JPWO2017159829A1 - 車両用ホイール - Google Patents

Abstract

副気室部材（１０）は、ウェル部（１１ｃ）の外周面（１１ｄ）側に配置される下面部（２５ｂ）と、下面部（２５ｂ）よりも径方向外側に配置される上面部（２５ａ）と、ウェル部（１１ｃ）に係合する一対の縁部（１４ａ、１４ｂ）とを備え、上面部（２５ａ）の上方には、上面部（２５ａ）の一部とウェル部（１１ｃ）の内壁面（１７）とによって形成された空間部（１９）が位置し、軸直断面における副気室部材（１０）の断面主軸の強軸（ＰＡ１）は、ホイール幅方向Ｙに対して第１の所定角度（θ１）だけ傾斜している。

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に起因するロードノイズを低減するホイールとしては、タイヤ空気室と連通孔を介して連通する副気室を有するヘルムホルツレゾネータ（副気室部材）が設けられたものが種々提案されている。

副気室部材は、内側に副気室を有し、ホイールの周方向に沿って長く形成される本体部を備えている（例えば、特許文献１参照）。この本体部は、上板と、底板と、底板のホイール幅方向の両端からそれぞれホイール径方向の外側に立ち上がる一対の側板とによって構成されている。

特開２０１５−１７４５０２号公報

ところで、副気室部材が十分に消音機能を発揮するためには、副気室の容積が大きく確保されることが望ましい。副気室の容積が減少すると、タイヤ空気室の気柱共鳴音に対する消音効果が低下して、タイヤ空気室の気柱共鳴音に起因するロードノイズを十分に低減することができなくなるからである。

特許文献１に開示された副気室部材は、断面主軸の強軸がホイール幅方向と平行又は略平行に配置されている。このため、副気室の容積を増大させるために副気室部材の底板をホイール径方向内側に下げた場合、リムラインと干渉するおそれがある。また、ホイールに対してタイヤを取り付けるためのタイヤ組付性を低下させることがないように配慮する必要がある。

本発明の一般的な目的は、ホイールにタイヤを取り付けるための空間部を確保しつつ、副気室の容積を減少させることがなく、副気室部材を湾曲したリムラインに沿わせて好適に配置することが可能な車両用ホイールを提供することにある。

前記の目的を達成するために、本発明は、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の外周面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、前記ウェル部の前記外周面側に配置される下面部と、前記下面部よりも径方向外側に配置される上面部と、前記上面部と前記下面部との間に形成される副気室と、幅方向両側のそれぞれで前記下面部と前記上面部とを連結すると共に、前記ウェル部に係合する第１の縁部及び第２の縁部と、を備え、前記上面部の上方には、前記上面部の一部と前記ウェル部の内壁面とによって形成された空間部が位置し、軸直断面における前記副気室部材の断面主軸の強軸（ＰＡ１）は、ホイール幅方向に対して第１の所定角度（θ１）だけ傾斜していることを特徴とする。

本発明によれば、軸直断面における副気室部材の断面主軸の強軸（ＰＡ１）を、ホイール幅方向に対して第１の所定角度（θ１）だけ傾斜させることで、上面部の上側の位置に空間部を確保することができると共に、副気室の十分な容積を確保して、その両者を調和させることができる。

また、本発明によれば、副気室部材を傾斜配置することで、ホイール径方向の内側に向かって湾曲するリムの外周面（リムライン）に沿って副気室部材を容易に装着することができる。この結果、本発明では、ホイールにタイヤを取り付けるための空間部を確保しつつ、副気室の容積を減少させることがなく、副気室部材を湾曲したリムラインに沿わせて好適に配置することができる。

さらに、本発明は、ホイール幅方向に対し、前記第１の縁部と前記第２の縁部とを通る仮想直線の傾斜角度を第２の所定角度（θ２）とした場合、前記第１の所定角度（θ１）は、前記第２の所定角度（θ２）以下であることを特徴とする。

本発明によれば、第１の所定角度（θ１）を第２の所定角度（θ２）以下とすることで、車両用ホイールに対して外側から内側に向かって伝達される力に対する剛性と、ホイール径方向の外側への遠心力に対する剛性との両者を調和させることができる。

さらにまた、本発明は、前記第１の所定角度（θ１）が、約５°以上１０°以下であることを特徴とする。

本発明によれば、第１の所定角度（θ１）を、約５°以上１０°以下とすることで、車両用ホイールに対して外側から内側に向かって伝達される力に対する剛性と、ホイール径方向の外側への遠心力に対する剛性との両者を調和させることができる。なお、第１の所定角度（θ１）は、約８°が好ましい。

本発明では、ホイールにタイヤを取り付けるための空間部を確保しつつ、副気室の容積を減少させることがなく、副気室部材を湾曲したリムラインに沿わせて好適に配置することが可能な車両用ホイールを得ることができる。

本発明の実施形態に係る車両用ホイールの斜視図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った部分拡大縦断面図である。 図２の部分拡大縦断面図である。 副気室部材と空間部との配置関係をそれぞれ示す模式図であり、（ａ）〜（ｃ）は、比較例１〜３、（ｄ）は、本実施形態をそれぞれ示している。 本発明の他の実施形態に係る車両ホイールに組み込まれた副気室部材の要部拡大断面図である。

次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態に係る車両用ホイールの斜視図である。なお、各図中において、「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。

図１に示されるように、本実施形態に係る車両用ホイール１は、ヘルムホルツレゾネータとしての副気室部材１０をホイール周方向Ｘに等間隔離間して複数有するものである。ちなみに、本実施形態では、車両用ホイール１のホイール周方向Ｘに沿って４つの副気室部材１０が配置されたものを想定している。

車両用ホイール１は、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とを備えている。副気室部材１０は、リム１１におけるウェル部１１ｃの外周面１１ｄ上に嵌め込まれて装着されている。

図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った部分拡大縦断面図、図３は、図２の部分拡大縦断面図である。
図２に示されるように、リム１１は、ホイール幅方向Ｙの両端部に形成されるビードシート１１ａ、１１ｂ同士の間で、ホイール径方向Ｚの内側（回転中心側）に向かって湾曲して窪んだウェル部１１ｃを有している。

ビードシート１１ａ、１１ｂのホイール幅方向Ｙに沿った内側には、ホイール径方向Ｚの外側に向かって膨出する一対のハンプ部１５ａ、１５ｂが対向して配置されている。ハンプ部１５ａのホイール幅方向Ｙの内側には、ハンプ部１５ａから副気室部材１０側に向かって傾斜する（下る）内壁面１７が形成されている。

ウェル部１１ｃは、タイヤ２０をリム１１に組み付ける際、タイヤ２０のビード部２１ａ、２１ｂを落とし込むために設けられている。

図２に示されるように、この副気室部材１０は、一方向に長い部材（図１参照）であって、内側に後記する副気室ＳＣを有する中空の本体部１３と、一対の縁部（第１の縁部、第２の縁部）１４ａ、１４ｂとを備えている。一対の縁部１４ａ、１４ｂは、副気室部材１０をウェル部１１ｃに係止するものである。図２、図３の軸直断面において、一対の縁部１４ａ、１４ｂのうち、ホイール幅方向Ｙ外側の縁部１４ａは、ホイール幅方向Ｙ内側の縁部１４ｂよりも下方（ホイール径方向Ｚの内側、回転中心側）に位置している。

副気室部材１０は、その長手方向に湾曲しており、ウェル部１１ｃ（図１参照）の外周面１１ｄに取り付けられた際、ホイール周方向Ｘに沿うように構成されている。本体部１３は、その長手方向（ホイール周方向Ｘ）の端部に図示しない管体を有し、その内側には副気室ＳＣと連通する連通孔（図示せず）が形成されている。

副気室部材１０は、平面視して長い矩形体を呈している。図２及び図３に示されるように、この副気室部材１０の本体部１３は、ウェル部１１ｃの外周面１１ｄ側（図１参照）に沿うように配置された底板からなり、ホイール幅方向Ｙを断面視してホイール径方向Ｚの内側に向かって窪む湾曲面で形成された下面部２５ｂを有する。なお、ウェル部１１ｃの外周面１１ｄは、図２に示されるように、下面部２５ｂに対応して、ホイール幅方向Ｙを断面視してホイール径方向Ｚの内側に向かって窪む湾曲面で形成されている。図３中において、太線一点鎖線Ａは、下面部２５ｂの湾曲面の曲線と平行な曲線で形成された湾曲するリムラインを示している。

さらに、本体部１３は、この下面部２５ｂよりも径方向外側に配置され下面部２５ｂと対向する上板である上面部２５ａと、上面部２５ａと下面部２５ｂとの間に形成される副気室ＳＣとを備える。

上面部２５ａの上方には、上面部２５ａのホイール幅方向外側の一部と、ウェル部１１ｃの内壁面１７とによって形成される空間部１９（図２中の破線参照）が位置している。この空間部１９は、後記するように、車両用ホイール１に対してタイヤ２０を容易に取り付けるための取付スペース（タイヤ組付時の逃げスペース）である。なお、本実施形態において、上面部２５ａ及び下面部２５ｂを構成する樹脂材料は、それぞれ同じ厚さとなっているが、これらの厚さは、相互に異なってもよい。

さらに、副気室部材１０の本体部１３は、一方の縁部１４ａ及び他方の縁部１４ｂと、複数の結合部３３とを備えている。一方の縁部１４ａ及び他方の縁部１４ｂは、幅方向両側のそれぞれで下面部２５ｂと上面部２５ａとを連結すると共に、ウェル部１１ｃに係合している。複数の結合部３３は、上面部２５ａ及び下面部２５ｂからそれぞれ副気室ＳＣの内部に窪むことで、上面部２５ａ及び下面部２５ｂを部分的に結合している。

上面部２５ａは、ウェル部１１ｃの外周面１１ｄ側に沿うように配置された下面部２５ｂの上方に位置し、膨らみをもつように湾曲することで副気室ＳＣを形成している。ちなみに、本体部１３のホイール周方向Ｘの端部に配置された図示しない管体の連通孔は、ホイール周方向Ｘの一端側で副気室ＳＣと連通し、他端側で外部に開口している。

図２及び図３に示されるように、上面部２５ａには、本体部１３を構成する部分に、ホイール幅方向Ｙに沿って一対の上側結合部３３ａ、３３ｂが形成されている。一対の上側結合部３３ａ、３３ｂは、ホイール幅方向Ｙに沿った内側の上側結合部３３ａと、ホイール幅方向Ｙに沿った外側の上側結合部３３ｂとから構成されている。この一対の上側結合部３３ａ、３３ｂは、上面部２５ａが下面部２５ｂ側に向かって窪むように形成されたものであり、平面視して円形状に形成されている。一対の上側結合部３３ａ、３３ｂは、副気室部材１０の長手方向（ホイール周方向Ｘ）に沿って本体部１３の幅方向に２列で並設されている。

下面部２５ｂには、一対の上側結合部３３ａ、３３ｂと対応する位置に、一対の下側結合部（図示せず）が形成されている。上側結合部３３ａ、３３ｂと下側結合部との両者を併せて結合部３３を構成している。これらの下側結合部は、下面部２５ｂが上面部２５ａ側に向かって窪むように形成されたものであり、底面視して円形状に形成されている。これらの下側結合部は、その先端部が、上面部２５ａの上側結合部３３ａ、３３ｂの先端部と一体となって、上面部２５ａ及び下面部２５ｂとを部分的に結合している。

ちなみに、副気室ＳＣ内で相互に結合された上側結合部３３ａ、３３ｂと下側結合部とは、副気室部材１０の機械的強度を向上させると共に、副気室ＳＣの容積の変動を抑制して消音機能を発揮させるものである。

本体部１３の下面部側（ホイール径方向Ｚの内側）には、下面部２５ｂが上面部２５ａ側に向かって部分的に窪んでホイール幅方向Ｙに沿って延在する図示しないビード（いわゆる横ビード）が形成されている。このビードが内側の下側結合部３３ｂと外側の下側結合部３４ｂとをそれぞれ繋ぐ方向に複数形成されることで、下面部２５ｂの面剛性が高められている。

副気室部材１０の断面主軸の強軸ＰＡ１は、ホイール幅方向Ｙ（図２、図３の二点鎖線参照）に対し、第１の所定角度θ１だけ傾斜している。この断面主軸の強軸ＰＡ１は、ホイール幅方向Ｙの外側から内側に向かって、立ち上がるように傾斜している。換言すると、断面主軸の強軸ＰＡ１は、ホイール幅方向Ｙの外側から内側に向かうにつれて、ホイール径方向Ｚの内側から外側に立ち上がって傾斜する斜線で形成されている。

なお、「断面主軸」とは、断面の図心Ｇを通る直交する二つの軸のうち、その軸に対する断面２次モーメントが最大・最小となる１組の軸をいう。この１組の軸は、図心Ｇと直交する断面（軸直角断面）における断面２次モーメントが最大になる強軸ＰＡ１と、断面２次モーメントが最小となる弱軸ＰＡ２とからなる。

本発明の実施形態に係る車両用ホイール１は、基本的に以上のように構成されるものであり、次にその作用効果について説明する。

先ず、副気室部材と空間部との配置関係について検討する。
図４（ａ）〜図４（ｄ）は、副気室部材と空間部との配置関係をそれぞれ示す模式図であり、図４（ａ）〜図４（ｃ）は、比較例１〜３、図４（ｄ）は、本実施形態をそれぞれ示している。なお、図４（ａ）〜図４（ｄ）において、元の状態を破線で示し、変位乃至変形させた状態を実線で示している。

図４（ａ）に示される比較例１は、副気室部材１０をホイール径方向Ｚの外側（太矢印参照）に向かって平行に変位させた状態を示している。比較例１では、副気室部材１０の上面部２５ａのホイール幅方向Ｙに沿った外側の一部が空間部１９内に割り込んでしまい、車両用ホイール１に対するタイヤ２０の組付性が低下する。

図４（ｂ）に示される比較例２は、空間部１９と対向する副気室部材１０の上面部２５ａに段差４０を設け、段差４０を基点としたホイール幅方向Ｙの外側部分と内側部分との間で異形断面とした状態を示している。比較例２では、上面部２５ａに段差４０があることで、上面部２５ａの剛性が低下する。また、比較例２では、車両用ホイール１に対してタイヤ２０を組み付ける際、タイヤ２０のビード部２１が段差４０に干渉してしまい、タイヤ組付性が低下する。

図４（ｃ）に示される比較例３は、副気室部材１０の下面部２５ｂの一部（斜線のハッチング部分参照）を削減して湾曲させた状態を示している。比較例３では、下面部２５ｂの一部を削減することで、副気室ＳＣの容積が減少して消音効果が低下する。

図４（ｄ）に示される本実施形態は、ホイール幅方向Ｙにおいて外側に位置する縁部１４ａの先端を中心点Ｂとして角度θだけ時計回り方向に回転させ、副気室部材１０を傾斜配置した状態を示している。本実施形態では、副気室ＳＣの容積を確保した状態で車両用ホイール１に対するタイヤ２０を円滑且つ効率良く組み付けることができる。

本実施形態では、軸直断面における副気室部材１０の断面主軸の強軸（ＰＡ１）を、ホイール幅方向Ｙに対して第１の所定角度（θ１）だけ傾斜させることで、上面部２５ａの外側でその上側の位置に空間部１９を確保することができると共に、副気室ＳＣの十分な容積を確保して、その両者を調和させることができる。

また、本実施形態では、副気室部材１０を傾斜配置することで、ホイール径方向Ｚの内側に向かって湾曲するリム１１の外周面１１ｄ（リムラインＡ）に沿って副気室部材１０を容易に装着することができる。この結果、本実施形態では、車両用ホイール１にタイヤ２０を取り付けるための空間部１９を確保しつつ、副気室ＳＣの容積を減少させることがなく、副気室部材１０を湾曲したリムラインＡ（図２参照）に沿わせて好適に配置することができる。

さらに、本実施形態では、断面主軸の強軸（ＰＡ１）をホイール幅方向Ｙの外側から内側に向かって立ち上がるように傾斜させている。例えば、車両ホイール１に物体が衝突して、車両用ホイール１の内側から外側に向かって衝撃荷重が伝達された際、この衝撃荷重が副気室部材１０に対して入力された場合に副気室部材１０が湾曲したリム１１の外周面１１ｄに押さえつけられるように作用する。このため、副気室部材１０に作用する応力を副気室部材１０の湾曲する下面部２５ｂで分散することができると共に、副気室部材１０とリム１１の係合部に係る力（一対の縁部１４ａ、１４ｂに対して入力される力）を抑制することができる。

さらにまた、本実施形態では、第１の所定角度（θ１）を、約５°以上１０°以下とすることで（５°≦θ１≦１０°）、車両用ホイール１に対して外側から内側に向かって伝達される力に対する剛性と、ホイール径方向Ｚの外側への遠心力に対する剛性との両者を調和させることができる。なお、第１の所定角度（θ１）は、約８°が好ましい（θ１＝８°）。

次に、本発明の他の実施形態に係る車両用ホイールについて説明する。
図５は、本発明の他の実施形態に係る車両ホイールに組み込まれた副気室部材の要部拡大断面図である。なお、他の実施形態において、図２、図３に示す副気室部材１０と同一の構成要素には同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。

本実施形態の副気室部材１０ａは、副気室部材１０ａの軸直断面において、外側の一方の縁部１４ａの先端と内側の他方の縁部１４ｂの先端とを通る仮想直線Ｌ（図５中の二点鎖線参照）を設定する。この仮想直線Ｌは、ホイール幅方向Ｙに対し、第２の所定角度（θ２）だけ傾斜している。仮想直線Ｌは、ホイール幅方向Ｙの外側から内側に向かって、立ち上がるように傾斜している。換言すると、一対の縁部１４ａ、１４ａの先端同士を結ぶ仮想直線Ｌは、ホイール幅方向Ｙの外側から内側に向かうにつれて、ホイール径方向Ｚの内側から外側に立ち上がって傾斜する斜線で形成されている。

本実施形態では、断面主軸の強軸ＰＡ１に係る第１の所定角度（θ１）が、仮想直線Ｌに係る第２の所定角度（θ２）以下としている（θ１≦θ２）。これにより、本実施形態では、車両用ホイール１に対して外側から内側に向かって伝達される力に対する剛性と、ホイール径方向Ｚの外側への遠心力に対する剛性との両者を調和させることができる。

１ 車両用ホイール
１０、１０ａ 副気室部材（ヘルムホルツレゾネータ）
１１ｃ ウェル部
１１ｄ 外周面
１４ａ、１４ｂ 縁部（第１の縁部、第２の縁部）
１７ 内壁面
１９ 空間部
２５ａ 上面部
２５ｂ 下面部
ＳＣ 副気室
ＰＡ１ 断面主軸の強軸
Ｌ 仮想直線
θ１ 第１の所定角度
θ２ 第２の所定角度
Ａ リムライン

Claims (3)

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の外周面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、
   前記ウェル部の前記外周面側に配置される下面部と、
   前記下面部よりも径方向外側に配置される上面部と、
   前記上面部と前記下面部との間に形成される副気室と、
   幅方向両側のそれぞれで前記下面部と前記上面部とを連結すると共に、前記ウェル部に係合する第１の縁部及び第２の縁部と、
   を備え、
   前記上面部の上方には、前記上面部の一部と前記ウェル部の内壁面とによって形成された空間部が位置し、
   軸直断面における前記副気室部材の断面主軸の強軸（ＰＡ１）は、ホイール幅方向に対して第１の所定角度（θ１）だけ傾斜していることを特徴とする車両用ホイール。
2. 請求項１記載の車両用ホイールであって、
   ホイール幅方向に対し、前記第１の縁部と前記第２の縁部とを通る仮想直線の傾斜角度を第２の所定角度（θ２）とした場合、
   前記第１の所定角度（θ１）は、前記第２の所定角度（θ２）以下であることを特徴とする車両用ホイール。
3. 請求項１又は請求項２記載の車両用ホイールにおいて、
   前記第１の所定角度（θ１）は、約５°以上１０°以下であることを特徴とする車両用ホイール。

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