CN110733298B - 一种轮胎噪音降低装置 - Google Patents

Abstract

一种轮胎噪音降低装置，其主要于轮胎内部的轮胎空腔的胎内面设置一降低噪音结构，降低噪音结构设置至少一吸音材，吸音材贯穿形成一中空的气室，吸音材包括一黏固于胎内面的贴合面，以及一贯通面，由贯通面设置通道，用以相通气室并且朝向轮胎的中心；由于吸音材设置气室的设计，使声波产生能量抵消与衰减，有效地降低轮胎空腔共鸣音。

Description

一种轮胎噪音降低装置

技术领域

本发明关于一种轮胎噪音降低装置，特别是涉及一种有效地降低轮胎行驶于路面激发轮胎空腔共鸣所衍生的轮胎噪音。

背景技术

汽车的轮胎装配在轮圈上，而在轮胎与轮圈之间形成轮胎空腔，由于填充在轮胎内的空气振动而产生轮胎空腔共鸣音，一般称为空腔共鸣音（Cavity Noise），其属于低频噪音，其在轮胎转动行驶时，由于胎面反复接触路面产生的形变而振动，胎面的振动使轮胎内部的空气振动，衍生轮胎空腔共鸣音，换言之轮胎空腔共鸣音为轮胎滚动时所激发，尤其轮胎空腔共鸣现象在200-250Hz附近更为明显，或是越过道路伸缩缝、不平路面时，轮胎空腔共鸣音更容易被激发，这些轮胎噪音传到车内致给人不舒适感。因此如何降低轮胎空腔共鸣音，是现今业者投入研究与改善的项目之一。

为能降低轮胎空腔共鸣音，多是使用吸音材(例如黏贴至轮胎内表面或是设置于轮圈)为最多专利申请，比如US7874,329 B2美国发明专利案（下称：参考前案一），其为分段式吸音材的设计，于轮胎内表面设置多孔性吸音材，且总长度占轮胎最大内周长至少75%的长度，相邻吸音材的间距大于吸音材最大厚度，吸音材区段数目为5-50。

再者是US7182,114 B2美国发明专利案（下称：参考前案二），其为整段式吸音材，通过多孔性吸音材置于轮胎内表面，材料硬度约10-80N，抗拉力不可以小于70kpa，比重约0.014-0.026，吸音材沿圆周方向设置，且两端逐渐变小。

而EP2,397,314B1欧洲发明专利案（下称：参考前案三），其主要吸音材由伸缩材料形成。

综观参考前案一、前案二、前案三，虽然能降低轮胎空腔共鸣音，但是降低效果有限，吸音效率仍有不足，需要再提升。

纵使还有其他降低轮胎空腔共鸣音的方法，如美国专利US6,343,843（Sumitomo）于轮胎内表面黏着草坪状可挠性材料，或是美国专利US9,045,006（Michelin）利用植绒工艺将纤维黏着至轮胎内表面等等，但是前述两种方法的缺陷是工艺困难，而且材料较贵，因此耗费时间与成本。

除了轮胎内表面有降噪设计外，亦有在轮圈上装置吸音材的方法，比如美国专利US6,533,009（Sumitomo）于轮圈上设置细条状多孔性材料或是鳍片（Flap），但是该工艺的缺陷，当轮胎滚动时，吸音材会向外延伸、展开，使得吸音材因离心力招致脱落或损坏的情形发生。

发明内容

前述参考前案，对于降低轮胎噪音仍有不足且各有缺陷，因此，针对上述内容，本发明的目的乃在于提供一种能够有效降低轮胎空腔共鸣音且又节省成本的装置。在轮胎的内表面设置吸音材，尤指吸音材结合气室结构设计，不仅吸音材轻量化以降低材料成本，更能有效降低轮胎空腔共鸣音(Cavity Noise)，让乘客乘车更为舒适。

本发明的轮胎噪音降低装置，其在一轮胎外周面设有一胎面部，该轮胎内表面为一胎内面，该胎内面与轮圈包围的空间为一轮胎空腔，于该胎内面设置一降低噪音结构，该降低噪音结构于该胎内面设置至少一吸音材，该吸音材沿轮胎圆周方向形成一中空贯穿通道状的气室，该吸音材还包括一贴合面与一呈相应的贯通面，该贴合面对应该胎面部而固定于该胎内面，以及该吸音材于该贯通面设置通道，该通道为相通该气室并且朝向该轮胎中心方向，借以具有该气室的该吸音材，有效降低轮胎空腔共鸣音。

优选的，该降低噪音结构的该吸音材，沿着该轮胎的全圆周，于该贯通面无间隔地贯穿气室设置通道。

优选的，该降低噪音结构的该吸音材为分段式条块状，沿着该轮胎的全圆周，呈间隔10~30度位置黏着固定于该胎内面。

优选的，该降低噪音结构的该吸音材相应占据该轮胎空腔容积的21％~90％，厚度为4㎜~230㎜，相应胎面部的横向宽度为3％~95％。

优选的，该吸音材的该气室，能够填装固态物质。

优选的，该吸音材的该气室，能够填装惰性气体。

优选的，该吸音材的该气室，能够填装半黏性补充液。

优选的，该吸音材的该贴合面以黏着方式固定于该胎内面，黏着材料为黏胶或/和双面胶。

优选的，该吸音材的该通道为窄道状。

一种轮胎噪音降低装置，其在一轮胎外周面设有一胎面部，该轮胎内表面为一胎内面，该胎内面包围的空间为一轮胎空腔，于该轮胎空腔相应该胎面部的该胎内面设置一降低噪音结构，该降低噪音结构于该胎内面设置至少一吸音材，该吸音材沿其轮胎圆周方向形成一中空贯穿通道状的气室，该吸音材还包括一贴合面与一呈相应的贯通面，该贴合面对应该胎面部而固定于该胎内面，以及该吸音材于该贯通面间隔地贯穿设置通孔，该通孔为相通该气室并且朝向该轮胎中心方向。

优选的，该降低噪音结构的该吸音材为一分段式条块状，沿着该轮胎的全圆周，黏着固定于该胎内面。

优选的，该分段式条块状吸音材，沿着该轮胎的全圆周呈间隔10~30度位置黏着固定于该胎内面。

本发明的有益效果为：

1、本发明主要是轮胎内的吸音材，设具一呈中空通道的气室，气室在一侧面设置贯穿的通道，因此声波得由通道进入气室内，当声波进入中空气室的吸音材，让声波在气室的有限范围内，借以集中受到周边吸音材本身多孔性材质组织包围与吸收，产生能量抵消与衰减，是以传递至车体的噪音降低，车内的乘客便能倍感舒适。

2、本发明的吸音材形成一呈中空的气室，是以降低了吸音材的重量，提升轻量化的优点，降低材料成本。

3、本发明的吸音材，可采全圆周地贴设固定于轮胎的胎内面，黏着固定于胎内面，贯穿的通道可以改为通孔，因而可以提升吸音材的刚性。

附图说明

图1是本发明的端视剖面图。

图2是本发明的立体剖面图。

图3是本发明的全圆周吸音材侧视剖面图。

图4是本发明另一实施例的分段式吸音材侧视剖面图。

图5是本发明再一实施例的端视剖面图。

图6是本发明再一实施例的全圆周吸音材侧视剖面图。

图7是本发明又一实施例的分段式吸音材侧视剖面图。

图8是通道宽度为气室宽度的5%的示意图。

图9是通道宽度为气室宽度的30%的示意图。

图10是降噪提升率数值以原设计(无气室)的数值比较的表格。

图11是通道宽度/气室宽度尺寸比例与降噪提升率的线性关系图。

图12是通道长度为气室长度的10%的示意图。

图13是通道长度为气室长度的110%的示意图。

图14是降噪提升率数值以原设计(无气室)的数值比较的表格。

图15是通道长度/气室长度尺寸比例与降噪提升率的线性关系图。

图16是通道深度的测试条件的表格。

图17是通道有效总深度/气室深度与降噪率的线性关系图。

附图标记说明

10、轮胎；11、胎面部；12、胎侧部；13、胎内面；15、轮胎空腔；

20、201：降低噪音结构；30、301：吸音材；31、气室；

32、贴合面；33、贯通面；35、通道；36、通孔。

具体实施方式

根据本发明为轮胎噪音降低装置，其主要于轮胎内面设置一结合气室设计的吸音材，请参看图1和图2，其中，一轮胎10包括一形成于外周面、具花纹胎块的胎面部11、各一延伸于胎面部11两侧的胎侧部12、一形成于轮胎10内面的胎内面13、一轮胎空腔15，轮胎10在安装于车轮的轮圈后而可密闭了轮胎空腔15。本发明主要于轮胎空腔15相对于胎面部11的胎内面13处，设置一降低噪音结构20。

该降低噪音结构20是一呈条块状的吸音材30，吸音材30相应占据轮胎空腔15容积的21~90％，厚度为4~230㎜，相应胎面部11的横向宽度约3~95％；以及，吸音材30沿其轮胎圆周方向形成一中空贯穿通道状的气室31，气室31内可填装固态物质，比如是碳纤维（Carbon）、石墨纤维（Graphite）或是惰性气体或是半黏性补充液。

现有的降低噪音是在现有的轮胎空腔内设置吸音材，为了提升吸音材降低噪音性能，本发明运用气室31和通道35的设计来提升降低噪音性能，今运用此气室31构造对吸音材30进行改善，以期更加提升其降低噪音性能，经确认适合轮胎空腔15共鸣音的气室31容积尺寸后，对其通道宽度/气室宽度，通道长度/气室长度，通道有效总深度/气室深度的比例关进行探讨，以量化降噪提升率；其中吸音材30占轮胎空腔15容积范围、气室容积尺寸(长X宽X全深)均为固定，仅对于一定比例范围内，改变通道宽尺寸对气室宽度的比例(通道长度固定、通道为全深)来探讨：由图8至图11可以发现，其降噪提升率数值以原设计(无气室)的数值比较，气室宽度尺寸固定下，随着通道宽度/气室宽度尺寸比例的提升，其提升率会逐渐降低，当比例为60%-90%时，其提升率已下降至50%以下，因此尺寸比例：5-50%为佳(提升率： 50%以上)，5-10%最优(提升率：70%以上)。

延续上例的较佳设计为通道宽度/气室宽度:5%，以此进行通道长度的测试条件如下：

1、吸音材占轮胎空腔容积范围、气室容积尺寸(长*宽*全深)，皆为固定；

2、通道宽/气室宽：5％，通道为沿轮胎圆周方向形成一中空贯穿通道：

3、仅对于一定比例范围内，改变通道长尺寸对气室长尺寸的比例来探讨：图15说明：通道宽度尺寸(5%)均为固定，进行不同长度的实验测试，由于本范例吸音材占轮胎空腔容积范围、气室容积皆已固定，当通道长度/气室长度的比例超过120%时，会超出吸音材的厚度，因此比例上限值订为120%。由图12至图15可以发现，气室长度尺寸固定下，随着通道长度/气室长度尺寸比例的提升，其提升率会随着升高，当比例超过40%时，其提升率已上升超过70%，因此尺寸比例40-100%为佳(提升率：70%以上)，80-110%最优(提升率：76%以上)，其中，110-120%其尺寸比例增加10%，但降噪的提升仅提高0.3%，且会造成吸音材强度降低(气室上方厚度太薄)，因此当通道长度接近气室长度时可认为是最佳实施方式。

延续上例的较佳设计，进行通道深度的测试条件如下：

1、吸音材占轮胎空腔容积范围、气室容积尺寸(长*宽*全深)，皆为固定；

2、通道宽/气室宽：5％，通道长/气室长：100%以最佳实施方式试验；

3、通道宽尺寸与通道深尺寸皆一致，且平均分散于吸音材全周长上；

4、通道有效总深度/气室深度(吸音材周向长度)；

5、仅对于一定比例范围内，改变通道有效总深度尺寸对气室深度(全深)尺寸的比例来探讨；

6、降噪率，皆以全体的降噪率来进行观察。

由图16和图17可以得知，通道有效总深度会以接近全圆周深为最佳方案，亦即吸音材(全通道非通孔)全圆周黏贴于轮胎空腔内时，效果最佳；如果要将吸音材分段(角度配置)黏贴于轮胎空腔，建议以通道有效总深度/气室深度(吸音材周向长度)占全圆周范围40%以上为佳。

如图1至图3所示，吸音材30包括一贴合面32与一呈相应的贯通面33，该贴合面32面向胎内面13对应胎面部11位置，以黏着方式沿全圆周固定布设于胎内面13，黏着材料可以是黏胶、双面胶（氯丁二烯橡胶与有机溶剂组合、丙烯酸皆可），黏着材料环境容许温为负40℃~190℃，保持吸音材30与黏着剂的稳定性，以避免损坏与变质；而吸音材30另于贯通面33贯穿设置通道35，通道35为窄道状，通道35并且相通于气室31并且朝向轮胎10中心方向；因此吸音材30利用贴合面32通过黏着手段沿全圆周固定于轮胎空腔15内的胎内面32，位置相应于胎面部11。

因此本发明利用具该气室31的吸音材30结合于轮胎空腔15，当轮胎10行驶于路面时轮胎空腔15内所激发的声波，将会通过窄道状的通道35进入气室31，借以集中受到周边吸音材30本身多孔性材质组织包围与吸收，产生能量抵消与衰减，提供降低轮胎空腔15共鸣音的更好效果。

如图4所示，为另一实施例，降低噪音结构201可以是包括数个分段式条块状的吸音材301，以黏着手段将吸音材301的贴合面32结合固定于胎内面13上，各个吸音材301可以是间隔10~30度位置来安装，该分段式吸音材可有效进一步降低重量与成本。

如图5和图6所示，为再一实施例，降低噪音结构20一样为全圆周状的吸音材30，吸音材30相应占据轮胎空腔15容积的21~90％，厚度为4~230㎜，相应胎面部11的横向宽度约3~95％；以及，吸音材30沿其长边方向形成设置贯穿通孔3６的气室31，以黏着手段将吸音材30的贴合面32结合固定于胎内面13上，该一实施例可有效强化吸音材30结构强度。

如图7所示，为又一实施例，降低噪音结构201可以是包括数个分段式条块状的吸音材301，以黏着手段将吸音材301的贴合面32结合固定于胎内面13上，各个吸音材301可以是间隔10~30度位置来安装，该分段式吸音材可有效进一步降低重量与成本。

显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (7)

1.一种轮胎噪音降低装置，其在一轮胎外周面设有一胎面部，该轮胎内表面为一胎内面，该胎内面包围的空间为一轮胎空腔，于该轮胎空腔相应该胎面部的该胎内面设置一降低噪音结构，其特征在于：

该降低噪音结构于该胎内面设置至少一吸音材，该吸音材沿其轮胎圆周方向形成一中空贯穿通道状的气室，该吸音材还包括一贴合面与一呈相应的贯通面，该贴合面对应该胎面部而固定于该胎内面，以及该吸音材于该贯通面贯穿设置通道，该通道为相通该气室并且朝向该轮胎中心方向，该降低噪音结构的该吸音材相应占据该轮胎空腔容积的21％~90％；

该吸音材的该气室，能够填装固态物质或半黏性补充液。

2.根据权利要求1所述的轮胎噪音降低装置，其特征在于，该降低噪音结构的该吸音材为一分段式条块状，沿着该轮胎的全圆周，黏着固定于该胎内面。

3.根据权利要求2所述的轮胎噪音降低装置，其特征在于，该分段式条块状吸音材，沿着该轮胎的全圆周呈间隔10~30度位置黏着固定于该胎内面。

4.根据权利要求1所述的轮胎噪音降低装置，其特征在于，厚度为4㎜~230㎜，相应胎面部的横向宽度为3％~95％。

5.根据权利要求1所述的轮胎噪音降低装置，其特征在于，该吸音材的该气室，能够填装惰性气体。

6.根据权利要求1所述的轮胎噪音降低装置，其特征在于，该吸音材的该贴合面以黏着方式固定于该胎内面，黏着材料为黏胶或/和双面胶。

7.根据权利要求1所述的轮胎噪音降低装置，其特征在于，该吸音材的该通道为窄道状。

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