CN110027368A

CN110027368A - 一种低噪音充气轮胎组件

Info

Publication number: CN110027368A
Application number: CN201910305871.7A
Authority: CN
Inventors: 郑英杰; 李宁学; 毕传兴; 郑昌军
Original assignee: Hefei University of Technology; Anhui Giti Radial Tire Co Ltd
Current assignee: Hefei University of Technology; Anhui Giti Radial Tire Co Ltd
Priority date: 2019-04-16
Filing date: 2019-04-16
Publication date: 2019-07-19

Abstract

本发明公开了一种低噪音充气轮胎组件，由轮胎的胎面内表面与轮辋共同形成有环形轮胎空腔，其特征是：在位于环形轮胎空腔的横断面上设置呈隔板形式的消能器，利用消能器将环形轮胎空腔沿周向分隔为多区间，消能器是以多孔吸声材料为材质，多孔吸声材料的前后孔隙面均置于环形轮胎空腔中，形成轮胎空腔共振声模态隔断消能器。本发明具有显著降噪性能、并同时具有轻量化、经济性和耐久性。

Description

一种低噪音充气轮胎组件

技术领域

本发明涉及充气轮胎，更具体地说是一种低噪音充气轮胎组件。

背景技术

噪声是乘用车驾乘舒适性的重要指标，汽车在行驶过程中，充气轮胎与轮辋之间形成的空腔所产生的空腔共鸣音是汽车噪音的重要来源之一。空腔共鸣音的峰值频率与轮胎空腔尺寸相关，一般在150～250Hz之间存在明显且尖锐的共振峰值，给车内乘客带来不悦的感受。为了降低轮胎空腔的共鸣噪音，已有在轮胎胎面内表面连续铺设吸声材料层的技术方案，但相关技术方案存在以下问题：

1、铺设吸声材料层是为利用吸声材料的吸声作用，并不明显改变轮胎空腔的形状和尺寸，为了得到更好的降噪效果，需要沿轮胎周向整圈铺设吸声材料层并需要达到一定的厚度和宽度，但相关形式增加了轮胎重量，吸声材料用量大且成本高；

2、由于在150～250Hz之间的轮胎空腔声模态振型是沿轮胎周向分布，因此沿轮胎周向整圈铺设的吸声材料层通常平行于声模态振型，且只有单个孔隙面面向轮胎空腔，导致吸声材料的吸声性能并不能得到充分发挥，大大降低了吸声效果；

3、由于需要沿轮胎周向整圈连续铺设并达到一定的厚度和宽度要求，因此在轮胎的安装和拆卸过程中难以避免对吸声材料层的破坏。

4、由于吸声材料层需要沿轮胎周向整圈连续铺设，覆盖了绝大部分轮胎胎面的内表面，因此给修理液沿轮胎胎面内表面的流动带来了困难，使得充气轮胎的刺破修理难以迅速且可靠地进行。

发明内容

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足，提供一种具有显著降噪性能、并同时具有轻量化、经济性和耐久性的低噪音充气轮胎组件。

本发明为解决技术问题采用如下技术方案：

本发明低噪音充气轮胎组件，所述充气轮胎组件是指由轮胎的胎面内表面与轮辋共同形成有环形轮胎空腔的充气轮胎，其结构特点是：在位于所述环形轮胎空腔的横断面上设置呈隔板形式的消能器，利用所述消能器将环形轮胎空腔沿周向分隔为多区间，所述消能器是以多孔吸声材料为材质，多孔吸声材料的前后孔隙面均置于环形轮胎空腔中，形成轮胎空腔共振声模态隔断消能器。

本发明低噪音充气轮胎组件的特点也在于：所述消能器为一道或多道，多道消能器沿环形轮胎空腔的周向等间隔或不等间隔布置。

本发明低噪音充气轮胎组件的特点也在于：在所述消能器所处的环形轮胎空腔的横断面上，消能器的断面面积是环形轮胎空腔的断面面积的30%～90%。

本发明低噪音充气轮胎组件的特点也在于：所述消能器以其一侧边安装在朝向环形轮胎空腔内的胎面内表面上，或以其一侧边安装在朝向环形轮胎空腔内的轮辋的内表面上。

本发明低噪音充气轮胎组件的特点也在于：设置所述消能器的单体厚度不大于胎面内表面周长的10%，环形轮胎空腔中所有消能器的厚度总和不大于胎面内表面周长的20%。

本发明低噪音充气轮胎组件的特点也在于：在轮胎外侧壁上，对应于各消能器所在位置作出位置标记，以利拆卸。

本发明低噪音充气轮胎组件的特点也在于：所述多孔吸声材料为发泡树脂。

本发明低噪音充气轮胎组件的特点也在于：所述多孔吸声材料的密度为5kg/m3～60kg/m3，单体消能器的多孔吸声材料厚度为10mm～60mm。

本发明低噪音充气轮胎组件的特点也在于：所述多孔吸声材料的密度为5kg/m3～60kg/m3，单体消能器的多孔吸声材料厚度为10mm～40mm。

本发明低噪音充气轮胎组件的特点也在于：所述多孔吸声材料的密度为5kg/m3～60kg/m3，单体消能器的多孔吸声材料厚度为15mm～30mm。

与已有技术相比，本发明有益效果体现在：

1、本发明利用消能器形成轮胎空腔共振声模态隔断，从而改变了轮胎空腔形状和尺寸，实现声腔共振能量的分散，同时利用材料的吸声和消能作用，实现了优越的降噪性能。

2、本发明将消能器以隔板的形式设置在轮胎空腔的横断面上，使得吸声材料的孔隙面垂直于150～250Hz之间的轮胎空腔声模态振型，并且由于吸声材料的前后孔隙面均置于轮胎空腔中，大大增加了吸声材料的有效吸声面积，更加充分地发挥了吸声材料的吸声性能，提高吸声降噪效果。

3、本发明中吸声材料用量少，能够实现低噪音充气轮胎的轻量化，并降低材料成本。

4、本发明中消能器单体厚度小，且间隔布置，配合设置位置标记，可以准确避免拆卸过程中对多孔吸声材料造成的损伤。

5、本发明不影响修理液沿轮胎胎面内表面的流动，有利于针对充气轮胎的刺破修理的顺利进行。

附图说明

图1为本发明轮胎组件沿轮胎赤道面的剖视图；

图2为本发明轮胎组件在图1中A-A剖视图；

图3为本发明中轮胎空腔共振声模态隔断消能器的加工方式示意图；

图4为本发明中轮胎空腔共振声模态隔断消能器的安装剖视图；

图5为实施了图1所示轮胎空腔共振声模态隔断消能器的充气轮胎传递率实验效果图。

图中：

1消能器，1a前孔隙面，1b后孔隙面，2a轮辋，2b轮辐，3充气轮胎，4胎面部，4a胎面内表面，5胎侧部，6胎圈部，7带束层，8轮胎内面，9环形轮胎空腔，10帘布层，11胎圈芯。

具体实施方式

参见图1和图2，本实施例中充气轮胎组件是指由轮胎的胎面内表面4a与轮辋2a共同形成有环形轮胎空腔9的充气轮胎3；充气轮胎3装设在轮辋2a上，由轮辐2b支撑；充气轮胎3包括：胎面部4，处在左右两侧边的胎圈部6，将胎面部4与胎圈部6相连接的左右两侧部的胎侧部5；在左右胎圈部6之间在轮胎内部延伸有帘布层10，在胎面部4的帘布层外周侧设置有带束层7，在左右胎圈部6中分别埋设有胎圈芯11，使帘布层10的两端部在胎圈芯11处从轮胎内侧向外侧折返；由轮胎内面8包围起来的空间形成充气轮胎3的空腔，以通过轮辋2a将充气轮胎3的空腔进行密闭的方式，将充气轮胎3安装在车轮上。

本实施例中，在位于环形轮胎空腔9的横断面上设置呈隔板形式的消能器1，利用消能器1将环形轮胎空腔9沿周向分隔为多区间，消能器1是以多孔吸声材料为材质，多孔吸声材料的前后孔隙面均置于环形轮胎空腔中，形成轮胎空腔共振声模态隔断消能器；多孔吸声材料为发泡树脂，可以为聚氨酯泡沫，多孔吸声材料的密度为5kg/m3～60kg/m3。

具体实施中，相应的结构设置也包括：

如图1所示，消能器1为一道或多道，多道消能器1沿环形轮胎空腔9的周向等间隔或不等间隔布置，图1所示为四道消能器；

如图2所示，在消能器1所处的环形轮胎空腔9的横断面上，消能器1的横断面面积是环形轮胎空腔9的横断面面积的30%～90%；消能器1是以其一侧边安装在朝向环形轮胎空腔9内的轮面内表面4a上，或是以其一侧边安装在朝向环形轮胎空腔9内的轮辋2a的内表面上；设置消能器1的单体厚度不高于胎面内表面周长的10%，所有消能器1的厚度总和不高于胎面内表面周长的20%，在保证优异降噪性能的同时，减少吸声材料的用量，从而降低材料成本。

当吸声材料增加到一定厚度之后，随着厚度的进一步增加，对吸声性能的提高不再显著，设置吸声材料的厚度为10mm～60mm，优选为10mm～40mm，更进一步优选为15mm～30mm。

吸声材料的密度过小，则难以消能轮胎空腔共鸣噪音，而如果吸声材料的密度过大，则会增加低噪音轮胎组件的质量。因此，优选吸声材料的密度范围为5kg/m3～60kg/m3，更优选吸声材料的密度范围为20kg/m3～45kg/m3。

在轮胎外侧壁上，对应于各消能器1所在位置作出位置标记，以利拆卸，避免在拆卸过程中对损坏吸声材料。

图3所示为本发明中消能器1的加工方式示意，每片消能器1可以按略小于、等于或略大于轮胎空腔横截面的尺寸形状加工成型。

图4示意了消能器1的前孔隙面1a和后孔隙面1b均垂直于轮胎空腔声模态振型，且吸声材料的前孔隙面1a和后孔隙面1b均置于轮胎空腔中，大大增加了吸声材料的有效吸声面积，更充分地发挥吸声材料的吸声性能，提高吸声降噪效果。

对于轮胎空腔共振声模态隔断消能器1与胎面内表面4a的连接问题，本发明的实施方案是通过粘合剂将轮胎空腔共振声模态隔断消能器1直接粘贴在胎面内表面4a上，并是在轮胎硫化成型后粘贴。

对比测试：

制作轮胎空腔共振声模态隔断消能器，均由密度为40.7kg/m3的聚氨酯泡沫制成，厚度均为30mm。将4个轮胎空腔共振声模态隔断消能器按照图1所示的分布方式等间距配置在胎面内表面上，其中轮胎空腔共振声模态隔断消能器的铺设间距为轮胎内周长的四分之一。

为了验证本发明所提出方案的效果，开展轮胎胎面到轮毂的振动传递率对比测试，测试包括两种情形，分别为：没有安装噪音降低装置的充气轮胎，和安装有本发明实施例之一的充气轮胎。为了保证测试条件相同，后续所有测试都是在同一组轮胎和轮毂上开展，并重复进行三次。测试中使用的充气轮胎的尺寸为215/55R16，安装轮胎的轮辋尺寸为17*7J，测试中的轮胎胎压为240kPa。

图5为两种情形下的振动传递率的对比图，图5中的曲线a为未安装噪音降低装置的轮胎的测试结果，曲线b为安装有本发明实施例之一的轮胎的测试结果。从图5中可以看出：本发明实施例之一的方案可以显著消减200-250Hz频率范围内的空腔共振峰。因此，通过该对比测试可知：本发明所提出的低噪音充气轮胎组件，可以在大幅减少吸声材料使用量的前提下，实现显著的降噪效果，从而制造出轻量化、低材料成本的低噪音充气轮胎。

Claims

1.一种低噪音充气轮胎组件，所述充气轮胎组件是指由轮胎的胎面内表面(4a)与轮辋(2a)共同形成有环形轮胎空腔(9)的充气轮胎，其特征是：在位于所述环形轮胎空腔(9)的横断面上设置呈隔板形式的消能器(1)，利用所述消能器(1)将环形轮胎空腔(9)沿周向分隔为多区间，所述消能器(1)是以多孔吸声材料为材质，多孔吸声材料的前后孔隙面均置于环形轮胎空腔中，形成轮胎空腔共振声模态隔断消能器。

2.根据权利要求1所述的低噪音充气轮胎组件，其特征是：所述消能器(1)为一道或多道，多道消能器(1)沿环形轮胎空腔(9)的周向等间隔或不等间隔布置。

3.根据权利要求1所述的低噪音充气轮胎组件，其特征是：在所述消能器(1)所处的环形轮胎空腔(9)的横断面上，消能器(1)的断面面积是环形轮胎空腔(9)的断面面积的30%～90%。

4.根据权利要求1所述的低噪音充气轮胎组件，其特征是：所述消能器(1)以其一侧边安装在朝向环形轮胎空腔(9)内的胎面内表面(4a)上，或以其一侧边安装在朝向环形轮胎空腔(9)内的轮辋(2a)的内表面上。

5.根据权利要求1所述的低噪音充气轮胎组件，其特征是：设置所述消能器(1)的单体厚度不大于胎面内表面周长的10%，环形轮胎空腔(9)中所有消能器(1)的厚度总和不大于胎面内表面周长的20%。

6.根据权利要求1所述的低噪音充气轮胎组件，其特征是：在轮胎外侧壁上，对应于各消能器(1)所在位置作出位置标记，以利拆卸。

7.根据权利要求1所述的低噪音充气轮胎组件，其特征是：所述多孔吸声材料为发泡树脂。

8.根据权利要求1所述的低噪音充气轮胎组件，其特征是：所述多孔吸声材料的密度为5kg/m3～60kg/m3，单体消能器(1)的多孔吸声材料厚度为10mm～60mm。

9.根据权利要求1所述的低噪音充气轮胎组件，其特征是：所述多孔吸声材料的密度为5kg/m3～60kg/m3，单体消能器(1)的多孔吸声材料厚度为10mm～40mm。

10.根据权利要求1所述的低噪音充气轮胎组件，其特征是：所述多孔吸声材料的密度为5kg/m3～60kg/m3，单体消能器(1)的多孔吸声材料厚度为15mm～30mm。