JP2008230408A - 車両用ホイールとその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高い操縦安定性を確保しつつ車両への振動を抑制し、乗り心地がよく、車内騒音の低減を実現でき、高い生産性と製造時の作りやすさを極力実現した車両用ホイールとその製造方法を提供する。
【解決手段】タイヤ主気室と副気室３との間で共鳴吸収を可能とするように設けられた連通孔５を有する車両用ホイール１の製造方法である。蓋部材１３上に導入孔２０を設けて、内部に柱状の開口部２１を備えた第一の治具２２と、丸みを帯びた先端部２４を有した棒状の第二の治具２３と、第一の治具２２と第二の治具２３との間に導入孔２０とを、同一直線上に配置して、先端部２４を開口部２１内側の方向へ導入孔２０に押圧することにより、導入孔２０の拡張と、導入孔２０周縁部の開口部２１内側への伸長とを、行って導入孔２０から開口部２１内側へ伸長された突出部２５を形成して連通孔５を得る。
【選択図】図１

Description

本発明は、タイヤを取り付ける車両用ホイールとその製造方法に関し、詳しくは高い操縦安定性を確保しつつ車両に伝達される振動を抑制し、乗り心地の向上、車内騒音の低減等を実現できる車両用ホイールを高い生産性で得ることができるとともに、製造時の作りやすさ等を実現した車両用ホイールとその製造方法に関する。

近年、自動車、特に、高級車とされる自動車においては、操縦安定性と車内空間の快適さとが共に求められている。このため、いわゆる足回りと呼ばれるタイヤ、車両用ホイール、サスペンション等においては、例えば、サスペンションのアクティブ制御技術、防振ゴムやタイヤの構造の改良技術等が開発されてきている。

車両用ホイールに関しても種々の改良がなされており、例えば、車内騒音に対して、その大きな要因であるタイヤ空洞共鳴音を抑えるべく、副気室をリムホイール内に設け、この副気室とタイヤ内部主気室と連通させる連通孔の寸法を調整することによりヘルムホルツ共鳴吸音器として作用させる車両用ホイール等が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−２９１８９６号公報

しかしながら、特許文献１に示すリムホイールは、連通部を形成する方法については具体的に開示されていない。特許文献１に示すリムホイールにおいて、タイヤ主気室と副気室とでヘルムホルツ共鳴吸音器として作用させるためには、この連通部を高い精度で形成する必要があり、生産工程の増加、コストの上昇等が避けられない。

本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、高い操縦安定性を確保しつつ車両への振動を抑制し、乗り心地がよく、車内騒音の低減を実現でき、高い生産性と製造時の作りやすさを極力実現した車両用ホイールとその製造方法を提供することにある。

本発明者は、上記課題を解決するため、鋭意検討した結果、以下の構成を採用することにより上記課題を達成することを見出し、本発明を完成するに至った。即ち、本発明は下記に示す通りである。

［１］少なくとも１つ以上の連通孔を備えた金属からなる蓋部材によって、少なくとも一部が形成された副気室が車両用ホイールのリム外周面上にて環状に設けられた状態で、連通孔がタイヤ主気室と副気室との間で共鳴吸収を可能とするように設けられた連通孔を有する車両用ホイールの製造方法であって、蓋部材上の連通孔を設ける位置に連通孔より小さな径の導入孔を設けて、内部に柱状の開口部を備えた第一の治具と、開口部の内部に収容しうる棒状の第二の治具と、第一の治具と第二の治具との間に導入孔とを、同一直線上に配置して、先端部を開口部内側の方向へ導入孔に押圧することにより、導入孔の拡張と、導入孔周縁部の開口部内側への伸長とを、行って導入孔から開口部内側へ伸長された突出部を形成して連通孔を得る車両用ホイールの製造方法。

［２］導入孔を設けた後に、導入孔の内壁表面に研磨処理を施す前記[１]に記載の車両用ホイールの製造方法。

［３］少なくとも１つ以上の連通孔を備えた金属からなる蓋部材によって、少なくとも一部が形成された副気室が車両用ホイールのリム外周面上にて環状に設けられた状態で、連通孔がタイヤ主気室と副気室との間で共鳴吸収を可能とするように設けられた連通孔を有する車両用ホイールの製造方法であって、蓋部材上の連通孔を設ける位置に、プレス加工により凹部を設け、凹部の底面部中央に連通孔より小さな径の底面導入孔を設け、内部に柱状の開口部を備えた第一の治具と、開口部の内部に収容しうる棒状の第二の治具と、第一の治具と第二の治具との間に凹部とを、同一直線上に配置して、先端部を開口部内側の方向へ凹部に押圧することにより、底面導入孔の拡張と、凹部の開口部内側への伸長とを、行って凹部が開口部内側へ伸長された突出部を形成して連通孔を得る車両用ホイールの製造方法。

［４］底面導入孔を設けた後に、底面導入孔の内壁表面に研磨処理を施す前記［３］に記載の車両用ホイールの製造方法。

［５］第二の治具は丸みを帯びた先端部を有して先端部から開始して次第に径を大きくした棒状である前記［１］〜［４］のいずれかに記載の車両用ホイールの製造方法。

［６］前記［１］〜［５］のいずれかに記載の製造方法により得られた連通孔を有する車両用ホイール。

［７］連通孔内壁表面の長手方向の曲率半径の最小値が蓋部材の厚み以上かつ厚みの２倍以下であって、連通孔外壁表面の長手方向の曲率半径の最小値が蓋部材の厚み以下である前記［６］に記載の連通孔を有する車両用ホイール。

［１］または［３］の構成によれば、蓋部材を別体で製造した後、リム外周面上にて蓋部材とリムとを固定して副気室を形成するため、ツーピースタイプのホイールだけでなく、鋳造一体型の車両用ホイールの場合であっても容易に形成することが可能である。また、生産工程が少なく、コストを抑えることができる。

［１］の構成によれば、第二の治具が棒状であり、導入孔の拡張をする際に導入孔に亀裂を生じさせることがなく、導入孔周縁部の開口部内側への伸長が容易である。

［３］の構成によれば、蓋部材上の連通孔を設ける位置に、あらかじめプレス加工により凹部を設けることで、所望の連通孔の形状に近い凹部が設けられ、その後で、突出部を形成する。従ってこの凹部を形成する工程によって突出部を形成することが容易になる。

［５］の構成によれば、第二の治具が丸みを帯びた先端部を有して先端部から開始して次第に径を大きくした棒状であるため、導入孔の拡張をする際に導入孔に亀裂を生じさせることがなく、更に導入孔周縁部の開口部内側への伸長が容易である。

［２］または［４］の構成によれば、導入孔または底面導入孔をそれぞれ設けた後に、導入孔または底面導入孔の内壁表面に研磨処理を施すことで、突出部を形成する際に導入孔または底面導入孔に亀裂が生じるのを防ぐことができる。

［６］の構成によれば、連通孔が蓋部材と一体で形成されるため、車両用ホイールの回転に伴う振動に強く、長期間の使用にも耐えられる。

［７］の構成によれば、ヘルムホルツ共鳴吸収が可能である連通孔の精度が満たされるばかりでなく、連通孔の付け根部分の強度が充分に確保される。

本発明によれば、高い操縦安定性を確保しつつ車両に伝達される振動を抑制し、乗り心地の向上、車内騒音の低減等を実現でき、溶接欠陥などによる故障の低減した車両用ホイールを高い生産性で得ることが出来る。

以下、図面を参照して、本発明をその実施形態に基づいて説明するが、本発明は、これに限定されて解釈されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて、種々の変更、修正、改良を加え得るものである。

図１、図２はそれぞれ本発明の製造方法により製造された車両用ホイール１を模式的に示す模式的平面図、模式的断面図である。図中の矢印はホイール軸方向１９を示す。図３、図４はそれぞれ蓋部材１３を示す模式的斜視図及び模式的断面図である。本発明に係る車両用ホイール１は、リム外周面４上に副気室３を備えた車両用ホイール１であり、図３、図４で示されるような蓋部材１３が、図１、図２に示されるようにリム外周面４上に固定されることで、副気室３を備えている。また、副気室は図１、２に示すように複数であっても良く、本実施の形態では複数の副気室を有した車両用ホイールとして説明する。

以下、本発明に係る車両用ホイールの製造方法をより詳しく説明する。

蓋部材１３を材質として金属、好ましくはリム２と同種の金属、例えばアルミニウムやマグネシウム等の軽合金を用いて別体で作成するが、蓋部材１３とリム２とを接合する方法は特に限定しない。蓋部材１３がリム外周面４上においてその位置が固定されさえすれば良い。また蓋部材１３の形状は特に限定しない。

図１３に示すように蓋部材１３と、蓋部材１３の開口部の形状と対応して密封することが可能な下蓋部材１２とを、重ね合わせて固定することで副気室３を形成することが可能である。蓋部材１３と下蓋部材１２とを重ね合わせた状態でリム外周面上に固定する方法は問わない。

また、蓋部材１３及び下蓋部材１２が板厚４ｍｍ以内の薄肉部材である場合、図１３に示すように蓋部材１３と下蓋部材１２とを重ね合わせた状態で強固に固定するためにはレーザー溶接治具３１等を用いて接合することが好ましい。レーザー溶接治具３１等は金属表面の酸化膜を容易に突き破り溶接することができるから、特にアルミニウム系材料のように、鉄系材料に比べて金属表面に酸化膜のできやすい溶接の困難となる材料に接合することが可能である。蓋部材１３と下蓋部材１２が重ね合わされる部分全周または一部に段差１１を設けて、蓋部材１３と下蓋部材１２が重ね合わされる部分の全周または一部を接合部１０として、この接合部１０をレーザー溶接治具３１等を用いて接合することが好ましい。接合部１０の全周をレーザー溶接治具３１等を用いて接合することにより、副気室３を気密に形成することができる。なお「気密」とは連通孔５を塞いだ場合に副気室３に密閉空間が形成されることを意味する。

このとき、図１３に示すレーザー溶接治具としては、ＣＯ_２レーザーまたはＹＡＧレーザー等を用いることができる。ＣＯ_２レーザーに比べて、レーザーの波長が短いため、金属材料に対する反射が少なく、エネルギーの吸収が大きいＹＡＧレーザーを用いることが好ましい。また、蓋部材１３及び下蓋部材１２が板厚４ｍｍ以内のアルミニウム系薄肉部材である場合、ＹＡＧレーザーの出力をパルス制御することが、表面の酸化膜を高い出力で突き破り、突き破った後に低い出力で安定した溶接ができることから更に好ましい。

金属からなる、例えばアルミニウム合金（Ａ５０５２−０）からなり、板厚が１．５ｍｍの蓋部材１３上にΦ８．３ｍｍで高さが４．７ｍｍの連通孔５を設ける際に以下の工程を経る。

連通孔５を設ける位置に連通孔５より小さな径の図５に示されるようなΦ３．０ｍｍの導入孔２０をドリルやレーザー等を用いて設ける。更にこの導入孔２０の内壁に対してバフ磨き等によって研磨処理を施す。次に、図５に示すような内部に柱状の開口部２１を備えた第一の治具２２と、開口部２１の内部に収容しうる丸みを帯びた先端部２４を有して先端部２４から開始して次第に径を大きくした棒状の第二の治具２３を用い、第一の治具２２と第二の治具２３との間に導入孔２０とを、同一直線上に配置するよう蓋部材１３を固定する。続いて先端部２４を図５に示される方向３０即ち開口部２１の内側へ向かって導入孔２０に荷重２ｔで押圧する。

先端部２４を導入孔２０に押圧し、導入孔２０の拡張と、導入孔２０周縁部の開口部２１内側への伸長とを行うことにより、導入孔２０から開口部２１内側へ伸長された図６に示す突出部２５を形成し、図７に示すような連通孔５を得る。

また上記と同様の金属からなる、例えばアルミニウム合金（Ａ５０５２−０）からなり、板厚が１．５ｍｍの蓋部材１３上にΦ８．３ｍｍで高さが４．７ｍｍの連通孔５を設ける際に次の工程を経ることもできる。

図８に示されるように蓋部材１３上の連通孔５を設ける位置に、プレス加工により凹部４０を設ける。続いて図９に示すように、凹部４０の底面部４１の中央に連通孔５より小さな径の底面導入孔４３を設ける。この底面導入孔４３の内壁に対してバフ磨き等によって研磨処理を施す。更に図１０に示すような内部に柱状の開口部２１を備えた第一の治具と、開口部２１の内部に収容しうる丸みを帯びた先端部２４を有して先端部２４から開始して次第に径を大きくした棒状の第二の治具２３を用い、第一の治具２２と第二の治具２３との間に凹部４０とを、同一直線上に配置するよう蓋部材１３を固定する。続いて先端部２３を図１０に示す方向３０即ち開口部２１の内側へ向かって凹部に荷重２ｔで押圧する。

先端部２４を凹部４０に押圧し、底面導入孔４３の拡張と、凹部の開口部２１内側への伸長とを行うことにより、凹部４０から開口部２１内側へ伸長された図１０に示す突出部２５を形成し、図１１に示すような連通孔５を得る。

上述のようにして得られる連通孔５は、図１２に示すように連通孔５内壁表面５１における連通孔５の長手方向５０の曲率半径の最小値が蓋部材１３の厚み以上かつ厚みの２倍以下であることが好ましい。また、連通孔５の外壁表面５２における連通孔５の長手方向５０の曲率半径の最小値が蓋部材１３の厚み以下であることが好ましい。このとき、「長手方向５０の曲率半径」とは長手方向５０に平行な平面での断面形状において測定される曲率半径のことを言う。

さらに、本実施形態の車両用ホイールにおいては、図１、図２の副気室３に連通する連通孔５が設ける際、この副気室３と連通孔５とによって良好な共鳴吸収の効果を得るためには、副気室３と連通孔５とが、下記式（１）の関係を満たすように構成されていることが好ましい。

（但し、Ｖは副気室３の総体積（ｃｍ³）、Ｓは連通孔５の総断面積（ｃｍ²）、Ｌは連通孔５の長さ（ｃｍ）、Ｎは一つの副気室３に穿設する連通孔５の数（個）、及びＣは音速（ｃｍ／ｓｅｃ）を示す）

本発明による副気室３と連通孔５とが、前記式（１）の関係を満たすように構成されることにより、本実施形態の車両用ホイールに装着したタイヤの空洞共鳴音と同程度の周波数となるように共鳴周波数を設定することが可能となり、タイヤの空洞共鳴音を減少させることができる。なお、本実施形態の車両用ホイールにおいて、副気室３の数が二つ以上であり、それぞれの副気室３に穿設された連通孔５の数が異なる場合には、前記式（１）におけるＮは一つの副気室３に穿設する連通孔５の平均数（個）のことである。

また、本実施形態の車両用ホイールにおいては、図１において、副気室３の総体積が、車両用ホイールに実際にタイヤを装着した際のタイヤ主気室の体積に対して２〜２５体積％に相当することが好ましく、３〜１５体積％に相当することがさらに好ましい。なお、副気室３の総体積が２体積％未満であると、走行時の乗り心地の改良効果や共鳴吸収の効果が低下することがあり、２５体積％を超えると、上述した共鳴吸収を行う場合には、低周波に対してバネ定数が下がり、減衰性が低下することがある。

本発明に係る車両用ホイールの製造方法によれば、車両用ホイールを作業性よく、かつ簡便、高精度に製造することができ、しかも、得られる車両用ホイールは、機械的強度に
も優れ安定した走行を実現することが出来る。したがって、車両用ホイールの製造方法として、工業上極めて有益である。

本発明の車両用ホイールを模式的に示す平面図である。 本発明の車両用ホイールを模式的に示す断面図である。 蓋部材を示す模式的斜視図である。 蓋部材を示す模式的断面図である。 第一の治具、第二の治具及び導入孔を示す模式的断面図である。 第一の治具と第二の治具とで、導入孔付近に突出部を形成する工程を説明する模式的説明図である。 第二の治具により、突出部から連通孔を形成する工程を説明する模式的説明図である。 凹部を示す模式的断面図である。 底面導入孔を示す模式的断面図である。 第一の治具と第二の治具とで、底面導入孔付近に突出部を形成する工程を説明する模式的説明図である。 第二の治具により、突出部から連通孔を形成する工程を説明する模式的説明図である。 連通孔の内壁表面と外壁表面とを示す説明図である。 蓋部材と下蓋部材を溶接する模式的断面図である。

符号の説明

1：車両用ホイール、２：リム、３：副気室、４：リム外周面、５：連通孔、６：ディスク、１０：溶接箇所、１１：段差、１２：下蓋部材、１３：蓋部材、１９：ホイール軸方向、２０：導入孔、２１：開口部、２２：第一の治具、２３：第二の治具、２４：先端部、２５：突出部、３０：押圧する方向、３１：レーザー溶接治具、４０：凹部、４１：凹部底面、４３：底面導入孔、５０：連通孔の長手方向、５１：連通孔の内壁表面、５２：連通孔の外壁表面。

Claims (7)

1. 少なくとも１つ以上の連通孔を備えた金属からなる蓋部材によって、少なくとも一部が形成された副気室が車両用ホイールのリム外周面上にて環状に設けられた状態で、前記連通孔がタイヤ主気室と前記副気室との間で共鳴吸収を可能とするように設けられた前記連通孔を有する車両用ホイールの製造方法であって、
   前記蓋部材上の前記連通孔を設ける位置に前記連通孔より小さな径の導入孔を設けて、
   内部に柱状の開口部を備えた第一の治具と、前記開口部の内部に収容しうる棒状の第二の治具と、前記第一の治具と前記第二の治具との間に前記導入孔とを、同一直線上に配置して、
   前記先端部を前記開口部内側の方向へ前記導入孔に押圧することにより、前記導入孔の拡張と、前記導入孔周縁部の前記開口部内側への伸長とを、行って前記導入孔から前記開口部内側へ伸長された突出部を形成して前記連通孔を得る車両用ホイールの製造方法。
2. 前記導入孔を設けた後に、前記導入孔の内壁表面に研磨処理を施す請求項１に記載の車両用ホイールの製造方法。
3. 少なくとも１つ以上の連通孔を備えた金属からなる蓋部材によって、少なくとも一部が形成された副気室が車両用ホイールのリム外周面上にて環状に設けられた状態で、前記連通孔がタイヤ主気室と前記副気室との間で共鳴吸収を可能とするように設けられた前記連通孔を有する車両用ホイールの製造方法であって、
   前記蓋部材上の前記連通孔を設ける位置に、プレス加工により凹部を設け、
   前記凹部の底面部中央に前記連通孔より小さな径の底面導入孔を設け、
   内部に柱状の開口部を備えた第一の治具と、前記開口部の内部に収容しうる棒状の第二の治具と、前記第一の治具と前記第二の治具との間に前記凹部とを、同一直線上に配置して、
   前記先端部を前記開口部内側の方向へ前記凹部に押圧することにより、前記底面導入孔の拡張と、前記凹部の前記開口部内側への伸長とを、行って前記凹部が前記開口部内側へ伸長された突出部を形成して前記連通孔を得る前記車両用ホイールの製造方法。
4. 前記底面導入孔を設けた後に、前記底面導入孔の内壁表面に研磨処理を施す請求項３に記載の車両用ホイールの製造方法。
5. 前記第二の治具は丸みを帯びた先端部を有して前記先端部から開始して次第に径を大きくした棒状である請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両用ホイールの製造方法。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の車両用ホイールの製造方法により得られた前記連通孔を有する車両用ホイール。
7. 前記連通孔内壁表面の長手方向の曲率半径の最小値が前記蓋部材の厚み以上かつ厚みの２倍以下であって、前記連通孔外壁表面の長手方向の曲率半径の最小値が前記蓋部材の厚み以下である請求項６に記載の車両用ホイール。

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