JP7045933B2 - 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。

車両の走行中、路面からの振動が伝達しタイヤ空気室内の空気が振動する。そして、その空気の振動数がタイヤ空気室の固有振動数と一致すると、気柱共鳴が生じて騒音となる。よって、特許文献１の車両用ホイールは、ウェル部の外周側にヘルムホルツレゾネータを配置し、気柱共鳴による騒音を抑制している。
特許文献１のヘルムホルツレゾネータの取り付け構造は、ウェル部に径方向外側に立設する縦壁を形成し、この縦壁とウェル部の側壁との間にヘルムホルツレゾネータを配置している。そして、縦壁の側面と側壁の側面を周方向に切削して周溝を形成し、この周溝にヘルムホルツレゾネータの縁部を係止させている。

特開２００８－２７９８７３号公報

しかしながら、周溝を形成するための作業（縦壁の側面と側壁の側面を周方向に切削する作業）が容易でないことから、周溝を必要としない車両用ホイールの開発が従来から望まれている。

そこで、本発明は、前記する背景に鑑みて創案された発明であって、周溝を必要としない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の手段として、本発明に係る車両用ホイールは、タイヤ空気室の内周壁を構成するリムと、副気室を構成するヘルムホルツレゾネータと、を備えた車両用ホイールであって、前記ヘルムホルツレゾネータは、前記リムに設けられた-ビードシートの内周側の空間に配置され、前記副気室は、前記リムを貫通する貫通孔を介して前記タイヤ空気室と連通し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、周溝を必要としない車両用ホイールを提供することができる。

実施形態の車両用ホイールを回転軸を含む鉛直面方向で切り、その断面を後方から視た示す模式図である。 図１の車体側内周空間の近傍を拡大した端面図である。 車両用ホイールにおいてヘルムホルツレゾネータが取り付けられた部分を車幅方向内側から視た側面図である。 図３のＩＶ－ＩＶ線矢視端面図である。 第１変形例の車両用ホイールを鉛直面方向で切り、その断面を後方から視た示す模式図である。 第２変形例の車両用ホイールを車幅方向外側から視た側面図である。 図６のＶＩＩ－ＶＩＩ線矢視端面図である。

つぎに、本発明である車両用ホイールの実施形態について、図面を参照しながら説明する。最初に車両用ホイールの基本構造を説明し、その次に車両用ホイールの特徴的構成を説明する。また、左右の車両用ホイールのうち左側の車両用ホイールを挙げて説明する。

（基本構造）
図１に示すように、車両用ホイール１００は、ボルト（不図示）により車軸ハブ１０１に固定され、外周側に装着されたタイヤ１０２とともに回転軸Ｏを中心に回転する部品である。以下、回転軸Ｏを単に軸Ｏと称する。
車両用ホイール１００は、車軸ハブ１０１に固定される略円盤状のディスク１と、タイヤ１０２が装着される略円筒状のリム２と、ヘルムホルツレゾネータ３と、を備える。
実施形態のディスク１とリム２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により一体的に製造されたワンピースホイールである。なお、本発明は、ワンピースホイールに限定されず、ツーピースホイールやスリーピースホイールであってもよい。

ディスク１は、スポーク型ディスクである。よって、ディスク１は、中心部に位置し車軸ハブ１０１に締結されるホイールハブ１０と、そのホイールハブ１０の外周面から放射状に延出する複数のスポーク１１と、を備える。また、各スポーク１１の径方向外側の端部１１ａは、リム２の内周面であって車幅方向外寄りの部位に連続している。

リム２は、タイヤ１０２のビード部１０２ａ，１０２ａを支持する一対のビードシート２０，２１と、一対のビードシート２０，２１間に位置し外周側に窪みＳ１を有するウェル部２２と、各ビードシート２０，２１から径方向外側に延出する一対のリムフランジ２３，２４と、を備える。

各ビードシート２０，２１は、タイヤ１０２のビード部１０２ａ，１０２ａを径方向に支持するための部位である。各ビードシート２０，２１は、軸Ｏを中心とする円筒状を呈し、軸Ｏ方向の長さが比較的短く形成され、外周面にタイヤ１０２のビード部１０２ａ，１０２ａが当接するようになっている。
以下、一対のビードシート２０，２１のうちウェル部２２よりも車幅方向外側に配置される方を外ビードシート２０と称し、ウェル部２２よりも車幅方向内側に配置される方を内ビードシート２１と称する。

ウェル部２２は、一対のビードシート２０，２１の端部から径方向内側に延出する環状の一対の側壁２５，２６と、円筒状を呈し一対の側壁２５，２６の径方向内端に連続する底壁２７と、を備える。つまり、ウェル部２２は、断面形状が略Ｕ字状に形成され、外周側に窪みＳ１を有している。そして、ウェル部２２の窪みＳ１は、タイヤ空気室ＭＣの一部を構成しているとともに、タイヤ１０２をリム２に装着する際にタイヤ１０２のビード部１０２ａ，１０２ａを落とし込むための空間となっている。
また、本実施形態の一対の側壁２５，２６は、径方向内側に延出するにつれて互いに近接するように傾斜している。
以下、一対の側壁２５，２６のうち外ビードシート２０の右端（車幅方向内端）と連続する方を外側壁２５と称し、内ビードシート２１の左端（車幅方向外端）と連続する方を内側壁２６と称する。

一対のリムフランジ２３，２４は、タイヤ１０２のビード部１０２ａ，１０２ａが各ビードシート２０，２１から脱落しないように規制するための部位である。
以下、一対のリムフランジ２３，２４のうち外ビードシート２０の左端（車幅方向外端）に連続する方を外リムフランジ２３と称し、内ビードシート２１の右端（車幅方向内端）に連続する方を内リムフランジ２４と称する。

以上の構成から、タイヤ１０２のタイヤ空気室ＭＣは、内周側がリム２により閉塞されて密封空間となっている。また、リム２には、各ビードシート２０，２１の内周側の空間であって、ウェル部２２の一対の側壁２５，２６と軸Ｏ方向に隣り合う内周空間が形成されている。以下、内ビードシート２１の内周側に形成される空間を車体側内周空間Ｓ２と称し、外ビードシート２０の内周側に形成される空間をディスク側内周空間Ｓ３と称する。

ヘルムホルツレゾネータ３は、断面形状が略矩形枠状を呈し、内部に副気室ＳＣが形成された樹脂製の中空部品である。また、ヘルムホルツレゾネータ３には、副気室ＳＣとタイヤ空気室ＭＣと連通させるための管状の管体３０が設けられている。ヘルムホルツレゾネータ３の詳細については後述する。つぎに車両用ホイール１００の特徴的構成について説明する。

（特徴的構成）
図２に示すように、実施形態の車両用ホイール１００は、タイヤ空気室ＭＣの内周壁を構成するリム２と、副気室ＳＣを構成するヘルムホルツレゾネータ３と、を備える。また、ヘルムホルツレゾネータ３は、リム２に設けられた内ビードシート２１の内周側の空間（車体側内周空間Ｓ２）に配置され、副気室ＳＣは、リム２を貫通する貫通孔２６ａを介してタイヤ空気室ＭＣと連通している。
上記構成によれば、車両用ホイール１００は、従来、ウェル部の外周面から立設された縦壁と、縦壁の側面と側壁の側面を切削して成る周溝とを備えていない。よって、車両用ホイール１００の製造が容易となる。
ヘルムホルツレゾネータ３に遠心力が作用した場合、ヘルムホルツレゾネータ３は外周側に配置された内ビードシート２１に支持される。よって、ヘルムホルツレゾネータ３の固定強度が高い。
ヘルムホルツレゾネータ３がタイヤ空気室ＭＣ内に配置されていない。つまり、車両用ホイール１００にタイヤ１０２を装着させた後であっても、ヘルムホルツレゾネータ３を車両用ホイール１００に組み付けることができる。よって、ヘルムホルツレゾネータ３の組み付け性が良い。
ヘルムホルツレゾネータ３がタイヤ空気室ＭＣ外に配置されるため、ヘルムホルツレゾネータ３の構成が気柱共鳴に影響を与えない。

ヘルムホルツレゾネータ３は、内ビードシート２１の内周側の空間（車体側内周空間Ｓ２）に配置され、車幅方向外側に配置されたディスク１に覆われている。よって、ヘルムホルツレゾネータ３は、紫外線を受光し難くなっているとともに、他の車両が跳ね上げた小石等が接触し難く、耐久性が高い。また、ヘルムホルツレゾネータ３が視認され難く、車両用ホイール１００のデザイン性が損なわれる恐れがない。

貫通孔２６ａは、ウェル部２２の内側壁２６に形成されている。また、貫通孔２６ａの内周面と管体３０の外周面と間には、ゴム製のシール部材３１が設けられている。よって、タイヤ空気室ＭＣの密封性が確保されるとともに、貫通孔２６ａ内から管体３０が脱落し難くなっている。なお、本実施形態のシール部材３１は、ゴム製のものを用いているが樹脂製のものを用いてもよい。

管体３０は、内側壁２６の内周面２６ｂよりもタイヤ空気室ＭＣ内に突出している。つまり、管体３０は、リム２の内周面よりもタイヤ空気室ＭＣ内に突出している。このため、タイヤ空気室ＭＣ内に存在する水やパンク修理剤が内側壁２６の内周面２６ｂを沿って移動しても管体３０内に流入し難い。

管体３０は、副気室ＳＣ側の端部よりもタイヤ空気室ＭＣの端部の方が径方向外側に位置するように傾斜している。このため、仮にパンク修理剤等が管体３０を介して副気室ＳＣ内に流入したとしても、走行中の遠心力によって、副気室ＳＣ内のパンク修理剤等は管体３０内を通ってタイヤ空気室ＭＣ内へ排出され易い。以上から、パンク修理剤等によって副気室ＳＣの容積が減少し難い構造となっている。

図３に示すように、ヘルムホルツレゾネータ３は、側面視で円弧状に形成され、車体側内周空間Ｓ２に沿って延在している。よって、副気室ＳＣも周方向に延在しており、所定の容積が確保されている。
なお、ヘルムホルツレゾネータ３の周方向の長さは、本発明において特に限定されず、適時設計してよい。また、特に図示しないが、ヘルムホルツレゾネータ３は、車両用ホイール１００の車体側内周空間Ｓ２に対し、９０°間隔で４つ組み付けられている。

ヘルムホルツレゾネータ３の外表面３ａにはリブ３２が形成されている。リブ３２は、周方向に互いに離間しながら複数形成されている。
図４に示すように、各リブ３２は、前後方向から視て略Ｌ字状を呈しており、ヘルムホルツレゾネータ３の外表面３ａのうち、車幅方向内側を向く外面と、径方向内側を向く外面とに跨って形成されている。
また、ヘルムホルツレゾネータ３の外表面３ａのうち残りの外面（車幅方向外側を向く外面と径方向外側を向く外面）は、リム２（内側壁２６と内ビードシート２１）に支持されている。
よって、ヘルムホルツレゾネータ３は、副気室ＳＣの内圧によって変形しないようになっている。

リム２は、内ビードシート２１の右端から径方向外側に延出する内リムフランジ２４を備える。ヘルムホルツレゾネータ３には、径方向外側に延出して内リムフランジ２４に引っ掛かる断面視略Ｊ字状の外向係止部３３が形成されている。なお、外向係止部３３は、ヘルムホルツレゾネータ３の周方向両端にそれぞれ形成されている（図３参照）。
上記構成によれば、ヘルムホルツレゾネータ３がリム２に対し径方向内側に係止して脱落し難く、ヘルムホルツレゾネータ３の固定強度が高い。
また、ヘルムホルツレゾネータ３の組み付け時、外向係止部３３を内リムフランジ２４に引っ掛けながらヘルムホルツレゾネータ３を車体側内周空間Ｓ２に配置すると、内側壁２６に対する管体３０の径方向の位置が一定となり、貫通孔２６ａに挿入し易くなる。よって、外向係止部３３は、ヘルムホルツレゾネータ３を組み付ける際の位置決めとしての役割も果たす。

外向係止部３３について詳細に説明すると、外向係止部３３は、図４に示すように、ヘルムホルツレゾネータ３の上部から内リムフランジ２４の右面（車幅方向内側を向く外面）２４ａに沿って径方向外側へ延出している。そして、外向係止部３３の先端部３３ａは、は、内リムフランジ２４の先端２４ｂで左側に折り返し、内リムフランジ２４の左面（車幅方向外側を向く内面）２４ｃに当接している。
ここで、外向係止部３３の先端部３３ａは、内リムフランジ２４の左面２４ｃのうち径方向外側の一部にのみ係止し、係止部分が比較的短くなっている。このため、ビードシート２０，２１にタイヤ１０２を装着した後であっても、外向係止部３３の先端部３３ａを内リムフランジ２４に係止させることができるとともに、タイヤ空気室ＭＣの密封性を損なわないようになっている。

ウェル部２２の底壁２７の内周面２７ａには、径方向外側に窪む被係止部２７ｂが形成されている。なお、被係止部２７ｂの内面には、車幅方向外側に突出する爪２７ｃが形成されている。ヘルムホルツレゾネータ３には、軸方向（車幅方向外側）に延出して被係止部２７ｂ（爪２７ｃ）に引っ掛かる軸向係止部３４が形成されている。
軸向係止部３４について詳細に説明すると、軸向係止部３４は、ヘルムホルツレゾネータ３における車幅方向外側の壁部から底壁２７の内周面２７ａに沿って車幅方向外側へ延出している。そして、軸向係止部３４の先端部３４ａは、径方向外側に折れ曲がって被係止部２７ｂ内に入り込み、爪２７ｃに対し径方向内側に係止している。以上から、ヘルムホルツレゾネータ３がリム２に対し車幅方向内側に係止して脱落し難く、ヘルムホルツレゾネータ３の固定強度が高い。

なお、特に図示しないが、軸向係止部３４は、ヘルムホルツレゾネータ３の周方向両端のそれぞれに形成されている。
また、被係止部２７ｂは、軸向係止部３４に対応するように形成されている。つまり、図１に示すように、被係止部２７ｂは、底壁２７の内周面２７ａの一部にのみに形成され、周方向に延在していない。

以上、実施形態について説明したが、本発明は実施形態で説明した例に限定されない。
ヘルムホルツレゾネータ３の固定方法に関し、実施形態のヘルムホルツレゾネータ３は、外向係止部３３や軸向係止部３４によってリム２に固定されているが、本発明はこれに限定されない。
たとえば、軸向係止部３４の代わりに底壁２７の内周面２７ａに沿って延在する延出部を形成し、この延出部と底壁２７とを接着剤により固着してもよい。
または、外向係止部３３の代わりに内リムフランジ２４の右面（外面）２４ａに沿って延在する延出部を形成し、この延出部と内リムフランジ２４とを接着剤により固着してもよい。

また、実施形態のヘルムホルツレゾネータ３は、車体側内周空間Ｓ２に配置されているが、本発明は、図５に示すように、外ビードシート２０の内周側の空間（ディスク側内周空間Ｓ３）に配置してもよい。
ここで、ディスク側内周空間Ｓ３は複数のスポーク１１により周方向に仕切られている（図６参照）。よって、ヘルムホルツレゾネータ３をディスク側内周空間Ｓ３に配置する場合、ヘルムホルツレゾネータ３の周方向の端部をスポーク１１に当接するように配置することが好ましい。そして、このような構成によれば、ヘルムホルツレゾネータ３による周方向の位置ずれが規制され、固定強度が向上する。なお、このような変形例の場合、ウェル部２２の外側壁２５に連通孔２５ａが形成される。

また、本発明においては、複数のヘルムホルツレゾネータ３のうち、一部を車体側内周空間Ｓ２に配置し、残りをディスク側内周空間Ｓ３に配置するようにしてもよい。また、貫通孔２６ａを形成する位置は、内側壁２５や外側壁２６に限定されず、底壁２７であってもよい。

また、実施形態及び上記変形例のヘルムホルツレゾネータ３は、側面視で円弧状を呈し、内周空間（車体側内周空間Ｓ２，ディスク側内周空間Ｓ３）に沿った形状となっている。言い換えると、ヘルムホルツレゾネータ３の略全体が内周空間（車体側内周空間Ｓ２，ディスク側内周空間Ｓ３）に収まる形状となっている。
しかしながら、本発明のヘルムホルツレゾネータは、円弧状のものに限定されない。つまり、本発明は、一対のビードシート２０，２１の内周側の空間に配置できる形状であれば特に限定されない。以下、変形例に係るヘルムホルツレゾネータを図６、図７を参照しながら説明する。

図６に示すように、変形例のヘルムホルツレゾネータ４は、側面視で側面視扇状に形成されている。ヘルムホルツレゾネータ４は、ディスク１のスポーク１１，１１間に配置され、ヘルムホルツレゾネータ４の外周部分４０がディスク側内周空間Ｓ３に配置されている。
ヘルムホルツレゾネータ４には周方向外側に延出する取付部４１が形成されるとともに、この取付部４１が隣り合うスポーク１１に対しボルトで締結され、ヘルムホルツレゾネータ４がディスク１に固定されている。
なお、変形例において、ヘルムホルツレゾネータ４は９０°間隔で配置され、合計４つヘルムホルツレゾネータ４が車両用ホイール１００Ａ組み付けられている。

図７に示すように、ヘルムホルツレゾネータ４の外周部分４０には管体４２が設けられている。管体４２は外側壁２５の連通孔２５ａ内に配置され、副気室ＳＣ内とタイヤ空気室ＭＣ内とが連通している。
また、ヘルムホルツレゾネータ４の径方向の長さは、スポーク１１とほぼ同じに形成されており、実施形態で説明した円弧状のヘルムホルツレゾネータ３（図１参照）よりも径方向に拡大している。つまり、ヘルムホルツレゾネータ４内に形成された副気室ＳＣの容積も、実施形態で説明した円弧状のヘルムホルツレゾネータ３の副気室ＳＣよりも大きい仕様となっている。
以上から、本発明は、円弧状のヘルムホルツレゾネータ３に限られず、騒音を効果的に低減できる副気室ＳＣの容積が大きいヘルムホルツレゾネータ４を用いることができる。
なお、車体側内周空間Ｓ２の径方向内側には、ブレーキキャリパ（不図示）が配置される。よって、径方向に拡大したヘルムホルツレゾネータ４を用いる場合には、ディスク側内周空間Ｓ３に配置する必要がある。

１ ディスク
２ リム
３，４ ヘルムホルツレゾネータ
１０ ホイールハブ
１１ スポーク
２０，２１ ビードシート（外ビードシート，内ビードシート）
２２ ウェル部
２３，２４ リムフランジ（外リムフランジ，内リムフランジ）
２５，２６ 側壁（外側壁，内側壁）
２５ａ，２６ａ 連通孔
２７ 底壁
２７ｂ 被係止部
２７ｃ 爪
３０，４２ 管体
３１ シール部材
３２ リブ
３３ 外向係止部
３４ 軸向係止部
４０ 外周部分
４１ 取付部
１００，１００Ａ 車両用ホイール
１０１ 車軸ハブ
１０２ タイヤ
ＭＣ タイヤ空気室
ＳＣ 副気室
Ｓ２，Ｓ３ 内周空間（車体側内周空間，ディスク側内周空間）

Claims (3)

1. タイヤ空気室の内周壁を構成するリムと、副気室を構成するヘルムホルツレゾネータと、を備えた車両用ホイールであって、
   前記ヘルムホルツレゾネータは、前記リムに設けられたビードシートの内周側の空間に配置され、
   前記副気室は、前記リムを貫通する貫通孔を介して前記タイヤ空気室と連通しており、
   前記ビードシートは、前記リムに設けられたウェル部よりも車幅方向外側に配置された外ビードシートであり、
   前記ヘルムホルツレゾネータは、前記外ビードシートの内周側の空間に配置され、
   前記ヘルムホルツレゾネータの周方向の端部がスポークに当接するように配置され、
   前記ヘルムホルツレゾネータは、側面視で扇状に形成されている
   ことを特徴とする車両用ホイール。
2. 前記ヘルムホルツレゾネータの管体は、前記副気室側の端部よりも前記タイヤ空気室の端部の方が径方向外側に位置するように傾斜していることを特徴とする請求項１に記載の車両用ホイール。
3. 前記ヘルムホルツレゾネータの管体は、前記リムの内周面よりも前記タイヤ空気室内に突出していることを特徴とする請求項１に記載の車両用ホイール。

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