JP2019196045A - 車両用ホイール - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、ヘルムホルツレゾネータ（副気室部材）の数が一つでありながら、十分な消音効果を達成することができる車両用ホイールを提供する【解決手段】本発明の車両用ホイール（１）は、一つのヘルムホルツレゾネータ（副気室部材（１０））と、前記ヘルムホルツレゾネータ（副気室部材（１０））をウェル部（１１ｃ）の外周面（１１ｄ）に対して摺動可能に吊り下げてタイヤ空気室（９）内に配置する吊下げ部材（１７）と、を備えることを特徴とする。【選択図】図２

Description

本発明は、車両用ホイールに関する。

タイヤとホイールのリムとの間に形成されるタイヤ空気室内で生じる気柱共鳴が、自動車のロードノイズの要因になることが知られている。気柱共鳴とは、走行中路面からタイヤトレッドに伝達されるランダムな加振入力がタイヤ空気室内の空気を振動させ、タイヤ空気室の共鳴周波数付近で生じる共鳴現象をいう。この共鳴現象によりタイヤ空気室内には気柱共鳴音が発生する。そして、この気柱共鳴音は、サスペンションを介して車体に伝達されて車内ではロードノイズとして感じられる。

このような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が設けられたものが種々提案されている（例えば、特許文献１参照）。
ところで、ホイールは、その回転時にタイヤトレッドが接地する際にタイヤに加振入力される。そして、従来のホイールは、タイヤに加振入力された際に、ヘルムホルツレゾネータのいわゆる「消音むら」を防止するために、連通孔がホイール周方向に９０°間隔で２つ又は４つ並ぶようになっている。

特許第６０３１４２５号公報

ところが、ヘルムホルツレゾネータは、一つの連通孔に対して一つの副気室を有する構成となっているために、従来のホイールにおいては、少なくとも２つのヘルムホルツレゾネータが必要となる。
その一方で、製造コストの削減、製造工程の簡素化などの要請からヘルムホルツレゾネータの数を一つのみに減じたいところ、一つのみのヘルムホルツレゾネータでは、「消音むら」を防止することができずに十分な消音効果が得られない。

そこで、本発明の課題は、ヘルムホルツレゾネータの数が一つでありながら、十分な消音効果を達成することができる車両用ホイールを提供することにある。

前記の課題を達成する本発明の車両用ホイールは、一つのヘルムホルツレゾネータと、前記ヘルムホルツレゾネータをホイールに対して摺動可能に吊り下げてタイヤ空気室内に配置する吊下げ部材と、を備えることを特徴とする。

本発明の車両用ホイールによれば、ヘルムホルツレゾネータの数が一つでありながら、十分な消音効果を達成することができる。

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。 ホイール回転軸を含む鉛直面におけるタイヤ付き車両用ホイールの断面図である。 ヘルムホルツレゾネータ（副気室部材）の全体斜視図である。 図２のIV−IV線におけるホイールの断面図である。 図４の矢示Ｖ部の部分拡大図である。 車両走行時におけるヘルムホルツレゾネータ（副気室部材）の動作説明図である。

次に、本発明の実施形態に係る車両用ホイールついて、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
なお、参照する図において、「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は、本発明の実施形態に係る車両用ホイール１の斜視図である。図２は、ホイール回転軸Ａｘを含む鉛直面におけるタイヤ８を組み付けた車両用ホイール１の断面図である。
図１に示すように、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一つの副気室部材１０と、この副気室部材１０をホイール本体１ａに吊り下げてタイヤ空気室９（図２参照）内に配置する吊下げ部材１７と、を備えている。

ホイール本体１ａは、タイヤ８（図２参照）が組み付けられるリム１１と、このリム１１を図示しないハブに連結するディスク１２とで主に構成されている。本実施形態でのホイール本体１ａは、例えばアルミニウム合金、マグネシウム合金などの軽合金製のものを想定している。

リム１１は、ホイール幅方向Ｙの両端部にそれぞれ形成される図示しないビードシート同士の間で、ホイール径方向の内側（回転中心側）に向かって窪んだウェル部１１ｃを有している。この窪みの底面で規定されるウェル部１１ｃの外周面１１ｄは、ホイール幅方向Ｙにわたってホイール軸を中心に略同径になっている。
この外周面１１ｄは、吊下げ部材１７が収まる周溝１４を有している。

図２に示すように、この周溝１４は、ウェル部１１ｃの外周面１１ｄにおけるホイール幅方向Ｙの略中央で、ホイール周方向Ｘ（図１参照）に延びている。この周溝１４は、吊下げ部材１７が嵌り込んで収まる溝幅と溝深さを有している。この周溝１４は、断面視で溝深さが浅い矩形を呈している。

次に、副気室部材１０（ヘルムホルツレゾネータ）について説明する。
図３は、副気室部材１０の全体斜視図である。
図３に示すように、副気室部材１０は、内側が中空の本体部１３（レゾネータ本体部）と、管体１８と、を備えている。

本体部１３は、ホイール径方向Ｚに薄く、ホイール周方向Ｘに長い中空の略箱体で形成されている。
この本体部１３は、ホイール周方向Ｘに沿う方向に流線形を呈している。つまり、本体部１３は、ホイール周方向Ｘの中央部でホイール径方向Ｚの厚さが最も厚く、この中央部からホイール周方向Ｘの両端部のそれぞれに向かうほどホイール径方向Ｚの厚さが徐々に薄くなるようになだらかに湾曲している。

このような本体部１３は、ウェル部１１ｃ（図１参照）の外周面１１ｄ（図１参照）と対向する上部２５ａ（上板）と、外周面１１ｄの反対側でこの上部２５ａと対向する底部２５ｂ（底板）と、を備えている。
そして、上部２５ａ（上板）は、外周面１１ｄ（図１参照）側に凸となるように、円弧を描いて湾曲している。また、底部２５ｂ（底板）は、外周面１１ｄとは反対側に凸となるように、円弧を描いて湾曲している。なお、本実施形態での上部２５ａと底部２５ｂとは、それぞれの凸方向への曲率が互いに等しくなるように設定されている。

これらの上部２５ａ及び底部２５ｂ同士は、本体部１３のホイール周方向Ｘの両端部で互いに接続されてホイール幅方向Ｙに延びるＲ部２５ｄを形成している。
また、本体部１３は、このような上部２５ａと底部２５ｂとをホイール幅方向Ｙの両端縁でそれぞれ接続する一対の側部２５ｃ（側板）を備えている。

また、本実施形態での本体部１３は、ホイール周方向Ｘの両端に、吊下げ部材１７を取り付けるための取付凹部１５が形成されている。この取付凹部１５のそれぞれは、ホイール幅方向Ｙの中央で、上部２５ａ（上板）と底部２５ｂ（底板）とが互いに接合し合うように部分的に窪んで形成されている。この取付凹部１５の中央部には、ボルト挿通孔１５ａが形成されている。

本実施形態での本体部１３は、ボルト１６ａとナット１６ｂとによって、吊下げ部材１７に対して締結されている。具体的には、吊下げ部材１７に形成されたボルト挿通孔１７ｄと、取付凹部１５に形成されたボルト挿通孔１５ａとに挿通されたボルト１６ａが、ナット１６ｂに螺合することで、本体部１３と吊下げ部材１７とが接合されている。
なお、本体部１３と吊下げ部材１７との接合は、後記するように、このような締結に限定されるものではない。

次に、管体１８（図１参照）について説明する。
図１に示すように、管体１８は、本体部１３におけるホイール幅方向Ｙの一側に形成されている。本実施形態での管体１８は、車両用ホイール１の外側（ディスク１２側）で、本体部１３からホイール幅方向Ｙに突出するように形成されている。

図３に示すように、管体１８は、側部２５ｃ（側板）におけるホイール周方向Ｘの中央であって、ホイール径方向Ｚの中央の高さからホイール幅方向Ｙに突出する円筒体で形成されている。
そして、管体１８の内側に形成される連通孔１８ａは、図２に示すように、本体部１３の内側に形成される副気室ＳＣと、タイヤ空気室９とを連通させている。

以上のような、本実施形態での副気室部材１０（ヘルムホルツレゾネータ）は、ブロー成形などによる合成樹脂成形品を想定しているが、金属からなるものでも構わない。
前記の合成樹脂としては、例えば、ポリプロピレン、ポリアミド樹脂などの熱可塑性樹脂が挙げられるがこれに限定されるものではない。前記の金属としては、例えば、アルミニウム合金、マグネシウム合金、ステンレスなどが挙げられるがこれに限定されるものではない。

次に、吊下げ部材１７（図１参照）について説明する。
図１に示すように、吊下げ部材１７は、帯状体で形成されている。
吊下げ部材１７は、帯状体の両端が、前記のように副気室部材１０に取り付けられることで環状になっている。

吊下げ部材１７は、ウェル部１１ｃの外周面１１ｄに対して所定の隙間Ｇ（図２及び図４参照）を開けて巻回する巻回部１７ａ（図２及び図４参照）と、副気室部材１０に向かってウェル部１１ｃの外周面１１ｄから遠ざかるように延出す延出部１７ｂ（図２及び図４参照）と、を有している。
なお、本実施形態での吊下げ部材１７は、帯状体の厚さ方向に撓み難いように高い剛性を有しており、金属ベルト、硬質合成樹脂ベルトなどを想定している。また、図示しないが、吊下げ部材１７は、長手方向に延びるビードを有するものが望ましい。

巻回部１７ａは、図１に示すように、周溝１４に嵌り込んでいる。
具体的には、図２に示すように、巻回部１７ａは、周溝１４の溝底で規定されるウェル部１１ｃの外周面１１ｄに対して所定の隙間Ｇを開けて周溝１４に嵌り込んでいる。

図４に示すように、吊下げ部材１７の巻回部１７ａは、ウェル部１１ｃの外周面１１ｄ（周溝１４の溝底）側に突出して外周面１１ｄと部分的に接触する接触部１７ｃを有している。
図５は、図４の矢示Ｖ部の部分拡大図である。
図５に示すように、本実施形態での接触部１７ｃは、吊下げ部材１７側から外周面１１ｄ（周溝１４の溝底）に向けて突出する突起の頂点を想定している。具体的には、接触部１７ｃは、吊下げ部材１７にプレス成形などによって形成した円錐部の頂点を想定している。

この接触部１７ｃとしては、外周面１１ｄ（周溝１４の溝底）に点接触するものであれば角錐形状や半球形状の頂点であってもよい。
また、接触部１７ｃは、図４に示すように、ホイール回転軸Ａｘを通る水平基準線Ｂよりも上方に２つ以上配置される。ちなみに、本実施形態の接触部１７ｃは、ホイール回転軸Ａｘを中心とした１２時の位置を挟んで、互いに９０度未満の等角度で開く２つの位置に、好ましくは互いに４５度で開く２つの位置にそれぞれ配置されている。しかしながら、接触部１７ｃの数は、３つ以上とすることもでき、偶数又は奇数のいずれであっても構わない。接触部１７ｃが奇数の場合は、そのうちの一つが１２時の位置に配置され、残りの接触部１７ｃが、１２時の位置を挟んでその半分同士が振り分けられる。この際、各接触部１７ｃは、１２時の位置を中心にバランスするように所定の間隔をあけて配置される。

図４に示すように、吊下げ部材１７の延出部１７ｂは、ウェル部１１ｃの外周面１１ｄから遠ざかる先端が、前記のように副気室部材１０に取り付けられている。
なお、副気室部材１０に対する吊下げ部材１７の取り付けは、前記の締結に限らず、リベットなどによるかしめ結合とすることもできる。また、副気室部材１０と吊下げ部材１７との接合は、接着、溶着などでも構わない。また、副気室部材１０が合成樹脂製の場合には、吊下げ部材１７の端部を副気室部材１０にインサート成形する構成とすることもできる。

図６は、車両走行時における副気室部材１０（ヘルムホルツレゾネータ）の動作説明図である。
図６に示すように、本実施形態での車両用ホイール１においては、吊下げ部材１７の巻回部１７ａは、接触部１７ｃによって、ウェル部１１ｃの外周面１１ｄと点接触することで所定の隙間Ｇを開けて配置される。これにより外周面１１ｄに対する吊下げ部材１７の動摩擦力及び静摩擦力は、顕著に低減される。

その一方で、副気室部材１０は、延出部１７ｂの先端に接続される。これにより副気室部材１０は、吊下げ部材１７によって、タイヤ空気室９内に配置されることとなる。
つまり、副気室部材１０は、車両走行時のホイール回転時においても、少なくとも自身に掛る重力によって、ウェル部１１ｃの外周面１１ｄに対して動摩擦力及び静摩擦力が顕著に低減された吊下げ部材１７を介してタイヤ８の接地面Ｉ_Ｓに近接配置されることとなる。これにより本実施形態での車両用ホイール１は、ホイール回転時においても、常に副気室部材１０が加振入力位置に臨むこととなる。

この際、副気室部材１０の連通孔１８ａは、ホイール側面視で、ホイール回転軸Ａｘとタイヤ８の接地面Ｉ_Ｓの両端部のそれぞれとを結ぶ線でタイヤ空気室９内に区画された領域９ａ内に配置されることが望ましい。また、副気室部材１０の連通孔１８ａは、ホイール側面視で、ホイール回転軸Ａｘを通る鉛直線上に位置することが最も望ましい（符号Ｖ_Ｄは、鉛直方向）。これにより連通孔１８ａは、ホイール回転時においても、常に副気室部材１０が加振入力位置に臨むこととなる。

また、本実施形態での車両用ホイール１は、副気室部材１０（ヘルムホルツレゾネータ）が流線形状を呈しているので、回転時のタイヤ８内で副気室部材１０周りに相対的に生じる気流ＳＬに対する空気抵抗係数（ＣＤ値）を低減する。
この際、副気室部材１０の流線形状は、ホイール径方向の内外それぞれへの揚力がバランスする形状が望ましい。これにより副気室部材１０のホイール径方向の内外における位置が安定化するとともに、ウェル部１１ｃの外周面１１ｄに対する吊下げ部材１７の動摩擦力及び静摩擦力がより低減される。なお、図６中、符号Ｄｒは、ホイール回転方向である。

以下に、本実施形態に係る車両用ホイール１の奏する効果について説明する。
本実施形態の車両用ホイール１は、一つの副気室部材１０（ヘルムホルツレゾネータ）と、この副気室部材１０をウェル部１１ｃの外周面１１ｄに対して摺動可能に吊り下げてタイヤ空気室９内に配置する吊下げ部材１７と、を備えている。
このような車両用ホイール１によれば、吊下げ部材１７によって吊り下げられた副気室部材１０をタイヤ８の接地面Ｉ_Ｓ上に止めることで、「消音むら」なく気柱共鳴音を継続的に抑制することができる。
また、車両用ホイール１によれば、副気室部材１０（ヘルムホルツレゾネータ）が一つなので、車両用ホイール１製造コストの削減、製造工程の簡素化を達成することができる。

また、本実施形態の車両用ホイール１においては、ウェル部１１ｃの外周面１１ｄに対する吊下げ部材１７の接触部１７ｃが、吊下げ部材１７のうちの一部分であるので、外周面１１ｄに対する吊下げ部材１７の摩擦を低減することができる。
この車両用ホイール１は、少なくとも副気室部材１０の自重によって副気室部材１０が鉛直方向下側に移動しやすくなる。このような車両用ホイール１によれば、より確実に副気室部材１０をタイヤ８の接地面Ｉ_Ｓ上に止めることができる。これにより車両用ホイール１は、「消音むら」なく気柱共鳴音を継続的に抑制することができる。

また、本実施形態の車両用ホイール１においては、ウェル部１１ｃの外周面１１ｄに対する吊下げ部材１７の接触部１７ｃが、円錐部の頂点で形成されている。
このような車両用ホイール１によれば、より確実にウェル部１１ｃの外周面１１ｄに対する吊下げ部材１７の摩擦を低減することができる。このような車両用ホイール１によれば、より確実に副気室部材１０をタイヤ８の接地面Ｉ_Ｓ上に止めることができる。これにより車両用ホイール１は、「消音むら」なく気柱共鳴音を継続的に抑制することができる。

また、車両用ホイール１は、副気室部材１０が流線形状を呈することで、回転時のタイヤ８内での気流に対する空気抵抗係数（ＣＤ値）を低減することができる。これにより、車両用ホイール１は、副気室部材１０がホイール回転方向Ｄｒに生起する気流によって下流側に押しやられることが抑制される。つまり、車両用ホイール１は、回転時のタイヤ８内でもより確実に副気室部材１０をタイヤ８の接地面Ｉ_Ｓ上に止めることができる。これにより車両用ホイール１は、「消音むら」なく気柱共鳴音を継続的に抑制することができる。

また、車両用ホイール１は、副気室部材１０（ヘルムホルツレゾネータ）の連通孔１８ａが、本体部１３のホイール周方向Ｘの中央でホイール幅方向Ｙに延びている。
このような車両用ホイール１によれば、例えば、連通孔１８ａがホイール周方向Ｘの端部に形成されたものと比べて、連通孔１８ａを、より確実にタイヤ８の接地面Ｉ_Ｓ上に止めることができる。これにより車両用ホイール１は、「消音むら」なく気柱共鳴音を継続的に抑制することができる。

また、車両用ホイール１は、連通孔１８ａがホイール回転軸Ａｘを通る鉛直線上に位置している。この車両用ホイール１によれば、連通孔１８ａを必ずタイヤ８の接地面Ｉ_Ｓ上に止めることができる。これにより車両用ホイール１は、「消音むら」なく気柱共鳴音を継続的に抑制することができる。

以上、本発明の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。
前記実施形態では、帯状体の吊下げ部材１７について説明したが、吊下げ部材１７は、前記の巻回部１７ａと延出部１７ｂとを形成することができればこれに限定されずに、高剛性の線材を使用することもできる。

また、前記実施形態では、吊下げ部材１７を副気室部材１０のホイール周方向Ｘの両端に接合するものについて説明したが、本発明は、吊下げ部材１７を副気室部材１０のホイール周方向Ｘの中央に接合することもできる。

また、前記実施形態では、ウェル部１１ｃの外周面１１ｄに対する吊下げ部材１７の動摩擦力及び静摩擦力を低減するために、吊下げ部材１７に接触部１７ｃを配置する構成としたが、外周面１１ｄと吊下げ部材１７との間にベアリングを介在させる構成とすることもできる。

また、本発明は、外周面１１ｄに対する吊下げ部材１７の動摩擦力及び静摩擦力を低減するために、外周面１１ｄにバフ処理などを施して表面粗さを低減することもできる。また、外周面１１ｄには、動摩擦力及び静摩擦力を低減する樹脂コーティング（例えばフッ素樹脂コーティングなど）を施すこともできる。また、接触部１７ｃや吊下げ部材１７自体が低摩擦材料で形成される構成とすることもできる。

また、前記実施形態では、管体１８が、車両用ホイール１の外側（ディスク１２側）で、本体部１３からホイール幅方向Ｙに突出するように形成されているが、本発明は、管体１８が、車両用ホイール１の内側で、本体部１３からホイール幅方向Ｙに突出する構成とすることもできる。また、管体１８は、本体部１３のホイール周方向Ｘの中央で、本体部１３からホイール径方向Ｚの内側に突出する構成、又はホイール径方向Ｚの外側に突出する構成とすることもできる。

１ 車両用ホイール
１ａ ホイール本体
８ タイヤ
９ タイヤ空気室
１０ 副気室部材
１１ リム
１１ｃ ウェル部
１１ｄ ウェル部の外周面
１２ ディスク
１３ 本体部
１４ 周溝
１５ 取付凹部
１５ａ ボルト挿通孔
１７ 吊下げ部材
１７ａ 巻回部
１７ｂ 延出部
１７ｃ 接触部
１８ 管体
１８ａ 連通孔
２５ｄ Ｒ部
２５ａ 上部
２５ｂ 底部
２５ｃ 側部
Ａｘ ホイール回転軸
Ｂ 水平基準線
Ｄｒ ホイール回転方向
Ｇ 隙間
Ｉ_Ｓ 接地面
ＳＣ 副気室
ＳＬ 気流
Ｖ_Ｄ 鉛直方向
Ｘ ホイール周方向
Ｙ ホイール幅方向
Ｚ ホイール径方向

Claims (6)

1. 一つのヘルムホルツレゾネータと、
   前記ヘルムホルツレゾネータをホイールに対して摺動可能に吊り下げてタイヤ空気室内に配置する吊下げ部材と、
   を備えることを特徴とする車両用ホイール。
2. 前記吊下げ部材の前記ホイールとの接触部は、前記吊下げ部材のうちの一部分であ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. 前記接触部は、前記吊下げ部材に形成された円錐部の頂点であることを特徴とする請求項２に記載の車両用ホイール。
4. 前記ヘルムホルツレゾネータは、流線形状を呈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。
5. 前記ヘルムホルツレゾネータの連通孔は、ホイール幅方向に延び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。
6. 前記ヘルムホルツレゾネータの連通孔は、ホイール回転軸を通る鉛直線上に位置す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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