JP2020199982A - 車両用ホイール - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、簡素な構造を有するとともに、連通孔の長さを自由に代えることができるヘルムホルツレゾネータを有する車両用ホイールを提供する。【解決手段】本発明は、ヘルムホルツレゾネータとしての副気室部材１０をリム１１に取り付けた車両用ホイール１であって、前記副気室部材１０は、ウェル部１１ｃの外周面１１ｄを覆うようにホイール径方向Ｚの外側に間隔をあけて配置される板体からなり、前記副気室部材１０の副気室ＳＣは、前記外周面１１ｄと前記板体との間の空間で形成され、前記副気室部材１０の連通孔１８ａは、前記副気室ＳＣにおける前記外周面１１ｄと前記板体との間隔よりも短い間隔となるように前記板体が前記外周面１１に近付けられて形成さ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）を有するホイールとしては、ウェル部を蓋体で覆うことで副気室を形成したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。このヘルムホルツレゾネータは、ウェル部の外周面と蓋体との間に副気室が形成されるので、その構造を簡素化することができる。

特開２００５−２１９７３９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）のヘルムホルツレゾネータは、副気室とタイヤ空気室とを連通させるための連通孔を蓋体に穴をあけることで形成していた。そのためヘルムホルツレゾネータの共鳴周波数を決定するための連通孔の長さが蓋体の板厚に限定される問題があった。

本発明の課題は、簡素な構造を有するとともに、連通孔の長さを自由に代えることができるヘルムホルツレゾネータ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、ウェル部の外周面を覆うようにホイール径方向の外側に間隔をあけて配置される板体からなり、前記副気室部材の副気室は、前記外周面と前記板体との間の空間で形成され、前記副気室部材の連通孔は、前記副気室における前記外周面と前記板体との間隔よりも短い間隔となるように前記板体が前記外周面に近付けられて形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、簡素な構造を有するとともに、連通孔の長さを自由に代えることができるヘルムホルツレゾネータ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全体斜視図である。 図１のII−II部分断面図である。 図２のIII−III部分断面図である。 図３のIV−IV部分断面図である。 図３のＶ−Ｖ部分断面図である。 図３のVI−VI部分断面図である。 第１変形例に係る車両用ホイールの断面図であり、図１のII−II断面図に対応する図である。 第２変形例に係る車両用ホイールの断面図であり、図３のVI−VI部分断面図に対応する図である。 第３変形例に係る車両用ホイールの断面図であり、図３のVI−VI部分断面図に対応する図である。

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において、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、ヘルムホルツレゾネータとしての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、本発明の実施形態に係る車両用ホイール１の全体斜視図である。
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、合成樹脂製又は金属製の蓋体からなる副気室部材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２１，２１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。

このような本実施形態でのリム１１は、ホイール幅方向Ｙに互いに対向する一対の縦壁１５ａと縦壁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、本実施形態での縦壁１５ａ，１５ｂのそれぞれは、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。

図２は、図１のII−II断面図である。
図２に示すように、縦壁１５ａ，１５ｂのホイール径方向Ｚの外側端部（上端部）には、鉤部４（係止部）が形成されている。

本実施形態での鉤部４は、ホイール周方向Ｘ（図１参照）に交差する図２に示す断面視で、縦壁１５ａ，１５ｂのそれぞれの上端部が、下方に向けて略Ｌ字状に屈曲することで形成されている。これにより縦壁１５ａ，１５ｂの上端部には、下方に開く溝部５ｂが形成されている。なお、溝部５ｂは、ホイール周方向Ｘに環状に延びている。
そして、鉤部４とホイール幅方向Ｙに並ぶように形成される溝部５ｂの奥止まりには、後記するように、副気室部材１０の返し爪１４ａが嵌り込むようになっている。
図２中、符号１１ｅは、後に説明する副気室部材１０の返し爪１４ａ（図６参照）の先端を溝部５ｂに嵌め入れる際に、縁部１４（図６参照）の下方へのオーバーストローク分を確保するための凹部である。

＜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、ホイール周方向Ｘに長い部材であって、屈曲した板体からなる立体構造体で構成されている。この板体は、ウェル部１１ｃの外周面１１ｄを覆う蓋体を形成している。

副気室部材１０は、本体部１３と、連通孔形成部１８と、を備えている。
副気室部材１０は、その長手方向にホイール周方向Ｘに沿って湾曲している。
そして、蓋体である副気室部材１０は、ウェル部１１ｃの外周面１１ｄをホイール周方向Ｘに沿って部分的に覆っている。これにより本体部１３は、後記するように外周面１１ｄとの間に副気室ＳＣ（図２参照）を形成する。また、連通孔形成部１８は、後記するように外周面１１ｄとの間に連通孔１８ａ（図３参照）を形成する。

図２に示すように、本体部１３は、上板２５ａと、一対の側板２５ｃと、一対の縁部１４と、を備えている。これらの上板２５ａ、側板２５ｃ及び縁部１４は、一体となって、ホイール周方向Ｘ（図１参照）に交差する図２に示す断面視で、ウェル部１１ｃの外周面１１ｄ側に開く略ハット形状を呈している。

上板２５ａは、ウェル部１１ｃの外周面１１ｄと所定の間隔をあけて対向する板体で形成されている。
側板２５ｃは、上板２５ａのホイール幅方向Ｙの両外側端部のそれぞれからウェル部１１ｃの外周面１１ｄに向かって延びるように形成されている。
また、側板２５ｃのそれぞれは、上板２５ａの端部からホイール幅方向Ｙの外側に向かうほどホイール径方向Ｚの内側に徐々に近づくように変位して傾斜している。このような上板２５ａと一対の側板２５ｃとは、略ハット形状の山高部を形成している。

縁部１４は、側板２５ｃのホイール径方向Ｚの内側端部（下端部）からホイール幅方向Ｙの外側に屈曲しながら延出する板体で形成されている。
この縁部１４は、略ハット形状の鍔部を形成している。

縁部１４のホイール幅方向Ｙの外側端部には、返し爪１４ａ（被係止部）が形成されている。
返し爪１４ａは、縁部１４のホイール幅方向Ｙの外側端部からホイール径方向Ｚの外側に向けて折れ曲がって形成されている。

このような返し爪１４ａを有する縁部１４は、側板２５ｃの下端部と一体となって、ホイール周方向Ｘ（図１参照）に交差する図２に示す断面視で、上方に開く略Ｕ字形状を呈している。
また、返し爪１４ａは、前記したように、リム１１の溝部５ｂの奥止まりに嵌り込んでいる。これにより返し爪１４ａは、リム１１の鉤部４の先端部４ａを、側板２５ｃの下端部との間に挟み込んでいる。
つまり、鉤部４と返し爪１４ａとは、互いに噛み合うように連結されている。

また、本体部１３は、図１に示すように、ホイール周方向Ｘの一側端部に配置される側板２５ｄを有している。
図３は、図２のIII−III部分断面図である。図４は、図３のIV−IV部分断面図である。図５は、図３のＶ−Ｖ部分断面図である。なお、図４及び図５中、本体部１３の上板２５ａは、隠れ線（点線）で示している。

図３に示すように、側板２５ｄは、連通孔形成部１８にて形成される連通孔１８ａを除いて、本体部１３のホイール周方向Ｘの一側端部を封止している。
そして、側板２５ｄは、図３、図４及び図５に示すように、上板２５ａのホイール周方向Ｘの一側端部に接続されるとともに、上板２５ａからホイール周方向Ｘに離れるほど徐々にホイール径方向Ｚの内側に向けて変位するように傾斜している。

また、本体部１３は、図３に示すように、ホイール周方向Ｘの他側端部に、側板２５ｅを有している。そして、この側板２５ｅのホイール径方向Ｚの端部には、ウェル部１１ｃの外周面１１ｄに沿って延びるフランジ２５ｆが形成されている。
これら側板２５ｅとフランジ２５ｆとによって、本体部１３のホイール周方向Ｘの他側端部は封止されている。

そして、上板２５ａ（図３参照）と、側板２５ｄ，２５ｅ（図３参照）と、側板２５ｃ，２５ｃ（図２参照）と、ウェル部１１ｃの外周面１１ｄとに囲まれて、副気室ＳＣ（図３参照）が形成されている。
ちなみに、副気室ＳＣは、次に説明する連通孔１８ａを介してタイヤ空気室９と連通している。

図３に示すように、連通孔１８ａは、副気室部材１０の連通孔形成部１８と、ウェル部１１ｃの外周面１１ｄとの間に形成されている。
連通孔形成部１８は、側板２５ｄのホイール径方向Ｚの内側端部（下端部）に接続されている。

図６は、図３のVI−VI部分断面図である。
図６に示すように、連通孔形成部１８は、管形成部１７ａと平板部１７ｂとで形成されている。
管形成部１７ａは、ホイール周方向Ｘ（図１参照）に交差する図６に示す断面視で、下方に開く略コ字状（略Ｃ字状）を呈している。

本実施形態での管形成部１７ａは、副気室部材１０のホイール幅方向Ｙの中央部に配置されている。そして、管形成部１７ａの下端部側（略コ字の開放側）は、ウェル部１１ｃの外周面１１ｄに接している。
このような管形成部１７ａは、図１に示すように、ホイール周方向Ｘに延びるように形成されている。

図６に示すように、平板部１７ｂは、管形成部１７ａの下端部からウェル部１１ｃの外周面１１ｄに沿うようにホイール幅方向Ｙの両側に延びて副気室部材１０の縁部１４を形成している。
そして、返し爪１４ａ（被係止部）は、この縁部１４から縦壁１５ａ，１５ｂに沿ってホイール径方向Ｚの外側に向けて延びることで、その先端が溝部５ｂに嵌り込んでいる。

このような連通孔形成部１８は、管形成部１７ａがウェル部１１ｃの外周面１１ｄとの間に、矩形断面を有する連通孔１８ａを形成する。
そして、連通孔１８ａは、図１中、隠れ線（点線）で示すように、管形成部１７ａの内側でホイール周方向Ｘに延びて、副気室ＳＣ（図２参照）に連通している。

この連通孔１８ａの長さＬと断面積Ｓは、次の（式１）で示されるヘルムホルツレゾネータの共鳴周波数を求める式を満たすように設定される。

ｆ_０＝Ｃ／２π×√（Ｓ／Ｖ（Ｌ＋α×√Ｓ））・・・（式１）
ｆ_０（Ｈｚ）：タイヤ空気室９の共鳴周波数
Ｃ（ｍ／ｓ）：副気室ＳＣ内部の音速（＝タイヤ空気室９内部の音速）
Ｖ（ｍ^３）：副気室ＳＣの容積
Ｌ（ｍ）：連通孔１８ａの長さ
Ｓ（ｍ^２）：連通孔１８ａの断面積
α：補正係数

そして、本実施形態の車両用ホイール１は、４つの副気室部材１０がホイール周方向Ｘに等間隔に並ぶものを想定している。このような車両用ホイール１の副気室部材１０は、連通孔１８ａのタイヤ空気室９に臨む開口がホイール回転軸周りに９０度間隔に配置されることとなる。
このように配置された副気室部材１０によれば、ホイール回転時にタイヤ空気室９内で発生した気柱共鳴音のいわゆる「消音むら」を、より確実に防止することができる。

ただし、副気室部材１０の数は、これに限定されるものではない。したがって、副気室ＳＣの数が２つの場合には、それぞれの連通孔１８ａの開口は、ホイール回転軸周りに９０度開く位置に配置することができる。また、副気室部材１０の数が３つ又は５つ以上の場合には、それぞれの連通孔１８ａの開口は、ホイール周方向Ｘに等間隔に配置することができる。

このような副気室部材１０のリム１１に対する取付方法としては、まず略ハット形状の鍔部に対応する一対の縁部１４のうち、一方の縁部１４が下方に位置するように副気室部材１０が傾けられる。その後、一方の縁部１４における返し爪１４ａが溝部５ｂに嵌め込まれる。そして、他方の縁部１４が所定のプッシャによりウェル部１１ｃ側に押圧されることで、鉤部４に当接した他方の縁部１４が、弾性変形して返し爪１４ａが鉤部４の下方に回り込む。これにより他方の縁部１４の返し爪１４ａが溝部５ｂに嵌り込む。
この際、図６に示す凹部１１ｅは、図６に示す縁部１４の下方へのオーバーストローク分を確保する。また、傾斜した側板２５ｃは、鉤部４との間に距離を確保することができ、鉤部４に返し爪１４ａを嵌め込む際に曲がり易くなる。これによりリム１１に対する副気室部材１０の取付がさらに容易になる。

そして、副気室部材１０における縁部１４、返し爪１４ａ、側板２５ｅ、及びフランジ２５ｆと、リム１１との当接部、凹部１１ｅなどにシーリング材が施されてリム１１に対する副気室部材１０の取付が完了する。なお、この取付方法においては、副気室部材１０をリム１１に組み付けた後に、シーリング材を付与するものを想定しているが、予め副気室部材１０又はリム１１の所定の箇所にシーリング材を付与した後に、副気室部材１０をリム１１に組み付けるものであってもよい。
ちなみに、シーリング材としては、特に制限はないが、例えば硬化型のシリコーン樹脂（シリコーンゴム）のほか、エチレンプロピレンゴムなどの他の合成ゴムからなるものが挙げられる。

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の連通孔１８ａは、板体からなる連通孔形成部１８と、ウェル部１１ｃの外周面１１ｄとの間の隙間にて形成されている。
これにより車両用ホイール１の連通孔１８ａは、外周面１１ｄに沿ってホイール周方向Ｘに延びる連通孔形成部１８の長さを変えることで、連通孔１８ａの長さを自由に調節することができる。
これにより副気室部材１０の設計の自由度がより一層広がる。

また、本実施形態の車両用ホイール１での連通孔形成部１８は、ウェル部１１ｃの外周面１１ｄとの間隔が一定となるようにホイール周方向Ｘに延びている。
このような車両用ホイール１によれば、副気室部材１０の共鳴周波数（前記式１参照）を狙った共鳴周波数に設定するチューニングが容易になる。

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。
次に参照する図７は、第１変形例に係る車両用ホイール１ａの断面図、図８は、第２変形例に係る車両用ホイール１ｂの断面図、図９は、第３変形例に係る車両用ホイール１ｃの断面図である。図７は、前記実施形態を説明した図１のII−II断面に対応し、図８及び図９は、前記実施形態を説明した図３のVI−VI断面に対応している。なお、これらの第１変形例から第３変形例において前記実施形態と同一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に示す第１変形例に係る車両用ホイール１ａは、前記実施形態の車両用ホイール１（図２参照）と異なって、副気室部材１０の本体部１３に内壁部２０を有している。この内壁部２０は、本体部１３の上板２５ａのホイール幅方向Ｙの中央部内側に接続されて下方に延びる壁本体２０ａと、壁本体２０ａの下部で壁本体２０ａとの間にＴ字を成すように接続されてウェル部１１ｃの外周面１１ｄに当接する当接部２０ｂとを有している。

このような内壁部２０は、本体部１３の内側をホイール周方向Ｘ（図１参照）に延びるように形成されている。ただし、内壁部２０は、本体部１３の長手方向（ホイール周方向Ｘ）の全域には設けられていない。したがって、内壁部２０は、本体部１３の内側をホイール幅方向Ｙに完全に仕切ることなく、本体部１３内には、単一の副気室ＳＣが形成されている。

このような第１変形例に係る車両用ホイール１ａによれば、前記の取付方法にしたがって副気室部材１０をリム１１に組み付けた際に、副気室部材１０の発揮する弾性力も相俟って、内壁部２０の下部にはウェル部１１ｃの外周面１１ｄからの反力が生起する。これにより車両用ホイール１ａにおいては、この反力によって、リム１１の鉤部４と副気室部材１０の返し爪１４ａとの嵌合力が向上する。
このような車両用ホイール１ａによれば、副気室部材１０をさらに強固にリム１１に取り付けることができる。

また、この車両用ホイール１ａは、一つの内壁部２０を有するものを想定しているが、内壁部２０の数及び位置、並びに内壁部２０の壁面の向きはこれに限定されない。したがって、内壁部２０は、ホイール幅方向Ｙ又はホイール周方向Ｘに複数設けることができる。また、内壁部２０の壁面は、ホイール周方向Ｘに向くように配置することもできる。

次に、第２変形例に係る車両用ホイール１ｂ（図８参照）について説明する。
図８に示すように、第２変形例に係る車両用ホイール１ｂの連通孔１８ａは、前記実施形態での連通孔１８ａ（図６参照）よりも、ホイール幅方向Ｙに幅広に形成されている。
これにより前記のヘルムホルツレゾネータの共鳴周波数を求める（式１）における連通孔１８ａなどの設計自由度がより向上する。また、図示を省略するが、本発明の車両用ホイールにおいては、連通孔１８ａのウェル部１１ｃの外周面１１ｄからの高さを変更することもできる。

次に、第３変形例に係る車両用ホイール１ｃ（図９参照）について説明する。
図９に示すように、第３変形例に係る車両用ホイール１ｃの連通孔１８ａは、前記実施形態での連通孔１８ａ（図６参照）と異なって、縦壁１５ａ側に寄せて形成されている。
この車両用ホイール１ｃにおいては、管形成部１７ａがリム１１に対する係止部、つまり返し爪１４ａが嵌り込む溝部５ｂに近づく。

その一方で、この車両用ホイール１ｃにおいては、ホイール回転中心から平板部１７ｂよりも離れた位置でマス（質量部位）を形成する管形成部１７ａには、平板部１７ｂと比べて遠心力が大きく働く。
つまり、管形成部１７ａは、平板部１７ｂよりも遠心方向（ウェル部１１ｃの外周面１１ｄから離れる方向）に掛かる荷重が大きい。
これに対して、車両用ホイール１ｃによれば、管形成部１７ａがリム１１に対する係止部に近づくので管形成部１７ａにおける撓みが効果的に抑制される。これにより副気質部材は、より強固にリム１１に保持されることとなる。

また、前記実施形態では、リム１１の鉤部４に副気室部材１０の返し爪１４ａを係止させることで副気室部材１０をリム１１に固定した車両用ホイール１について説明した。しかしながら、リム１１に対する副気室部材１０の固定方法は、これに限定されずに、その他の機械的結合や、溶接、接着などの素材的接合による固定方法であっても構わない。

１ 車両用ホイール
１ａ 車両用ホイール
１ｂ 車両用ホイール
１ｃ 車両用ホイール
４ 鉤部
４ａ 先端部
５ｂ 溝部
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 返し爪
１５ａ 縦壁
１５ｂ 縦壁
１８ 連通孔形成部
１８ａ 連通孔
２０ 内壁部
２０ａ 壁本体
２０ｂ 当接部
２１ ビードシート
２５ａ 上板
２５ｃ 側板
２５ｄ 側板
２５ｅ 側板
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 (2)

1. 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、ウェル部の外周面を覆うようにホイール径方向の外側に間隔をあけて配置される板体からなり、
   前記副気室部材の副気室は、前記外周面と前記板体との間の空間で形成され、
   前記副気室部材の連通孔は、前記副気室における前記外周面と前記板体との間隔よりも短い間隔となるように前記板体が前記外周面に近付けられて形成されていることを特徴とする車両用ホイール。
2. 前記連通孔を形成する前記板体は、前記外周面との間隔が一定となるようにホイール周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。

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