JP2020006804A - 車両用ホイール - Google Patents

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洋一 神山
寿信 齋藤
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寿信 齋藤
悠佑 大沢
Yusuke Osawa
悠佑 大沢
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Abstract

【課題】本発明は、従来と比べて副気室の容積をより大きく確保することができるヘルムホルツレゾネータ(副気室部材)を有す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、ヘルムホルツレゾネータとしての副気室部材10と、リム11のウェル部11cの外周面11dに形成された穴部14(凹部)内に配置される結合部23を有する結合部材20と、を備え、前記副気室部材10は、前記結合部材20を介して前記ウェル部11cの外周面11dに取り付けられていることを特徴とする。【選択図】図3

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音を消音するヘルムホルツレゾネータ(副気室部材)をウェル部の外周面に取り付けたホイールが知られている(例えば、特許文献1参照)。このホイールの副気室部材は、内側に副気室を有し、ホイール周方向に沿って長く形成される本体部と、この本体部の長手方向の略全長にわたってその両側からホイール幅方向にそれぞれ延出する板状の一対の縁部と、を備えている。また、ホイールは、副気室部材のそれぞれの縁部の端部が嵌り込む一対の溝部を備えている。そして、両縁部が一対の溝部のそれぞれに嵌り込むことで、副気室部材がウェル部の外周面に取り付けられる。
特許第4551422号公報
しかしながら、従来のホイール(例えば、特許文献1参照)は、延出する縁部によってホイール幅方向の本体部の大きさが制限される問題があった。そのため従来のホイールは、本体部内に形成される副気室の容積を大きく確保できない問題があった。したがって、従来のホイールにおいては、副気室の容積をより大きく確保することで消音性能に優れたヘルムホルツレゾネータ(副気室部材)を有するものが望まれている。
本発明の課題は、従来と比べて副気室の容積をより大きく確保することができるヘルムホルツレゾネータ(副気室部材)を有する車両用ホイールを提供することにある。
前記課題を解決した本発明の車両用ホイールは、ヘルムホルツレゾネータとしての副気室部材と、リムのウェル部外周面に形成された凹部内に配置される結合部を有する結合部材と、を備え、前記副気室部材は、前記結合部材を介して前記ウェル部外周面に取り付けられていることを特徴とする。
本発明によれば、従来と比べて副気室の容積をより大きく確保することができるヘルムホルツレゾネータ(副気室部材)を有する車両用ホイールを提供することができる。
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。 副気室部材及び結合部材の斜視図である。 図1のIII−III断面図である。 結合部材における筒部の部分拡大斜視図である。 ウェル部外周面に形成された凹部の構成説明図である。 (a)は、本発明の実施形態に係る車両用ホイールの奏する作用効果を説明するための概略図であり、(b)は、参考例としての車両用ホイールの概略図である。 (a)は、ウェル部外周面に形成された凹部の第1変形例を説明するための一部断面を含むリムの斜視図、(b)は、(a)に示す第1変形例に係る凹部に結合する結合部材を備える車両用ホイールの断面図である。 (a)は、ウェル部外周面に形成された凹部の第2変形例を説明するための一部断面を含むリムの斜視図、(b)は、(a)に示す第2変形例に係る凹部に結合する結合部材を備える車両用ホイールの断面図である。
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、参照する図面において、「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。また、ホイール幅方向Yは、ホイールにおけるウェル部の外周面の中央側を「ホイール幅方向Yの内側」と称し、ホイールにおけるリムフランジ側を「ホイール幅方向Yの外側」と称することがある。
以下では、ま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(ヘルムホルツレゾネータ)と、この副気室部材をウェル部に取り付けるための結合部材について説明する。
<車両用ホイールの全体構成>
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1に示すように、本実施形態に係る車両用ホイール1は、例えばアルミニウム合金、マグネシウム合金などの金属製のリム11に、例えばポリプロピレン、ポリアミドなどの合成樹脂製の副気室部材10(ヘルムホルツレゾネータ)が取り付けられて構成されている。
図1中、符号12は、リム11を図示しないハブに連結するためのディスクであり、符号20は、副気室部材10をリム11に取り付けるための、後に詳しく説明する結合部材である。符号33は、隠れ線(点線)で示す副気室部材10のブリッジである。
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た図示しないビードシート同士の間で、ホイール径方向のホイール軸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。
このようなリム11は、ホイール幅方向Yの外側で、ウェル部11cの外周面11dからリムフランジ側に向けて立ち上る一対の立ち上り部15を有している。
<副気室部材及び結合部材>
次に、副気室部材10と結合部材20とについて説明する。
図2は、副気室部材10及び結合部材20の斜視図である。図3は、図1のIII−III断面図である。
(副気室部材)
図2に示すように、副気室部材10は、一方向に長い部材であって、本体部13と、管体18と、を備えている。このような副気室部材10は、本体部13の中央でホイール幅方向Yに延びる仕切り壁16を境に、ホイール周方向Xに対称形状となるように構成されている。
本体部13は、その長手方向に湾曲している。つまり、本体部13は、副気室部材10がウェル部11c(図1参照)の外周面11d(図1参照)に取り付けられる際に、ホイール周方向Xに沿うようになっている。
本体部13は、内側が中空になっている。この中空部(図示省略)は、後記の副気室SC(図3参照)を形成している。この中空部は、仕切り壁16によってホイール周方向Xに二分されている。
図3に示すように、本体部13は、長手方向(図2のホイール周方向X)に直交する断面視で、ホイール幅方向Yに長い略矩形を呈している。
具体的には、本体部13は、ウェル部11cの外周面11dに隣接してホイール幅方向Yに延びる底板25bと、外周面11d上で底板25bと対向するように配置される上板25aと、底板25bのホイール幅方向Yの両端から立ち上がり、上板25aに接合される一対の側板25cと、を有している。
底板25bは、ホイール幅方向Yに略平坦になるように延びる板体で形成されている。このような底板25bは、ホイール周方向X(図1参照)に外周面11dと略同じ曲率で湾曲するように形成されている。
上板25aは、底板25bと所定の間隔をあけて対向するように、ホイール周方向X(図1参照)に所定の曲率で湾曲している。
側板25cは、ウェル部11cの外周面11dに対して略垂直にホイール径方向Zの外側に底板25bから立ち上がるように形成されている。
このような上板25aと底板25bと側板25cとは、本体部13の内側に副気室SCを囲繞形成している。
また、本体部13は、図2に示すように、ホイール周方向Xに並ぶ複数個(本実施形態では6つ)のブリッジ33を有している。これらのブリッジ33は、本体部13のホイール幅方向Yの中央で、ホイール周方向Xに1列に並んでいる。
本実施形態でのブリッジ33は、図3に示すように、円筒形状を呈しており、上板25aと底板25bとを部分的に連結している。そして、ブリッジ33の内側空間は、本体部13をホイール径方向Zに貫いて上板25a及び底板25bのそれぞれに平面視で円形の開口を形成している。このようなブリッジ33の内側空間には、本体部13をホイール径方向Zに貫通するように、後記する結合部材20の筒部21が挿通されている。
また、本体部13は、図2に示すように、後記する結合部材20の連結板22の収納部13aを有している。
本実施形態での収納部13aは、ホイール周方向Xに湾曲する矩形板体からなる連結板22が収まる窪みで形成されている。具体的には、収納部13aは、図3に示すように、連結板22の形状に対応するように、本体部13の上板25aが連結板22の厚さで底板25bに向けて部分的に窪んで形成されている。 これにより収納部13aの周囲における上板25aの上面と、連結板22の上面とが面一になっている。
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の一側に偏位した位置で、本体部13からホイール周方向Xに突出するように形成されている。
本実施形態での副気室部材10は、前記のように、仕切り壁16を境にホイール周方向Xに対称形状になっている。したがって、図1中、管体18は、作図の便宜上、その一つのみを図示しているが、本実施形態での管体18は、本体部13の長手方向(ホイール周方向X)の両端部において互いに対称となる位置でそれぞれ対となるように配置されている。ちなみに、本実施形態での一対の管体18同士は、ホイール軸を中心に互いに略90°間隔で開いた位置に配置されている。
このような管体18の内側には、図2に示すように、連通孔18aが形成されている。このような連通孔18aは、図3に示すように、本体部13の内側に形成される副気室SCと、ウェル部11c上でタイヤ(図示省略)との間に形成されるタイヤ空気室9と、を連通させている。
(結合部材)
次に、結合部材20(図2参照)について説明する。
図2に示すように、結合部材20は、複数の筒部21と、これらの筒部21を一体に連結する前記の連結板22と、筒部21のそれぞれの先端に設けられた結合部23と、を備えている。
本実施形態での筒部21は、図3に示すように、ブリッジ33の内側に密着して収まるように、ブリッジ33の内径と略等しい外径を有して構成されている。
筒部21のそれぞれは、図2に示すように、本体部13のブリッジ33の位置に対応するように配列されるとともに、その基端部が連結板22に接続されている。
図4は、筒部21の部分拡大斜視図である。
図4に示すように、筒部21には、複数のスリット24が形成されている。
スリット24は、筒部21の長手方向(延在方向)の略中央部から先端まで延びている。これらのスリット24は、筒部21の周方向に等間隔に並列するように形成されている。本実施形態でのスリット24は、筒部21の周方向に4つ並列するものを想定しているが、このスリット24の数は、2つ以上であれば特に制限はない。なお、図4中、スリット24は、作図の便宜上、2つのみ記載し、他の2つの記載は省略している。
図4に示すように、筒部21の先端には、結合部23が形成されている。
この結合部23は、ウェル部11c(図3参照)の外周面11d(図3参照)に臨むように形成された後記する穴部14(図3参照)の拡径部14b(図3参照)内に配置される。
本実施形態での結合部23は、スリット24によって、4つに切り分けられた筒部21の先端部のそれぞれから外周側に張り出す4つフランジ26で形成されている。なお、図4中、フランジ26は、作図の便宜上、3つのみ記載し、他の1つの記載は省略している。
これら4つのフランジ26は、スリット24を介して周方向に並ぶことで、総じて略逆円錐台の外形を筒部21の先端に形成している。つまり、4つのフランジ26が合わさってなる結合部23は、先端側に向かうほど縮径するテーパ面20aを外周に形成している。
このようなスリット24で周方向に4つに分離された結合部23は、筒部21の径方向にバネ弾性を有して変位可能となっている。
以上のような本実施形態に係る副気室部材10(図2参照)及び結合部材20(図2参照)は、樹脂成形品を想定しているがこれに限定されるものではなく金属等の他の材料で形成することもできる。なお、樹脂製の場合は、その軽量化や量産性の向上、製造コストの削減、副気室SC(図3参照)の気密性の確保等を考慮すると、ブロー成形、射出成形可能な軽量で高剛性の樹脂が望ましい。中でも、ポリプロピレン、ポリアミドなどが望ましい。
次に、穴部14(図3参照)について説明する。穴部14は、特許請求の範囲にいう「凹部」に相当する。
図3に示すように、穴部14は、結合部材20の筒部21と略同径の括れ部14aと、この括れ部14aよりも拡径して形成され、結合部材20の結合部23が収まる拡径部14bとで形成されている。
括れ部14aは、筒部21の先端部分の外形に対応する薄い円柱空間で形成されている。拡径部14bは、結合部23の外形に対応する逆円錐台形状の空間で形成されている。
図5は、ウェル部11cの外周面11dに形成された穴部14(凹部)の構成説明図である。
図5に示すように、穴部14は、ウェル部11cの外周面11dにその開口が臨むようにリム11に形成されている。
このような穴部14は、前記の結合部材20(図3参照)の結合部23(図3参照)に対応する位置に形成される。つまり、穴部14は、ウェル部11cの外周面11dにおけるホイール幅方向Yの中央で、ブリッジ33(図2参照)に対応するように、ホイール周方向Xに1列になって並んで形成されている。
図5中、符号14aは、括れ部であり、符号14bは、拡径部である。
このような穴部14は、例えば、0によって形成することができるが、穴部14の形成方法に特に制限はない。
<副気室部材の取付方法>
次に、ウェル部11cの外周面11dに対する副気室部材10の取付方法について主に図2から図4を参照して説明する。
この取付方法においては、まず副気室部材10(図2参照)のブリッジ33(図2参照)内に、結合部材20(図2参照)の筒部21(図2参照)が挿入される。この際、スリット24(図4参照)の幅が狭まるように筒部21が弾性変形することで、結合部23(図4参照)の外径がブリッジ33の内径に合せて縮径する。
副気室部材10を貫通した筒部21は、その結合部23が穴部14(図3参照)の括れ部14a(図3参照)を介して拡径部14b(図3参照)に達した際に、バネ弾性によって結合部23の外径が復元する。これにより結合部23は、穴部14の拡径部14b内に収まる。フランジ26(図3参照)は、括れ部14aに係止される。
そして、結合部材20の連結板22(図3参照)は、副気室部材10の収納部13a(図3参照)内に収まる。
これにより副気室部材10は、結合部材20を介してウェル部11c(図3参照)の外周面11d(図3参照)に取り付けられて、この取付方法の一連の工程が終了する。
<作用効果>
次に、本実施形態の車両用ホイール1の奏する作用効果について説明する。
図6(a)は、本発明の実施形態に係る車両用ホイール1の奏する作用効果を説明するための概略図であり、図6(b)は、参考例としての車両用ホイール101の概略図である。
まず、参考例としてのホイール101の構成について説明する。
図6(b)に示すように、参考例としてのホイール101の副気室部材110は、本体部113と、本体部113からホイール幅方向Yに延出する板体で形成される一対の縁部114を備えている。この縁部114の延出先端は、ウェル部11cに形成された溝部117に嵌め込まれて係止されている。
しかしながら、このホイール101は、延出する縁部114によってホイール幅方向Yの本体部113の大きさが制限される。そのためホイール101は、本体部113内に形成される副気室SCの容積も制限される。
これに対して本実施形態に係る車両用ホイール1は、図6(a)に示すように、副気室部材10がウェル部11cの外周面11dに対して結合部23を介して取り付けられている。
したがって、車両用ホイール1は、参考例のホイール101(図6(b)参照)と異なって、ウェル部11cに取り付けるための縁部114(図6(b)参照)を省略することができる。つまり、車両用ホイール1は、ホイール幅方向Yの本体部13の大きさが縁部114(図6(b)参照)によって制限されることがない。
この車両用ホイール1によれば、副気室SCの容積を大きく確保することができ、ロードノイズの消音性能を一段と向上させることができる。
本実施形態に係る車両用ホイール1は、図3に示したように、上板25aと底板25bとの間に配置された円筒状のブリッジ33によって副気室部材10の強度が高められている。このような車両用ホイール1において、結合部材20の筒部21は、ブリッジ33の内側で延びている。
この車両用ホイール1によれば、ブリッジ33によって剛性が高められている部分で副気室部材10を結合部材20にてウェル部11cに支持することができる。
また、この車両用ホイール1は、デッドスペースとなるブリッジ33の内側空間を結合部材20(筒部21)の配置場所として有効利用することができる。
本実施形態に係る車両用ホイール1は、副気室部材10のホイール周方向Xに沿って並ぶように形成されたブリッジ33ごとに配置される筒部21のそれぞれがウェル部11cの穴部14に係止されている。また、これらの筒部21は、副気室部材10の上面でホイール周方向Xに延びる収納部13aに収まる連結板22によって連結されている。
このような車両用ホイール1によれば、ホイール回転時の遠心力が副気室部材10に働いた際に、副気室部材10の上面に広がる連結板22の面部で遠心力に抗するように副気室部材10をウェル部11cの外周面11d上に効果的に保持することができる。
本実施形態に係る車両用ホイール1においては、副気室部材10は、ウェル部11cの外周面11dに形成された穴部14(凹部)に結合部材20の結合部23を嵌め込むことでリム11に支持されている。
このような車両用ホイール1によれば、副気室部材10を溶接、接着、締結などでウェル部11cに取り付けるものと比較して、副気室部材10の取付工程が容易になる。
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。
前記実施形態では、特許請求の範囲にいう「凹部」としての穴部14について、括れ部14aと拡径部14bとからなるものについて説明したが、穴部14はこれに限定するものではない。
図7(a)は、ウェル部11cの外周面11dに形成された「凹部」の第1変形例を説明するための一部断面を含むリム11の斜視図、図7(b)は、図7(a)に示す第1変形例に係る「凹部」に結合する結合部材20を備える車両用ホイール1の断面図である。図8(a)は、ウェル部11cの外周面11dに形成された「凹部」の第2変形例を説明するための一部断面を含むリム11の斜視図、図8(b)は、図8(a)に示す第2変形例に係る「凹部」に結合する結合部材20を備える車両用ホイール1の断面図である。
なお、図7及び図8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を省略する。
図7(a)に示すように、第1変形例に係る凹部は、ねじ穴17で形成されている。このようなねじ穴17は、ウェル部11cの外周面11dに設けた穴にねじ切り加工を施すことによって形成することができる。
図7(a)中、符号19は、肉盛り部である。この肉盛り部19は、ホイール鋳造時に同時に形成されるものを想定している。このような肉盛り部19は、ねじ穴17(凹部)の下方(ホイール径方向Zの内側)に設けることで、より長いねじ穴17を形成することができるが、ねじ穴17を設ける際の必須の構成要件ではない。
図7(b)に示すように、凹部としてねじ穴17を有する車両用ホイール1は、このねじ穴17に噛合うねじ部34を結合部23として有するねじ部材30にて結合部材20が構成されている。
具体的には、ねじ部材30は、締結工具(図示省略)が噛合う六角穴31aを有する頭部31と、ブリッジ33の内側に挿通される胴部32と、前記のねじ部34と、を有している。
このねじ部材30は、樹脂成形品を想定しているが、金属製でも構わない。
このような車両用ホイール1によれば、ねじ部材30の締め代を調節することによって、ウェル部11cの外周面11dに対して副気室部材10を、よりタイトに取り付けることができる。
また、図7(b)に示す車両用ホイール1は、図示を省略するが、副気室部材10の上面でホイール周方向Xに延びる板体からなり、ねじ部材30の頭部31と、副気室部材10との間に配置される座がねを有する構成とすることもできる。
この座がねは、複数のブリッジ33のそれぞれに対応する位置にねじ部材30の挿通孔を有している。このような座がねは、ねじ部材30を穴部14に締結した際に、前記の結合部材20(図2参照)の連結板22(図2参照)と同様の効果を奏することができる。
図8(a)に示すように、第2変形例に係る凹部は、T溝35で形成されている。このようなT溝35は、蟻溝とすることもできる。このようなT溝35又は蟻溝(以下、T溝35等と称する)は、例えば、フライス溝加工で形成することができるがこれに限定されるものではない。
このようなT溝35等は、複数のブリッジ33のそれぞれの下側開口に連続するように、ホイール周方向Xに沿うように形成されている。
図8(b)に示すように、凹部としてのT溝35等を有する車両用ホイール1は、ブリッジ33の内側、及びT溝35等に充填された樹脂硬化物からなる結合部材20を備えている。
さらに詳しくは、この結合部材20は、前記実施形態の収納部13a(図2参照)に対応する第1空間部36と、ブリッジ33の内側の第2空間部37と、T溝35等を形成する第3空間部38とにわたって溶融熱可塑性樹脂を注入した後、この熱可塑性樹脂を硬化させて得られたものである。
この車両用ホイール1は、ウェル部11cに副気室部材10を結合する樹脂硬化物からなる結合部23が、T溝35等(凹部)内で成形されることとなる。
このような車両用ホイール1によれば、前記実施形態に係る車両用ホイール1(図3参照)と異なって、結合部23を有する結合部材20を別途に成形品として得る必要がない。よって、この車両用ホイール1によれば、車両用ホイール1の製造工程を簡素化することができる。
また、図8(b)に示す車両用ホイール1は、複数のブリッジ33の内側の第2空間部37に充填される樹脂硬化物が、第1空間部36に充填される樹脂硬化物と、第3空間部38に充填される樹脂硬化物とによって連結される。
これにより車両用ホイール1は、副気室部材10をウェル部11cの外周面11dにより効果的に保持することができる。
1 車両用ホイール
9 タイヤ空気室
10 副気室部材
11 リム
11c ウェル部
11d 外周面
13 本体部
13a 収納部
14 穴部(凹部)
14a 括れ部
14b 拡径部
15 立ち上り部
16 仕切り壁
17 ねじ穴(凹部)
18 管体
18a 連通孔
19 肉盛り部
20 結合部材
20a テーパ面
21 筒部
22 連結板
23 結合部
24 スリット
25a 上板
25b 底板
25c 側板
26 フランジ
30 ねじ部材(結合部材)
31 頭部
31a 六角穴
32 胴部
33 ブリッジ
34 ねじ部(結合部)
35 T溝(凹部)
36 第1空間部
37 第2空間部
38 第3空間部
39 T溝
SC 副気室
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 (4)

  1. ヘルムホルツレゾネータとしての副気室部材と、
    リムのウェル部外周面に形成された凹部内に配置される結合部を有する結合部材と、を備え、
    前記副気室部材は、前記結合部材を介して前記ウェル部外周面に取り付けられていることを特徴とする車両用ホイール。
  2. 前記副気室部材は、前記ウェル部外周面側に配置される底板と、前記底板との間で副気室を形成する上板と、前記底板と前記上板とを連結する円筒形状のブリッジと、を有し、
    前記結合部材は、前記ブリッジの内側で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。
  3. 前記結合部は、前記凹部内で成形された樹脂硬化物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。
  4. 前記凹部は、ねじ穴であり、前記結合部材は、前記ねじ穴に噛合う前記結合部としてのねじ部を有するねじ部材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。
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