CN111845215A

CN111845215A - 一种降噪充气轮胎

Info

Publication number: CN111845215A
Application number: CN202010682306.5A
Authority: CN
Inventors: 王新玥; 李宁学; 李兵; 张永斌; 杨政; 毕传兴
Original assignee: Anhui Giti Radial Tire Co Ltd
Current assignee: Anhui Giti Radial Tire Co Ltd
Priority date: 2020-07-15
Filing date: 2020-07-15
Publication date: 2020-10-30

Abstract

本发明公开了一种降噪充气轮胎，涉及轮胎领域，本发明结构简单，轮胎空腔内固定的尖劈吸声件的尖部与空气特性阻抗相匹配，通过吸声件的尖劈形式，在投影面积相同的情况下，增大了吸声件的有效吸声面积，且尖劈吸声件的高度占轮胎空腔径向高度的较大比例，在轮胎空腔内起到隔断模态的作用，实现空腔能量的分散，同时吸声件间隔均匀的布置在轮胎内，一方面减少了尖劈吸声件的材料用量，从而减少了轮胎重量，另一方面对轮胎本身硬度、柔性等属性无明显影响，保留了轮胎的原有属性，在一定程度上保持了汽车行驶的稳定性，相较于现有技术中在轮胎空腔设置多孔吸声隔板的方式，本发明对轮胎的降噪效果更好，更节省吸声件的用料。

Description

一种降噪充气轮胎

技术领域

本发明涉及轮胎领域，具体是一种降噪充气轮胎。

背景技术

噪音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。空腔共振噪音的峰值频率与轮胎空腔尺寸相关，一般在150Hz～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，目前已有相应行之有效的方案，如在轮胎周向整圈布置横截面为矩形或横截面一侧为锯齿形、梯形等规则或不规则图形的多孔吸声材料的方案；以及利用多孔吸声材料制成隔板安装在胎内，以隔断轮胎内部声模态从而达到降噪效果。但相关技术方案存在以下问题：

1、整圈布置多孔吸声材料时，所作用的噪音能量区间较窄，且频率单一，并且为了达到良好的降噪效果往往需要增大材料的体积，但相关形式增加了轮胎重量，多孔吸声材料用量大且成本高，不仅影响轮胎的散热性，还增加了汽车的油耗，降低行驶稳定性。

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、整圈布置多孔吸声材料，当材料表面或侧面呈规则或不规则曲线时，虽然增大了作用的噪音能量区间，扩大了作用频率范围，但降噪效果较常规横截面为矩形的方案而言相差不大；并且由于整体铺设，表面凸起角度较大，不能与胎内空气特性阻抗相匹配，始终不能完全对轮胎内部声场起到有效的吸声作用，同时增加了轮胎整体的阻尼，降低了轮胎的柔性，增加了行驶危险性。

4、利用多孔吸声材料制成隔板来隔断轮胎空腔，确实改变了轮胎空腔的形状和尺寸，实现了能量的分散，利用材料的吸声消能作用的确使得轮胎空腔共振噪音得到了降低；但相较于整圈铺设方案增幅程度不明显，并且隔板本身较薄质软，虽起到了一定的隔断作用，但不利于胎内气体流动，汽车在行驶时，隔板极易受损，提高了行驶危险性。

经过上述分析，可以得知：在轮胎轴向布置多孔吸声材料的方式，起到降噪效果的同时，会产生一系列的“副作用”，因为该种轮胎降噪方式急需再次改进。

发明内容

本发明的目的在于提供一种降噪充气轮胎，通过在轮胎空腔内表面设置尖劈吸声件，尖劈吸声件通过与轮胎相固定且尺寸相配合的方式，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种降噪充气轮胎，包括若干个固定在轮胎空腔内表面上的尖劈吸声件，所述轮胎空腔为轮胎内表面与轮辋所形成的闭合空间，所述尖劈吸声件包括基部和尖部，所述基部沿轮胎径向的截面形状为长方形，所述尖部沿轮胎轴向的截面向靠近基部的一端，其表面积逐渐增大，所述尖劈吸声件的尖部高度为尖劈吸声件高度的75％～85％，所述尖劈吸声件基部与轮胎空腔内表面相接触的表面宽为轮胎空腔内表面轴向长度的20％～60％。

作为本发明进一步的方案：固定在轮胎空腔内表面上的若干个所述尖劈吸声件间隔设置且呈环形阵列分布，相邻所述尖劈吸声件的间隔距离大于等于0mm。

作为本发明进一步的方案：固定在轮胎空腔内表面上的若干个所述尖劈吸声件并排组合形成尖劈吸声条，若干个所述尖劈吸声条间隔设置在轮胎空腔内表面上且呈环形阵列分布，相邻所述尖劈吸声条的间隔距离大于等于0mm。

作为本发明进一步的方案：固定在轮胎空腔内表面上的所述尖劈吸声条的数量不小于4个。

作为本发明进一步的方案：所述尖劈吸声件基部与轮胎空腔内表面相接触的表面宽为轮胎内表面周长的2％～6％，所述尖劈吸声件的高度为轮胎空腔沿轮胎径向横截面高度的50％～80％。

作为本发明进一步的方案：所述尖劈吸声件的尖部沿吸声体的轴向截面形状为等腰三角形。

作为本发明进一步的方案：所述尖劈吸声件的材质为吸声材料。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明结构新颖，轮胎空腔内固定的尖劈吸声件的尖部与空气特性阻抗相匹配，通过吸声件的尖劈形式，在投影面积相同的情况下，增大了吸声件的有效吸声面积，且尖劈吸声件的高度占轮胎空腔径向高度的较大比例，在轮胎空腔内起到隔断模态的作用，实现空腔能量的分散，同时吸声件间隔均匀的布置在轮胎内，一方面减少了尖劈吸声件的材料用量，从而减少了轮胎重量，另一方面对轮胎本身硬度、柔性等属性无明显影响，保留了轮胎的原有属性，在一定程度上保持了汽车行驶的稳定性，相较于现有技术中在轮胎空腔设置多孔吸声隔板的方式，本发明对轮胎的降噪效果更好，更节省吸声件的用料。

附图说明

图1为本发明轮胎尖劈吸声组件沿轮胎赤道面的剖视图；

图2为本发明轮胎尖劈吸声组件在图1中A-A剖视图；

图3为本发明尖劈吸声组件在沿轮胎圆周方向布置示意图；

图4为本发明尖劈吸声组件条在沿轮胎圆周方向多段布置示意图；

图5为本发明单个尖劈吸声组件结构示意图；

图6为本发明尖劈吸声组件条结构示意图；

图7为尖劈吸声件的结构示意图；

图8为尖劈吸声条的结构示意图；

图9为若干个噪音吸收体安装在充气轮胎上的振动传递率实验效果图；

图中：1-尖劈吸声件、2b-轮辐，2a-轮辋，3-充气轮胎，4-胎面部，4a-轮胎空腔内表面，5-胎侧部，6-胎圈部，7-帘布层，8-带束层，9-轮胎空腔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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。

实施例：

本发明实施例中，一种降噪充气轮胎，包括若干个固定在轮胎空腔内表面4a上的尖劈吸声件，所述轮胎空腔为轮胎内表面4a与轮辋2a所形成的闭合空间，所述尖劈吸声件包括基部和尖部，所述基部沿轮胎径向的截面形状为长方形，所述尖部沿轮胎轴向的截面向靠近基部的一端，其表面积逐渐增大，所述尖劈吸声件的尖部高度为尖劈吸声件高度的75％～85％，所述尖劈吸声件基部与轮胎空腔内表面相接触的表面宽为轮胎内表面轴向长度的20％～60％。

本发明在实际生产过程中，如图4所示，固定在轮胎空腔内表面上的若干个所述尖劈吸声件均并排组合形成尖劈吸声条，若干个所述尖劈吸声条间隔设置在轮胎空腔内表面上且呈环形阵列分布，相邻所述尖劈吸声条的间隔距离大于等于0mm。在轮胎空腔内均设置若干个尖劈吸声件组合形成的尖劈吸声条，对轮胎空腔产生的共振噪音进行降噪。由于本发明是通过在轮胎空腔内表面固定设置尖劈吸声件，通过尖劈吸声件特殊的尖劈形状，一方面增大了吸声件的有效吸声面积，另一方面尖劈吸声件的高度占轮胎空腔径向高度的较大比例，在轮胎空腔内起到隔断模态的作用，实现空腔能量的分散，进一步提升了轮胎的降噪效果。通过对本发明中轮胎实现降噪的原理的分析，可以得出本发明在应用过程中，存在理论上的替换方案，如图3所示，即：若干个尖劈吸声件间隔设置且呈环形阵列分布固定在轮胎空腔内表面，相邻所述尖劈吸声件的间隔距离大于等于0mm。

上述若干个所述尖劈吸声件组成的吸声体，相较于现有技术中通过吸声材料围成的吸声隔板，本发明中的尖劈吸声件与吸声隔板在相同投影面的情况下，尖劈吸声件的有效吸声面积更大，同时尖劈吸声件的尖部能够与空气特性阻抗相匹配，加上材料本身的吸声效果，使得入射声波被全部吸收，显著提高了降噪效果。

所述尖劈吸声件的尖部沿轮胎轴向的横截面形状为等腰三角形，一方面可以满足尖部沿吸声体的轴向截面向靠近基部的一端表面积逐渐增大，另一方面使尖部两侧的有效吸声面积保持相同，所述尖劈吸声件的材质为吸声材料，所述吸声材料可以为但不仅限于密度为5kg/m³～50kg/m³的发泡树脂或聚氨酯泡沫，所述尖劈吸声件的横截面形状设置为等腰三角形，是由于尖劈吸声件安装在轮胎空腔内部需要使轮胎质量分布均匀。

固定设置在轮胎空腔内表面的尖劈吸声件，通过其材料本身的吸声性能对轮胎空腔共振产生的噪声进行吸收，理论上尖劈吸声件的表面积越大，降噪效果越好，但是尖劈吸声件的表面积越大其体积越大，则组装后的轮胎重量也就越大，在一定程度会增加汽车的行驶能耗，因此尖劈吸声件相对轮胎空腔的尺寸比值应为：所述尖劈吸声件基部与轮胎空腔内表面相接触的表面宽为轮胎空腔内表面轴向长度的20％～60％；所述尖劈吸声件基部与轮胎空腔内表面相接触的表面宽为轮胎内表面周长的2％～6％；所述尖劈吸声件的高度为轮胎空腔沿轮胎径向横截面高度的50％～80％。

为验证上述尖劈吸声件设置在轮胎内能够起到实际的降噪效果，分别制作沿轮胎圆周方向上横截面为矩形的常规吸音棉方案和本发明所述的尖劈吸声件，并按照说明书附图图4所示的方式配置在同一个轮胎和轮辋上，两种噪音吸收体均是由密度为30kg/m³的聚氨酯海绵制成，其中常规吸音棉方案的厚度为40mm。

为验证本发明中的与轮胎相配合的吸声体的特殊性，分别测试不同高度尺寸的吸声体在相同尺寸的轮胎内使用的降噪效果，测试中使用的充气轮胎的尺寸为215/55R16，安装轮胎的轮辋的尺寸是17*7J，测试中轮胎胎压为240kPa，所述轮胎空腔沿轮胎径向横截面高度为H＝104mm(按照正常的轮胎模型来计算)、所述轮胎空腔沿轮胎轴向的宽度L＝205mm，所述尖劈吸声件基部与轮胎空腔内表面相接触的表面长L1＝1800mm，所述尖劈吸声件的尖部高度与基部高度的比值为：5:1。

上述表格中对比例1为轮胎空胎状态下的实验数据，对比例2为轮胎内安装常规吸音棉状态下的实验数据，实施例1、实施例2、和实施例3为轮胎内安装吸声体宽度值分别为20％*L、40％*L和60％*L状态下的实验数据，实施例4和实施例5为轮胎内安装吸声体宽度值为40％*L、吸声体高度值分别为50％*H和80％*H状态下的实验数据。

如图9所示，R1为对比例1数据图示；R2为对比例2数据图示；R3为实施例1数据图示；R4为实施例2数据图示；R5为实施例3数据图示；R6为实施例4数据图示；R7为实施例5数据图示。

根据上述表格中的实验数据能够得出：

1、根据对比例1、对比例2和实施例1、实施例2、实施例3的实验数据，能够看出本发明中实施例1、实施例2和实施例3对降低轮胎共振峰值均能够起到比现有技术更明显的效果，本发明中当保持尖劈吸声件基部与轮胎空腔内表面相接触的表面长L1＝1800mm，尖劈吸声件沿轮胎径向的高度为60mm时，尖劈吸声件基部与轮胎空腔内表面相接触的表面宽数值越大，其降噪性能越好，同时其体积也越大。

与对比例1和对比例2相比，通过实施例1、实施例2和实施例3能够验证得出：在尖劈吸声件基部与轮胎空腔内表面相接触的表面宽为轮胎空腔内表面轴向长度的20％～60％时，该尖劈吸声组件与轮胎相结合均能够起到比现有技术中轮胎更好的吸声降噪效果，同时吸声件的整体重量也小于现有技术中轮胎内吸声件的重量。如图9所示，本发明相较于现有技术中的两组对比例，一方面能够减小尖劈吸声件的体积，从而降低了尖劈吸声件的重量，另一方面能够有效降低轮胎共振峰值，在一定程度上降低了轮胎共振产生的噪声。

2、根据对比例1、对比例2和实施例4、实施例2、实施例5之间的实验数据，能够看出本发明中实施例2、实施例4和实施例5对降低轮胎共振峰值均能够起到比现有技术更明显的效果，本发明中当保持尖劈吸声件基部与轮胎空腔内表面相接触的表面长L1＝1800mm，尖劈吸声件基部与轮胎空腔内表面相接触的表面宽为82mm时，尖劈吸声件沿轮胎径向的高度值越大，本发明的降噪性能越好，同时其体积也越大。

与对比例和对比例2相比，通过实施例4、实施例2和实施例5能够验证得出：在尖劈吸声件的高度为轮胎空腔沿轮胎径向横截面高度的50％～80％时，该尖劈吸声组件与轮胎相结合均能够起到比现有技术中轮胎更好的吸声降噪效果，同时吸声件的整体高度也小于现有技术中轮胎内吸声件的重量，如图9所示，本发明相较于现有技术中的两组对比例，有效降低了轮胎共振峰值，在一定程度上降低了轮胎共振产生的噪声。

通过上述对比测试可知，本发明方法可以降低空腔共振的总体噪音能量，并可降低噪音吸收体的质量，用于制造轻量化的低噪音轮胎，提高汽车的燃油消耗性和行走稳定性。

本发明的主要效果点在于：

通过尖劈吸声组件的特殊形状使其存在多个吸声表面，且可以与轮胎内声模态成一定角度，在投影面积相同的情况下，增大了有效的吸声面积；同时尖劈吸声件高度占轮胎空腔高度较大比例，起到了隔断模态的作用，实现了空腔能量的分散，同时尖劈吸声件的尖部与轮胎空腔成一定角度，且基部体积较大，使得轮胎在使用时，既不会影响胎内气体流动，也增强了组件粘贴牢固性，在汽车行驶时也不易受损。

本发明中尖劈吸声件的材质为聚氨酯泡沫材料，其本身由于多孔性具有一定的吸声性能，同时还具有强大的缓冲作用，尖劈结构和和聚氨酯软泡材料相结合可在轮胎内形成动力吸振器，可以吸收缓冲汽车在行驶时轮胎的振动能量以减少振动，降低噪音。本发明通过上述实验能够验证得出，在起到近似降噪效果的情况下，本发明中的吸声件体积明显小于现有技术中吸声件体积，因此吸声件对聚氨酯泡沫材料用量少，在实现显著降噪的同时还具有轻量化的特点，同时降低了成本；本发明将尖劈吸声件间隔布置在轮胎空腔内表面，在保证轮胎整体质量分布均匀的前提下，对轮胎本身的硬度、柔性等属性无明显的影响，保留了轮胎的原有属性，在一定程度上提升了轮胎行驶的稳定性。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims

1.一种降噪充气轮胎，其特征在于，包括若干个固定在轮胎空腔内表面(4a)上的尖劈吸声件，所述轮胎空腔为轮胎内表面(4a)与轮辋(2a)所形成的闭合空间，所述尖劈吸声件包括基部和尖部，所述基部沿轮胎径向的截面形状为长方形，所述尖部沿轮胎轴向的截面向靠近基部的一端，其表面积逐渐增大，所述尖劈吸声件的尖部高度为尖劈吸声件高度的75％～85％，所述尖劈吸声件基部与轮胎空腔内表面相接触的表面宽为轮胎空腔内表面轴向长度的20％～60％。

2.根据权利要求1所述的一种降噪充气轮胎，其特征在于，固定在轮胎空腔内表面上的若干个所述尖劈吸声件间隔设置且呈环形阵列分布，相邻所述尖劈吸声件的间隔距离大于等于0mm。

3.根据权利要求1所述的一种降噪充气轮胎，其特征在于，固定在轮胎空腔内表面上的若干个所述尖劈吸声件并排组合形成尖劈吸声条，若干个所述尖劈吸声条间隔设置在轮胎空腔内表面上且呈环形阵列分布，相邻所述尖劈吸声条的间隔距离大于等于0mm。

4.根据权利要求3所述的一种降噪充气轮胎，其特征在于，固定在轮胎空腔内表面上的所述尖劈吸声条的数量不小于4个。

5.根据权利要求2或3所述的一种降噪充气轮胎，其特征在于，所述尖劈吸声件基部与轮胎空腔内表面相接触的表面宽为轮胎内表面周长的2％～6％，所述尖劈吸声件的高度为轮胎空腔沿轮胎径向横截面高度的50％～80％。

6.根据权利要求1所述的一种降噪充气轮胎，其特征在于，所述尖劈吸声件的尖部沿吸声体的轴向截面形状为等腰三角形。

7.根据权利要求1所述的一种降噪充气轮胎，其特征在于，所述尖劈吸声件的材质为吸声材料。