CN105564151B - 带有用于轮胎空腔噪声抑制的铝泡沫的车轮 - Google Patents

带有用于轮胎空腔噪声抑制的铝泡沫的车轮 Download PDF

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Abstract

一种车轮组件，包括车轮，车轮包括绕中心轴线径向地支撑边沿部分，其中边沿部分提供相对于中心轴线的径向外表面。轮胎安装到车轮且与车轮协作，以限定边沿部分的径向外表面和轮胎之间的轮胎空腔。泡沫铝部分，被车轮支撑，且包括布置为限定开孔型泡沫的多个孔。泡沫铝部分的多个孔设置为与轮胎空腔流体连通，以从轮胎空腔中吸收噪声。泡沫铝部分可以整体地用车轮铸造，或固定车轮。

Description

带有用于轮胎空腔噪声抑制的铝泡沫的车轮
技术领域
本发明通常涉及车轮组件，且涉及车轮组件的制造方法。
背景技术
车辆会经历通过与车辆车轮组件相关的声共振而造成的道路噪声。车轮组件包括带有安装在其上的轮胎的车轮。车轮包括轮辐部分，其绕中心轴线径向地支撑边沿部分。道路噪声在车轮组件的轮胎空腔中共振，在车轮的边沿部分和轮胎之间限定轮胎空腔。
发明内容
提供一种车轮组件。车轮组件包括绕中心轴线同中心地设置的车轮。车轮提供相对于中心轴线的径向外表面。泡沫铝部分被车轮支撑。泡沫铝部分包括布置为限定开孔型泡沫的多个孔。泡沫铝部分的多个孔设置为与车轮的径向外表面流体连通，以从车轮组件的轮胎空腔中吸收噪声。
还提供一种制造车轮组件的方法。方法包括铸造车轮以包括轮辐部分，所述轮辐部分绕中心轴线径向地支撑边沿部分，且铸造泡沫铝部分以限定具有0.1mm到4.0mm的孔尺寸的多个孔。泡沫铝部分附接到车轮，使得多个孔设置为与的外径向表面流体连通。
因而，泡沫铝部分可操作为衰减或抑制在轮胎空腔中共振的道路噪声。泡沫铝部分提供小的孔尺寸，这使得噪声难以通过其传播，由此从轮胎空腔吸收噪声。另外泡沫铝部分可以与车轮组件的其他部分整体地铸造，例如车轮的轮辐部分或边沿部分。进而，泡沫铝部分足够强以形成车轮组件的结构性重量支撑部件，且将延长车轮的寿命。
本发明提供一种车轮组件，包括：车轮，绕中心轴线同中心地设置且提供相对于中心轴线的径向外表面；和泡沫铝部分，被车轮支撑，且包括布置为限定开孔型泡沫的多个孔；其中泡沫铝部分的多个孔设置为与车轮的径向外表面流体连通。
车轮组件进一步包括轮胎，安装到车轮且与车轮协作，以限定车轮的径向外表面和轮胎之间的轮胎空腔，多个孔设置为与轮胎空腔流体连通。
在车轮组件中，车轮包括绕中心轴线径向地支撑边沿部分的轮辐部分。
在车轮组件中，泡沫铝部分与边沿部分或轮辐部分中的一个整体地铸造。
在车轮组件中，车轮限定空腔，泡沫铝部分设置在该空腔中。
在车轮组件中，边沿部分限定在车轮的径向外表面和空腔之间延伸且与其流体连通的孔。
在车轮组件中，轮辐部分限定空腔。
在车轮组件中，多个孔每一个包括0.1mm到4.0mm的孔尺寸。
在车轮组件中，泡沫铝部分包括在泡沫铝部分的横截面上变化的孔密度，以在泡沫铝部分的横截面中基本上限定多个横截面区域，每一个横截面区域包括与任何附近横截面区域不同的孔密度。
在车轮组件中，泡沫铝部分绕中心轴线延伸360°。
在车轮组件中，泡沫铝部分包括在旋转平衡构造下绕中心轴线定位的多个不同段。
本发明提供一种车轮组件，包括：车轮，绕中心轴线同中心地设置，且包括绕中心轴线径向地支撑边沿部分的轮辐部分，其中边沿部分提供相对于中心轴线的径向外表面；轮胎，安装到车轮且与车轮协作，以限定边沿部分的径向外表面和轮胎之间的轮胎空腔；泡沫铝部分，被车轮支撑，且包括布置为限定开孔型泡沫的多个孔；其中泡沫铝部分的多个孔设置为与轮胎空腔流体连通。
在车轮组件中，泡沫铝部分包括泡沫铝部分的横截面上变化的孔密度，以在泡沫铝部分的横截面中基本上限定多个横截面区域，每一个横截面区域包括与任何附近横截面区域不同的孔密度。
在车轮组件中，车轮限定空腔，泡沫铝部分设置在该空腔中。
本发明提供一种制造车轮组件的方法，该方法包括:铸造件车轮，以包括绕中心轴线径向地支撑边沿部分的轮辐部分；铸造泡沫铝部分，以限定具有0.1mm到4.0mm的孔尺寸的多个孔；和将泡沫铝部分附接到车轮，使得多个孔相对于中心轴线设置为与边沿部分的外径向表面流体连通。
在车轮组件中，将泡沫铝部分附接到车轮包括，同时用铝整体地铸造车轮和泡沫铝部分。
在车轮组件中，将泡沫铝部分附接到车轮包括以下中的至少一种方式：将泡沫铝部分焊接到车轮，将泡沫铝部分胶合到车轮，将泡沫铝部分夹持到车轮，或将泡沫铝部分紧固到车轮。
在车轮组件中，铸造车轮进一步限定为铸造车轮，以限定在轮辐部分或边沿部分中的一个中的空腔。
在车轮组件中，铸造泡沫铝部分进一步限定为将泡沫铝部分铸造到通过车轮限定的空腔中。
在车轮组件中，铸造泡沫铝部分包括铸造泡沫铝部分，以包括多个不同横截面区域，多个横截面区域每一个具有不同孔密度。
在下文结合附图进行的对实施本发明的较佳模式做出的详尽描述中能容易地理解上述的本发明的特征和优点以及其他的特征和优点。
附图说明
图1是平行于中心轴线的车轮组件的第一替换实施例的示意性横截面视图。
图2是垂直于中心轴线的如图1所示车轮组件的第一替换实施例的示意性横截面视图。
图3是平行于中心轴线的车轮组件的第二替换实施例的示意性横截面视图。
图4是垂直于中心轴线的如图3所示车轮组件的第二替换实施例的示意性横截面视图。
图5是平行于中心轴线的车轮组件的第三替换实施例的示意性横截面视图。
图6是车轮组件的泡沫铝部分的示意性横截面。
图7是平行于中心轴线的车轮组件的第四替换实施例的示意性横截面视图。
具体实施方式
本领域技术人员应理解例如“上”、“下”、“向上、“向下”、“顶”、“底”等是用于描述附图，而不代表对本发明范围的限制，本发明的范围通过所附权利要求限定。进而，在本文在可以以功能和/或逻辑模块部件和/或各种处理步骤的方式来描述本发明。应该理解，这种模块部件可以包括任何数量的硬件、软件和/或固件部件(其配置为执行具体功能)实现。
参见附图，其中相同的附标记在几幅图中指示相同的部件，车轮组件通常在20示出。车轮组件20用于车辆，例如但不限于小汽车或卡车，且包括具有安装在其上的充气轮胎24的车轮22。
车轮22绕中心轴线26同中心地设置。通常，车轮22安装到轮毂(未示出)，轮毂绕中心轴线26旋转。车轮22可以包括轮辐部分28和边沿部分30。轮辐部分28绕中心轴线26径向地支撑边沿部分30。车轮22的车轮22，且更具体地边沿部分30，相对于中心轴线26提供径向外表面32。径向外表面32相对于且绕中心轴线26在边沿部分30的外表面周围周向地延伸。因而，径向外表面32可以被限定为车轮22的边沿部分30的外部或外侧。轮辐部分28可以以任何期望的有美感的构造配置，且可以通常配置为基本上实心的盘状件，或配置为从中心轴线26向外辐射的多个轮辐。
轮胎24以本领域技术人员已知的方式安装到车轮22。轮胎24包括两个相对的侧壁34和端壁36。相对于中心轴线26，端壁36径向地在边沿部分30的径向外表面32外部间隔开。轮胎24的侧壁34从端壁36延伸到边沿部分30，且与车轮22的边沿部分30以互锁接合相附接。轮胎24和车轮22(尤其是车轮22的边沿部分30)协作，以在车轮22的径向外表面32和轮胎24之间限定轮胎空腔38。
车轮组件20进一步包括泡沫铝部分40。泡沫铝部分40被车轮22支撑。泡沫铝部分40是用铝制造的金属泡沫，其限定多个孔，最佳如图6所示。如在本文使用的，泡沫铝是用铝或铝合金制造的金属泡沫，其包括大体积分数的气体填充的孔42或单元。孔42设置为彼此流体连通以形成互连的网络，且限定开孔型泡沫。泡沫铝包括非常高的多孔性。
泡沫铝部分40的多个孔42设置为与车轮22的径向外表面32流体连通。更具体地，多个孔42设置为与限定在车轮22的边沿部分30的径向外表面32和轮胎24之间的轮胎空腔38流体连通。如在本文使用的，术语“流体连通”限定为能允许气体经过其间。因而，因为多个孔42与轮胎空腔流体连通，所以来自轮胎空腔的气体可以经过和通过多个孔。让泡沫铝部分40的多个孔42设置为与轮胎空腔38流体连通允许声波(其可以在车辆运行期间产生)在泡沫铝部分40的多个孔42和轮胎空腔38之间通过。多个孔42形成让气体可以经过的弯曲的网络或路径。多个孔42仅在图中示意性地显示。应理解多个孔存在三个维度，使得多个孔42可以与图所示页的上方或下方的其他孔流体连通地连接。如此，应理解多个孔彼此流体连通地连接，以限定弯曲的网络或路径。声波还可以经过通过多个孔42形成的该弯曲的网络，由此消散或吸收声音。因而，泡沫铝部分40是用于车轮组件20的声音阻尼器。
多个孔42每一个包括孔42的尺寸。多个孔42每一个的形状可以是均匀的，例如但不限于基本上球形的形状，或可以在不同孔42之间变化。如在本文使用的，孔42的尺寸可以限定为跨过通过每一个孔42限定的空穴的最大距离。例如，如果孔42限定球形形状，则孔42的尺寸可以限定为球的直径。然而，因为孔42可以包括非标准几何形状，例如非球形形状，所以应理解孔42可以不限定通常所理解的直径。因而，孔42的尺寸在本文被限定为跨过通过具体孔42限定的空穴的最大距离。优选地，多个孔42中任何的孔42的尺寸为0.1mm到4.0mm。然而，应理解孔42的尺寸可以与本文提供的示例性范围不同。
如上所述，泡沫铝部分40具有多孔性，即孔42的密度。如本文使用的，孔42的密度是泡沫铝部分40的每单位体积中孔42的数量。在泡沫铝部分40的横截面上，孔42的密度可以是均匀的。替换地，在泡沫铝部分40的横截面上，孔42的密度可以变化，以在泡沫铝部分40的横截面中基本上限定多个横截面区域。因而，泡沫铝部分40的每一个横截面区域可以包括与任何附近横截面区域中的孔密度不同的孔42的密度。例如，参见图6，泡沫铝部分40可以限定具有较大的第一孔尺寸48的孔42的第一区域46和具有较小第二孔尺寸52的孔42的第二区域50。因为第一区域46的孔42包括较大孔42的尺寸，所以第一区域46可以不包括与第二区域50一样多的孔42。如此，第二区域50可以包括比第一区域46更高的孔42的密度。泡沫铝部分40的不同区域的尺寸、厚度、孔42的密度和孔42的尺寸可以配置为使得泡沫铝部分40的声音吸收能力优化。尽管图6仅显示了2个不同区域，但是应理解泡沫铝部分40可以包括任何数量的区域。
泡沫铝部分40可以与车轮22(即边沿部分30或轮辐部分28中的一个)整体地铸造。如在本文使用的，整体地铸造被限定为在一个过程中用相同材料同时铸造。替换地，泡沫铝部分40可以以一些其他方式附接到车轮22。例如，可以通过将泡沫铝部分40焊接到车轮22、将泡沫铝部分40胶合到车轮22、将泡沫铝部分40夹持到车轮22或用紧固件(例如螺栓或螺钉)将泡沫铝部分40紧固到车轮22而将泡沫铝部分40附接到边沿部分30或车轮22部分。
泡沫铝部分40可以以许多不同方式配置。参见图1和2，泡沫铝部分40被显示为附接到边沿部分30的径向外表面32，且绕中心轴线26延伸360°。然而，泡沫铝部分40不需要完全地绕车轮22的外周边延伸。相反，泡沫铝部分40可以包括在旋转平衡构造下绕中心轴线26分布的多个段。例如，参见图3和4，泡沫铝部分40包括跨过中心轴线26定位在边沿部分30的直径相反侧上的第一段54和第二段56。泡沫铝部分40的第一段54和第二段56被显示为附接到车轮22的边沿部分30的外径向表面。尽管图3和4仅显示了第一段54和第二段56，但是应理解泡沫铝部分40可以包括任何数量的段。
如上所述，泡沫铝部分40可以替换地被车轮22的轮辐部分28支撑。参见图5，车轮22限定空腔58，泡沫铝部分40设置在空腔58中。更具体地，车轮22的轮辐部分28限定空腔58。尽管图5仅显示了单个空腔58，但是应理解在旋转平衡构造下车轮22可以绕中心轴线26限定间隔开的多个空腔。泡沫铝部分40可以灌注或铸造到空腔58中，或可以与轮辐部分28同时制造。尽管图5显示了设置在通过车轮22的轮辐部分28限定的空腔58中，但是应理解轮辐部分28不必限定空腔58。相反，边沿部分30可以替换地限定空腔58。例如，参见图7。接触轮胎空腔的空腔壁64可以包括微穿孔的孔62，其具有0.1mm到4.0mm的尺寸，以消散轮胎空腔共振流体能量。空腔58限定在空腔壁64和边沿部分30之间，泡沫铝部分40设置在空腔58中。应理解泡沫铝部分40不必完全填充空腔58。另外，空腔壁64也可以用铝泡沫制造。
为了维持泡沫铝部分40的孔42和轮胎空腔38之间的流体连通，边沿部分30可以限定在车轮22的径向外表面32和空腔58之间延伸且流体连通连接的孔60，即轮胎空腔38。孔60允许声波通过由多个孔限定的弯曲的网络或路径从轮胎空腔38行进到泡沫铝部分40的孔42中。.孔60可以大小设置为使得泡沫铝的声音吸收能力最大化，以专门缓冲具体频率范围内的噪声。另外，车轮22可以为每一个空腔58限定多个洞60。
可以通过对车轮22进行铸造而制造车轮组件20。具体说，车轮22被铸造以包括轮辐部分28和边沿部分30。优选地，车轮22用铝或铝合金铸造。然而，应理解车轮22可以用一些其他金属铸造。车轮22可以使用本领域技术人员已知的任何合适铸造过程铸造。如果车轮22要限定空腔58，如图5所示，则应理解铸造车轮22包括铸造车轮22，以限定轮辐部分28和边沿部分30中之一或两者中的空腔58。
泡沫铝部分40也被铸造。泡沫铝部分40被铸造以限定多个孔42，每一个孔42具有0.1mm到4.0mm的孔42的尺寸。如果泡沫铝部分40被设置在车轮22的空腔58中，则应理解铸造泡沫铝部分40包括将泡沫铝部分40铸造到通过车轮22限定的空腔58中。进而，泡沫铝部分40可以被铸造为包括多个不同横截面区域，多个横截面区域每一个具有不同的孔42的密度。
泡沫铝部分40附接到车轮22，使得多个孔42设置为与边沿部分30的相对于中心轴线26的外径向表面流体连通。将泡沫铝部分40附接到车轮22可以包括用相同材料(例如但不限于铝)同时整体地铸造车轮22和泡沫铝部分40。替换地，将泡沫铝部分40附接到车轮22可以包括以下中的至少一种方式：将泡沫铝部分40焊接到车轮22，将泡沫铝部分40胶合到车轮22，将泡沫铝部分40夹持到车轮22，或将泡沫铝部分40紧固到车轮22。一旦泡沫铝部分40附接到车轮22，则轮胎24可以安装在车轮22上，如本领域技术人员已知的。
附图中的详细的描述和显示是对本发明的支持和描述，而本发明的范围仅通过权利要求限定。尽管已经对执行本发明的较佳模式进行了详尽的描述但是本领域技术人员可得知在所附的权利要求的范围内的用来实施本发明的许多替换设计和实施例。

Claims (10)

1.一种车轮组件，包括：
车轮，绕中心轴线同中心地设置且提供相对于中心轴线的径向外表面；和
泡沫铝部分，被车轮支撑，且包括布置为限定开孔型泡沫的多个孔；
其中泡沫铝部分的多个孔设置为与车轮的径向外表面流体连通。
2.权利要求1所述的车轮组件，进一步包括轮胎，安装到车轮且与车轮协作，以限定车轮的径向外表面和轮胎之间的轮胎空腔，多个孔设置为与轮胎空腔流体连通。
3.权利要求1所述的车轮组件，其中车轮包括绕中心轴线径向地支撑边沿部分的轮辐部分。
4.权利要求3所述的车轮组件，其中泡沫铝部分与边沿部分或轮辐部分中的一个整体地铸造。
5.权利要求3所述的车轮组件，其中车轮限定空腔，泡沫铝部分设置在该空腔中。
6.权利要求5所述的车轮组件，其中边沿部分限定有在车轮的径向外表面和空腔之间延伸且流体连通车轮的径向外表面和空腔的孔。
7.权利要求5所述的车轮组件，其中轮辐部分限定空腔。
8.权利要求1所述的车轮组件，其中多个孔每一个的孔尺寸为0.1mm到4.0mm，所述孔尺寸为跨过通过孔限定的空穴的最大距离。
9.权利要求1所述的车轮组件，其中泡沫铝部分具有在泡沫铝部分的平行于中心轴线的横截面上变化的孔密度，以在泡沫铝部分的横截面中基本上限定多个横截面区域，每一个横截面区域包括与任何附近横截面区域不同的孔密度。
10.权利要求1所述的车轮组件，其中泡沫铝部分包括在旋转平衡构造下绕中心轴线定位的多个不同段。
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