JP2009107357A - 車両用ホイール - Google Patents
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Abstract
題とする。
【解決手段】副気室部材13Cは、副気室部材13Aの底板25aに、副気室SC側に窪み、ホイール周方向に伸びる縦ビード31を複数本形成するとともに、副気室SC側に窪み、ホイール幅方向に伸びる横ビード32を複数本形成して、更に、底板25a側から上板25bに向かって局部的に深い窪みを形成し、その窪みの底部において底板25aと上板25bとが接合して、上面突き当て部(結合部)33Aを、複数個所に構成する。本変形例の副気室部材13Cでは、ホイール幅方向の中央において、ホイール周方向に1列に伸びて、等間隔に上面突き当て部33Aを11箇所設けてある。
【選択図】図10
Description
また、副気室を構成する部材の材料としては、金属、樹脂等が使用できるが、軽量化、量産性の向上、副気室の気密性確保等を考慮すると、軽量でブロー成型可能な樹脂が望ましい。
しかしながら、材料として樹脂を使用した場合、金属を使用する場合に比べ、副気室を構成する壁材の面剛性が低いため、気柱共鳴によってタイヤ空気室内でプラス側、マイナス側、交互に変動する空気圧変動が生じたときに副気室の容積がわずかに増減し、ヘルムホルツ・レゾネータとしての消音性能が十分に得られない場合がある。
この場合、前記壁材の肉厚を増して剛性を高めることが考えられるが、壁材の肉厚を増すと副気室部材の重量増となり、副気室部材に作用する遠心力も増加することから、副気室部材をウェル部に固定するための部材も強度を必要とし、その結果ますます車両用ホイールが重くなる。
副気室部材は、樹脂で形成され、ウェル部の外周面側の底板と、その底板との間で副気室を形成する上板と、副気室とタイヤ空気室を連通する連通孔と、からなる本体部と、底板と上板とを結合するとともに、本体部から第1の縦壁面と第2の縦壁面に延出して、第1の縦壁面と第2の縦壁面のそれぞれに形成された溝部に係止される縁部と、を有し、上板はウェル部の外周面側から離間する方向に凸となるように湾曲していることを特徴とする。
また、副気室の本体部を構成する上板と底板の壁材のうち上板が、ウェル部の外周面側から離間する方向に凸となるように湾曲している、つまり、副気室から外側に凸の形状に湾曲しているので、副気室内の内圧が高まった場合にも、上板の外側への膨張が抑制され、副気室の容積変動が抑制される。
副気室部材は、樹脂で形成され、ウェル部の外周面側の底板と、その底板との間で副気室を形成する上板と、副気室とタイヤ空気室を連通する連通孔と、からなる本体部と、底板と上板とを結合するとともに、本体部から第1の縦壁面と第2の縦壁面に延出して、第1の縦壁面と第2の縦壁面のそれぞれに形成された溝部に係止される縁部と、を有し、上板及び/又は底板にはビードが形成されていることを特徴とする。
請求項3の発明によれば、副気室の本体部を構成する壁材の上板及び/又は底板にはビードが形成されているので、ビードが形成された壁材の面剛性が高まる。更に、副気室の本体部を構成する壁材の上板と底板の一方から、又は両方から、副気室内部側へ窪んで上板と底板とを部分的に結合する結合部が形成されているので、結合部分で上板と底板との離間距離が固定され、堅く結合されることになる。その結果、副気室内の内圧変動に対して、壁材の内外へのへこみ、膨張が抑制され、副気室の容積変動が抑制される。
副気室部材は、樹脂で形成され、ウェル部の外周面側の底板と、その底板との間で副気室を形成する上板と、副気室とタイヤ空気室を連通する連通孔と、からなる本体部と、底板と上板とを結合するとともに、本体部から第1の縦壁面と第2の縦壁面に延出して、第1の縦壁面と第2の縦壁面のそれぞれに形成された溝部に係止される縁部と、を有し、副気室には、上板と底板の一方から、又は両方から、副気室内部側へ窪んで上板と底板とを部分的に結合する結合部が形成されていることを特徴とする。
また、樹脂で副気室を構成した場合でも、タイヤ空気室の圧力変動による副気室容積の変動が小さく、消音機能が維持できる、薄肉の壁材で構成した副気室を形成することができる。その結果、副気室部材の本体部を軽量に構成できるだけでなく、副気室をウェル部に係止するための縁部にかかる遠心力も軽減されて、縁部も薄肉にでき、本体部及び縁部を含めた副気室部材全体が軽量にでき、副気室部材を備えた車両用ホイール全体を軽量化することができる。
本実施形態に係る車両用ホイールは、ウェル部側に副気室部材(ヘルムホルツ・レゾネータ)を嵌め込んで固定することを主な特徴としている。
ここでは、先ず車両用ホイールの全体構成について説明した後に、副気室部材の構成について説明する。
先ず、図1から図3を参照して(適宜図7を参照して)車両用ホイールの全体構成について説明する。
図1は、本実施形態に係る車両用ホイールの斜視図である。図2は、図1の車両用ホイールにタイヤを装着した車輪の要部正面断面図である。図3は、車両用ホイールの側面断面図であって、副気室部材の配置位置を示す図である。
図1に示すように、車両用ホイール10は、タイヤ20(図2参照)を装着するためのリム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、リム11を構成するウェル部11cの外周面11d(図7の(a)参照)上に固定される副気室部材13とから構成される。
なお、タイヤ20に関して、符号21はタイヤ本体、符号22はインナライナを示す。
なお、これらの材料は限定されるものではなく、スチール(鋼)等から形成されるものであっても良い。また、車両用ホイール10は、スポークホイールであっても良い。
なお、図1から図3では単に副気室部材13と表示しているが、後記するように本実施形態における副気室部材の1例である副気室部材13Aの他に、その変形例である副気室部材13B(図9の(a),(b)参照)、副気室部材13B’(図9の(c),(d)参照)、副気室部材13C(図10参照)、副気室部材13D(図11の(a)参照)、副気室部材13E(図11の(b)参照)等を代表して副気室部材13と表示したものである。
次に、図4から図7を参照しながら(適宜図2を参照して)副気室部材13について説明する。
図4は、本実施形態における副気室部材の斜視図であり、図5はホイール周方向に湾曲した副気室部材を平面状に展開して図4のD方向から見た展開平面図である。図6の(a)は、図4におけるA−A’部分断面図(A側)であり、(b)は、図4におけるC−C断面図であり、(c)は、副気室部材の突出部を図4のD方向から見た部分平面図である。図7の(a)は、副気室部材を取り付けたウェル部を部分的に拡大した要部正面断面図、(b)は、ウェル部の縦壁に形成された切欠き部の斜視図である。
副気室部材13Aは、底板25a(図6の(a)参照)と上板25b(図6の(a)参照)との内部に副気室SC(図6の(a)参照)が形成される本体部13aと、この本体部13aからその周囲に延出する板状の縁部13e(図4参照)とを備えている。この縁部13eは、本体部13aのホイール周方向にも、本体部13aのホイール幅方向にも設けられている。
縁部13eの肉厚t1(図6の(a),(b)参照)は、本体部13aの底板25a及び上板25bの肉厚t2と同じ厚さとなっている。また、縁部13e1,13e2の前記ホイール幅方向の両端は肉厚t1より大きい外径の、ホイール周方向に伸びる円形断面の端縁13c,13cとなっている。
なお、本実施形態での縁部13e(縁部13e1,13e2,13e3)は、肉厚t1や後記する材料を適宜に決定することでバネ弾性を有している。
ちなみに、副気室部材13Aは、図7の(a)に示すように、本体部13aから第1の縦壁面15側と第2の縦壁面16側にそれぞれ延出する縁部13e1,13e2の両端縁13c,13cが各溝部17に嵌り込むことで第1の縦壁面15と第2の縦壁面16に係止されている。
ちなみに副気室部材13Aは、後記するように、車両用ホイール10の回転による遠心力が作用した際に、湾曲部13dが逆にホイール径方向外側に向かって凸となる方向に反転しようとして第1の縦壁面15と第2の縦壁面16とに対する両端縁13c,13cの押圧力を増大させるようになっている。
縦壁14は、図7の(a)に示すように、ウェル部11cの外周面11dからホイール径方向外側に立ち上がる第1の縦壁面15を形成するように外周面11dに立設されている。そして、縦壁14は、外周面11dのホイール周方向に延びて環状となっている。また、ウェル部11cのホイール幅方向内側(車両内側)に形成される側面部11eには、第1の縦壁面15と対向するように第2の縦壁面16が設けられる。
なお、本実施形態での縦壁14は、リム11を鋳造する際にウェル部11cと一体に成形される。
ちなみに、溝部17,17は、縦壁14及び側面部11eのそれぞれに機械加工を施して形成される。
なお、切欠き部14aは、リム11を鋳造する際に縦壁14と同時に形成されるか、縦壁14に機械加工を施して形成される。
再び図4から図7に戻って突出部18について説明する。
副気室部材13Aは、図4及び図5に示すように、車両用ホイール10の回転方向Xと交差する方向Y(本実施形態では直交する方向)に本体部13aから突出する突出部18を備えている。
ちなみに、図5に示すように、突出部18と縁部13e1との間には、隙間Gが形成されている。
ちなみに、隙間G,Gは、切欠き部14aに突出部18を嵌め込む際に、嵌り易くするものである。また、縁部13e1が遠心力で撓むときに撓み易くし、突出部18やそれに続く根元部18aと、縁部13e1と、の間で疲労亀裂が入らないようにするためである。
突出部18は、図7の(b)に示すように、管部材Pで形成されており、この管部材Pの内側には、副気室SCとタイヤ空気室MC(図2参照)とを繋ぐ連通孔13bが形成されている。
ちなみに、副気室部材13Aは、図2に示すように、ホイール中心軸から副気室部材13Aのホイール径方向外側端までの最大径D1が、ホイール中心軸からビードシート部11aまでの径D2よりも小さく設定されている。この結果、タイヤ20の装着の際に支障にならないようになっている。
連通孔13b(図7の(b)参照)の断面形状は、特に制限はなく、本実施形態では円形となっているが、楕円形、多角形、トンネル形状等のいずれであっても良い。連通孔13bの直径は、断面が円形の場合には、5mm以上が好ましい。また、円形以外の断面形状の連通孔13bは、その断面積で同じ断面積の円形に換算して直径5mm以上のものが好ましい。
f0(Hz):共鳴周波数
C(m/s):副気室SC内部の音速(=タイヤ空気室MC内部の音速)
V(m3) :副気室SCの容積
L(m) :連通孔13bの長さ
S(m2) :連通孔13bの開口部断面積
α :補正係数
なお、前記共鳴周波数f0は、タイヤ空気室MCの共鳴周波数に合わせられる。この際、図3に示す4つの副気室部材13Aの共鳴周波数f0は、全て同じに設定しても良いし、違えても良い。具体的には、タイヤ空気室MCの共鳴周波数に2つの共鳴周波数(f1,f2)が認められる場合に、4つの副気室部材13Aの共鳴周波数f0を(f1+f2)/2に設定することができる。また、ホイール中心軸を挟んで略対向する1対の副気室部材13A,13Aの共鳴周波数f0をf1に設定し、他の1対の副気室部材13A,13Aの共鳴周波数f0をf2に設定することもできる。
図8の(a)は、遠心力が作用した副気室部材の挙動を示す概念図であって、図4におけるB−B断面図であり、(b)は、副気室内の内圧が増加した場合の、実施形態における副気室と比較例の副気室との本体部の変形比較図である。
この押し込みによって、縁部13e2だけでなく縁部13e1も仮の嵌め込み状態から完全な嵌め込み状態になる。
このとき、縁部13e1,13e2は、バネ弾性を有しているので、副気室部材13Aは、第1の縦壁面15と第2の縦壁面16の間に簡単にかつ強固に固定される。
そして、突出部18の内側には、連通孔13bが形成されているので、突出部18と別途に連通孔13bを形成するための部材を設けなくても良く、車両用ホイール10は、その構造が簡素化されて更なる軽量化を図ることができる。
その結果、副気室部材13Aの本体部13aが軽量にできるので、遠心力に対して副気室部材13Aを支える縁部13eの肉厚もその分薄くでき、副気室部材13A全体の重量を軽量化できる。従って、副気室部材13Aを取り付けた車両用ホイール10も軽量化できる。
また、この車両用ホイール10では、副気室SCを形成する本体部13aの底板25a及び上板25bのホイール幅方向の断面形状が、副気室から外に向かって扁平な凸形状になっているので、ホイール中心軸からの副気室部材13Aのホイール径方向最外側までの最大径D1を小さくしながらも、副気室SCの所定の容積を確保することができる。
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。
なお、以下に説明する変形例における車両用ホイールにおいて、前記実施形態と同様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は省略する。
図9の(a),(b)は、第1の変形例の副気室部材を示す図であり、(a)は、副気室部材をホイール径方向内側から見た展開平面図であり、(b)は、(a)におけるE−E矢視断面図である。
第1の変形例の副気室部材13Bは、副気室部材13Aの底板25aに、副気室SC側に窪み、ホイール周方向に伸びる縦ビード31を、例えば、4本形成するとともに、副気室SC側に窪み、ホイール幅方向に伸びる横ビード32を、例えば、15本形成したものである。
このように、ホイール径方向断面における浅い凸形状の湾曲の底板25aに縦ビード31と横ビード32を設けることにより、副気室SCの内圧が増加した場合、副気室部材13Bではほとんど底板25aのホイール径方向内方側への膨張が更に抑制される。
特に、副気室SC内の圧力が増加した場合には、外方への湾曲の度合いが小さい底板25aの方が外方に撓み易いが、このように縦横にビード31,32を設けることにより、副気室部材13Aの場合よりも底板25aの内圧上昇時の撓みを抑制できる。
その結果、副気室SCを形成する底板25a及び上板25bの肉厚を薄くしたままタイヤ空気室MC(図2参照)の空気圧に変動があっても、副気室SCの容積の変動が副気室部材13Aよりも小さくすることができ、効果的にヘルムホルツ・レゾネータとして気柱共鳴音を低減することができる。
その結果、副気室部材13Bの本体部13aが軽量にできるので、遠心力に対して副気室部材13Bを支える縁部13eの肉厚もその分薄くでき、副気室部材13B全体の重量を軽量化できる。従って、副気室部材13Bを取り付けた車両用ホイール10も軽量化できる。
図9の(c),(d)は、第2の変形例の副気室部材を示す図であり、(c)は、副気室部材をホイール径方向外側から見た展開平面図であり、(d)は、(c)におけるF−F矢視断面図である。
第2の変形例の副気室部材13B’は、副気室部材13Aの底板25a及び上板25bの両方に、副気室SC側に窪み、ホイール周方向に伸びる縦ビード31を複数本形成するとともに、副気室SC側に窪み、ホイール幅方向に伸びる横ビード32を複数本形成したものである。
このように、ホイール径方向断面における浅い凸形状の湾曲の底板25a及び強い凸形状の湾曲の上板25bの両方に縦ビード31と横ビード32を設けることにより、副気室SCの内圧が増加した場合、第1の変形例の副気室部材13Bに比較して、更に、上板25bのホイール径方向外方側への膨張が抑制される。その結果、副気室SCを形成する底板25a及び上板25bの肉厚を薄くしたままタイヤ空気室MC(図2参照)の空気圧に変動があっても、副気室SCの容積の変動が副気室部材13Bよりも小さくすることができ、効果的にヘルムホルツ・レゾネータとして気柱共鳴音を低減することができる。
その結果、副気室部材13B’の本体部13aが軽量にできるので、遠心力に対して副気室部材13B’を支える縁部13eの肉厚もその分薄くでき、副気室部材13B’全体の重量を軽量化できる。従って、副気室部材13B’を取り付けた車両用ホイール10も軽量化できる。
図10は、第3の変形例の副気室部材を示す図であり、(a)は副気室部材をホイール径方向外側から見た展開平面図であり、(b)は副気室部材をホイール径方向内側から見た展開平面図であり、(c)は(b)におけるX−X矢視断面図である。
第3の変形例の副気室部材13Cは、副気室部材13Aの底板25aに、副気室SC側に窪み、ホイール周方向に伸びる縦ビード31を複数本形成するとともに、副気室SC側に窪み、ホイール幅方向に伸びる横ビード32を複数本形成して、更に、底板25a側から上板25bに向かって局部的に深い窪みを形成し、その窪みの底部において底板25aと上板25bとが接合して、上面突き当て部(結合部)33Aを、複数個所に構成する。本変形例の副気室部材13Cでは、ホイール幅方向の中央において、ホイール周方向に1列に伸びて、等間隔に上面突き当て部33Aを11箇所設けてある。
その結果、副気室部材13Cの本体部13aが軽量にできるので、遠心力に対して副気室部材13Cを支える縁部13eの肉厚もその分薄くでき、副気室部材13C全体の重量を軽量化できる。従って、副気室部材13Cを取り付けた車両用ホイール10も軽量化できる。
第3の変形例の副気室部材13Cにように底板25aと上板25bを局部的に接合する方法は、図10に示したものに限定されるものではなく、以下のように変形しても良い。
図11の(a)は、第4の副気室部材の図10の(b)におけるX−X矢視断面図に対応する断面図である。図11の(a)に示すように、底板25aと上板25bの両方側から局部的に深い窪みを形成し、その両方の窪みの底部において底板25aと上板25bとを接合して、上下突き当て部(結合部)33Bを、複数個所に構成しても良い。本変形例の副気室部材13Dでは、ホイール幅方向の中央において、ホイール周方向に1列に伸びて、等間隔に上下突き当て部33Bを11箇所設けてある。
図11の(b)は、第4の副気室部材の図10の(b)におけるX−X矢視断面図に対応する断面図である。図11の(b)に示すように、上板25b側から底板25aに向かって局部的に深い窪みを形成し、その窪みの底部において底板25aと上板25bとを接合して、下面突き当て部(結合部)33Cを、複数個所に構成しても良い。本変形例の副気室部材13Dでは、ホイール幅方向の中央において、ホイール周方向に1列に伸びて、等間隔に上下突き当て部33Bを11箇所設けてある。
第4の変形例の副気室部材13D、第5の変形例の副気室部材13Eの作用効果は、略第3の変形例の副気室部材13Cと同じである。
このとき、ホイール幅方向の隣接する列との間において、千鳥状になるように上面突き当て部33A、上下突き当て部33B、又は下面突き当て部33Cを配置しても良い。
前記実施形態では、第2の縦壁面16をウェル部11cの側面部11eに設けているが、第1の変形例の車両用ホイールはウェル部11cの他の立ち上り部に第2の縦壁面16を形成するものである。図12は、第1の変形例に係る車両用ホイールに使用するリムの断面図である。
ちなみに、このリム11では、大径部23bの外側にウェル部11cの側面部11eを介してビードシート部11aが形成されている。つまり、第1の変形例の車両用ホイールでは、前記実施形態における副気室部材13(図12においては副気室部材13A〜13Eを代表して副気室部材13と表示してある)の一方の縁部13e2が嵌め込まれる側面部11eよりも更にリム11のホイール径方向内側の段差部11fに縁部13e2が嵌め込まれることとなる。
その結果、この第1の変形例に係る車両用ホイール10は、ウェル部11cの外周面11dの周長が短くなるので、更に軽量化を図ることができる。そして、この車両用ホイール10では、前記実施形態での車両用ホイール10と比較して、副気室部材13が、ビードシート部11aからホイール径方向内側に離れるようにシフトすることとなるので、タイヤ20の組み付け性能が更に向上する。
前記実施形態及び第1の変形例の車両用ホイールでは、4つの副気室部材13がウェル部11cの外周面11dに沿って略等間隔に配置されているが、副気室部材13の数が5以上の場合、又は副気室部材13の数が3以下の場合であっても良い。
図13の(a)及び(b)は、第2及び第3の変形例に係る車両用ホイールの側面断面図であって、副気室部材の配置の変形例を示す図である。
図13の(a)に示す第2の変形例に係る車両用ホイール10は、副気室部材13をウェル部11cの周面に沿って180°対向して配置している。
図13の(b)に示す第3の変形例に係る車両用ホイール10は、3つの副気室部材13Aをウェル部11cの外周面11dに沿って、120°間隔に配置している。
また、前記実施形態及び第1から第3の変形例の車両用ホイールでは、連通孔13bが副気室部材13の長手方向の中程に形成されているが、本発明はタイヤ20のリム組みに悪影響を及ぼさない限り、連通孔13bを形成する位置に特に制限はない。図14の(a)及び(b)は、連通孔を形成する位置を示す副気室部材の平面図である。
11 リム
11a ビードシート部
11c ウェル部
11d 外周面
11e 側面部
11f 段差部
12 ディスク
13,13A,13B,13B’,13C,13D,13E 副気室部材
13a 本体部
13b 連通孔
13d 湾曲部
13c 端縁
13e,13e1,13e2,13e3 縁部
14 縦壁
14a 切欠き部
15 第1の縦壁面
16 第2の縦壁面
17 溝部
18 突出部
20 タイヤ
33A 上面突き当て部(結合部)
33B 上下突き当て部(結合部)
33C 下面突き当て部(結合部)
MC タイヤ空気室
SC 副気室
Claims (4)
- タイヤ空気室内で副気室部材をウェル部の外周面上に固定した車両用ホイールであって、
前記ウェル部の外周面から径方向外側に立ち上がり、前記外周面の周方向に延びるように形成される第1の縦壁面と、
前記第1の縦壁面と対向するようにウェル部に形成される第2の縦壁面と、
を備え、
前記副気室部材は、
樹脂で形成され、
前記ウェル部の外周面側の底板と、その底板との間で副気室を形成する上板と、前記副気室と前記タイヤ空気室を連通する連通孔と、からなる本体部と、
前記底板と前記上板とを結合するとともに、前記本体部から前記第1の縦壁面と第2の縦壁面に延出して、前記第1の縦壁面と前記第2の縦壁面のそれぞれに形成された溝部に係止される縁部と、
を有し、
前記上板は前記ウェル部の外周面側から離間する方向に凸となるように湾曲していることを特徴とする車両用ホイール。 - タイヤ空気室内で副気室部材をウェル部の外周面上に固定した車両用ホイールであって、
前記ウェル部の外周面から径方向外側に立ち上がり、前記外周面の周方向に延びるように形成される第1の縦壁面と、
前記第1の縦壁面と対向するようにウェル部に形成される第2の縦壁面と、
を備え、
前記副気室部材は、
樹脂で形成され、
前記ウェル部の外周面側の底板と、その底板との間で副気室を形成する上板と、前記副気室と前記タイヤ空気室を連通する連通孔と、からなる本体部と、
前記底板と前記上板とを結合するとともに、前記本体部から前記第1の縦壁面と第2の縦壁面に延出して、前記第1の縦壁面と前記第2の縦壁面のそれぞれに形成された溝部に係止される縁部と、
を有し、
前記上板及び/又は底板にはビードが形成されていることを特徴とする車両用ホイール。 - 前記副気室には、前記上板と底板の一方から、又は両方から、前記副気室内部側へ窪んで前記上板と前記底板とを部分的に結合する結合部が形成されていることを特徴とする請求項2に記載の車両用ホイール。
- タイヤ空気室内で副気室部材をウェル部の外周面上に固定した車両用ホイールであって、
前記ウェル部の外周面から径方向外側に立ち上がり、前記外周面の周方向に延びるように形成される第1の縦壁面と、
前記第1の縦壁面と対向するようにウェル部に形成される第2の縦壁面と、
を備え、
前記副気室部材は、
樹脂で形成され、
前記ウェル部の外周面側の底板と、その底板との間で副気室を形成する上板と、前記副気室と前記タイヤ空気室を連通する連通孔と、からなる本体部と、
前記底板と上板とを結合するとともに、前記本体部から前記第1の縦壁面と第2の縦壁面に延出して、前記第1の縦壁面と前記第2の縦壁面のそれぞれに形成された溝部に係止される縁部と、
を有し、
前記副気室には、前記上板と前記底板の一方から、又は両方から、前記副気室内部側へ窪んで前記上板と底板とを部分的に結合する結合部が形成されていることを特徴とする車両用ホイール。
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