JP6908574B2 - 車両用ホイール - Google Patents

Description

本発明は、車両用ホイールに関する。

従来、タイヤ空気室内での気柱共鳴音を消音するヘルムホルツレゾネータ（副気室部材）を有するホイールとしては、ウェル部を蓋体で覆うことで副気室を形成したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。このヘルムホルツレゾネータは、ウェル部の外周面と蓋体との間に副気室が形成されるので、その構造を簡素化することができる。

特開２００５−２１９７３９号公報

しかしながら、従来のホイール（例えば、特許文献１参照）は、ホイール回転時に遠心力が働くことによってウェル部からヘルムホルツレゾネータが脱離するのを防止するために、副気室部材とウェル部とが溶接などによって接合されていた。そのため、ホイールの製造工程が煩雑化する問題があった。

本発明の課題は、ヘルムホルツレゾネータ（副気室部材）を簡単かつ強固にウェル部に取り付け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、ヘルムホルツレゾネータとしての副気室部材をウェル部に取り付けた車両用ホイールであって、前記副気室部材は、前記ウェル部の外周面を部分的に覆うことで前記外周面との間で副気室を形成する蓋体からなるとともに、前記ウェル部に形成された係止部に係止される被係止部をホイール幅方向の両端縁に沿って有し、前記副気室部材の前記被係止部は、前記ウェル部の前記係止部に噛み合う返し爪を有し、前記副気室部材のホイール幅方向のそれぞれの縁部は、前記ウェル部側に押圧されることで前記係止部に前記返し爪が噛み合う際に、弾性変形可能となっており、前記被係止部を形成する返し爪は、前記ウェル部の前記係止部に噛み合うことでラビリンス構造を呈して連結されていることを特徴とする。

本発明の車両用ホイールによれば、ヘルムホルツレゾネータ（副気室部材）を簡単かつ強固にウェル部に取り付けることができる。

本発明の実施形態に係る車両用ホイールの全体斜視図である。 図１のII−II部分断面図である。 図２のIII−III部分断面図である。 図３のIV−IV部分断面図である。 第１変形例に係る車両用ホイールの断面図であり、図１のII−II断面図に対応する図である。 第２変形例に係る車両用ホイールの断面図であり、図１のII−II断面図に対応する図である。 第３変形例に係る車両用ホイールの断面図であり、図１のII−II断面図に対応する図である。

次に、本発明の実施形態に係る車両用ホイールついて、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、参照する図面において、「Ｘ」はホイール周方向、「Ｙ」はホイール幅方向、「Ｚ」はホイール径方向、をそれぞれ示している。また、ホイール幅方向Ｙにおいて、ホイールにおけるウェル部の外周面の中央側を「ホイール幅方向Ｙの内側」と称し、ホイールにおけるリムフランジ側を「ホイール幅方向Ｙの外側」と称することがある。
以下では、まず車両用ホイールの全体構成について説明した後に、ヘルムホルツレゾネータとしての副気室部材について説明する。

＜車両用ホイールの全体構成＞
図１は、本発明の実施形態に係る車両用ホイール１の全体斜視図である。
図１に示すように、本実施形態に係る車両用ホイール１は、例えばアルミニウム合金、マグネシウム合金などの金属製のリム１１に、合成樹脂製又は金属製の蓋体からなる副気室部材１０（ヘルムホルツレゾネータ）が取り付けられて構成されている。
図１中、符号１２は、リム１１を図示しないハブに連結するためのディスクである。

リム１１は、ホイール幅方向Ｙの両端部にそれぞれ形成されるビードシート２１，２１同士の間で、ホイール径方向の内側（回転中心側）に向かって窪んだウェル部１１ｃを有している。この窪みの底面で規定されるウェル部１１ｃの外周面１１ｄは、ホイール幅方向Ｙにわたってホイール軸を中心に略同径になっている。

このような本実施形態でのリム１１は、ホイール幅方向Ｙに互いに対向する一対の縦壁１５ａと縦壁１５ｂとを備えている。これらの縦壁１５ａ，１５ｂ同士は、ホイール幅方向Ｙに所定の間隔を開けて外周面１１ｄからホイール径方向の外側に向かって立ち上がっている。ちなみに、本実施形態での縦壁１５ａ，１５ｂのそれぞれは、ウェル部１１ｃの外周面１１ｄからリムフランジ側への立ち上り部に形成されたものを想定している。

図２は、図１のII−II断面図である。
図２に示すように、縦壁１５ａ，１５ｂのホイール径方向Ｚの外側端部（上端部）には、鉤部４が形成されている。
この鉤部４は、特許請求の範囲にいう「係止部」に相当する。

鉤部４は、ホイール周方向Ｘ（図１参照）に交差する図２に示す断面視で、縦壁１５ａ，１５ｂの上端部からホイール幅方向Ｙの内側に張り出した先端部がホイール径方向Ｚの内側に向けて折れ曲がることで形成されている。折れ曲がった鉤部４の先端部４ａと縦壁１５ａ，１５ｂとの間には、下方に開口する溝部５ｂが形成されている。この溝部５ｂは、ホイール周方向Ｘ（図１参照）に延びている。
この溝部５ｂには、後記するように、副気室部材１０の返し爪１４ａが嵌り込むようになっている。

＜副気室部材＞
次に、副気室部材１０について説明する。
図１に示すように、副気室部材１０は、ホイール周方向Ｘに長い部材であって、屈曲した板体からなる立体構造体で構成されている。

副気室部材１０は、本体部１３と、連通孔形成部１８と、を備えている。
副気室部材１０は、その長手方向にホイール周方向Ｘに沿って湾曲している。
そして、蓋体である副気室部材１０は、ウェル部１１ｃの外周面１１ｄをホイール周方向Ｘに沿って部分的に覆っている。これにより本体部１３は、後記するように外周面１１ｄとの間に副気室ＳＣ（図２参照）を形成する。また、連通孔形成部１８は、後記するように外周面１１ｄとの間に連通孔１８ａ（図３参照）を形成する。

図２に示すように、本体部１３は、上板２５ａと、一対の側板２５ｃと、一対の縁部１４と、を備えている。これらの上板２５ａ、側板２５ｃ及び縁部１４は、一体となって、ホイール周方向Ｘ（図１参照）に交差する図２に示す断面視で、ウェル部１１ｃの外周面１１ｄ側に開く略ハット形状を呈している。

上板２５ａは、ウェル部１１ｃの外周面１１ｄと所定の間隔をあけて対向する板体で形成されている。
側板２５ｃは、上板２５ａのホイール幅方向Ｙの両外側端部のそれぞれからウェル部１１ｃの外周面１１ｄに向かって延びるように形成されている。
上板２５ａと一対の側板２５ｃとは、略ハット形状の山高部を形成している。

縁部１４は、側板２５ｃのホイール径方向Ｚの内側端部（下端部）からホイール幅方向Ｙの外側に屈曲しながら延出する板体で形成されている。
この縁部１４は、略ハット形状の鍔部を形成している。

縁部１４のホイール幅方向Ｙの外側端部には、返し爪１４ａが形成されている。
この返し爪１４ａは、特許請求の範囲にいう「被係止部」に相当する。
返し爪１４ａは、縁部１４のホイール幅方向Ｙの外側端部からホイール径方向Ｚの外側に向けて折れ曲がって形成されている。

このような返し爪１４ａを有する縁部１４は、側板２５ｃの下端部と一体となって、ホイール周方向Ｘ（図１参照）に交差する図２に示す断面視で、上方に開く略Ｕ字形状を呈している。
また、返し爪１４ａは、前記したように、リム１１の溝部５ｂに嵌り込んでいる。これにより返し爪１４ａは、リム１１の鉤部４の先端部４ａを、側板２５ｃの下端部との間に挟み込んでいる。
つまり、鉤部４と返し爪１４ａとは、互いに噛み合うことでラビリンス構造を呈して連結されている。

また、本体部１３は、図１に示すように、ホイール周方向Ｘの一側端部に配置される側板２５ｄを有している。
図３は、図２のIII−III部分断面図である。
図３に示すように、側板２５ｄは、連通孔形成部１８にて形成される連通孔１８ａを除いて、本体部１３のホイール周方向Ｘの一側端部を封止している。
また、本体部１３のホイール周方向Ｘの他側端部には、側板２５ｅを有している。
この側板２５ｅは、本体部１３のホイール周方向Ｘの他側端部を封止している。

そして、上板２５ａと、側板２５ｄ，２５ｅと、側板２５ｃ，２５ｃ（図２参照）と、ウェル部１１ｃの外周面１１ｄとに囲まれて、副気室ＳＣが形成されている。
ちなみに、副気室ＳＣは、次に説明する連通孔１８ａを介してタイヤ空気室９と連通している。

図３に示すように、連通孔１８ａは、副気室部材１０の連通孔形成部１８と、ウェル部１１ｃの外周面１１ｄとの間の隙間で形成されている。
連通孔形成部１８は、側板２５ｄのホイール径方向Ｚの内側端部（下端部）に接続されるとともに、外周面１１ｄとの間に所定の間隔をあけてホイール周方向Ｘに延びる板体で形成されている。

図４は、図３のIV−IV部分断面図である。
なお、図４中、本体部１３の上板２５ａ、側板２５ｃ、縁部１４、返し爪１４ａは、隠れ線（点線）で示している。また、本体部１３の返し爪１４ａが嵌り込むリム１１の溝部５ｂも隠れ線（点線）で示している。

図４に示すように、連通孔形成部１８は、前記のように側板２５ｄの下端部に接続されるとともに、ホイール幅方向Ｙに延びる両端部のそれぞれがリム１１に係止されている。
具体的には、（隠れ線（点線）で示す）は、連通孔形成部１８のホイール幅方向Ｙの両端部に設けられた縁部１４を介してリム１１に係止されている。

縁部１４のホイール幅方向Ｙの外側端部には、返し爪１４ａ（被係止部）が形成されている。
返し爪１４ａは、縁部１４のホイール幅方向Ｙの外側端部からホイール径方向Ｚの外側に向けて折れ曲がって形成されている。
また、返し爪１４ａは、リム１１の溝部５ｂに嵌り込んでいる。
ちなみに、連通孔形成部１８の返し爪１４ａが嵌り込む溝部５ｂは、本体部１３の返し爪１４ａ（隠れ線（点線）で示す）が嵌り込む溝部５ｂ（隠れ線（点線）で示す）よりも、ホイール径方向Ｚの内側で、ホイール周方向Ｘに延びている。
そして、連通孔形成部１８における返し爪１４ａは、本体部１３における返し爪１４ａ（隠れ線（点線）で示す）と同様に、嵌り込んだ溝部５ｂとの間にラビリンス構造を形成している。

この連通孔１８ａの長さＬと断面積Ｓ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。

ｆ₀＝Ｃ／２π×√（Ｓ／Ｖ（Ｌ＋α×√Ｓ））・・・（式１）
ｆ₀（Ｈｚ）：タイヤ空気室９の共鳴周波数
Ｃ（ｍ／ｓ）：副気室ＳＣ内部の音速（＝タイヤ空気室９内部の音速）
Ｖ（ｍ³）：副気室ＳＣの容積
Ｌ（ｍ）：連通孔１８ａの長さ
Ｓ（ｍ²）：連通孔１８ａの断面積
α：補正係数

そして、本実施形態の車両用ホイール１は、４つの副気室部材１０がホイール周方向Ｘに等間隔に並ぶものを想定している。このような車両用ホイール１の副気室部材１０は、連通孔１８ａのタイヤ空気室９に臨む開口がホイール回転軸周りに９０度間隔に配置されることとなる。
このように配置された副気室部材１０によれば、ホイール回転時にタイヤ空気室９内で発生した気柱共鳴音のいわゆる「消音むら」を、より確実に防止することができる。

ただし、副気室部材１０の数は、これに限定されるものではない。したがって、副気室ＳＣの数が２つの場合には、それぞれの連通孔１８ａの開口は、ホイール回転軸周りに９０度開く位置に配置することができる。また、副気室部材１０の数が３つ又は５つ以上の場合には、それぞれの連通孔１８ａの開口は、ホイール周方向Ｘに等間隔に配置することができる。

このような副気室部材１０のリム１１に対する取付方法としては、まず略ハット形状の鍔部に対応する一対の縁部１４のうち、一方の縁部１４が下方に位置するように副気室部材１０が傾けられる。その後、一方の縁部１４における返し爪１４ａが溝部５ｂに嵌め込まれる。そして、他方の縁部１４が所定のプッシャによりウェル部１１ｃ側に押圧されることで、鉤部４に当接した他方の縁部１４が、弾性変形して返し爪１４ａが鉤部４の下方に回り込む。これにより他方の縁部１４の返し爪１４ａが溝部５ｂに嵌り込む。

そして、副気室部材１０における縁部１４及び側板２５ｅと、リム１１との当接部にシーリング材が施されてリム１１に対する副気室部材１０の取付が完了する。なお、この取付方法においては、副気室部材１０をリム１１に組み付けた後に、シーリング材を付与するものを想定しているが、予め副気室部材１０又はリム１１の所定の箇所にシーリング材を付与した後に、副気室部材１０をリム１１に組み付けるものであってもよい。
ちなみに、シーリング材としては、特に制限はないが、例えば硬化型のシリコーン樹脂（シリコーンゴム）のほか、エチレンプロピレンゴムなどの他の合成ゴムからなるものが挙げられる。

次に、本実施形態の車両用ホイール１の奏する作用効果について説明する。
本実施形態の車両用ホイール１においては、副気室部材１０の返し爪１４ａ（被係止部）が、ウェル部１１ｃの鉤部４（係止部）に噛み合っている。
これにより車両用ホイール１によれば、従来のホイール（例えば、特許文献１参照）と異なって、溶接などによらなくとも、副気室部材１０（ヘルムホルツレゾネータ）を簡単かつ強固にウェル部１１ｃに取り付けることができる。

また、前記実施形態の車両用ホイール１は、返し爪１４ａ（被係止部）が、ウェル部１１ｃの鉤部４（係止部）に噛み合うことでラビリンス構造を呈して連結されている。
このような副気室部材１０によれば、リム１１と縁部１４との接触面積を大きく確保することができる。これにより副気室部材１０は、リム１１に対する副気室部材１０の保持性能をより向上させることができるとともに、シーリング材を付与した際の副気室ＳＣの気密性をより向上させることができる。

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。
次に参照する図５は、第１変形例に係る車両用ホイール１ａの断面図であり、図６は、第２変形例に係る車両用ホイール１ｂの断面図であり、図７は、第３変形例に係る車両用ホイール１ｃの断面図である。これら図５から図７は、前記実施形態を説明した図１のII−II断面に対応している。なお、これら第１変形例から第３変形例において前記実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。

図５に示す第１変形例に係る車両用ホイール１ａは、前記実施形態の車両用ホイール１（図２参照）と異なって、副気室部材１０の本体部１３に内壁部２０を有している。この内壁部２０は、本体部１３の上板２５ａのホイール幅方向Ｙの中央部内側に接続されて下方に延びる壁本体２０ａと、壁本体２０ａの下部で壁本体２０ａとの間にＴ字を成すように接続されてウェル部１１ｃの外周面１１ｄに当接する当接部２０ｂとを有している。

このような内壁部２０は、本体部１３の内側をホイール周方向Ｘ（図１参照）に延びるように形成されている。ただし、内壁部２０は、本体部１３の長手方向（ホイール周方向Ｘ）の全域には設けられていない。したがって、内壁部２０は、本体部１３の内側をホイール幅方向Ｙに完全に仕切ることなく、本体部１３内には、単一の副気室ＳＣが形成されている。

このような第１変形例に係る車両用ホイール１ａによれば、前記の取付方法にしたがって副気室部材１０をリム１１に組み付けた際に、副気室部材１０の発揮する弾性力も相俟って、内壁部２０の下部にはウェル部１１ｃの外周面１１ｄからの反力が生起する。これにより車両用ホイール１ａにおいては、この反力によって、リム１１の鉤部４と副気室部材１０の返し爪１４ａとの嵌合力が向上する。
このような車両用ホイール１ａによれば、副気室部材１０をさらに強固にリム１１に取り付けることができる。

また、この車両用ホイール１ａは、一つの内壁部２０を有するものを想定しているが、内壁部２０の数及び位置、並びに内壁部２０の壁面の向きはこれに限定されない。したがって、内壁部２０は、ホイール幅方向Ｙ又はホイール周方向Ｘに複数設けることができる。また、内壁部２０の壁面は、ホイール周方向Ｘに向くように配置することもできる。

次に、第２変形例に係る車両用ホイール１ｂについて説明する。
図６に示すように、第２変形例に係る車両用ホイール１ｂは、前記実施形態の車両用ホイール１（図２参照）と異なって、側板２５ｃが上板２５ａ側からウェル部１１ｃの外周面１１ｄ近傍まで延びている。また、側板２５ｃとの間でＵ字を形成する縁部１４の返し爪１４ａは、外周面１１ｄ側から縦壁１５ａ，１５ｂに接しながら上方に延びて、その先端が溝部５ｂに嵌合している。
なお、図６中、符号１１ｅは、返し爪１４ａの先端を溝部５ｂに嵌め入れる際に、縁部１４の下方へのオーバーストローク分を確保するための凹部である。

このような車両用ホイール１ｂによれば、リム１１と縁部１４との接触面積を、より大きく確保することができる。これにより副気室部材１０は、リム１１に対する副気室部材１０の保持性能を、より一層向上させることができるとともに、シーリング材を付与した際の副気室ＳＣの気密性を、より一層向上させることができる。

次に、第３変形例に係る車両用ホイール１ｃについて説明する。
図７に示すように、第３変形例に係る車両用ホイール１ｃは、前記実施形態の車両用ホイール１（図２参照）と異なって、連通孔１８ａは、上板２５ａに設けられた管体２８の内側に形成されている。
また、このような車両用ホイール１ｃの副気室部材１０は、図示しないが、ホイール周方向Ｘの両端部が、一対の側壁によってそれぞれ封止されている。この一対の側壁は、前記実施形態での側板２５ｄ（図３参照）と同様の構成とすることができる。

また、この車両用ホイール１ｃの管体２８は、上板２５ａに形成されているが、この上板２５ａに代えて、ホイール周方向Ｘの両端部を封止する前記の側壁のいずれかに設けることもできる。

また、以上の車両用ホイール１，１ａ，１ｂ，１ｃの副気室部材１０は、ウェル部１１ｃの外周面１１ｄとの間で副気室ＳＣを形成する蓋体からなるものを想定しているが、本発明の車両用ホイールは、中空部に副気室ＳＣが形成される箱体形状の副気室部材１０が縁部１４を介してリム１１に係止される構成とすることもできる。

１ 車両用ホイール
１ａ 車両用ホイール
１ｂ 車両用ホイール
１ｃ 車両用ホイール
４ 鉤部（係止部）
４ａ 先端部
５ｂ 溝部
９ タイヤ空気室
１０ 副気室部材
１１ リム
１１ｃ ウェル部
１１ｄ 外周面
１３ 本体部
１４ 縁部
１４ａ 返し爪（被係止部）
１５ａ 縦壁
１５ｂ 縦壁
１８ 連通孔形成部
１８ａ 連通孔
２０ 内壁部
２０ａ 壁本体
２０ｂ 当接部
２１ ビードシート
２５ａ 上板
２５ｃ 側板
２５ｄ 側板
２５ｅ 側板
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)

1. ヘルムホルツレゾネータとしての副気室部材をウェル部に取り付けた車両用ホイールであって、
   前記副気室部材は、前記ウェル部の外周面を部分的に覆うことで前記外周面との間で副気室を形成する蓋体からなるとともに、前記ウェル部に形成された係止部に係止される被係止部をホイール幅方向の両端縁に沿って有し、
   前記副気室部材の前記被係止部は、前記ウェル部の前記係止部に噛み合う返し爪を有し、
   前記副気室部材のホイール幅方向のそれぞれの縁部は、前記ウェル部側に押圧されることで前記係止部に前記返し爪が噛み合う際に、弾性変形可能となっており、
   前記被係止部を形成する返し爪は、前記ウェル部の前記係止部に噛み合うことでラビリンス構造を呈して連結されていることを特徴とする車両用ホイール。

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