(57)【要約】【課題】空洞共鳴音の低減対策を簡易な構造で達成できる車両用ホイールを提供する。【解決手段】ホイール１のリム部３とタイヤ４とで密閉されたタイヤ気室５とは別に音の通路６を設け、該音の通路６の両端を前記タイヤ気室５内に開口し、前記音の通路６の長さを、該音の通路内を伝播するタイヤ空洞共鳴音と前記タイヤ気室５内を伝播するタイヤ空洞共鳴音とが干渉して音を減衰させる長さに設定する。【選択図】図２
2006111194.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホイールのリム部とタイヤとで密閉されたタイヤ気室とは別に音の通路を設け、該音の通路の両端を前記タイヤ気室内に開口し、前記音の通路の長さを、該音の通路内を伝播するタイヤ空洞共鳴音と前記タイヤ気室内を伝播するタイヤ空洞共鳴音とが干渉して音を減衰させる長さに設定したことを特徴とする車両用ホイール。
【請求項２】
前記音の通路の両開口部をホイールの軸芯を中心として１８０度対向する位置に設けたことを特徴とする請求項１記載の車両用ホイール。
【請求項３】
前記音の通路をホースで形成し、該ホースを前記リム部に沿って周方向に配置したことを特徴とする請求項１又は２記載の車両用ホイール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に用いられるホイールに関するもので、より詳しくは、タイヤ空洞共鳴音を低減する空洞共鳴対策ホイールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車が走行中において、路面の凸凹でタイヤが加振されることにより、一般にタイヤ空洞共鳴音と呼ばれる車内騒音が発生する。この音は、２００Ｈｚから３００Ｈｚの帯域で急峻なピークを持ち、タイヤとリム部によって構成されるドーナツ状の空洞共鳴系の固有モードが路面からの入力によって励起されて発生するものである。このタイヤ空洞共鳴音は、車速に関係なく生じるため、自動車の搭乗員に不快感を与えるものである。
【０００３】
近年、自動車の静寂性が高まり、ロードノイズなどが低減されるにつれて、タイヤ空洞共鳴音が目立つようになってきた。そのため、近年このタイヤ空洞共鳴音に対する対策が求められている。
【０００４】
従来、タイヤ空洞共鳴音の低減方法として、ホイールにヘルムホルツ共鳴吸音器を構成し、共鳴吸音により音のエネルギーを吸収するホイール、例えば、図５及び図６に示すようなホイール１００が提案されている。
【０００５】
このホイール１００は、ホイールのリム１０１と蓋部材１０２と隔壁１０３により形成された副気室１０４を有する。蓋部材１０２とタイヤ１０５で形成されたタイヤ主気室１０６と前記副気室１０４とは、貫通孔１０７で連通している。
【０００６】
この副気室１０４をタイヤ主気室１０６に対するヘルムホルツ共鳴吸音器として機能させることにより、タイヤ空洞共鳴音を低減させている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−７９８０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前記従来のヘルムホルツ共鳴吸音器を構成するホイールは、比較的広い空洞を必要とすることから、副気室１０４を形成する蓋部材１０２や隔壁１０３、貫通孔１０７を成形しなければならず、ホイールの製造工程が複雑となり、製造コストがかかるという問題点がある。
【０００８】
そこで、本発明は、音の干渉を利用してタイヤ空洞共鳴音を低減させるようにして、前記の問題点を解消したホイールを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記の課題を解決するために、請求項１記載の発明は、ホイールのリム部とタイヤとで密閉されたタイヤ気室とは別に音の通路を設け、該音の通路の両端を前記タイヤ気室内に開口し、前記音の通路の長さを、該音の通路内を伝播するタイヤ空洞共鳴音と前記タイヤ気室内を伝播するタイヤ空洞共鳴音とが干渉して音を減衰させる長さに設定したことを特徴とするものである。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記音の通路の両開口部をホイールの軸芯を中心として１８０度対向する位置に設けたことを特徴とするものである。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記音の通路をホースで形成し、該ホースを前記リム部に沿って周方向に配置したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、タイヤ空洞共鳴音が、音の通路の一方の開口部において分岐して、音の通路内とタイヤ気室内とを伝播し、音の通路の他方の開口部において、それぞれの空洞共鳴音が合流する。この合流地点において、両空洞共鳴音の位相（音圧）が異なり、例えばタイヤ気室側の音圧の密部と音の通路側の音圧の疎部とが互いに重なり打ち消しあうことで、空洞共鳴音の低減を図ることができる。
【００１３】
請求項２記載の発明によれば、音の通路の開口部をホイールの軸を中心として略１８０度対向する位置に設けたことで、音の通路の長さと開口部間のタイヤ気室の周長との差は、タイヤの回転角度に影響されることなく、常に一定となる。そのため、常にタイヤ空洞共鳴音の減衰効果が得られる。
【００１４】
請求項３記載の発明によれば、ヘルムホルツ共鳴吸音器のような広い空洞を必要とせず、単に音の通路をホースで形成し、該ホースをリム部に付設するのみで良い。このため、ヘルムホルツ共鳴吸音器を有するホイールに比べて、ホイールの製造工程が容易、かつ、製造コストを削減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明を実施するための最良の形態を図１乃至図３に示す実施例に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１乃至図３は、実施例１を示すものである。
図１乃至図３は、ディスクとリムとが一体成形されたリムホイールへの本発明の適用例を図示したが、本発明はディスクとリムとを別に成形した後にこれらを結合したディスクホイールにも適用できるものである。  
【００１７】
図１において、ホイール１は、ディスク部２とリム部３とからなり、リム部３にはビードシート部３ａ、３ｂが形成され、該ビートシート部３ａ、３ｂにタイヤ４を嵌合装着して、リム部３とタイヤ４とにより密閉されたタイヤ気室５が形成されている。
【００１８】
リム部３のドロップ部３ｃの裏面（内周面）側には、音の通路（以下、音通路ともいう）６を形成するホース６ａが配置されている。
【００１９】
該ホース６ａは、ゴム等の弾性材で中空状に形成され、両端の開口部６ｂ、６ｃ以外は閉塞している。なお、音通路６は、本実施例の弾性材以外にも、樹脂、金属等のホースで形成しても良い。
【００２０】
音通路６の長さ（図示しないがこの長さをＬ１とする）は所定長に設定され、その音通路６の両端はホイール１のリム部３におけるドロップ部３ｃの内周面３ｄから外周面３ｅに貫通させ、タイヤ気室部５に連通されている。この連通部は、図１及び図３に示すように、ドロップ部３ｃに貫通して備えた２個の中空状の接続具６ｄ、６ｅにホース６ａの両端を接続して構成している。この接続具６ｄ、６ｅのタイヤ気室側開口部が音通路６の両端開口部６ｂ、６ｃになっている。
【００２１】
前記ホース６ａは、リム部３の内周面３ｄに沿ってリム部３の周方向の略１周半にわたって設けられている。また、音通路６の両端の開口部６ｂ、６ｃは、図２に示すようにホイール１の中心部Ａを中心とする略１８０度の位置に対向して設けられている。
【００２２】
次に、音通路６の長さＬ１について説明する。
自動車の走行中に、路面の凹凸により、タイヤ気室５が加振されて、タイヤ気室５の横断面における中心Ｂ（図３参照）におけるホイール１の軸芯を中心とする円周の全長（以下、タイヤ気室の全長Ｌ２という）を１波長λとするタイヤ空洞共鳴音が発生する。このタイヤ空洞共鳴音は、車速に関係なく生じる。
【００２３】
タイヤ気室５とは別に，該タイヤ気室５から分岐した音通路６を設けることにより、タイヤ空洞共鳴音は、タイヤ気室５内と音通路６内との２つの経路で伝播することになる。このとき、分岐点（音通路６の一方の開口部６ｂをホイールの軸芯Ａを中心にしてタイヤ気室５の中心Ｂまで延長した位置）においては、タイヤ気室５内と音通路６内とを伝播するタイヤ空洞共鳴音は同じ位相を有する。そして、タイヤ空洞共鳴音が、相対的に経路長の異なるタイヤ気室５内と音通路６内とを伝播することにより、合流地点（音通路６の他方の開口部６ｃをホイールの軸芯Ａを中心にしてタイヤ気室５の中心Ｂまで延長した位置）においては、タイヤ気室５内と音通路６内とを伝播してきた２つのタイヤ空洞共鳴音は相対的に位相がずれて合流することになる。この位相のずれにより、２つのタイヤ空洞共鳴音は干渉して減衰する。
【００２４】
そこで、本発明の実施例１では、前記音通路６の全長Ｌ１と、タイヤ気室５の横断面における中心Ｂにおけるホイール１の軸芯を中心とする前記開口部間６ｂ、６ｃの周長（以下、開口部間のタイヤ気室の周長Ｌ３という）とを、音通路６内とタイヤ気室５内とを伝播する２つのタイヤ空洞共鳴音が合流地点で干渉して減衰するように設定して，タイヤ空洞共鳴音を低減するようにしたものである。
【００２５】
つまり、音のバイパス通路の長さＬ４（音が分岐してから合流するまでの距離、つまり音通路６の長さに両開口部６ｂ，６ｃ端からタイヤ気室５の中心Ｂまでの距離Ｌ５、Ｌ６を加えたもの)と開口部６ｂ、６ｃ間のタイヤ気室５の周長Ｌ３との差（Ｌ４−Ｌ３）を、タイヤ空洞共鳴音の１／４波長（λ／４）乃至３／４波長（３λ／４）とすることで、合流地点でのタイヤ気室５内と音通路６内とをそれぞれ伝播してきた２つのタイヤ空洞共鳴音を干渉させて減衰させるようにしたものである。減衰する効果をより高めるために、音のバイパス通路の長さＬ４と開口部間のタイヤ気室の周長Ｌ３との差（Ｌ４−Ｌ３）を、タイヤ空洞共鳴音のλ／２とすることが好ましい。
【００２６】
音のバイパス通路の長さＬ４と開口部６ｂ、６ｃ間のタイヤ気室の周長Ｌ３との差（Ｌ４−Ｌ３）を、半波長（λ／２）とした場合、合流地点でのタイヤ気室５内と音通路６内とをそれぞれ伝播してきた２つのタイヤ空洞共鳴音の位相は、相対的に１８０度ずれることになり、タイヤ空洞共鳴音の疎部と密部が相対的に逆となり干渉による減衰効果を最大限に発揮する。
【００２７】
また、開口部６ｂ、６ｃの設ける位置によっては、ホイールの回転角度により、開口部６ｂ、６ｃ間のタイヤ気室の周長Ｌ３が２種類生じる。例えば、開口部６ｂ、６ｃをホイール１の軸Ａを中心として９０度の位置に設けた場合、ホイール１の回転角度により開口部６ｂ、６ｃ間のタイヤ気室の周長Ｌ３は、（Ｌ２）×１／４と（Ｌ２）×３／４の２種類生じる。
【００２８】
しかし、開口部６ｂ、６ｃをホイール１の軸Ａを中心として略１８０度対向する位置に設けた場合、音のバイパス通路の長さＬ４と開口部６ｂ、６ｃ間のタイヤ気室の周長Ｌ３との差（Ｌ４−Ｌ３）は、タイヤの回転角度に影響されることなく、常に一定となる。そのため、常にタイヤ空洞共鳴音の減衰効果が得られる。
【００２９】
そこで、本実施例１においては、減衰効果を高めるために、音のバイパス通路の長さＬ４と開口部６ｂ、６ｃ間のタイヤ気室の周長Ｌ３との差（Ｌ４−Ｌ３）を、半波長（λ／２）に設定した。また、音通路６（すなわちホース６ａ）をホイール１のリム部３の内周面３ｄに沿って巻設したことから、ホイール１の中心Ａを中心とするタイヤ気室５の１周長と、音通路６（ホース６ａ）の１周長が相違するため、ホース６ａを１周半巻設し、その両開口部６ｂ、６ｃを、タイヤ空洞共鳴音の疎密の度合いが最も相対的に異なる位置、つまり、ホイール１の軸Ａを中心として１８０度対向する位置に設けた。
【００３０】
なお、音通路６の断面積は、任意に設定する。音通路６の断面積はタイヤ気室５の断面積に近いほど減衰効果が高いため、タイヤ気室５の断面積に近づけることが望ましい。２つのタイヤ空洞共鳴音を干渉・減衰する場合、干渉させる２つのタイヤ空洞共鳴音の断面積が近いほどタイヤ空洞共鳴音の減衰の効果が高くなるからである。
【００３１】
このように設定したことで、タイヤ気室５内のタイヤ空洞共鳴音の疎密度合いが最も異なる合流部６ｃにおいて、１８０度位相の異なる２つのタイヤ空洞共鳴音が干渉することとなり、高い減衰効果を発揮する。
【００３２】
次に、前記実施例における消音実験の結果を説明する。
条件として、リム部３の外周面３ｂの外径を４００ｍｍとするホイール１と、タイヤ４の内径が６６０ｍｍのタイヤ４を使用し、音通路６であるホース６ａの両開口部６ｂ、６ｃをホイール１の軸Ａを中心として略１８０度対向する位置に設けた。また、ホース６ａの内径は、約１０ｍｍである。
【００３３】
この場合、タイヤ気室の全長Ｌ２は１６６５ｍｍとなる。タイヤ空洞共鳴音は、タイヤ気室５の全長Ｌ２を１波長λとするものであるため、タイヤ空洞共鳴音の半波長（λ／２）は８３３ｍｍとなる。開口部６ｂ、６ｃ間のタイヤ気室５の周長Ｌ３は、８３３ｍｍである。音のバイパス通路の長さＬ４と開口部６ｂ、６ｃ間のタイヤ気室５の周長Ｌ３との差（Ｌ４−Ｌ３）を、タイヤ空洞共鳴音の半波長（λ／２＝８３３ｍｍ）とするために、音のバイパス通路の長さＬ４を、１６６６ｍｍ（Ｌ３＋λ／２）と設定した。両開口部６ｂ，６ｃ端からタイヤ気室５の中心Ｂまでの距離（Ｌ５＋Ｌ６）は１３０ｍｍであるから、音通路６の長さＬ１を、１５３６ｍｍと設定した。
【００３４】
実際にこの設定での減音効果を確認した結果を図４に示す。図４は、前記のホイール１及びタイヤ４において本発明の空洞共鳴対策を施していない比較品と、前記音通路６を取り付けた本発明品において、周波数応答関数を現したもので、図４において、破線Ｘは比較品の特性、実線Ｙは本発明の特性を示す。
【００３５】
この結果から、本実施例１におけるホイールにおいては、約２２０Ｈｚにピークをもつタイヤ空洞共鳴音において、比較品のホイールに対して、符号Ｚで示すように、約２ｄＢの音圧レベルの低減を実現できた。
【実施例２】
【００３６】
実施例１においては、図１に示すように、ホイール１のディスク部２の車体側で、ホイール１のリム部３の内周面３ａ側に、音通路６であるホース６ａを設けたが、音通路６をタイヤ気室５内に設けて、その音通路６の両開口端６ｂ、６ｃを、タイヤ気室５内に開口してもよい。
【００３７】
この場合の音の通路の長さなどは、前記実施例１と同様である。
この実施例２においても前記実施例１と同様の効果を奏する。
【その他の実施例】
【００３８】
前記実施例１においては、音通路６を１本設けたのみであるが、複数本設けることにより、よりタイヤ空洞共鳴音の減衰効果を高めることができる。
【００３９】
また、実施例１においては、図１に示すように、音通路６の両端開口部６ｂ、６ｃをリム部３の外周面３ｅに設けたが、音通路６の両端開口部６ｂ、６ｃを、タイヤ気室５内のどの部分に設けても良い。例えば、ホイール内部の中空部分を用いて音通路とするようにしてもよい。また、音通路６の両端開口部６ｂ、６ｃをタイヤ気室５の中心部Ｂに近い部分に設けると、タイヤ空洞共鳴音の減衰効果をより高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施例を示すもので、ホイールにタイヤを組付けた斜視図。
【図２】本発明のホイールの実施例を示す正面図。
【図３】図２における要部の一部断面斜視図。
【図４】本発明品と比較品とのタイヤ空洞共鳴音を示す特性図
【図５】従来のホイールを示す一部断面斜視図。
【図６】図５のホイールの縦断面図。
【符号の説明】
【００４１】
１    ホイール
３    リム部
４    タイヤ
５    タイヤ気室
６    音の通路（音通路）
６ａ  ホース
６ｂ、６ｃ  開口部
Ｌ１  音の通路の長さ
Ｌ２  タイヤ気室の全長
Ｌ３  開口部間のタイヤ気室の周長
Ｌ４  音のバイパス通路の長さ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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