JP2020050178A - 車両用ホイール - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、従来と比べて一段と消音性能に優れた車両用ホイールを提供する。【解決手段】本発明は、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としての副気室部材１０をリムに取り付けた車両用ホイールであって、前記副気室部材１０は、上板２５ａと、底板２５ｂと、前記上板２５ａと前記底板２５ｂとを接続する側板２５ｄと、によって囲む空間で副気室ＳＣを形成する本体部１３と、前記タイヤ空気室と前記副気室ＳＣとを連通させる連通孔と、を備え、前記本体部１３は、少なくとも前記底板２５ｂと前記側板２５ｄとに一体に形成されている略錐体部２０を有することを特徴とする。【選択図】図５

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車両用ホイールとして、リムのウェル部外周面上でホイール周方向に沿って延在するヘルムホルツレゾネータ（副気室部材）を有するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。このホイールの副気室部材は、副気室となる中空部を、ホイール周方向に湾曲しながら互いに並行して延びる上板と底板との間に形成している。
また、副気室部材は、上板と底板同士を部分的に連結する筒部を有している。筒部は、上板と底板とが部分的に副気室部材の内側に向けて窪んで形成されたものである。このような筒部は、副気室部材のホイール周方向に等間隔で複数個並ぶように配置されている。また、筒部は、副気室部材のホイール幅方向に複数列並ぶように配置されている。
これらの筒部は、互いに連結した上板と底板のそれぞれにおける面剛性を高めることによって、共鳴時の音圧変動に伴う副気室の容積変化を抑制している。このような筒部を有する副気室部材は、副気室の容積変化が抑制されることによって気柱共鳴音の消音性能が向上する。

特許第５４１１８１９号公報

ところで、従来の副気室部材（例えば、特許文献１参照）のホイール周方向の端部やホイール幅方向の端部には、上板と底板とを接合する側板が形成される。
しかしながら、この側板には前記の筒部を実質的に配置することができないため、側板の面剛性は十分に向上させることができない。
したがって、筒部によらずとも側板の面剛性を十分に高めることができ、これによって一段と消音性能に優れた車両用ホイールが望まれている。

本発明の課題は、従来と比べて、一段と消音性能に優れた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、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としての副気室部材をリムに取り付けた車両用ホイールであって、前記副気室部材は、上板と、底板と、前記上板と前記底板とを接続する側板と、によって囲む空間で副気室を形成する本体部と、前記タイヤ空気室と前記副気室とを連通させる連通孔と、を備え、前記本体部は、少なくとも前記底板と前記側板とに一体に形成されている略錐体部を有することを特徴とする。

本発明によれば、従来と比べて、一段と消音性能に優れた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部分拡大斜視図であり、ウェル部の外周面に取り付けられたヘルムホルツレゾネータ（副気室部材）を含む図である。 図１に示す車両用ホイールのII−II断面図である。 副気室部材の全体斜視図である。 図３に示す副気室部材の矢示IV部の部分拡大図である。 図４に示す副気室部材のＶ−Ｖ断面図である。 副気室内に所定の圧力変動が生じた際の上板及び側板の変形量を示すＣＡＥ（Computer Aided Engineering）分析図であり、図６（ａ）は、本実施形態の副気室部材におけるＣＡＥ分析図、図６（ｂ）は、比較例の副気室部材におけるＣＡＥ分析図である。 他の実施形態に係る副気室部材の断面図である。

次に、本発明を実施するための形態（本実施形態）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。

本実施形態に係る車両用ホイールは、副気室部材（ヘルムホルツレゾネータ）を構成する本体部の端部に略錐体部を有することを主な特徴とする。
なお、本実施形態では、ホイール周方向の端部に略錐体部を有する車両用ホイールを例にとって説明するが、本発明は後記するようにホイール幅方向の端部に略錐体部を有する構成とすることもできる。
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、副気室部材について説明する。

＜車両用ホイールの全体構成＞
図１は、本実施形態に係る車両用ホイール１の部分拡大斜視図であり、ウェル部１１ｃの外周面１１ｄに取り付けられたヘルムホルツレゾネータとしての副気室部材１０を含む図である。

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。ちなみに、本実施形態でのリム１１は、鋳造品を想定し、副気室部材１０は、ブロー成形品を想定している。
なお、図１中、図示を省略したが、ホイール幅方向Ｙの紙面左側には、リム１１をハブに連結するディスクが配置されている。

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ビードシート１２，１２同士の間で、ホイール径方向の内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。

図２に示すように、本実施形態でのリム１１は、第１の縦壁１５ａと第２の縦壁１５ｂとを備えている。これらの縦壁１５ａ，１５ｂ同士は、ホイール幅方向Ｙに所定の間隔を開けて外周面１１ｄからホイール径方向の外側に向かって立ち上がっている。

ちなみに、ホイール幅方向Ｙの一側に形成される第１の縦壁１５ａは、ウェル部１１ｃの外周面１１ｄからリムフランジ側への立ち上り部に形成されたものを想定している。
また、他側に形成される第２の縦壁１５ｂは、外周面１１ｄのホイール幅方向Ｙの中程でホイール周方向Ｘに延びる周壁１９にて構成されるものを想定している。縦壁１５ａ，１５ｂのそれぞれは、互いに所定の間隔を開けてホイール周方向Ｘに環状に延びることで対向している。
これら第１の縦壁１５ａ及び第２の縦壁１５ｂのそれぞれには、後記する副気室部材１０の縁部１４（１４ａ，１４ｂ）の先端が嵌り込む溝部１７ａ，１７ｂが形成されている。これらの溝部１７ａ，１７ｂは、ホイール周方向Ｘに沿って形成されて環状の周溝を形成している。

＜副気室部材＞
次に、副気室部材１０について説明する。
図１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、連通孔１８ａが形成される管体１８と、本体部１３をリム１１に固定する縁部１４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。
なお、本体部１３に形成される略錐体部２０（図１中、隠れ線（点線）で示す）は、縁部１４について説明した後に詳細に説明する。

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２参照）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。なお、この仕切り壁１６は、後記する上板２５ａと底板２５ｂ（図３参照）とがホイール幅方向Ｙに溝状に窪んで形成されたものである。そして、図示は省略するが、仕切り壁１６は、上板２５ａと底板２５ｂとの間の略中央の位置で接合されて形成されている。

図２は、図１に示す車両用ホイール１のII−II断面図である。
図２に示すように、副気室部材１０の本体部１３は、長手方向（図１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に長い扁平形状を呈している。
具体的には、本体部１３は、上板２５ａと、底板２５ｂと、側板２５ｃと、を有している。

底板２５ｂは、ウェル部１１ｃの外周面１１ｄに沿うように形成された板体で構成されている。つまり、底板２５ｂは、ホイール幅方向Ｙに略平坦になるように形成され、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。
このような上板２５ａと底板２５ｂとの間には、副気室ＳＣが形成されている。
側板２５ｃは、底板２５ｂのホイール幅方向Ｙの端部を基端とし、上板２５ａの端部に向かって延びている。そして、側板２５ｃは、上板２５ａの端部と接続されている。

また、図１に示すように、本体部１３は、ホイール周方向Ｘの端部においては、上板２５ａと底板２５ｂとを接続する側板２５ｄを有している。
なお、本実施形態での副気室部材１０は、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、作図の便宜上、図示を省略するが、本実施形態での側板２５ｄ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。
このような側板２５ｄと上板２５ａと底板２５ｂには、後に詳しく説明する略錐体部２０（図１中、隠れ線（点線）で示す）が一体になるように形成される。

図３は、副気室部材１０の全体斜視図であり、裏面側（底板２５ｂ側）から見た図である。
図３に示すように、本体部１３は、ホイール周方向Ｘに複数個の筒部３３が等間隔に並ぶように形成されている。また、筒部３３は、ホイール幅方向Ｙに２列になって並んでいる。

図２に戻って、筒部３３は、上側結合部３３ａと、下側結合部３３ｂとが、上板２５ａと底板２５ｂとの間の略中央の位置で接合されて形成されている。
なお、上側結合部３３ａは、上板２５ａが底板２５ｂ側に向かって部分的に窪むように形成されたものである。また、下側結合部３３ｂは、底板２５ｂが上板２５ａ側に向かって部分的に窪むように形成されたものである。

このような筒部３３は、略円筒状を呈しており、上板２５ａと底板２５ｂとを部分的に連結している。そして、筒部３３は、図１及び図３に示すように、本体部１３の上下方向のそれぞれの対応する位置に、平面視で円形の開口を形成している。

次に、管体１８（図１参照）について説明する。
図１及び図３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３に示すように、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。

また、図３に示す連通孔１８ａは、管体１８の内側から本体部１３内までさらに延びている。このような連通孔１８ａは、本体部１３の内側に形成される副気室ＳＣ（図２参照）と、ウェル部１１ｃ（図２参照）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（図２参照）と、を連通させている。

次に、縁部１４（図２参照）について説明する。
図２に示すように、縁部１４は、本体部１３から第１の縦壁１５ａに向けて延出する縁部１４ａと、本体部１３から第２の縦壁１５ｂに向けて延出する縁部１４ｂとで構成されている。
本実施形態においては、縁部１４ｂは、その長さが縁部１４ａよりも長くなっている。

縁部１４ａ，１４ｂのそれぞれは、底板２５ｂと一体になってウェル部１１ｃの外周面１１ｄ側に凸となる湾曲面を形成している。そして、これらの縁部１４ａ，１４ｂは、その厚さや材料を適宜に選択することでバネ弾性を有している。
このような縁部１４ａの先端は、第１の縦壁１５ａの溝部１７ａに嵌り込んでいる。また、縁部１４ｂの先端は、第２の縦壁１５ｂの溝部１７ｂに嵌り込んでいる。

次に、図３に示す略錐体部２０について詳しく説明する。
略錐体部２０は、副気室部材１０における本体部１３のホイール周方向Ｘの端部に形成されている。
図４は、図３に示す副気室部材１０の矢示IV部の部分拡大図である。図５は、図４に示す副気室部材１０のＶ−Ｖ断面図である。

図４に示すように、略錐体部２０は、本体部１３のホイール幅方向Ｙの中央部に形成されている。さらに具体的には、本実施形態での略錐体部２０は、管体１８に対してホイール幅方向Ｙに離隔した位置に形成されている。ただし、略錐体部２０の形成位置は、これに限定されるものではない。
本実施形態での略錐体部２０は、例えば、円錐形状、円錐台形状、多角錐形状、多角錐台形状などの錐体形状を有するものを想定している。具体的には、略錐体部２０は、内側が中空で底板２５ｂ側に開口部２１を有し、上板２５ａ（図１参照）側に近づくほど周長が短くなる周壁部材２２で形成されたものを想定している。

さらに詳しく説明すると、略錐体部２０は、図５に示すように、ホイール周方向Ｘに沿った側断面視で、開口部２１を底辺とした略三角形又は略台形を呈する周壁部材２２で形成されるものを想定している。
また、本実施形態での略錐体部２０は、中心軸Ａｘが傾いた斜錐体であるものを想定している。具体的には、略錐体部２０は、底板２５ｂに対して鋭角を成して接合される側板２５ｄの傾きに対応して中心軸Ａｘが傾斜している。

そして、略錐体部２０を構成する周壁部材２２は、前記のように、上板２５ａと底板２５ｂと側板２５ｄとに一体になるように形成されている。
つまり、周壁部材２２の開口部２１側は、その円形をなす開口縁が底板２５ｂと一体に形成され、周壁部材２２の開口部２１と反対側の頂部２３が上板２５ａと一体に形成されている。
また、周壁部材２２は、側板２５ｄに対して略錐体部２０の斜面の高さ方向に一体に形成されている。
そして、これらの上板２５ａ、底板２５ｂ、及び側板２５ｄと略錐体部２０とが結合することで、本体部１３に形成される略錐体部２０の内側壁面２２ａは、副気室ＳＣに臨むこととなる。

＜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。
本実施形態の車両用ホイール１は、略錐体部２０を構成する周壁部材２２が、上板２５ａと底板２５ｂと側板２５ｄとに一体になるように形成されている。
このような略錐体部２０によれば、型抜き方向の制約から従来の筒部（特許文献１参照）のように二つの面同士（上板と底板）を直接橋渡しできない本体部１３の端部の面剛性を十分に高めることができる。これにより、副気室部材１０は、共鳴時の音圧変動に伴う副気室ＳＣの容積変化を抑制することができる。したがって、本実施形態の車両用ホイール１は、副気室部材１０の副気室ＳＣの容積変化が抑制されることによって気柱共鳴音の消音性能が向上する。

次に参照する図６は、副気室ＳＣ内に所定の圧力変動が生じた際の上板２５ａ及び側板２５ｄの変形量を示すＣＡＥ（Computer Aided Engineering）分析図である。図６（ａ）は、本実施形態の副気室部材１０におけるＣＡＥ分析図、図６（ｂ）は、比較例の副気室部材１００におけるＣＡＥ分析図である。

図６（ａ）中、符号１３は、ウェル部１１ｃの外周面１１ｄ上に配置された本実施形態での副気室部材１０の本体部であり、図６（ｂ）中、符号１１３は、比較例としての副気室部材１１０の本体部である。
比較例としての本体部１１３は、略錐体部２０を有していない点でのみ、本実施形態での本体部１３と相違している。
図６（ａ）及び図６（ｂ）中、符号３３は、筒部である。

図６（ａ）に示すように、本実施形態での本体部１３の端部においては、筒部３３と略錐体部２０との間で上板２５ａの変形２４（膨出）が認められるものの、側板２５ｄでの変形２４は認められなかった。

これに対して、比較例の本体部１１３の端部においては、筒部３３付近を除いて上板２５ａから側板２５ｄまでの全て領域にわたって変形２４（膨出）が認められた。

これらのＣＡＥ分析に基づいて、略錐体部２０による副気室ＳＣの容積変化の抑制効果が確認された。

また、略錐体部２０の底面を規定する開口部２１は、底板２５ｂに臨むように形成されている。
このような略錐体部２０は、副気室部材１０を、例えば樹脂成形にて作製することを想定した場合に、型開きが容易になってブロー成形などの一般的な樹脂成形法で容易に形成することができる。

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。
図７は、他の実施形態に係る副気室部材１０の断面図である。
前記実施形態の略錐体部２０（図５参照）は、その頂部２３（図５参照）が上板２５ａと一体に形成されていた。

これに対して図７に示す他の実施形態に係る副気室部材１０は、略錐体部２０が、底板２５ｂ及び側板２５ｄのみに一体に形成されている。
このような略錐体部２０は、前記実施形態での略錐体部２０（図５参照）と比べて副気室ＳＣ内で占める略錐体部２０の容積を小さく抑えることができる。これにより副気室部材１０は、副気室ＳＣの容積をより大きく確保することができ、消音性能をより向上させることができる。

また、前記実施形態の車両用ホイール１は、略錐体部２０が本体部１３のホイール周方向Ｘの端部に形成されているが、図示を省略するが、略錐体部２０は本体部１３のホイール幅方向Ｙの端部に形成される構成とすることもできる。

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
１４ 縁部
１４ａ 縁部
１４ｂ 縁部
１５ａ 縦壁
１５ｂ 縦壁
１６ 仕切り壁
１７ａ 溝部
１７ｂ 溝部
１８ 管体
１８ａ 連通孔
１９ 周壁
２０ 略錐体部
２１ 開口部
２２ 周壁部材
２５ａ 上板
２５ｂ 底板
２５ｃ 側板
２５ｄ 側板
３２ 凹部
３３ 筒部
３３ａ 上側結合部
３３ｂ 下側結合部
３４ａ 傾斜部
Ａｘ 中心軸
ＳＣ 副気室
Ｘ ホイール周方向
Ｙ ホイール幅方向

Claims (5)

1. 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としての副気室部材をリムに取り付けた車両用ホイールであって、
   前記副気室部材は、
   上板と、底板と、前記上板と前記底板とを接続する側板と、によって囲む空間で副気室を形成する本体部と、
   前記タイヤ空気室と前記副気室とを連通させる連通孔と、
   を備え、
   前記本体部は、
   少なくとも前記底板と前記側板とに一体に形成されている略錐体部を有す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、ホイール周方向に延在するように設けられ、
   前記略錐体部は、前記副気室部材のホイール周方向の端部に配置され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. 前記略錐体部は、内側が中空で、前記底板側に開口部を有し、前記上板側に近づくほど周長が短くなる周壁部材で形成され、
   前記略錐体部の斜面の高さ方向に前記側板と前記周壁部材とが一体に形成され、
   前記開口部は、前記底板に臨むように形成され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。
4. 前記略錐体部は、前記上板とも一体に形成され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. 前記略錐体部は、前記底板及び前記側板のみに一体に形成され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。

Images