(57)【要約】【課題】タイヤ空気室内で生じる気柱共鳴に伴う騒音を十分に低減できると共に、ホイールに対するタイヤの組付性を高められるようにする。【解決手段】ホイール４を構成するリム３のウェル部３Ａには、周方向に等しい間隔をおいて突出部材である伸縮体６を配置する。そして、リム３には環状の弾性体からなる弾性ベルト７を装着し、リム３のウェル部３Ａと弾性ベルト７ととの間で伸縮体６を挟着保持する。これによりタイヤ５の回転時には遠心力によって伸縮体６をリム３から径方向外側へと伸長させ、タイヤ空気室Ａの横断面形状をタイヤ５の周方向で大きく変化させる。また、タイヤ５の回転停止時には、伸縮体６をその復元力により縮小させ、リム３のウェル部３Ａ内に小さく収めるようにする。【選択図】          図３
2004306653.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスクの外周側にリムが設けられたホイールと、前記リムの外周側に設けられて前記リムとの間に環状のタイヤ空気室を形成するタイヤと、前記タイヤ空気室の横断面形状をタイヤの周方向で変化させるため、前記ホイールのリムに周方向で所定の間隔をもって固定されて前記リムから径方向外側に向けて突出する突出部材とによって構成される車両用車輪において、
前記タイヤの回転速度の上昇に伴って前記突出部材の突出量を増加させる構成としたことを特徴とする車両用車輪。
【請求項２】
前記突出部材は、前記タイヤの回転時に生じる遠心力によってタイヤの径方向に伸縮する伸縮体であることを特徴とする請求項１に記載の車両用車輪。
【請求項３】
前記ホイールには前記リムの外周面を周方向に取り囲む環状の弾性ベルトを取り付け、前記弾性ベルトは、その弾性力により前記リムの外周面との間で前記突出部材を挟着保持する構成としたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用車輪。
【請求項４】
前記ホイールには前記リムの外周面を周方向に取り囲む環状の弾性ベルトを取り付け、前記突出部材は前記弾性ベルトとの一体成形により形成したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用車輪。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等の車両に装備される車両用車輪に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、自動車等に装備される車両用車輪（以下、車輪という）は、ディスクの外周側にリムが設けられたホイールと、リムの外周側に設けられたタイヤとによって構成されている。そして、これらホイールのリムとタイヤとの間には環状の密閉空間からなるタイヤ空気室が形成される。
【０００３】
ところで、車両の走行時には、ホイールのリムとタイヤとの間で形成されるタイヤ空気室内で気柱共鳴が生じ、この気柱共鳴が車両から発生する騒音を悪化させる原因となっていることが知られている。なお、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、その結果、タイヤ空気室の気柱共鳴周波数付近で共鳴現象が起こり、共鳴音が発生する現象である。
【０００４】
そこで、従来、このような気柱共鳴を低減するために、例えば特許文献１に記載された方法が提案されている。この従来技術では、ホイールを構成するリムの外周面に、周方向に間隔をおいて径方向外側に突出するバルクヘッドと呼ばれる複数個の突出部材を設け、これらバルクヘッドを用いてタイヤ空気室の横断面形状をタイヤの周方向で変化させるようにしている。このように、タイヤ空気室の横断面形状を周方向で変化させると、タイヤ空気室の気柱共鳴周波数が車輪の回転に伴って変化するため、単一の周波数で共鳴する時間が短縮できると共に、気柱共鳴周波数のピークを２つに分散してピークを小さく抑えることができ、気柱共鳴に伴う騒音を低減することができる。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−１１３９０２号公報（第２〜３頁、図１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記特許文献１に記載の従来技術による車輪では、ホイールに取り付けられるバルクヘッドを大きく形成すれば、タイヤ空気室の横断面形状を周方向に対してより大きく変化させることができ、気柱共鳴に伴う騒音をさらに効果的に低減することが可能である。
【０００７】
しかし、この従来技術は、ホイールを構成するリムの外周面にバルクヘッドを一体に取り付ける構成としているから、前記のようにバルクヘッドを大きく形成すると、タイヤをホイールに組み付けるときに、タイヤがバルクヘッドと干渉してタイヤの組付性が低下するという不具合が生じる。
【０００８】
このため、バルクヘッドを大きく形成することができず、バルクヘッドを用いただけでは、タイヤ空気室の横断面形状を周方向で大きく変化させることができず、タイヤ空気室内で生じる気柱共鳴に伴う騒音を必ずしも十分に低減することができないという問題がある。
【０００９】
そこで、本発明は、タイヤ空気室内で生じる気柱共鳴に伴う騒音を十分に低減できると共に、ホイールに対するタイヤの組付性を高められるようにした車両用車輪を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するために本発明に係る車両用車輪は、ディスクの外周側にリムが設けられたホイールと、前記リムの外周側に設けられて前記リムとの間に環状のタイヤ空気室を形成するタイヤと、前記タイヤ空気室の横断面形状をタイヤの周方向で変化させるため、前記ホイールのリムに周方向で所定の間隔をもって固定されて前記リムから径方向外側に向けて突出する突出部材とによって構成される。
【００１１】
そして、請求項１に記載の発明が採用する構成の特徴は、前記タイヤの回転速度の上昇に伴って前記突出部材の突出量を増加させる構成としたことにある。
【００１２】
このように構成したことにより、タイヤの回転速度の上昇に伴って、ホイールのリムに固定した突出部材の突出量を増加させ、タイヤ空気室の横断面形状をタイヤの周方向で大きく変化させることができる。また、タイヤの回転停止時には、突出部材の突出量を小さく保つことができる。
【００１３】
また、請求項２に記載の発明が採用する構成の特徴は、突出部材を、タイヤの回転時に生じる遠心力によってタイヤの径方向に伸縮する伸縮体により構成したことにある。
【００１４】
このように構成したことにより、タイヤの回転時には、遠心力により突出部材である伸縮体をタイヤの径方向外側へと伸長させることができる。また、タイヤの回転停止時には伸縮体をタイヤの径方向内側へと縮小させることができる。
【００１５】
また、請求項３に記載の発明が採用する構成の特徴は、ホイールにはリムの外周面を周方向に取り囲む環状の弾性ベルトを取り付け、前記弾性ベルトは、その弾性力により前記リムの外周面との間で前記突出部材を挟着保持する構成としたことにある。
【００１６】
このように構成した場合、弾性ベルトの弾性力により突出部材をリムの外周面と弾性ベルトとの間で挟着保持することができる。
【００１７】
さらに、請求項４に記載の発明が採用する構成の特徴は、ホイールにはリムの外周面を周方向に取り囲む環状の弾性ベルトを取り付け、突出部材は前記弾性ベルトとの一体成形により形成したことにある。
【００１８】
このように構成した場合、突出部材を弾性ベルトに一体化できるから、弾性ベルトをリムの外周面に装着するだけで突出部材の取り付けを行うことができ、複数個の突出部材を別々にリムに取り付ける手間を省くことができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態に係る車両用車輪を図１ないし図７を参照して詳細に説明する。
【００２０】
図１は、本実施の形態に係る車両用車輪の縦断面図であり、図２は、本実施の形態に係る車両用車輪のホイール、伸縮体及び弾性ベルトを示す分解斜視図である。図３は、図１中のタイヤ、ホイール、伸縮体及び弾性ベルトを拡大して示す部分拡大断面図であり、図４は、伸縮体が伸長した状態を示す部分拡大断面図であり、図５は、タイヤの内圧が低下した状態を示す部分拡大断面図である。図６は、周波数と音圧レベルとの関係を示す特性線図であり、図７は、回転速度と音圧レベルとの関係を示す特性線図である。
【００２１】
図１に示すように、本実施の形態に用いる車両用車輪１（以下、車輪１という）は、円板状のディスク２の外周側にリム３が設けられたホイール４と、このホイール４のリム３の外周側に設けられたタイヤ５とによって構成されている。また、図３に示すように、ホイール４のリム３は、その幅方向の中央部分が環状の凹溝からなるウェル部３Ａとなっている。さらに、このリム３のウェル部３Ａには、タイヤ５のビード部５Ａが装着されるビードシート部３Ｂ，３Ｂと、これら各ビードシート部３Ｂから２段階にＬ字状に折り曲げられたリムフランジ３Ｃ，３Ｃとが一体に形成されている。
【００２２】
そして、タイヤ５は一対のビード部５Ａ，５Ａを有し、これら各ビード部５Ａは、リム３のビードシート部３Ａ，３Ａに弾性的に密着して取り付けられている。このため、リム３のビードシート部３Ａとタイヤ５のビード部５Ａとの間は気密にシールされ、リム３とタイヤ５との間に環状の密閉空間からなるタイヤ空気室Ａが形成される。
【００２３】
そして、ホイール４を構成するリム３のウェル部３Ａには、タイヤ空気室Ａ内に位置して、例えば２個の突出部材である伸縮体６，６が周方向で等間隔に離間して設けられている。また、この伸縮体６は、例えばゴム等の弾性材料を用いた蛇腹状の筒体として形成され、タイヤ５の径方向に対して伸縮可能に弾性変形するものである。
【００２４】
また、伸縮体６は、角筒状の蛇腹部６Ａと、この蛇腹部６Ａの一端側を閉塞する蓋部６Ｂと、蛇腹部６Ａの他端側に一体形成された枠状の鍔部６Ｃとを有し、前記鍔部６Ｃが弾性ベルト７によってリム３のウェル部３Ａに固定されている。
そして、伸縮体６は、リム３のウェル部３Ａから径方向外側に向けて突出することにより、タイヤ空気室Ａの横断面形状（タイヤ空気室Ａの長さ方向に対して直交する方向からみた断面形状）をタイヤ５の周方向で変化させるものである。なお、蛇腹部６Ａは円筒状に形成することも可能である。
【００２５】
ここで、図４に示すように、車輪１の回転時には、伸縮体６は遠心力によりタイヤ５の径方向外側に向けて伸長（突出）し、その突出量、つまり図４中に示す寸法Ｈ１は車輪１の回転速度の上昇に比例して増大するようになる。このため、車輪１の高速回転時には低速回転時に比較して、タイヤ空気室Ａの横断面形状を、伸縮体６を用いてタイヤ５の周方向でより大きく変化させることができる。
【００２６】
また、図３に示すように、車輪１の回転停止時には、伸縮体６はその復元力によりタイヤ５の径方向内側へと縮小して、その突出量は、図３中に示す寸法Ｈ２の如く最小限に抑えられる。従って、伸縮体６はリム３のウェル部３Ａ内に小さく収められる。
【００２７】
さらに、弾性ベルト７は、ゴム等の弾性材料を用いて円環状に形成され、その周方向には等間隔に離間して例えば８個の角穴７Ａ，７Ａ，…が穿設されている。そして、弾性ベルト７は、ウェル部３Ａの外周面を周方向に取り囲むようにリム３に取り付けられている。また、弾性ベルト７の角穴７Ａのうち、径方向で互いに対向した一対の角穴７Ａ，７Ａには、伸縮体６の蛇腹部６Ａがそれぞれ挿入され、この状態で弾性ベルト７は、その弾性力により伸縮体６の鍔部６Ｃをウェル部３Ａの外周面との間で挟着保持している。なお、一対の角穴７Ａ，７Ａ以外の伸縮体６の蛇腹部６Ａが挿入されない角穴７Ａは廃止してもよい。また、蛇腹部６Ａを円筒状にした場合は角穴７Ａを角穴ではなく円筒穴にする。
【００２８】
ところで、タイヤ空気室Ａに突出部材である伸縮体６を設けていない場合（タイヤ空気室Ａの横断面形状が一定の場合）には、図６中に一点鎖線で示す特性線ｆ１のように、気柱共鳴周波数のピークがＰ１となって音圧レベルが増大する。この場合、図７中に一点鎖線で示す特性線Ｆ１のように、車輪１の回転速度に対する音圧レベルの上昇率（特性線Ｆ１の傾き角）も大きくなる。
【００２９】
また、前記特許文献１に記載された従来技術のようにホイールにバルクヘッドと呼ばれる突出部材を設けた場合には、タイヤ空気室の横断面形状がタイヤの周方向で変化するため、図６中に点線で示す特性線ｆ２のように気柱共鳴周波数のピークがＰ２，Ｐ２′となって２つに分散され、音圧レベルをある程度まで低減することが可能である。しかし、このような従来技術にあっても、バルクヘッドの突出量が不足しているため、タイヤ空気室の横断面形状をそれ程まで大きく変化させることができず、気柱共鳴周波数のピークＰ２，Ｐ２′を前記特性線ｆ１のピークＰ１に対して十分に小さく抑えることができない。従って、バルクヘッドを用いただけでは、図７中に点線で示す特性線Ｆ２のように、車輪の回転速度に対する音圧レベルの上昇率を特性線Ｆ１の場合と比較して大きく低減することができないのが実状である。
【００３０】
そこで、本実施の形態は、タイヤ５の径方向に伸縮可能な２個の伸縮体６を、弾性ベルト７を用いてホイール４のリム３に固定して取り付ける構成を採用している。このため、図４に示すように車輪１の回転時には、遠心力によって伸縮体６をホイール４のリム３から径方向外側に向けて伸長させることができる。これにより、車輪１の回転速度が上昇するに伴って、伸縮体６の突出量を増大させてタイヤ空気室Ａの横断面形状を大きく変化させることができる。
【００３１】
従って、本実施の形態によれば、図６中に実線で示す特性線ｆ３のように、気柱共鳴周波数のピーク幅Ｗを広げて、ピークＰ３，Ｐ３′を、前記特許文献１の場合の特性線ｆ２のピークＰ２，Ｐ２′に比較してさらに小さく抑えることが可能となる。そして、図７に示す特性線Ｆ３のように、車輪１の回転速度に対する音圧レベルの上昇率を、前記特性線Ｆ２の場合と比較して十分に小さく抑えることができ、タイヤ空気室Ａ内で生じる気柱共鳴に伴う騒音をより一層低減することができる。
【００３２】
また、車輪１の回転停止時には、図３に示すように、伸縮体６を、その復元力により縮小させてリム３のウェル部３Ａ内に小さく収めた状態に保つことができる。従って、タイヤ５をホイール４に組み付けるときに、タイヤ５が伸縮体６と干渉するような不具合を解消することができ、タイヤ５の組付作業を容易に行うことができる。
【００３３】
さらに、車輪１の回転時にタイヤ５の内圧が低下したときには、図５に示すように、タイヤ５をリム３から伸長した伸縮体６の蓋部６Ｂと接触させることができるため、タイヤ５の内圧が低下したことを、伸縮体６とタイヤ５との間で生じる接触音、振動等によって乗員に警報することができる。
【００３４】
（第２の実施の形態）
次に、図８は本発明の第２の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、突出部材としての伸縮体を弾性ベルトとの一体成形により形成したことにある。なお、本実施の形態では、前記第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００３５】
図８は、本実施の形態に係る車両用車輪のホイール及び環状部材を示す分解斜視図である。環状部材１１は、ホイール４を構成するリム３の外周面を周方向に取り囲む弾性ベルト１２と、この弾性ベルト１２に周方向で等間隔に離間して設けられた突出部材である一対の伸縮体１３，１３とによって構成されている。
【００３６】
また、弾性ベルト１２はゴム等の弾性材料を用いて環状に形成され、その周方向には等間隔に離間して角穴１２Ａ，１２Ａ，…が穿設されている。さらに、伸縮体１３は、弾性ベルト１２と同様にゴム等の弾性材料を用いて形成される。そして、この伸縮体１３は、蛇腹部１３Ａと、蛇腹部１３Ａの一端側を閉塞する蓋部１３Ｂとを有している。ここで、伸縮体１３は弾性ベルト１２との一体成形により形成されている。このため、伸縮体１３は、蛇腹部１３Ａの他端側が弾性ベルト１２のうち径方向で互いに対向した一対の角穴１２Ａの周縁部に一体化される。なお、第１の実施の形態と同様に伸縮体１３の蛇腹部１３Ａの他端側が一体化されない角穴１２Ａは廃止してもよい。また、蛇腹部１３Ａと角穴１２Ａをそれぞれ円筒状の蛇腹部と円筒穴にしてもよい。
【００３７】
このように構成される本実施の形態では、伸縮体１３を弾性ベルト１２に一体化できるから、環状部材１１の弾性ベルト１２をリム３の外周面に装着するだけで、伸縮体１３の取り付けを行うことができ、２個の伸縮体１３を別々にリム３に取り付ける手間を省くことができ、伸縮体１３の取付作業を簡略化することができる。
【００３８】
（第３の実施の形態）
次に、図９及び図１０は本発明の第３の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、伸縮体を、ホイールのリムに固定して取り付けられた固定筒と、この固定筒内に摺動可能に挿入された可動筒と、この可動筒をタイヤの径方向内側に向けて常時付勢する付勢ばねとによって構成したことにある。なお、本実施の形態では、前記第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００３９】
図９は、本実施の形態に係る車両用車輪の可動筒が固定筒内に縮小した状態を示す部分拡大断面図であり、図１０は、図９中の可動筒が固定筒内から伸長した状態を示す部分拡大断面図である。
【００４０】
本実施の形態に係る車両用車輪２１（以下、車輪２１という）は、第１の実施の形態で述べた車輪１とほぼ同様に、ディスク２の外周側にリム３が設けられたホイール４と、ホイール４の外周側に設けられたタイヤ５と、リム３の外周側に設けられた突出部材としての伸縮体２２とを備えている。
【００４１】
ここで、伸縮体２２は、一端側がリム３のウェル部３Ａに接着材等を用いて固定され、他端側が内側に折り曲げられてストッパ部２３Ａとなった固定筒２３と、この固定筒２３内にタイヤ５の径方向に向けて摺動可能に挿入されて蓋部２４Ａを有する可動筒２４と、この可動筒２４とリム３のウェル部３Ａとの間に設けられて可動筒２４をタイヤ５の径方向内側へと常時付勢する付勢ばね２５とによって構成される。
【００４２】
そして、伸縮体２２は、図１０に示すように、車輪２１の回転によって生じる遠心力により、可動筒２４が付勢ばね２５のばね力に抗して固定筒２３からタイヤ５の径方向外側に向けて伸長（突出）するものである。
【００４３】
従って、本実施の形態でも、車輪１の回転速度の上昇に伴い、固定筒２３からの可動筒２４の突出量を増大させて、タイヤ空気室Ａの横断面形状をタイヤ５の周方向で大きく変化させることができ、タイヤ空気室Ａ内で生じる気柱共鳴に伴う騒音を低減することができる。なお、車輪１の回転速度が上昇して可動筒２４に過大な遠心力が付加されたときでも、図１０に示すように可動筒２４が固定筒２３のストッパ部２３Ａに係合するため、可動筒２４が固定筒２３から抜けるのを防止することができる。
【００４４】
また、車輪１の回転停止時には、図９に示すように付勢ばね２５のばね力によって可動筒２４を固定筒２３内へと縮小させた状態に保つことができ、タイヤ５をホイール４に組み付けるときの作業性を高めることができる。
【００４５】
なお、第１，第２の実施の形態では、突出部材である伸縮体を蛇腹状に形成すると共に、この伸縮体を弾性ベルトを用いてホイールのリムに固定する構成とした場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限ることなく、例えば図１１に示す変形例のように、突出部材である伸縮体３１の外周面３１Ａと内周面３１Ｂの断面形状をストレートに形成すると共に、伸縮体３１を接着剤等によりリム３の外周面に直接固定する構成としてもよい。この場合でも、伸縮体３１をゴム等の弾性材料を用いて形成することにより、車輪３２の回転時には遠心力によって伸縮体３１を図１１中に一点鎖線で示すように伸長させることができる。また、車輪３２の回転停止時には伸縮体３１を、その復元力によりリム３のウェル部３Ａ内に縮小させることができる。
【００４６】
また、各実施の形態では、伸縮体をリムの外周側に周方向に等しい間隔をおいて２個設ける場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限ることなく、伸縮体を３個以上設けてもよい。
【００４７】
【発明の効果】
以上、詳述した通り、請求項１に記載の発明によれば、ディスクのリムの外周側に突出部材を等間隔に離間して固定し、これらの突出部材の突出量をタイヤの回転速度の上昇に伴って増加させる構成としたので、タイヤの回転時には突出部材をホイールから径方向外側に向けて突出させてタイヤ空気室の横断面形状をタイヤの周方向で大きく変化させることができる。従って、タイヤの回転速度に対する音圧レベルの上昇率を十分に小さく抑えられ、タイヤ空気室内で生じる気柱共鳴に伴う騒音を確実に低減することができる。また、タイヤの回転停止時には、突出部材の突出量を小さく保つことができ、タイヤをホイールに組み付けるときに、タイヤが突出部材と干渉するような不具合を解消でき、タイヤの組付作業を容易に行うことができる。
【００４８】
また、請求項２に記載の発明は、突出部材を、タイヤの回転時に生じる遠心力によってタイヤの径方向に伸縮する伸縮体として構成したので、伸縮体をゴム等の弾性材料を用いて容易に形成することができる。
【００４９】
また、請求項３に記載の発明は、ホイールにはリムの外周面を周方向に取り囲む環状の弾性ベルトを取り付け、この弾性ベルトは、リムの外周面との間で突出部材を挟着保持する構成としたので、弾性ベルトの弾性力により突出部材をリムの外周面に強く押し付けることができ、突出部材をリムに対して強固に固定することができる。
【００５０】
さらに、請求項４に記載の発明は、ホイールにはリムの外周面を周方向に取り囲む環状の弾性ベルトを取り付け、突出部材は弾性ベルトとの一体成形により形成したので、弾性ベルトをリムの外周面に装着するだけで突出部材の取り付けを行うことができ、複数個の突出部材を別々にリムに取り付ける手間を省くことができ、突出部材の取付時に作業性等を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る車両用車輪を示す縦断面図である。
【図２】本発明の第１の本実施の形態に係る車両用車輪のホイール、伸縮体及び弾性ベルトを示す分解斜視図である。
【図３】図１中のタイヤ、ホイール、伸縮体及び弾性ベルトを拡大して示す部分拡大断面図である。
【図４】図３中の伸縮体が伸長した状態を示す部分拡大断面図である。
【図５】図４中のタイヤの内圧が低下した状態を示す部分拡大断面図である。
【図６】周波数と音圧レベルとの関係を示す特性線図である。
【図７】回転速度と音圧レベルとの関係を示す特性線図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態に係る車両用車輪のホイール及び環状部材を示す分解斜視図である。
【図９】本発明の第３の実施の形態に係る車両用車輪の可動筒が固定筒内に縮小した状態を示す部分拡大断面図である。
【図１０】図８中の可動筒が固定筒内から伸長した状態を示す部分拡大断面図である。
【図１１】本発明の変形例に係る車両用車輪を示す部分拡大断面図である。
【符号の説明】
１，２１，３２，４６  車輪（車両用車輪）
２  ディスク
３  リム
３Ａ  ウェル部
４  ホイール
５  タイヤ
６，１３，２２，３１  伸縮体（突出部材）
７，１２  弾性ベルト
１１  環状部材
２５  付勢ばね
４１  突出部材
Ａ  タイヤ空気室
【図１】
2004306653.tif 000003
【図２】
2004306653.tif 000004
【図３】
2004306653.tif 000005
【図４】
2004306653.tif 000006
【図５】
2004306653.tif 000007
【図６】
2004306653.tif 000008
【図７】
2004306653.tif 000009
【図８】
2004306653.tif 000010
【図９】
2004306653.tif 000011
【図１０】
2004306653.tif 000012
【図１１】
2004306653.tif 000013