JP2010095041A - 車両用ホイール - Google Patents

Abstract

【課題】副気室部材が固定され、量産性の高い車両用ホイールを提供する。
【解決手段】タイヤ空気室を構成するウェル部１１ｃの外周面上に副気室部材１３を固定した車両用ホイール１０であって、ウェル部１１ｃの外周面上に形成された凸部１４ａ、１４ｂを有し、副気室部材１３は、ウェル部１１ｃの外周面上に、凸部１４ａ、１４ｂを用いてかしめ固定されている。副気室部材１３の車両用ホイール１０の幅方向の両端部の少なくとも一方の近傍に、凸部１４ａ、１４ｂが設けられ、凸部１４ａ、１４ｂは、ウェル部１１ｃの外周面の周方向に延びるように形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、タイヤ空気室内の気柱共鳴（空洞共鳴）に起因する騒音を低減する車両用ホイールに関するものである。

一般に、タイヤの空気室（以下、「タイヤ空気室」という。）内で生じる気柱共鳴が、自動車のロードノイズの要因となることが知られている。気柱共鳴とは、路面からタイヤに伝わるランダムな振動がタイヤ空気室内の空気を振動させ、その空気の振動がタイヤ空気室の気柱共鳴周波数付近で共鳴（共振）することで、共鳴音が発生する現象である。

従来、この気柱共鳴に伴う騒音を低減するため、特許文献１に記載された車両用ホイールが知られている。この車両用ホイールは、リムの周方向に沿って複数の副気室を有している。さらに詳しく説明すると、この車両用ホイールでは、リムの周方向に延びるようにウェル部に立設された環状の縦壁と、ビードシート部側に向かうウェル部の立上り側壁との間に形成される溝状の空間部分が蓋部材で塞がれている。そして、蓋部材とウェル部と縦壁とで区画されることとなるこの空間部分が、周方向に所定の間隔をあけて配置された複数の隔壁で仕切られることで各副気室が形成されている。また、タイヤ空気室と各副気室とは、蓋部材に形成された連通孔で連通している。この車両用ホイールによれば、連通孔と副気室とがヘルムホルツ・レゾネータを構成し、タイヤ空気室内の気柱共鳴音を低減することができる。
特開２００４−９０６６９号公報

しかしながら、従来の車両用ホイールを実際に製造しようとすると、ウェル部から立ち上がるように縦壁を形成したホイールに、複数の隔壁と蓋部材とを、気密性を保ちつつ、溶接、接着、嵌め込み、締結により高精度で結合させる必要があり、気密性の確保、製造工数や製造コストの増大が懸念され、従来の車両用ホイールは量産化に適さないという問題があった。

そこで、発明者等は、副気室が形成されている副気室部材を、ウェル部に形成された対向する縦壁面の間に嵌め込んで固定した車両用ホイールを提案している（特願２００７−１２５１３９、未公開）。副気室部材に副気室が形成されているので、嵌め込み工程において気密性を考慮する必要がなく、また、嵌め込みによる固定は、溶接での溶接機や、接着での接着剤や、締結でのねじ等を必要としないので、量産性を向上させることができる。しかし、嵌め込みだけで固定するには、縦壁面にアンダーカットを形成する必要が有り、このアンダーカットを形成する工程が更なる量産性向上のネックになると考えられた。また、前記未公開の先願のように両側にあるアンダーカットに副気室部材を嵌め込むためには、嵌め込みによって副気室部材を固定しなければならないので、少なからぬ力を要し、場合によっては嵌め込み専用の冶具が必要になると考えられた。以上から、アンダーカットが少なくとも副気室部材の片側に無くとも副気室部材を車両用ホイールに固定できれば、一層の量産性向上が可能である。

そこで、本発明は、副気室部材が固定され、一層の量産性向上が可能な車両用ホイールを提供することを課題とする。

前記課題を解決する本発明は、タイヤ空気室を構成するウェル部の外周面上に副気室部材を固定した車両用ホイールであって、前記ウェル部の外周面上に形成された凸部を有し、前記副気室部材は、前記ウェル部の外周面上に、前記凸部を用いてかしめ固定されていることを特徴とする。かしめ固定では、凸部を潰し、潰れた凸部で副気室部材をウェル部の外周面上に圧接するので、副気室部材をウェル部の外周面上に確実に固定することができる。したがって、凸部等にアンダーカットを形成する必要がなく、容易に凸部を形成できるので、量産性を向上させることができる。また、かしめ固定には、特殊な冶具を必要とせず、しいて言えば、汎用のローラ等を凸部を潰すために使用するだけである。このため、容易に量産性を向上させることができる。

また、本発明では、前記副気室部材の前記車両用ホイールの幅方向の両端部の少なくとも一方の近傍に、前記凸部が設けられていることが好ましい。これによれば、凸部を潰すことで、確実にウェル部の外周面上に副気室部材をかしめ固定することができる。また、凸部を、副気室部材の車両用ホイールの幅方向の両端部の一方の近傍に設ければ、両端部のもう一方には、例えば、アンダーカットが形成された縦壁面を設けておいてもよい。これによれば、アンダーカットを用いて副気室部材をウェル部の外周面上に仮留め（位置決め）した状態で、かしめ固定を実施することができ、また、アンダーカットは副気室部材の片側だけ形成すればよいので、両側に形成しなければならない従来に比べ量産性を向上できる。また、前記未公開の先願のように両側にあるアンダーカットに副気室部材を嵌め込むためには、嵌め込みによって副気室部材を固定しなければならないので、少なからぬ力を要し、場合によっては嵌め込み専用の冶具を必要としたが、本発明では、両端部の少なくとも一方の近傍に凸部が設けられているので、力を要する嵌め込み作業をすることなく、少なくとも一方の側の凸部と、もう一方の側の例えばアンダーカットとを用いて、副気室部材をウェル部の外周面上に、力を要すること無く仮留め（位置決め）することができる。そして、仮留め（位置決め）した状態でかしめ固定を実施することができ、容易かつ確実にかしめ固定を施すことができる。

また、本発明では、前記凸部が、前記ウェル部の外周面の周方向に延びるように形成されていることが好ましい。これによれば、ローラを、ウェル部の外周面上を周方向に転がすことで、周方向に連続してかしめ固定が行え、副気室部材をウェル部の外周面上に確実に固定することができる。

本発明によれば、副気室部材が固定され、量産性の高い車両用ホイールを提供することができる。

以下に、本発明の実施形態に係る車両用ホイールについて適宜図面を参照しながら詳細に説明する。

図１に、本発明の実施形態に係る車両用ホイール１０の斜視図を示す。車両用ホイール１０は、タイヤ２０（図２参照）を装着するためのリム１１と、このリム１１を図示しないハブに連結するためのディスク１２と、リム１１の一部で構成されるウェル部１１ｃの外周面上に固定される副気室部材１３とを有している。副気室部材１３は、ヘルムホルツ・レゾネータとして機能する。

また、ウェル部１１ｃの外周面上には、凸部１４ａ、１４ｂが形成されている。副気室部材１３の車両用ホイール１０の幅方向の両端部の両側、少なくとも一方の側の近傍に、凸部１４ａ、１４ｂが設けられている。凸部１４ａ、１４ｂが、ウェル部１１ｃの外周面の周方向に延びるように、例えば全周にわたって環状に形成されている。副気室部材１３の両端部は、ウェル部１１ｃの外周面上に、両側に設けられた凸部１４ａ、１４ｂを用いてかしめ固定されている。

図２に、図１の車両用ホイール１０にタイヤ２０を装着した車輪の要部正面断面図を示す。リム１１は、タイヤ２０の幅方向の両端部に形成されるビードシート部１１ａと、このビードシート部１１ａからタイヤ２０の幅方向の外側に向けてＬ字状に屈曲したリムフランジ部１１ｂと、リム１１の幅方向の両側のビードシート部１１ａの間において、径方向内側に凹んだウェル部１１ｃとを有している。

ディスク１２は、リム１１の車両外側の端部から径方向内側に連続して形成されている。凸部１４ａ、１４ｂも含めてリム１１とディスク１２とは、例えば、アルミニウム合金、マグネシウム合金等の軽量高強度材料等から製造される。なお、これらの材料は限定されるものではなく、スチール（鋼）等から形成されるものであってもよい。また、車両用ホイール１０は、スポークホイールであってもよい。ワンピース構造であっても、ツーピース構造であってもよい。

ウェル部１１ｃは、ビードシート部１１ａやリムフランジ部１１ｂより、径が小さく形成されているので、タイヤ２０をリム１１に組み付けるリム組時に、タイヤ２０のビード部の一部をウェル部１１ｃに当てがうことで、タイヤ２０のビード部にリムフランジ部１１ｂをくぐらせることができ、タイヤ２０（のビード部）をリム１１（のビードシート部１１ａ）に装着可能になる。この装着により、リム１１の主にウェル部１１ｃの外周面とタイヤ２０の内周面とによって、環状の密閉空間を有するタイヤ空気室ＭＣを形成している。

ウェル部１１ｃの外周面上には、凸部１４ａ、１４ｂが形成されている。副気室部材１３は、ウェル部１１ｃの外周面上に、凸部１４ａ、１４ｂを用いたかしめ固定により固定されている。なお、副気室部材１３の副気室ＳＣは、突出部１８に設けられている連通孔を介して、タイヤ空気室ＭＣと連通している。

車両用ホイール１０は、従来の車両用ホイール（例えば、特許文献１参照）のようにリムに複数の隔壁や蓋部材を順次に組み付けて気密性を考慮しながら高精度にこれらを結合させて副気室を形成していくものと異なって、予め副気室ＳＣを有する副気室部材１３をリム１１（ウェル部１１ｃ）にかしめ固定するだけで製造される。したがって、車両用ホイール１０は、従来の車両用ホイールと比較して、製造工数や製造コストを削減することができ、量産性を向上させることができる。また、車両用ホイール１０は、従来の車両用ホイールと異なって、副気室ＳＣの気密性の確保に対する特別な配慮も不要であるため、消音性能の品質を安定させることができる。また、副気室部材１３をリム１１にかしめ固定する前に副気室部材１３単独で共鳴周波数の確認および修正が可能なので不良品を削減することができる。

図３（ａ）に、かしめ前の副気室部材をウェル部上に配置した状態を示すウェル部の要部拡大断面図を示し、図３（ｂ）にかしめ後を示す。凸部１４ａ、１４ｂは、ウェル部１１ｃの外周面１１ｄから径方向外側に立ち上がるように外周面１１ｄに立設されている。凸部１４ａと、凸部１４ｂとは、互いに、ウェル部１１ｃの幅方向に対向するように設けられている。凸部１４ａと凸部１４ｂとの間に、副気室部材１３が容易に挿入できるように、かつ、副気室部材１３の端縁１３ｃに凸部１４ａと凸部１４ｂとが近接して配置されるように、凸部１４ａと凸部１４ｂとの間隔は決定されている。

副気室部材１３は、その内部に副気室ＳＣが形成される本体部１３ａと、この本体部１３ａの周囲に設けられる端縁１３ｃとを備えている。本体部１３ａと端縁１３ｃとの間の縁部１３ｅの長さ（本体部１３ａと端縁１３ｃ間の距離）は、短くてよく、図３（ｂ）に示すように、かしめ後に凸部１４ａ、１４ｂが潰されて、凸部１４ａ、１４ｂが縁部１３ｅを覆っても、凸部１４ａ、１４ｂが本体部１３ａ（副気室ＳＣ）を覆うことないような、ごく短い長さに設定することができる。このような長さに設定しても、かしめ固定によって潰された凸部１４ａ、１４ｂによって、副気室ＳＣが潰されることはない。縁部１３ｅの長さが短ければ、副気室部材１３のウェル部１１ｃ上の設置面積を小さくでき省スペース化が図れる。また、縁部１３ｅの長さが短ければ、その短縮分を本体部１３ａ（副気室ＳＣ）の拡張分にまわせるので、副気室ＳＣの容積を増やすことができる。

図３（ｂ）に示すように、かしめ固定では、凸部１４ａ、１４ｂを潰し、潰れた凸部１４ａ、１４ｂで副気室部材１３の端縁１３ｃをウェル部１１ｃの外周面１１ｄ上に圧接するので、副気室部材１３の端縁１３ｃをウェル部１１ｃの外周面１１ｄ上に確実に固定することができる。したがって、凸部１４ａ、１４ｂ等にアンダーカットを形成する必要がなく、容易な加工で凸部１４ａ、１４ｂを形成できるので、量産性を向上させることができる。また、かしめ固定には、特殊な冶具を必要とせず、しいて言えば、汎用のローラ等を凸部１４ａ、１４ｂを潰すために使用するだけである。このため、容易に量産性の向上を図れる。そして、ローラを使用するのであれば、ローラを、ウェル部１１ｃの外周面１１ｄ上を、リム１１の周方向に転がすことで、周方向に連続してかしめ固定が行え、副気室部材１３をウェル部１１ｃの外周面１１ｄ上に確実に固定することができる。

なお、本体部１３ａのリム１１の径方向外側を、その径方向外側の方向に膨らませることによっても、副気室ＳＣの容積を増やすことができる。一方、図３（ａ）に示すように、本体部１３ａのリム１１の径方向内側に、その径方向内側の方向に膨らませた湾曲部１３ｄを設けてもよい。湾曲部１３ｄは、バネ弾性を有し、図３（ｂ）に示すように、凸部１４ａ、１４ｂによって、端縁１３ｃが外周面１１ｄにかしめ固定されると、かしめ固定によって端縁１３ｃの周辺のみがウェル部１１ｃに圧接されるのみでなく、バネ弾性によるバネ力によって湾曲部１３ｄの全面をウェル部１１ｃに圧接させることができる。

図４に、車両用ホイール１０の側面断面図であって、副気室部材１３の配置位置を示す。副気室部材１３は、ウェル部１１ｃの周方向に沿って配置される一方向に長い部材であって、その内部に副気室ＳＣを有している。そして、副気室部材１３は、ウェル部１１ｃの周面に沿って等間隔に４つ配置されている。つまり、車両用ホイール１０は、リム１１の回転軸を挟んで対向する１対の副気室部材１３を２組備えている。また、副気室部材１３は、４つに限らず、２つや３つでもよく、車両用ホイール１０の軽量化や量産性の向上を考慮すると、２つから４つの副気室部材１３をウェル部１１ｃの周面に沿って等間隔に配置してもよい。

副気室ＳＣの容積は、５０〜２５０ｃｃ程度が好ましい。副気室ＳＣの容積をこの範囲内に設定することで、副気室部材１３は、消音効果を充分に発揮しつつ、その重量の増大を抑制して車両用ホイール１０の軽量化を図ることができる。また、周方向の副気室部材１３の長さの総和は、リム１１の周長と同じ長さを最大として、車両用ホイール１０の重量の調整やウェル部１１ｃに対する組付け容易性を考慮して適宜に設定することができる。

図４と図５（ａ）に示すように、副気室部材１３は、ウェル部１１ｃの外周面１１ｄ（図３（ａ）参照）に沿うように、その長手方向に湾曲している。副気室部材１３には、その長手方向と交差する方向に本体部１３ａから突出する突出部１８を備えている。そして、図５（ｂ）に示すように、突出部１８と端縁１３ｃとの間には、隙間Ｇが形成されている。

図５（ｃ）に、かしめ後の副気室部材１３の突出部１８の周辺の拡大斜視図を示す。突出部１８は、凸部１４ａに形成された切欠き部１４ｃに配置されている。突出部１８は、切欠き部１４ｃに配置され、両側を凸部１４ａで挟まれているので、車両用ホイール１０が回転した際に、副気室部材１３が周方向に滑っても、突出部１８が両側にある凸部１４ａの一方に当って、回り止めを確実に行うことができる。

突出部１８は、管部材で形成されており、この管部材の内側には、副気室ＳＣとタイヤ空気室ＭＣ（図２参照）とを繋ぐ連通孔１３ｂが形成されている。連通孔１３ｂの断面形状は、特に制限はなく、図５（ｃ）では、長円形となっているが、円形、楕円形、多角形、トンネル形状等のいずれであってもよい。連通孔１３ｂの断面が円形とした場合の直径は、５ｍｍ以上が好ましい。また、円形以外の断面形状の連通孔１３ｂでも、円形で要求される断面積と同程度の断面積であればよい。

副気室部材１３の材料としては、金属、合成樹脂、ゴム等の工業製品に使用される一般的な材料を使用することができる。また、副気室部材１３の軽量化や量産性の向上、製造コストの削減、副気室ＳＣの気密性の確保等を考慮すると、軽量で高剛性のブロー成形可能な材料が好ましく、中でも、繰り返しの曲げ疲労にも強いポリプロピレンが好ましい。

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。 図１の車両用ホイールにタイヤを装着した車輪の要部正面断面図である。 （ａ）は、かしめ前の副気室部材をウェル部上に配置した状態を示すウェル部の要部拡大断面図であり、（ｂ）は、かしめ後の副気室部材を取り付けたウェル部の要部拡大断面図である。 車両用ホイールの側面断面図であって、副気室部材の配置位置を示す図である。 （ａ）は、副気室部材の斜視図であり、（ｂ）は、副気室部材の突出部の周辺の拡大平面図であり、（ｃ）は、かしめ後の副気室部材の突出部の周辺の拡大斜視図である。

符号の説明

１０ 車両用ホイール
１１ リム
１１ａ ビードシート部
１１ｂ リムフランジ部
１１ｃ ウェル部
１１ｄ 外周面
１２ ディスク
１３ 副気室部材
１３ａ 本体部
１３ｂ 連通孔
１３ｃ 端縁
１３ｄ 湾曲部
１３ｅ 縁部
１４ａ 凸部
１４ｂ 凸部
１４ｃ 切欠き部
１８ 突出部
２０ タイヤ
Ｇ 隙間
ＭＣ タイヤ空気室
ＳＣ 副気室

Claims (3)

1. タイヤ空気室を構成するウェル部の外周面上に副気室部材を固定した車両用ホイールであって、
   前記ウェル部の外周面上に形成された凸部を有し、
   前記副気室部材は、前記ウェル部の外周面上に、前記凸部を用いてかしめ固定されていることを特徴とする車両用ホイール。
2. 前記副気室部材の前記車両用ホイールの幅方向の両端部の少なくとも一方の近傍に、前記凸部が設けら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. 前記凸部は、前記ウェル部の外周面の周方向に延びるように形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両用ホイール。

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