容易に確保できるレゾネータを提供することを目的とする。

請求項１記載のレゾネータは、タイヤとこのタイヤが取り付けられたホイールとの間の空気室に配置されて騒音を低減するレゾネータであって、前記ホイールの周方向に沿って長手方向を有し、内部に副気室を設けたレゾネータ本体と、このレゾネータ本体に設けられ、前記副気室を前記空気室と連通させる連通部とを具備し、前記レゾネータ本体は、前記ホイールのリム面に対向する底板部と、この底板部に対して前記リム面と反対側に位置し、両側部がその他の部分よりも前記リム面と反対側にあり、この両側部で前記底板部に対して連結されて前記副気室を区画する上板部と、この上板部の前記両側部から前記上板部に対して前記リム面と反対側に延出してこのリム面に対向する保持部に係止される係止部とを備えたものである。

請求項２記載のレゾネータは、請求項１記載のレゾネータにおいて、底板部及び上板部は、レゾネータ本体の長手方向と直交する断面でホイールのリム面側へと凸状に湾曲しているものである。

請求項１記載のレゾネータによれば、ホイールのリム面に対向する保持部と係止する係止部を上板部の他の部分よりもリム面と反対側にある両側部からリム面と反対側に延出しているので、例えば係止部を側方へと延出する場合と比較して、両側方向の取り付け面積を抑制できる。したがって、取り付け面積当たりのレゾネータ本体の幅を大きくできるので、このレゾネータ本体の内部の副気室の容量を容易に大きく確保することが可能となる。

請求項２記載のレゾネータによれば、請求項１記載のレゾネータの効果に加え、底板部及び上板部がレゾネータ本体の長手方向と直交する断面でリム面側へと凸状に湾曲しているので、保持部間に挿入する際に、レゾネータ本体が内倒れ方向に撓みやすく、大きな力を必要とすることなく保持部間に容易に挿入でき、容易にホイールに取り付けできるとともに、底板部及び上板部が遠心力によってリム面から離反する方向に荷重を受けると、その反力によって保持部に対して係止部の係りが大きくなる方向に押圧力が発生することとなり、ホイールに対して確実に抜け止めできる。

本発明のレゾネータの一実施の形態を示し、（ａ）はレゾネータの斜視図、（ｂ）は（ａ）のＩ−Ｉ断面図である。同上レゾネータのホイールへの取り付け作業を（ａ）（ｂ）の順に示す断面図である。同上ホイールの回転時のレゾネータを模式的に示す断面図である。同上レゾネータを取り付けたホイールの一部を示す斜視図である。

以下、本発明のレゾネータの一実施の形態を図面を参照して説明する。

図１ないし図４において、10はホイール装置で、このホイール装置10は、金属製のホイール11と、このホイール11に周方向にそれぞれ取り付けられた例えば複数のレゾネータ12とを備えたレゾネータホイールとも呼び得るもので、このホイール装置10にゴム製の図示しないタイヤを装着することにより、自動車の車輪が構成されている。

そして、このホイール11は、リム部16と、このリム部16の内側に位置する図示しないハブ部と、これらリム部16とハブ部とを連結する図示しないディスク部とを備えている。そして、リム部16には、ホイール11の幅方向に沿って形成されたビードシート部21と、これらビードシート部21のさらに外端側からホイール11の径方向の外側に突設されたリムフランジ部22と、ビードシート部21同士の間に位置してホイール11の径方向の内側に向かって凹設されたウェル部23とが設けられている。そして、ビードシート部21に、タイヤのビード部を装着することにより、ホイール11のリム部16とタイヤとに囲まれて、環状の密閉空間である所定の容積の空気室25が構成されている。なお、リム部16のウェル部23は、タイヤをリム部16に組み付ける際に、タイヤのビード部を一旦落とし込むために設けられている。また、このウェル部23の底部であるリム面26には、各レゾネータ12が取り付けられる。

そして、このウェル部23のリム面26には、ホイール11の径方向に沿って側部保持面としての側面28，28が立ち上げられ、これら側面28，28とリム面26とにより、レゾネータ取付部としての取付溝部29が形成されている。側面28，28の上端部には、リム面26に対向するように折り返された保持部33，33が突設されて、例えばホイール11の全周に亘って連続している。すなわち、保持部33，33は、リム面26に対して離間された位置でこのリム面26の上方に位置している。

各レゾネータ12は、ホイールレゾネータとも呼び得るもので、合成樹脂を用いて例えばブロー成形により一体成形され、円弧状に湾曲されたレゾネータ本体36と、このレゾネータ本体36に突設された例えば一対の連通部37，37とを備えている。また、これらレゾネータ12は、ホイール11の径方向に沿って扁平な形状、すなわち長手方向と交差（直交）する幅方向である両側方向の寸法（幅）に対して厚みが小さく設定された形状となっており、全体として所定の円弧に沿って湾曲している。

レゾネータ本体36は、ホイール11の周方向に沿って長手方向を有する長手状に形成されている。このレゾネータ本体36は、リム面26と対向してこのリム面26と接触する底板部41と、この底板部41の上方（反リム面26側）に離間されて対向する上板部42と、これら底板部41と上板部42との長手方向に沿う両側部をそれぞれ連結する側板部43と、この側板部43から上方（反リム面26方向）へと延出する係止部44と、底板部41と上板部42との長手方向の両端部を連結する連結部45（一方のみ図示）とを一体に備え、底板部41、上板部42、各側板部43及び各連結部45により、内部に副気室46を区画する中空状となっている。そして、各係止部44が各保持部33に保持されてレゾネータ12全体が取付溝部29に収容されることにより、このレゾネータ12がホイール11に対して固定されるようになっている。なお、以下、長手方向とは、レゾネータ本体36の長手方向を言うものとし、両側方向（幅方向）とは、レゾネータ本体36の長手方向と直交するホイール11の軸方向と平行な方向を言うものとする。

底板部41は、長手方向と直交する断面が全体としてリム面26へと向かう下方に凸状に膨出するように弓状に湾曲して形成されている。この底板部41は、両側部41a，41aから中央部41bに向けて徐々に下方に突出しているとともに、両側部41a，41aの曲率が中央部41bの曲率よりも大きくなっており、これら両側部41a，41aが係止部44，44と滑らかに連続している。すなわち、この底板部41では、中央部41bが最下部となっている。また、この底板部41の長手方向と直交する断面での両側部41a，41aに対する中央部41bの下方への突出寸法は、この断面での両側部41a，41a間の距離よりも小さく設定されている。すなわち、この底板部41は、下方に浅く湾曲している。

上板部42は、長手方向と直交する断面が全体としてリム面26へと向かう下方に凸状に膨出するように弓状に湾曲して形成されている。すなわち、この上板部42は、長手方向と直交する断面が略一定の曲率を有する滑らかな湾曲形状となっており、両側部42a，42aから中央部42bに向けて徐々に下方に突出している。したがって、この上板部42では、中央部42bが最下部、すなわち最も底板部41側となっている。また、この上板部42の長手方向と直交する断面での両側部42a，42aに対する中央部42bの下方への突出寸法は、この断面での両側部42a，42a間の距離よりも小さく設定されている。すなわち、この上板部42は、下方に浅く湾曲している。さらに、この上板部42は、長手方向の寸法が底板部41よりも短く設定されている。

そして、これら底板部41と上板部42との厚み方向の距離は、両側部41a，41aと両側部42a，42aとの間、及び中央部41bと中央部42bとの間で略一定、もしくは、両側部41a，41aと両側部42a，42aとの間が中央部41bと中央部42bとの間よりも若干大きくなっている。

したがって、レゾネータ本体36は、全体として、長手方向と直交する断面で下方に突出するように弓状に湾曲し、レゾネータ本体36の下面となる底板部41の下面の周長が、レゾネータ本体36の上面となる上板部42の上面との周長よりも長くなっている。このため、レゾネータ本体36は、湾曲が大きくなる方向、すなわち上板部42側に弾性的に変形しやすく、湾曲が小さくなる方向、すなわち底板部41側に変形しにくい構造となっている。

各側板部43は、ホイール11の径方向、すなわち上下方向に沿って形成され、下方からリム面26に対して離反する反リム面26方向である上方に向けて外側方すなわち底板部41及び上板部42の側部41a，42aから離反する方向へと僅かに傾斜している。

各係止部44は、長手方向と直交する断面で見て上端部が上板部42の両側部42a，42aよりも上方に突出している。そして、各係止部44の先端部である上端部が当接面44aとなっており、これら当接面44aが各保持部33の背面側、すなわちリム面26に対向する下面に当接することで各保持部33と取付溝部29の各側面28との角部近傍に各係止部44が係止されるようになっている。したがって、これら係止部44の係止位置は、上板部42の最下部である中央部42bに対してリム面26と反対側、すなわち上方となっている。

各連結部45は、上板部42の長手方向の両端部と底板部41とを連結している。ここで、上板部42の長手寸法が底板部41の長手寸法よりも小さいことにより、各連結部45は、底板部41の長手方向の両端部に対して内方にオフセットされた位置となっている。すなわち、各連結部45に対して、底板部41の長手方向の両端部が上板部42の長手方向の両端部よりも長手方向に突出した余剰部47となっており、各側板部43及び各係止部44はこれら余剰部47の両側部まで延びている。

副気室46は、中空部とも呼ばれ、ホイール11の周方向に沿って長手方向を有する空間である。また、この副気室46は、連通部37以外に外部と連通する通路などを備えていない。

各連通部37は、副気室46を空気室25と連通させるもので、筒状をなし例えばレゾネータ本体36の長手方向の両端部である各連結部45にそれぞれ突設されて各余剰部47上に位置している。すなわち、これら連通部37は、ホイール11の回転方向である周方向に沿って設けられている。

そして、空気室25を主気室として、副気室46の容量（体積）や連通部37の長さなどは、ヘルムホルツ共鳴吸音器の共鳴周波数を求める次の式を満たすように設定される。

ｆｏ＝Ｃ／２π×√（Ｓ／Ｖ（Ｌ＋α×√Ｓ））
ｆｏ〔Ｈｚ〕：空気室25の共鳴周波数
Ｃ〔ｍ／ｓ〕：空気室25内部の音速
Ｓ〔ｍ^２〕：レゾネータ12の連通部37，37の断面積
Ｖ〔ｍ^３〕：レゾネータ12の副気室46の容量
Ｌ〔ｍ〕：レゾネータ12の連通部37，37の長さ
α：補正係数

なお、この共鳴周波数ｆｏは、空気室25の共鳴周波数に合わせて設定されるが、空気室25に備えられる複数のレゾネータ12について、全てのレゾネータ12を同一の設定とする他、空気室25に複数の共鳴周波数が認められる場合は、それぞれの副気室46と連通する連通部37の長さや断面積を異ならせてもよく、あるいは、空気室25の複数の共鳴周波数の平均値となるように設定することもできる。

そして、このレゾネータ12を製造する際には、まず、例えば上方から下方へと供給されたパリソンを成形型のキャビティにセットして閉型し、パリソンの内部に空気を注入してブロー成形を行った後、中間体を脱型し、連通部37の先端部を適宜の長さにカットするとともに不要部分（バリ）を取ることで、レゾネータ12が完成する。

これらレゾネータ12をホイール11に組み付ける際には、まず、ホイール11の取付溝部29上にレゾネータ12の底板部41を正対させ、底板部41の両側部41a，41aの下部を保持部33，33の上部に当接させた後、図示しない治具などを用いて、レゾネータ12を取付溝部29内へと下方に押し込む（図２（ａ））。このとき、各レゾネータ12は、底板部41及び上板部42が長手方向の断面で見て下方に凸状に湾曲していることにより、保持部33，33間にて両側方向（ホイール11の軸方向）に規制されたレゾネータ12のレゾネータ本体36は、湾曲がより大きくなる方向に両側の係止部44，44を含む側板部43，43が中央側へと柔軟に（弾性的に）撓んで幅が保持部33，33間よりも狭くなり（図２（ａ）に誇張して示す）、保持部33，33間にて取付溝部29内へと容易に挿入できる。そして、側板部43，43の外側面が保持部33，33を滑って係止部44，44がこれら保持部33，33を下方に乗り越えた時点でレゾネータ本体36が復帰変形することにより、係止部44，44の当接面44a，44aが保持部33，33の背面に当接してそれぞれ保持部33，33と側面28，28との角部に保持され、底板部41がリム面26に接触して支持される取り付け状態となる（図２（ｂ））。この状態で、各レゾネータ12は、ホイール11に対して長手方向をホイール11の周方向に沿わせ、かつ、長手方向と直交する両側方向をホイール11の幅方向に沿わせて取り付けられている。

そして、これらレゾネータ12を取り付けたホイール11には、図示しないタイヤが取り付けられることで、ホイール11とタイヤとの間に空気室25が区画され、この空気室25に各レゾネータ12の副気室46がそれぞれ連通部37を介して連通する。そこで、各レゾネータ12がヘルムホルツ共鳴吸音器として機能し、車内騒音の一因ともなる、路面からタイヤに伝わるランダムな振動が空気室25の空気を振動させて発生する気柱共鳴音を効果的に低減する。

このように、ホイール11のリム面26に対向する保持部33，33と係止するレゾネータ12の係止部44，44を上板部42の両側からリム面26と反対側である上方に延出しているので、例えば係止部を側方へと延出する場合と比較して、両側方向の取り付け面積を抑制できる。したがって、取り付け面積当たりのレゾネータ本体36の幅を大きくできるので、所定幅の取付溝部29に取り付ける場合に、レゾネータ本体36の内部の副気室46の容量を容易に大きく確保することが可能となり、吸収有効範囲の選択幅を増やすことができる。

また、底板部41及び上板部42が長手方向の断面で見て下方に凸状に湾曲していることにより、保持部33，33間にレゾネータ12を挿入する際に、レゾネータ本体36が内倒れ方向に撓みやすく、大きな力を必要とすることなく保持部33，33間に容易に挿入でき、容易にホイール11に取り付けできる。

さらに、ホイール装置10（ホイール11）の回転に伴い、各レゾネータ12には、ホイール11の径方向である上方へと遠心力が加わる。このとき、各レゾネータ12は、係止部44，44の当接面44a，44aが保持部33，33の背面に当接しているため、これら係止部44，44の当接面44a，44a（保持部33，33）を支点として、底板部41の中央部41b及び上板部42の中央部42bが上方に撓む方向（リム面26から浮き上がる方向）に荷重を受ける（図３に誇張して示す）。そこで、底板部41及び上板部42が下方に凸状に湾曲していることにより、これら底板部41の中央部41b及び上板部42の中央部42bがリム面26から離反する上方に荷重を受けて撓むと、その反力及びレゾネータ本体36の弾性によって係止部44，44を含む側板部43，43が外方に開くように、すなわち保持部33，33に対して係止部44，44の係りが大きくなる方向に押圧力が発生することとなり、レゾネータ12をホイール11に対して確実に抜け止めできる。この結果、高速走行時であっても、レゾネータ12ががたつくことなく、取り付け状態を確実に維持できる。

すなわち、従来のレゾネータの場合には、遠心力に対してホイール11から抜けないように強固に係止していたため、ホイール11に取り付ける際にも強い力が必要であったのに対して、本実施の形態のレゾネータ12は、取り付けの際に強い力が不要で容易に取り付けできるとともに、遠心力に対して強固に係止を維持できる構造である。

そして、係止部44，44が、長手方向と直交する断面で上板部42の最も底板部41側である下側の位置よりもホイール11のリム面26と反対側である上側に位置しているため、上板部42が上方へと反転しにくくなる。したがって、上板部42の反転によって係止部44，44が保持部33，33から外れることなどがなく、ホイール11に取り付けられたレゾネータ12のがたつきをより確実に防止でき、取り付け状態をより確実に維持できる。

また、エアコンプレッサなどを用いてタイヤに空気を充填した際には、空気と同時に水分も充填され、場合によっては副気室46内に水分が溜まることが考えられるものの、連通部37がホイール11の周方向（回転方向）に沿うレゾネータ本体36の長手方向の端部に配置されているので、例えば走行時、あるいはブレーキ作動時などの減速時に、連通部37から副気室46内の水分が空気室25へと排出されるので、副気室46内に水分が溜まることがなく、副気室46の容量の関数として設定されるレゾネータ12の共鳴周波数が安定し、安定した吸音性能を発揮できる。

なお、上記の一実施の形態において、連通部37は、例えば上板部42に設けてもよいし、係止部44，44のいずれかに設けてもよい。

また、底板部41と上板部42とは、側板部43，43によって互いに両側部で連結する構成の他に、例えば底板部41を弓状に湾曲させて上板部42と両側部で連結する構成としてもよい。

本発明は、自動車などの車輪の空気室に配置されて共鳴による騒音を低減するレゾネータに適用できる。

11 ホイール
12 レゾネータ
25 空気室
26 リム面
33 保持部
36 レゾネータ本体
37 連通部
41 底板部
42 上板部
44 係止部
46 副気室

Claims

タイヤとこのタイヤが取り付けられたホイールとの間の空気室に配置されて騒音を低減するレゾネータであって、
前記ホイールの周方向に沿って長手方向を有し、内部に副気室を設けたレゾネータ本体と、
このレゾネータ本体に設けられ、前記副気室を前記空気室と連通させる連通部とを具備し、
前記レゾネータ本体は、
前記ホイールのリム面に対向する底板部と、
この底板部に対して前記リム面と反対側に位置し、両側部がその他の部分よりも前記リム面と反対側にあり、この両側部で前記底板部に対して連結されて前記副気室を区画する上板部と、
この上板部の前記両側部から前記上板部に対して前記リム面と反対側に延出してこのリム面に対向する保持部に係止される係止部とを備えた
ことを特徴とするレゾネータ。
底板部及び上板部は、レゾネータ本体の長手方向と直交する断面でホイールのリム面側へと凸状に湾曲している
ことを特徴とする請求項１記載のレゾネータ。