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» 2017年02月22日 07時00分 UPDATE

材料技術:ロードノイズが10dB減少、タイヤのホイールに樹脂部品を足すだけ

ホンダが開発したホイールでロードノイズを低減する技術「タイヤ気柱共鳴音低減デバイス」が「第14回新機械振興賞」の「機械振興協会会長賞」を受賞した。高級車種から搭載がスタートした技術を、普及価格帯までコスト低減を図った点が評価された。

[齊藤由希,MONOist]

 ホンダは2017年2月21日、ホイールでロードノイズを低減する技術「タイヤ気柱共鳴音低減デバイス」が「第14回新機械振興賞」の「機械振興協会会長賞」を受賞したと発表した。新機械振興賞は、機械振興協会によって機械工業の優秀な研究開発とその担当者に贈られる。

 タイヤ気柱共鳴音低減デバイスは2010年に開発した樹脂部品で、共振を打ち消して消音する。2011年モデルの「レジェンド(米国名アキュラRL)」で初めて採用した。高級車種から搭載がスタートした技術を、普及価格帯までコスト低減を図った点が授賞の理由となった。採用車種はレジェンド、6人乗りワゴン車「ジェイド」、燃料電池車「クラリティ フューエルセル」がある。

 受賞テーマは「タイヤ気柱共鳴音低減デバイスの技術進化」。受賞者は本田技術研究所 四輪R&Dセンターの神山洋一氏と、ホンダR&Dアメリカズの石井克史氏。

タイヤの空洞から発生する「タイヤ気柱共鳴音」をなくせるか

 タイヤ気柱共鳴音は、路面の凹凸によってタイヤ内部の空洞が共鳴することで発生する車室内騒音で、ロードノイズが発生する原因の1つだ。他のロードノイズの要因と比較すると音圧が大きいだけでなく、純音に近い音色で残響感を伴うため耳障りな音として聞こえる。

 プラグインハイブリッド車や電気自動車など電動車両では、エンジンに起因するノイズが低下して他のノイズがより目立つようになるため、タイヤ気柱共鳴音の低減は重要度が増す。

 内部空洞の共鳴をタイヤ構造の工夫で止めるのは、タイヤの本来機能との両立が困難になる。一方、サスペンションなど足回りから伝達するのを防ぐ手法や、車体自体の防音対策を行うのは、対象の部品が増え、重量増にもつながる。環境規制への対応から車体軽量化が必須となっている中、重量が増加する防音対策の採用も難しい。

 ホンダは、扁平な樹脂部品「ヘルムホルツ型レゾネーター」をタイヤのホイールにはめ付けて固定することで、タイヤ気柱共鳴音を従来より10dB低減した。聴感上は認知できないレベルだとしている。ホイールに装着するため、タイヤの種類を問わないこともメリットとなる。

ヘルムホルツ型レゾネーターの形状。ホイールにはめ付けて装着する(左)。半月形に樹脂を重ね合わせる(右)(クリックして拡大) 出典:Honda R&D Technical Review Vol.23 No.2

ヘルムホルツ型レゾネーターとは何物か

組み付けやすさも重視した 組み付けやすさも重視した(クリックして拡大) 出典:Honda R&D Technical Review Vol.23 No.2

 ホンダがヘルムホルツ型レゾネーターの開発で重点を置いたのは以下の項目だ。

  • 最高速で走行中の遠心力や、悪路や縁石乗り越えなどの大きな入力に対し、従来のホイールと同等の耐久性を持つこと
  • 軽量でホイールバランスに影響を与えないこと
  • タイヤ着脱などの整備性が従来のホイールと同等であること
  • ホイールの製造工程に影響を与えず、量産性も考慮した低コストな構造であること

 ヘルムホルツ型レゾネーターは薄肉の樹脂部品で、生産性の高いブロー成型で成型する。遠心力に対する強度が高く軽量な高剛性ポリプロピレンを使用した。ホイールにはめつけて固定することができ、タイヤが回転しても回らないよう止まる構造となっているが、組み付けやすさも両立した。最大1500Gの遠心力に耐える。

 2010年に開発したヘルムホルツ型レゾネーターは、レジェンド以外にもジェイドに採用されている。

 2015年には、単室式だったヘルムホルツ型レゾネーターを複室式にして量産した。複室式はコストと重量を単室式から50%以上削減する。従来は4室必要だったレゾネーターを2室とし、構造を工夫してコスト低減を図った。第2世代に進化したヘルムホルツ型レゾネーターはクラリティ フューエルセルに採用されている。

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