CN108621714A - 空腔降噪充气轮胎 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种能够有效地降低轮胎随车辆行驶而转动时充入轮胎内部空气振动产生的共振噪声能量及其噪声频率的空腔降噪充气轮胎。本发明包含多孔吸音材料,其通过粘合剂层粘附在位于轮胎内部胎面层的气密层内侧面,吸音材料沿轮胎内部圆周方向连续连接,最终粘附起点与终点相遇或者彼此隔开间隔相向,上述吸音材料的表面形成有开孔,当将轮胎内部与胎面底部构成直角的垂直面到轮辋部位以下垂直面为止的部分作为整体体积的基准时,吸音材料所占的体积比为14%~26%,吸音材料的最大宽度与轮胎胎面宽度之比为35%~60%,吸音材料的表面积与粘附有吸音材料的气密层表面中车轮的轮辋表面积之比为10%~50%。根据本发明,能够更加有效的降低轮胎内部噪音。

Description

空腔降噪充气轮胎
技术领域
本发明涉及一种充气轮胎。具体讲,就是一种空腔降噪充气轮胎,通过将具有特定大小和形状的降噪用吸音材料粘附在轮胎内部气密层(inner liner)上,从而能够更加有效地降低在轮胎随车辆行驶而转动时由充入轮胎内部的空气振动而产生的共振噪声能量及噪音频率。
背景技术
关于汽车噪声,随着政府规制的加强以及电动汽车需求的扩大,要求降低轮胎产生的噪声呈现一种逐渐增加的趋势。但是,最近轮胎的研发动向表明,轮胎接触路面的胎面部采用宽幅结构且相当于轮胎侧面的胎侧(Side wall)的扁平比相对较低的UHP(Ultrahigh performance)轮胎倍受青睐。这种轮胎由于其结构特性使得胎侧的刚性增加,因此轮胎自身的结构不能对从路面传递的冲击发挥适当的阻尼(Damping)作用,其结果导致了与诱发噪声相关的声压上升。
一般来说,充气轮胎的内部都充入空气,以确保能够吸收因不规则路面引起的振动,提高车辆的耐久性,给车辆乘客带来舒适的乘车感受。另外,在轮胎中与路面接触的胎面上形成有由多条刻槽和凹沟构成的胎面花纹,从而能够提高车辆的转向性能及行驶性能。
但是,车辆行驶时,轮胎会随路面的弯曲及表面而受力。然后,受力的轮胎会使轮毂与轮胎组装体内部(轮胎空腔)的空气流动,轮毂与轮胎组装体内部的空气流动会产生噪声。轮毂与轮胎组装体构成的空间起到类似于共振空腔的作用,从而产生共振现象,由此会进一步放大这种噪声。
这样,轮胎内部(Cavity)产生空气振动,然后噪声会传达至车辆内部,并让驾驶员感知到噪声,从而成为降低行驶时乘车感受的原因(以下将由空气振动产生的噪声统称为“共振噪声”)。因此,轮胎制造商研发出了一种轮胎,其利用带有开孔(open cell)的聚氨酯材质发泡体从而降低轮胎内部产生的噪声。
具体讲,韩国公开专利第10-2015-0123684号(专利文献1)公开了一种为实现空腔降噪而将轮胎内侧形成的空间截面积与吸音材料截面积之比设定为23%~29%从而提高空腔降噪效果的技术,日本注册专利公报第3964878号(专利文献2)公开了一种相对轮胎内部体积将吸音材料的容积率控制在0.4%~20%的技术。
【先行技术文献】
【专利文献】
1、韩国公开专利第2015-0123684号(公开日期:2015年11月4日)。
2、日本专利公报第3964878号(公开日期:2004年3月16日)。
发明详述
所要解决的技术问题
本发明旨在更加有效地降低轮胎噪声中由轮胎内部的空气振动而产生的共振噪声。本发明的目的在于,提供一种空腔降噪充气轮胎,通过在轮胎内部使用特定大小和形状的吸音材料,使成为共振产生原因的噪声能量及噪音频率发生变化,从而能够更加有效地降低轮胎内部噪声。
解决技术问题的方法
为了实现上述目的,依据本发明一个实现例的充气轮胎包含多孔吸音材料,其通过粘合剂层粘附在位于轮胎内部胎面层的气密层内侧面,吸音材料沿轮胎内部圆周方向连续连接,最终粘附起点与终点相遇或者彼此隔开间隔相向,当将轮胎内部与胎面底部构成直角的垂直面到轮辋部位以下垂直面为止的部分作为整体体积的基准时,吸音材料所占的体积比为14%~26%,吸音材料的最大宽度与轮胎胎面宽度之比为35%~60%,吸音材料的表面积与粘附有吸音材料的气密层表面中车轮的轮辋表面积之比为10%~50%。
优选地,吸音材料的表面形成有开孔(open cell),开孔的大小为500μm~1300μm,开孔的厚度(深度)为20μm~100μm。
当吸音材料上端面的高度沿轮胎转动的圆周方向在宽度或长度方向上规则或不规则地排列时,就能够更加有效地降低轮胎共振噪声。
即,吸音材料的下端面(气密层表面)平坦,吸音材料的上端面沿轮胎转动的圆周方向规则或不规则地高低错落排列,以变形的中心高度线(L1)为基准,按照相同的比例设置吸音材料的高低,从而可以确保吸音材料的体积相同或者构成空气层流动的上面中不规则的面。
另外,吸音材料的下端面(气密层表面)平坦,吸音材料的上端面沿轮胎转动的圆周方向以在左、右斜线方向上高低错落的方式将波峰与波谷交替形成的形状,轮胎行驶时因冲击而产生的共振噪声就会在高低不规则的吸音材料表面衰减。
发明效果
依据本发明的空腔降噪充气轮胎,通过在轮胎内部使用特定大小和形状的吸音材料,使成为共振产生原因的噪声能量及噪音频率发生变化,从而能够更加有效地降低轮胎内部噪声。
附图说明
图1是依据本发明实施例的空腔降噪充气轮胎的侧截面图;
图2a是将依据本发明第1实施例的空腔降噪充气轮胎的吸音材料展开的透视图,2b是将依据本发明第1实施例的空腔降噪充气轮胎的吸音材料展开的正视图,图2c是将依据本发明第1实施例的空腔降噪充气轮胎的吸音材料展开的部分侧视图;
图3a是将依据本发明第2实施例的空腔降噪充气轮胎的吸音材料展开的部分透视图,图3b是将依据本发明第2实施例的空腔降噪充气轮胎的吸音材料展开的部分侧视图;
图4是将比较例的轮胎和依据本发明实施例的轮胎进行“通过突出物(Cleatimpact)试验”时测定轮胎内共振噪声的曲线图;
图5是依据本发明实施例的空腔降噪充气轮胎吸音材料表面的SEM照片。
附图标记说明
1:轮胎 2:粘合剂
3、13、23:吸音材料
13a:下端面 13b、23b:上端面
L1:中心高度线
具体实施方式
下面,将参照附图对本发明的理想实施例进行详细说明。在这里,需要注意,附图中相同的构成要素尽可能地用同一符号标示。另外,对于可能模糊本发明要点的公知功能及构成就不再进行详细说明。基于同样的原因,对附图中的一部分构成要素进行了夸张、省略或者概略显示。
图1是依据本发明实施例的空腔降噪充气轮胎的侧截面图。参照图1可知,依据本发明的充气轮胎1,包括:多孔吸音材料3层,其由带有开孔的聚氨酯材质构成,并通过粘合剂2层粘附在气密层内侧面。如图5中的SEM照片所示,开孔S形成于吸音材料3的表面。优选地,开孔S的大小(较长方向的长度)为500μm~1300μm,开孔的厚度(深度)为20μm~100μm。经确认,如果开孔S的大小及厚度超出规定范围而太小或者太大,空腔降噪的效果就不好。
粘合剂2使用密封剂系列的粘合剂,包括:丁基橡胶、聚异丁烯、无机添加剂及加硫剂,还可以选择性地使用其它添加剂。粘合剂2可以使用各种常用的粘合剂。
多孔吸音材料3的作用在于降低轮胎内部空间产生的共振噪声,其通过粘合性非常强的粘合剂2被牢固粘合。聚氨酯材质的多孔吸音材料3其密度为0.015g/cm3~0.06g/cm3。多孔吸音材料3可以使用各种常用的多孔材料,可以从由海绵、聚酯系无纺布、聚苯乙烯系无纺布及其层压体构成的组中选择一种使用。
吸音材料3沿轮胎内部圆周方向连续连接,最终粘附起点与终点相遇或者彼此隔开间隔相向。当将轮胎内部从胎面底部到轮辋部位以下为止的部分作为整体体积时,吸音材料所占的体积比为14%~26%,吸音材料的最大宽度与轮胎胎面宽度之比为35%~60%,吸音材料的表面积与粘附有吸音材料的气密层表面中车轮的轮辋表面积之比为10%~50%。
图2a是将依据本发明第1实施例的空腔降噪充气轮胎的吸音材料展开的透视图,2b是将依据本发明第1实施例的空腔降噪充气轮胎的吸音材料展开的正视图,图2c是将依据本发明第1实施例的空腔降噪充气轮胎的吸音材料展开的部分侧视图。
下面,将参照图2a、图2b及图2c进行说明。第1实施例的吸音材料13形成为,吸音材料13的下端面13a(气密层表面)平坦,吸音材料13的上端面13b沿轮胎转动的圆周方向即长度方向规则或不规则地排列有波峰与波谷,波峰最大高度位置及波谷最小高度位置到变形的中心高度线L1的距离相等,吸音材料13的体积与原来相同,但是在空气层流动的上面形成不规则的面。
在图2所示第1实施例中,将吸音材料13的最小高度设定为与气密层表面接触部位处吸音材料13的最大高度的10%比较合适。具体讲,应当在30~50%之间。吸音材料13沿圆周(长度)方向的最大高度位置之间或最小高度位置之间的距离为1~20cm,进一步讲,为5~15cm。最大高度位置和最小高度位置设计成圆形,以防止其因发生变形而变得脆弱。
为了提高轮胎气密层与吸音材料的粘合力,吸音材料13下端面13a构成为平坦的面积以使吸音材料面积达到最大。
图3a是将依据本发明第2实施例的空腔降噪充气轮胎的吸音材料展开的部分正视图,图3b是将依据本发明第2实施例的空腔降噪充气轮胎的吸音材料展开的部分侧视图。下面,将参照图3a及图3b进行说明。第2实施例中的吸音材料23形成为,吸音材料23的下端面(气密层表面)平坦,吸音材料23的上端面23b沿轮胎转动的圆周方向即长度方向以在左、右斜线方向上高低错落的方式将波峰与波谷交替形成的形状,构成矩阵(matrix),轮胎行驶时因冲击而产生的共振噪声就会在高低不规则的吸音材料表面衰减。
在图3a及图3b所示第2实施例中,吸音材料23的大小以与气密层底部接触部位处的最大高度为基准,将其最小高度设定为30~80%比较合适。具体讲,应当在40~70%之间。最大高度位置之间或最小高度位置之间的距离为1~10cm比较合适,进一步讲,其距离优选为2~5cm。最大高度与最小高度呈40~50度的倾斜,最大高度位置和最小高度位置设计成圆形,以防止其因发生变形而变得脆弱。
依据本发明的充气轮胎包括轿车用轮胎、赛车用轮胎、飞机轮胎、农业机械用轮胎、越野车(off-the-road)轮胎、卡车轮胎或公共汽车轮胎等。优选地,可作为轿车用轮胎使用。另外,上述轮胎可以是子午线(radial)轮胎或斜交(bias)轮胎,优选为子午线轮胎。
为确保具有本发明所属技术领域一般知识的技术人员能够很容易地实施,下面将对本发明的制造实施例、与制造实施例进行比较试验的制造比较例以及对制造实施例和制造比较例进行试验的试验例予以说明。本发明可以通过多种不同的形式实现,并非仅限定于此处列举的实施例。
制造实施例:轮胎的制造
如图1所示,在制造245/45R19规格轮胎(韩国轮胎株式会社制造)时,在轮胎内部的气密层内侧面上以与粘合剂2层相向的方式分别粘附有图2(制造实施例1)或图3(制造实施例2)中按照尺寸标注的降噪用吸音材料(13、23)。吸音材料的材质为多孔聚氨酯材质(密度为0.06g/cm3)。
试验例1:评估是否随速度增加而产生降噪效果
对上述制造实施例中制造的轮胎实施了“通过突出物(Cleat impact)试验”。上述“通过突出物试验”是利用通过突出物试验设备进行测定的,在按照一定间隔通过突出物的过程中对轮胎内部的共振噪声进行了测定。
为了与依据本发明的轮胎进行效果比较,将普通轮胎作为制造比较例1,将形状为长方体的吸音材料作为制造比较例2,在体积与制造比较例2相同的状态下,改变吸音材料上端部的形状并进行测定的结果如图4所示。
参照图4可知,“通过突出物(Cleat impact)试验”结果表明,对于制造比较例1中的轮胎,在使噪声放大的轮胎第1次共振频带(200~300Hz)范围内测出了共振噪声峰值,相反,依据本发明的各制造实施例轮胎的共振噪声却消失了。不仅如此,各制造实施例的轮胎产生的噪声与制造比较例1相比较,噪声频率较低,声压也较低。从这一结果可以看出,依据本发明制造实施例的轮胎产生的是低噪声,其噪声较小,声压较低。
另外,在完成行驶后,进一步通过肉眼对吸音材料的粘附状态及粘合剂(密封剂)的粘合状态进行了观察。观察结果表明,依据本发明的制造实施例轮胎的吸音材料及粘合剂的粘合状态全都良好。
另外,本说明书和附图中列举的本发明实施例,仅是为了方便对本发明的技术内容进行说明和有助于对本发明进行理解而列举的特定示例,并不是为了限定本发明的范围。除了这里列举的实施例之外,还可以实施基于本发明技术思想的其它变形例,这一点对于具有本发明所属技术领域一般知识的技术人员来说,是不言自明的。

Claims (5)

1.一种空腔降噪充气轮胎,其特征在于:
包含多孔吸音材料,其通过粘合剂层粘附在位于轮胎内部胎面层的气密层内侧面,
上述吸音材料沿轮胎内部圆周方向连续连接,最终粘附起点与终点相遇或者彼此隔开间隔相向,
上述吸音材料的表面形成有开孔,
当将从胎面底部到轮辋部位以下为止的部分作为轮胎整体体积时,轮胎整体体积中上述吸音材料所占的体积比为14%~26%,
上述吸音材料的最大宽度与轮胎胎面宽度之比为35%~60%,上述吸音材料的表面积与粘附有吸音材料的气密层表面中车轮的轮辋表面积之比为10%~50%。
2.根据权利要求1所述的空腔降噪充气轮胎,其特征在于:
吸音材料上端面的高度沿轮胎转动的圆周方向在宽度或长度方向上规则或不规则地排列。
3.根据权利要求1所述的空腔降噪充气轮胎,其特征在于:
上述开孔的大小为500㎛~1300㎛,上述开孔的厚度为20㎛~100㎛。
4.根据权利要求2所述的空腔降噪充气轮胎,其特征在于:
上述吸音材料的下端面平坦,
上述吸音材料的上端面沿轮胎转动的圆周方向规则或不规则地交替排列有波峰与波谷,上述波峰的最大高度位置及上述波谷的最小高度位置到变形的中心高度线L1的距离相等。
5.根据权利要求2所述的空腔降噪充气轮胎,其特征在于:
上述吸音材料的下端面平坦,
上述吸音材料的上端面沿轮胎转动的圆周方向以在左、右斜线方向上高低错落的方式将波峰与波谷交替形成的形状,轮胎行驶时因冲击而产生的共振噪声会在高低不规则的吸音材料表面衰减。
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