JP2015168404A - レゾネータ - Google Patents

Abstract

【課題】サイズが異なる複数のホイールに対応しつつ、製造コストを抑制できるレゾネータを提供する。【解決手段】ホイールの周方向に沿って長手方向を有し、内部に副気室44を設けたレゾネータ本体36を備える。レゾネータ本体36に、副気室44を空気室と連通する連通部37を備える。レゾネータ本体36に、ホイールの外周に沿ってレゾネータ本体36を変形可能とするヒンジ部42を設ける。サイズが異なる複数のホイールに対してレゾネータ12を両側部の係止部47，47によって係止する際に、ヒンジ部42が追従変形して精度よく取り付けでき、サイズが異なる複数のホイールに対応できる。各サイズのホイールに対応して互いに別種類のレゾネータを製造するよりも製造コストを抑制できる。【選択図】図１

Description

本発明は、タイヤとこのタイヤが取り付けられたホイールとの間の空気室に配置されて騒音を低減するレゾネータに関する。

従来、金属製のホイールにゴム製のタイヤを装着した車輪について、路面からタイヤに伝わるランダムな振動がホイールとタイヤとの間の空気室の空気を振動させ、空気室の気柱共鳴周波数付近で共鳴現象（空洞共鳴）を生じさせ、気柱共鳴音とも呼ばれる騒音が発生する現象が知られている。そして、この騒音を低減するため、筒状の連通部を介して空気室に連通する副気室を内部に区画し、連通部及び副気室によってヘルムホルツ共鳴吸音器として機能するレゾネータ（共鳴器）が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２０１０−９５０６９号公報 （第４−７頁、図１−５）

上述のようなレゾネータは、円弧状に湾曲するホイールの外周に対して高精度に密着することが求められるので、ホイールのサイズ（リム径）に合わせて設計される。このため、異なるサイズのホイールに対応する場合には、それぞれのサイズに応じて新たな設計が必要となり、コスト増となるおそれがある。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、サイズが異なる複数のホイールに対応しつつ、製造コストを抑制できるレゾネータを提供することを目的とする。

請求項１記載のレゾネータは、タイヤとこのタイヤが取り付けられたホイールとの間の空気室に配置されて騒音を低減するレゾネータであって、前記ホイールの周方向に沿って長手方向を有し、内部に副気室を設けるとともに、両側部に前記ホイールに係止される係止部を設けたレゾネータ本体と、このレゾネータ本体に設けられ、前記副気室を前記空気室と連通する連通部とを備え、前記レゾネータ本体は、前記ホイールの外周に沿って前記レゾネータ本体を変形可能とする変形容易部を有しているものである。

請求項２記載のレゾネータは、請求項１記載のレゾネータにおいて、レゾネータ本体は、副気室をそれぞれ内部に設けるとともに、両側部に係止部をそれぞれ設けた気室部を長手方向に複数有し、変形容易部は、前記気室部間を互いに連結しているものである。

請求項３記載のレゾネータは、請求項１または２記載のレゾネータにおいて、連通部は、レゾネータ本体の一側部に設けられ、このレゾネータ本体をホイールの周方向に位置決めするものである。

請求項１記載のレゾネータによれば、サイズが異なる複数のホイールに対してレゾネータを両側部の係止部によって係止する際に、ホイールの外周に沿ってレゾネータ本体を変形可能とする変形容易部が追従変形して精度よく取り付けでき、サイズが異なる複数のホイールに対応できるとともに、各サイズのホイールに対応して互いに異なる種類のレゾネータを製造する場合と比較して、製造コストを抑制できる。

請求項２記載のレゾネータによれば、請求項１記載のレゾネータの効果に加え、副気室をそれぞれ内部に設けるとともに両側部に係止部をそれぞれ設けた複数の気室部間を変形容易部により互いに連結しているので、変形容易部により隔てられた各気室部をそれぞれ単独で係止部によりホイールに対して固定できるだけでなく、副気室の長手寸法を相対的に短くできてホイールの回転による遠心力の影響を受けにくくなり、レゾネータをホイールに対してより強固に固定できる。

請求項３記載のレゾネータによれば、請求項１または２記載のレゾネータの効果に加え、連通部をレゾネータ本体の一側部に設けてレゾネータ本体をホイールの周方向に位置決めすることで、レゾネータの取り付け作業がより容易になるとともに、別途のストッパなどを用いることなくレゾネータを容易に周方向に固定でき、ホイールの回転により生じる遠心力の影響をより受けにくくできる。

本発明のレゾネータの第１の実施の形態を示す斜視図である。 （ａ）は同上レゾネータをホイールに取り付けた状態の断面図、（ｂ）は（ａ）の一部を拡大して示す断面図である。 同上レゾネータのホイールへの取り付け作業を（ａ）（ｂ）の順に示す断面図である。 同上レゾネータを取り付けたホイールを示す斜視図である。 本発明のレゾネータの第２の実施の形態を示す断面図である。 本発明のレゾネータの第３の実施の形態の一部を示す断面図である。 本発明のレゾネータの第４の実施の形態の一部を示す断面図である。 本発明のレゾネータの第５の実施の形態の一部を示す断面図である。 本発明のレゾネータの第６の実施の形態の一部を示す断面図である。

以下、本発明のレゾネータの第１の実施の形態を図面を参照して説明する。

図３及び図４において、10はホイール装置で、このホイール装置10は、金属製のホイール11と、このホイール11に周方向にそれぞれ取り付けられた例えば複数のレゾネータ12とを備えたレゾネータホイールとも呼び得るもので、このホイール装置10にゴム製の図示しないタイヤを装着することにより、自動車の車輪が構成されている。

そして、このホイール11は、リム部16と、このリム部16の内側に位置する図示しないハブ部と、これらリム部16とハブ部とを連結するディスク部18とを備えている。そして、リム部16には、ホイール11の幅方向の両端部に沿って形成されたビードシート部21と、これらビードシート部21のさらに外端側からホイール11の径方向の外側に突設されたリムフランジ部22と、ビードシート部21同士の間に位置してホイール11の径方向の内側に向かって凹設されたウェル部23とが設けられている。そして、ビードシート部21に、タイヤのビード部を装着することにより、ホイール11のリム部16とタイヤとに囲まれて、環状の密閉空間である所定の容積の空気室25が構成されている。なお、リム部16のウェル部23は、タイヤをリム部16に組み付ける際に、タイヤのビード部を一旦落とし込むために設けられている。また、このウェル部23の底部であるリム面26には、各レゾネータ12が取り付けられる。

そして、このウェル部23のリム面26には、ホイール11の径方向に沿って側部保持面としての側面28，28が立ち上げられ、これら側面28，28とリム面26とにより、レゾネータ取付部としての取付溝部29が形成されている。側面28，28の上端部には、リム面26に対向するように折り返された保持部33，33が突設されて、例えばホイール11の全周に亘って連続している。すなわち、保持部33，33は、リム面26に対して離間された位置でこのリム面26の上方に位置している。

図１ないし図３に示すレゾネータ12は、ホイールレゾネータとも呼び得るもので、合成樹脂を用いて例えばブロー成形により一体成形され、円弧状に湾曲されたレゾネータ本体36と、このレゾネータ本体36の側部に突設された複数の連通部37とを備えている。また、これらレゾネータ12は、ホイール11の径方向に沿って扁平な形状、すなわち長手方向と交差（直交）する両側方向の寸法（幅）に対して厚みが小さく設定された形状となっており、全体として所定の円弧に沿って湾曲している。そして、これらレゾネータ12は、後述する取り付け手段（図４）を用いてホイール11に対して取り付けられるようになっている。

レゾネータ本体36は、ホイール11の周方向に沿って長手方向を有する長手状に形成されている。このレゾネータ本体36は、複数、例えば３つの気室部41と、これら気室部41，41を連結する変形容易部であるヒンジ部42とを一体的に備えている。なお、以下、長手方向とは、レゾネータ本体36の長手方向を言うものとし、両側方向とは、レゾネータ本体36の長手方向と直交する方向を言うものとする。

各気室部41は、内部に副気室44を区画する扁平な中空状の気室部本体45と、この気室部本体45の外縁部全体から延出する板状の延出部46とを備えている。そして、これら気室部41の延出部46の両側部が保持部33，33に保持される係止部47，47となっている。これら係止部47，47は、気室部41の両側部から離間されるほど厚み方向上側、すなわちホイール11の径方向外方（リム面26から離反する側）に向けて徐々に湾曲するように形成されており、先端部が保持部33，33の背面側、すなわちリム面26に対向する下面に当接することでこの保持部33，33と取付溝部29の側面28，28との角部近傍に係止されるようになっている。したがって、これら係止部47，47が保持部33，33に保持されてレゾネータ12全体が取付溝部29に収容されることにより、このレゾネータ12がホイール11に対して固定されるようになっている。

副気室44は、中空部とも呼ばれ、ホイール11の周方向に沿って長手方向を有する空間である。また、これら副気室44は、本実施の形態では例えば同一形状（同一断面及び同一長さ）に形成され、同一の容量に設定されている。さらに、これら副気室44は、連通部37以外に外部と連通する通路などを備えず、内部が互いに直接連通しておらず独立している。

気室部本体45は、リム面26に対向してこのリム面26と接触する底板部51と、この底板部51の上方に対向する上板部52とを備えており、これら底板部51と上板部52とが外縁部、すなわち長手方向及び両側方向のそれぞれの両端部で一体化されて中空状となっている。

底板部51には、例えば上板部52に対して離間する下方に膨出する複数のビード部54が長手方向に沿って、かつ、両側方向に互いに離間されてそれぞれ形成されている。これらビード部54は、底板部51の面剛性を向上するもので、この面剛性の向上により、高速走行時でレゾネータ12のホイール11への取り付け状態が安定するようになっている。

上板部52は、底板部51に対して離間される上方に膨出するように湾曲して形成されている。

延出部46は、気室部本体45の底板部51と上板部52との長手方向及び両側方向の両端部に亘って形成されて四角形枠状となっている。この延出部46の両側部の係止部47，47は、厚み方向に弾性的に変形可能となっている。さらに、これら係止部47は、気室部41の両側部から離間されるほど厚み方向上側、すなわちホイール11の径方向外方に向けて徐々に湾曲するように形成されており、先端部が保持部33，33の背面側、すなわちリム面26に対向する下面に当接することでこの保持部33，33と取付溝部29の側面28，28との角部近傍に係止されるようになっている。

各連通部37は、各副気室44を空気室25と連通させるもので、断面が扁平な円形状または楕円形状である筒状に形成されて各気室部41の長手方向の中央部の一側部に突設されている。すなわち、各連通部37は、レゾネータ本体36に対して同側にそれぞれ突出している。また、これら連通部37は、先端側が延出部46の係止部47よりも側方に突出しており、取付溝部29の一方、本実施の形態ではホイール11の外方側の側面28に切り欠き形成された連通孔である位置決め孔56に上方から挿入嵌合されることでレゾネータ12をホイール11の周方向に位置決めするようになっている。

そして、空気室25を主気室として、副気室44の容量（体積）や連通部37の長さなどは、ヘルムホルツ共鳴吸音器の共鳴周波数を求める次の式を満たすように設定される。

ｆｏ＝Ｃ／２π×√（Ｓ／（Ｖ×Ｌ））
ｆｏ〔Ｈｚ〕：空気室25の共鳴周波数
Ｃ〔ｍ／ｓ〕：空気室25内部の音速
Ｓ〔ｍ^２〕：レゾネータ12の各連通部37の断面積
Ｖ〔ｍ^３〕：レゾネータ12の各副気室44の容量
Ｌ〔ｍ〕：レゾネータ12の各連通部37の長さ

したがって、この式から、連通部37の断面積が大きいほど、副気室44の容量が小さいほど、連通部37の長さが短いほど、それぞれ共鳴周波数が大きくなるように設定される。

なお、この共鳴周波数ｆｏは、空気室25の共鳴周波数に合わせて設定されるが、空気室25に備えられる複数のレゾネータ12について、全てのレゾネータ12を同一の設定とする他、空気室25に複数の共鳴周波数が認められる場合は、それぞれの副気室44と連通する連通部37の長さや断面積を異ならせてもよく、あるいは、空気室25の複数の共鳴周波数の平均値になるように設定することもできる。

各ヒンジ部42は、レゾネータ本体36の形状をホイール11のリム面26に沿わせるように変形させるためのもので、長手方向に隣接する気室部41，41の延出部46の互いに対向する長手方向の端部間を連結している。これらヒンジ部42は、延出部46よりも薄肉に形成された薄肉部であり、下側、すなわちリム面26に対向する側が延出部46と面一であるとともに、上側、すなわちリム面26に対して反対側が延出部46，46に対して下方に窪んで形成されている。

そして、このレゾネータ12を製造する際には、まず、例えば上方から下方へと供給されたパリソンを成形型のキャビティにセットして閉型し、パリソンの内部に空気を注入してブロー成形を行った後、中間体を脱型し、連通部37の先端部を適宜の長さにカットするとともに不要部分（バリ）を取ることで、レゾネータ12が完成する。このとき、レゾネータ12は、装着が想定されるホイール11の複数のサイズ（リム径）のうち、（径寸法が）最も大きいもののリム面26と略等しい曲率（曲率半径）に形成されている。本実施の形態では、例えばリム径が一の所定値である１８インチのホイール11のリム面26に沿って予め湾曲するようにレゾネータ12が製造される。

次に、レゾネータ12をホイール11へ取り付ける取り付け手段について説明する。

図３、図４は取り付け手段の一例を示すもので、まず、ホイール11の取付溝部29に対して、レゾネータ12の各連通部37を位置決め孔56にそれぞれ挿入して周方向に位置決めしつつ、一方の係止部47からレゾネータ12を取付溝部29へと傾斜状に挿入し、この一方の係止部47の先端部を一方の保持部33と一方の側面28との角部に当接させて各気室部41の下部をリム面26に当接させる（図３（ａ））。次いで、板状の工具61を用いてレゾネータ12の他方の係止部47を上方から取付溝部29内へと下方に押し込むと、一方の保持部33と一方の側面28との角部に当接する一方の係止部47を支点として他方の係止部47の先端部が下方に回動して他方の保持部33と他方の側面28との角部に当接することにより、係止部47，47がそれぞれ保持部33，33と側面28，28との角部に保持され、気室部41がリム面26に支持される取り付け状態となる（図３（ｂ））。すなわち、各レゾネータ12は、係止部47，47の弾性力によってホイール11の径方向に対して抜け止め保持され、各連通部37によってホイール11の周方向に抜け止め保持される。この状態で、各レゾネータ12は、ホイール11に対して長手方向をホイール11の周方向に沿わせ、かつ、長手方向と直交する両側方向をホイール11の幅方向に沿わせて取り付けられている。

なお、レゾネータ12のホイール11への取り付け方は、この取り付け手段に限定するものではなく、レゾネータ12の性能が損なわれない取り付け手段であればその限りではない。

ここで、レゾネータ12は、例えば１８インチのリム径を有するホイール11に取り付ける場合には、レゾネータ本体36が予め１８インチのリム径のホイール11のリム面26の湾曲に沿って湾曲しているので、特に変形することなくそのまま取り付けるだけでリム面26に沿って略隙間なくレゾネータ12が取り付けられる。また、レゾネータ12を、より大きい（例えば１９インチの）リム径を有するホイールに取り付ける場合、あるいは、より小さい（例えば１７インチの）リム径を有するホイール11に取り付ける場合など、レゾネータ本体36が成形時に合わせているホイール11のサイズ（リム径）と異なるサイズ（リム径）でレゾネータ12（レゾネータ本体36）成形時の湾曲よりも小さい、または大きい曲率（大きい、または小さい曲率半径）の湾曲を有するホイール11のリム面26に取り付ける場合には、各気室部41の両側の係止部47，47が取付溝部29に押し込まれて保持部33，33と側面28，28との角部に保持されることで、レゾネータ本体36の形状がこれら角部によって規制されて各ヒンジ部42が追従変形し、レゾネータ本体36全体の曲率（曲率半径）が変化するので、これらサイズ（リム径）が異なるホイール11のリム面26に対しても湾曲を合わせて、隙間なく取り付けることができる（図２（ａ）及び図２（ｂ））。

そして、これらレゾネータ12を取り付けたホイール11には、図示しないタイヤが取り付けられることで、ホイール11とタイヤとの間に空気室25が区画され、この空気室25に各レゾネータ12の副気室44がそれぞれ連通部37を介して連通する。そこで、各レゾネータ12がヘルムホルツ共鳴吸音器として機能し、車内騒音の一因ともなる、路面からタイヤに伝わるランダムな振動が空気室25の空気を振動させて発生する気柱共鳴音を効果的に低減する。

このように、サイズが異なる複数のホイール11に対してレゾネータ12を両側部の係止部47，47によって係止する際に、ホイール11の外周に沿ってレゾネータ本体36を変形可能とするヒンジ部42が追従変形して精度よく取り付けでき、サイズが異なる複数のホイール11に１種類のレゾネータ12で対応できるとともに、各サイズのホイール11に対応して互いに異なる種類のレゾネータを製造する場合と比較して、製造コストを抑制できる。

そして、１種類のレゾネータ12を複数のサイズのホイール11に流用できるので、部品費、取り付け用の工具費、及び、部品の管理費をより安価にでき、低価格帯の車両に対しても用いることができる。

また、副気室44をそれぞれ内部に設けるとともに両側部に係止部47，47をそれぞれ設けた複数の気室部41間をヒンジ部42により互いに連結しているので、ヒンジ部42により隔てられた各気室部41をそれぞれ単独で係止部47，47によりホイール11に対して固定できるだけでなく、１つの副気室をレゾネータ本体の長手方向に沿って長手状に形成する場合と比較して各副気室44の長手寸法を相対的に短くできるので、ホイール11の回転によりこのホイール11の径方向、すなわちレゾネータ12の厚み方向に生じた遠心力の影響を受けにくい。したがって、レゾネータ12をホイール11に対してより強固に固定できるとともに、ホイール11の回転による遠心力に起因する各副気室44（各気室部41）の変形を抑制できる。この結果、各副気室44の容量の関数として設定されるレゾネータ12の共鳴周波数が安定し、すなわちこの変形に起因する吸音特性の変化を簡単な構成で抑制でき、安定した吸音性能を発揮できる。例えば高速走行時の遠心力によりレゾネータ12に負荷が加わった状態でも各副気室44（各気室部41）が変形しにくいので、安定した吸音性能を発揮できる。

さらに、１つの副気室をレゾネータ本体の長手方向に沿って長手状に形成する場合には、変形によって副気室の容量が変化する場合があるものの、上記の実施の形態によれば、ヒンジ部42が変形しても各気室部41の副気室44の容量には影響がないため、サイズが異なるホイール11にレゾネータ12を取り付けた場合でも、略設計どおりの共鳴周波数の音を吸音できる。

また、各副気室44を空気室25と連通する連通部37をレゾネータ本体36の一側部に設け、これら連通部37によってレゾネータ本体36をホイール11の周方向に位置決めすることで、レゾネータ12の取り付け作業がより容易になるとともに、別途のストッパなどを用いることなくレゾネータ12を容易に周方向に固定でき、ホイール11の回転により生じる遠心力の影響をより受けにくくできる。

しかも、連通部37の長さを変えるだけで共鳴周波数を容易に変化させることができるので、成形後に必ず行われる工程である連通部37の先端部のカット工程時に連通部37の長さを調整することによって、静音化に対応できる周波数を任意に設定できる。したがって、通常、ホイール11のサイズが異なる場合、静音化したい周波数も異なるものの、上記のレゾネータ12では、連通部37の長さの調整によって共鳴周波数を変えることができるので、サイズが異なるホイール11に対しても、共通のレゾネータ12の連通部37の長さを変えるだけで充分な静音効果を発揮するように対応できる。

なお、上記の第１の実施の形態において、図５に示す第２の実施の形態のように、気室部41（副気室44）を４つ、あるいは４つ以上備える構成としてもよい。

また、ヒンジ部42は、図６に示す第３の実施の形態のように、リム面26に対向する側と反対側である上側を延出部46と略面一とし、リム面26に対向する下側を薄肉状となるように形成してもよいし、図７に示す第４の実施の形態のように、リム面26に対向する側と反対側である上側を溝状に窪ませて薄肉状としてもよいし、図８に示す第５の実施の形態のように、上側に円弧状に膨出する形状としてもよいし、図９に示す第６の実施の形態のように、上側に三角形状に膨出する形状としてもよい。すなわち、ヒンジ部42の形状は、合成樹脂により成形できて変形容易となる形状であれば任意に設定できる。

そして、上記の各実施の形態において、各レゾネータ12の副気室44は互いに異なる容量に設定されていてもよい。この場合には、それぞれの副気室44が各連通部37とともに、共鳴周波数が異なるヘルムホルツ共鳴吸音器として機能するので、複数の周波数の騒音を効果的に低減できる。

また、レゾネータ本体36は、それぞれ独立した副気室44を備えた複数の気室部41を、ヒンジ部42によって連結して構成したが、例えば１つの副気室44を備える気室部41に１以上のヒンジ部42などの変形容易部を設けて構成してもよい。

本発明は、自動車などの車輪の空気室に配置されて共鳴による騒音を低減するレゾネータに適用できる。

11 ホイール
12 レゾネータ
25 空気室
36 レゾネータ本体
37 連通部
41 気室部
42 変形容易部であるヒンジ部
44 副気室
47 係止部

Claims (3)

1. タイヤとこのタイヤが取り付けられたホイールとの間の空気室に配置されて騒音を低減するレゾネータであって、
   前記ホイールの周方向に沿って長手方向を有し、内部に副気室を設けるとともに、両側部に前記ホイールに係止される係止部を設けたレゾネータ本体と、
   このレゾネータ本体に設けられ、前記副気室を前記空気室と連通する連通部とを備え、
   前記レゾネータ本体は、前記ホイールの外周に沿って前記レゾネータ本体を変形可能とする変形容易部を有している
   ことを特徴とするレゾネータ。
2. レゾネータ本体は、副気室をそれぞれ内部に設けるとともに、両側部に係止部をそれぞれ設けた気室部を長手方向に複数有し、
   変形容易部は、前記気室部間を互いに連結している
   ことを特徴とする請求項１記載のレゾネータ。
3. 連通部は、レゾネータ本体の一側部に設けられ、このレゾネータ本体をホイールの周方向に位置決めする
   ことを特徴とする請求項１または２記載のレゾネータ。

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