CN112780723A - 用于车辆车轮的减振器 - Google Patents

Abstract

一种用于车辆车轮的减振器，其能够在不改变车轮的外观和设计的情况下吸收车辆车轮的振动并使车辆车轮的振动减弱，并且能够增加车轮的减振能力。减振器包括减振单元，该减振单元安装在车辆车轮的中心盖的后表面上以吸收通过中心盖传递的车轮的轴向方向上的第一振动。

Description

用于车辆车轮的减振器

技术领域

本公开涉及一种用于车辆车轮的减振器，其能够吸收车辆车轮的振动并使车辆车轮的振动减弱。

背景技术

通常，引起车辆的道路噪声的机构包括振动噪声源、传动系统和辐射系统。车辆的车轮和轮胎是引起道路噪声的振动噪声源。

车辆的道路噪声可根据车轮的外观和设计而变化。具体地，在250至500Hz的频带(称为发出隆隆声的范围)中，道路噪声的大小取决于车轮的外观和设计。

然而，由于车轮的外观和设计品质通常彼此冲突，所以基本上不可能同时优化车轮的外观和设计品质。

因此，为了改善(即，减小)车辆的道路噪声，近年来，已经以增加与道路噪声相关联的模式的刚度的方式改善了车轮。

传统上，旨在改善车轮自身的刚度以减小车轮的振动。然而，由于如果车轮的重量减小则车轮的刚度恶化，所以要避免车轮的重量减小。

因此，难以减小车轮的重量，尽管就车辆的燃料效率和乘坐舒适性方面而言车轮是要求重量减小的部件。

在本背景技术部分中公开的上述信息仅用于增加对本公开的背景技术的理解。因此，背景技术部分可能包含不构成在该国本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本公开致力于解决与现有技术相关的上述问题。

在一方面中，本公开提供了一种用于车辆车轮的减振器。该减振器能够增加车轮的减振能力而不改变车轮的外观和设计等。

在一个实施例中，提供了一种用于车辆车轮的减振器。该减振器包括中心盖，该中心盖构造成使设置在车辆车轮的中心处的开口打开和关闭，并且该减振器包括减振单元，该减振单元安装在中心盖的后表面上以吸收通过中心盖传递的车轮的轴向方向上的振动(第一振动)。

减振单元可包括：壳体，安装在中心盖的后表面上；质量本体(mass body)，设置在壳体的内部空间中以通过经由中心盖传递的第一振动而在车轮的轴向方向上振动；以及弹性支撑件，设置在壳体的内部空间中以支撑质量本体，使得质量本体能够在车轮的轴向方向上振动。

质量本体也可具有根据质量本体的质量和弹性支撑件的刚度确定的固有频率。质量本体的固有频率可确定为与车轮的固有频率一致以使第一振动减弱。

壳体的内部空间可被质量本体分成第一空间和第二空间。弹性支撑件可包括外弹簧，外弹簧设置在第一空间中，并且外弹簧的两端可分别安装到质量本体和壳体。内弹簧可设置在第二空间中，并且内弹簧的两端可分别安装到质量本体和壳体。

所述中心盖可包括：盖部，具有附接壳体的后表面；凸缘部，设置在盖部的边缘处并且连接到车轮的中心(车轮中心)以接收车轮的第一振动；以及钩部，设置在盖部的后表面上，使得当凸缘部连接到车轮中心时，钩部耦接到车轮中心。

车轮中心可具有台阶部，该台阶部以表面接触的状态连接到凸缘部。

车轮可包括轮辋和耦接到轮毂的轮圈，轮胎安装在该轮辋上。壳体可安装在中心盖的后表面上并且设置在中心盖与轮毂之间的空间中。

本文讨论了本公开的其他方面和实施例。

应理解，本文所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其他类似术语包括广义的机动车辆，诸如：包括运动型多用途车(SUV)、公共汽车、卡车、各种商用车辆在内的乘用车；包括各种船只和船舶在内的水上交通工具；飞机等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、插电式混合动力车辆、氢动力车辆和其他替代燃料(例如，由除石油以外的资源所产生的燃料)车辆。在本文提到时，混合动力车辆是具有两种或更多种动力源的车辆，例如汽油动力和电动动力的车辆。

本文讨论了本公开的以上和其他特征。

附图说明

现在参考在附图中示出的本公开的某些实施例来详细描述本公开的以上和其他特征，这些附图仅通过说明的方式给出，并且因此不限制本公开，并且在附图中：

图1是示出了典型的车辆车轮的截面图；

图2是示出了配备有根据本公开的减振器的车辆车轮的截面图；

图3是示出了配备有根据本公开的减振器的车辆车轮的立体图；

图4是示出了根据本公开的减振器的立体图；

图5是示出了根据本公开的减振器的放大截面图；以及

图6是用于解释根据本公开的减振器的减振原理的概念图。

应理解，附图并非必须按比例绘制，这些附图呈现了说明本公开的基本原理的多个特征的稍微简化的表示。在本文中公开时，本公开的具体设计特征(包括例如具体尺寸、取向、位置和形状)将部分地由具体预期应用和使用环境来确定。

在附图中，贯穿附图中的若干幅图，相同的参考标号指的是本公开的相同或等效的零件。

具体实施方式

在下文中，详细参考本公开的多个实施例，在附图中示出了本公开的示例并且在下文描述本公开的示例。虽然结合具体实施例来描述本公开，但应理解，本描述并不旨在将本公开限制于那些具体实施例。相反，本公开旨在不仅涵盖所公开的实施例，而且涵盖可包括在由所附权利要求限定的本公开的精神和范围内的各种替代、修改、等同物和其他实施例。

如图1所示，车辆的典型的车轮1包括：轮辋11，轮胎安装在该轮辋上；以及轮圈12，紧固到轮毂3。该轮毂3耦接到驱动轴以与驱动轴一体地旋转。轮毂3通过从车辆的驱动源(发动机等)传递到驱动轴的驱动力而旋转。

车轮1可在行驶期间引起各种振动模式。当从诸如道路表面的外部向车轮1施加大的振动位移时，车轮1向与轮毂3连接的车辆悬架的悬架部件传递振动。

具体地，在车轮1的轴向方向上产生的振动通过耦接到轮毂3的轮圈12的中心122(在下文中，称为“车轮中心”)传递到悬架部件。

作为参考，参考标号4表示紧固到轮毂3的盘式制动器4。

如图1所示，车轮中心122具有与轮毂3同轴设置的开口122a。开口122a由中心盖123打开和关闭，并且在中心盖123与轮毂3之间限定预定空间。

由于典型的车轮1在中心盖123与轮毂3之间设置有预定空间，所以即使当减振单元安装在中心盖123的后表面上时，车轮1的外观和设计也不会改变。

因此，本公开包括安装在中心盖123的后表面上的减振单元，该中心盖将车轮1的轴向振动传递到车辆悬架的悬架部件，由此使得减振单元能够减少车轮1的振动。

该减振单元可在不改变车轮1的外观和设计的情况下增加车轮1的减振能力。

如图2和图3所示，车轮1可具有典型的车轮的结构。车轮1包括：轮辋11，轮胎安装在该轮辋上；以及轮圈12，耦接到轮毂3。轮圈12可包括与车轮1和轮圈12的中心相对应的车轮中心122并且可包括设置在轮圈12与轮辋11之间的轮辐121。

车轮1可由与典型的车轮相同的材料制成，诸如像合金材料。

车轮中心122具有开口122a并且设置有用于打开和关闭开口122a的中心盖123。开口122a可与轮毂3同轴设置。

开口122a在车轮1的轴向方向上设置在距轮毂3预定距离处。因此，在中心盖123后方限定预定空间。

因此，可在不改变车轮1的情况下在中心盖123的后表面安装减振单元2，换句话说，在不改变车轮1的外观和设计的情况下在中心盖123的后表面安装减振单元2。

在行驶期间从道路表面施加到车轮1的振动经由轮辐121传递到车轮中心122，并且通过车轮中心122输入到车辆的悬架。具体地，在车轮1的轴向方向上产生的振动最终经由车轮中心122传递到车辆悬架。

因此，由于减振单元2安装在中心盖123的后表面上，所以可有效地抑制车轮1的轴向振动。

在车轮1的振动中，在车轮1的轴向方向上产生的振动在本文中称为“第一振动”。

减振单元2可安装在中心盖123的后表面上，以吸收通过中心盖123传递的车轮1的第一振动。

如图4和图5所示，减振单元2可包括：壳体21，附接到中心盖123的后表面；质量本体22，安装在壳体21内部；以及弹性支撑件23，支撑质量本体22。

壳体21具有容纳质量本体22和弹性支撑件23的内部空间。例如，壳体21可具有柱形结构，该柱形结构具有封闭的内部空间。

质量本体22设置在壳体21的内部空间中以通过经由中心盖123传递的第一振动而振动。质量本体22通过壳体21中的第一振动而在车轮1的轴向周向方向上振动，从而抵消车轮1的第一振动。

质量本体22可形成为具有预定厚度的板形，并且质量本体的外径小于壳体21的内径，以通过壳体21中的第一振动而平滑地振动。

弹性支撑件23设置在壳体21的内部空间中以支撑通过第一振动而振动的质量本体22。换句话说，弹性支撑件23支撑质量本体22以在车轮1的轴向方向上振动。

弹性支撑件23通过它的弹性来支撑质量本体22。换句话说，弹性支撑件23具有用于支撑质量本体22以使其可在壳体21中振动的弹性。

具体地，弹性支撑件23可包括外弹簧231和内弹簧232。外弹簧231和内弹簧232可分别设置在质量本体22的两个表面上。

外弹簧231可设置在壳体21的内部空间中以支撑质量本体22的第一表面221，内弹簧232可设置在壳体21的内部空间中以支撑质量本体22的第二表面222。

质量本体22的第一表面221是朝向中心盖123定向的表面。第二表面222是与中心盖123相背对地定向的表面。

壳体21的内部空间可被质量本体22分成第一空间213和第二空间214。第一空间213是基于质量本体22朝向中心盖123限定的空间。第二空间214是基于质量本体22背对中心盖123限定的空间。

外弹簧231可设置在第一空间213中，并且内弹簧232可设置在第二空间214中。

外弹簧231可安装在质量本体22的第一表面221与壳体21的第一内表面211之间。内弹簧232可安装在质量本体22的第二表面222与壳体21的第二内表面212之间。

换句话说，外弹簧231的两端可分别固定地安装在质量本体22的第一表面221和壳体21的第一内表面211上。内弹簧232的两端可分别固定地安装在质量本体22的第二表面222和壳体21的第二内表面212上。

壳体21的第一内表面211是面向质量本体22的第一表面221的内表面，第二内表面212是面向质量本体22的第二表面222的内表面。

当通过车轮1的第一振动而使质量本体22振动时，外弹簧231和内弹簧232在压缩或拉伸的状态下支撑质量本体22。

具体地，在外弹簧231由质量本体22压缩时内弹簧232由质量本体22拉伸。在内弹簧232由质量本体22压缩时外弹簧231由质量本体22拉伸。

外弹簧231和内弹簧232可在根据质量本体22的振动被压缩或拉伸的同时抵消车轮1的振动。

如上所述构造的减振单元2通过中心盖123接收车轮1的振动。

如图4和图5所示，中心盖123可包括：盖部123a，壳体21安装在该盖部上；凸缘部123b，用于将车轮1的第一振动传递到减振单元2；以及钩部123c，耦接到车轮中心122。

盖部123a构造成覆盖车轮中心122的开口122a并且壳体21固定地附接到盖部123a的后表面。壳体21的外表面可压靠盖部123a的后表面。

凸缘部123b设置在盖部123a的边缘处，以通过车轮中心122接收第一振动。凸缘部123b可与盖部123a一体地形成。

凸缘部123b可与车轮中心122接触以接收第一振动。具体地，凸缘部123b能以表面接触的状态连接到车轮中心122的台阶部122b以接收第一振动。换句话说，第一振动可通过台阶部122b传递到凸缘部123b。

台阶部122b可具有在与车轮1的轴向方向垂直的方向上形成的平坦表面。凸缘部123b可压靠台阶部122b的平坦表面并与台阶部的平坦表面接触。凸缘部123b可具有对应于台阶部122b的平坦表面的表面。

当凸缘部123b与台阶部122b接触时，钩部123c可闩锁到车轮中心122。当凸缘部123b堆放在台阶部122b上并且盖部123a使开口122a关闭时，钩部123c提供用于保持使中心盖123耦接到车轮中心122的耦接力。

钩部123c从盖部123a的后表面伸出并且设置在盖部123a的周向方向上。当壳体21附接到盖部123a的后表面时，钩部123c与壳体21的外表面接触。

当凸缘部123b位于车轮中心122的台阶部122b上时，钩部123c进入车轮中心122的开口122a并通过车轮中心122朝向壳体21按压。换句话说，钩部123c可被按压到车轮中心122的开口122a中并耦接到车轮中心的开口。

在典型的车轮中，在中心盖的后方存在空的空间(见图1)。因此，还可以通过与现有的中心盖组装方法相同的组装方法来将中心盖123组装到车轮中心122。

然而，由于通过减振单元2增加了中心盖123的重量，所以中心盖123可包括钩部123c以确保施加到车轮中心122的耦接力。

此外，减振单元2可通过动态减振器的原理来吸收车轮1的第一振动。

图6是示出了如下内容的视图：车轮1的质量被定义为m1；车轮1的轴向刚度被定义为k1；车轮1的第一振动的固有频率被定义为ω1；质量本体22的质量被定义为m2；弹性支撑件23的刚度被定义为k2；并且质量本体22的固有频率被定义为ω2。弹性支撑件23的刚度是外弹簧231的弹簧常数与内弹簧232的弹簧常数之和。

参考图6，根据质量本体22的质量m2和弹性支撑件23的刚度k2确定质量本体22的固有频率ω2，如以下公式1所示。当固有频率ω2与车轮1的固有频率ω1一致时可抵消车轮1的第一振动(位移)：

[公式1]

由于根据限定的车轮1的质量m1和刚度k1来确定车轮1的固有频率ω1，因此可通过控制质量本体22的质量m2和弹性支撑件23的刚度k2来抑制车轮1的第一振动。

换句话说，通过控制质量本体22的固有频率ω2，可在不改变车轮1的外观和设计的情况下消除车轮1的第一振动。

根据研究结果，车轮1的第一振动发生在约300至400Hz的频带中，并且车辆的道路噪声发生在约250至500Hz的频带中。

因此，减振单元2可通过集中地消除与产生道路噪声的频带有关的车轮1的第一振动来减弱车辆的道路噪声。

如从以上描述中显而易见的，根据本公开的用于车辆车轮的减振器可在不改变车轮的外观和设计以及车轮本身的重量的情况下减小车轮的振动。

因此，当减振器施加到车轮时，可在不考虑车轮抵抗振动的刚度的情况下，优化车轮的外观和设计。还可在不考虑车轮抵抗振动的刚度的情况下减小车轮的重量。

已参考本公开的具体实施例详细描述了本公开。然而，本领域普通技术人员应了解，在不脱离本公开的原理和精神的情况下，可对这些实施例做出改变，本公开的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种用于车辆车轮的减振器，包括：

中心盖，构造成使设置在车轮的中心处的开口打开和关闭；以及

减振单元，安装在所述中心盖的后表面上以吸收通过所述中心盖传递的所述车轮的轴向方向上的第一振动。

2.根据权利要求1所述的减振器，其中，所述减振单元包括：

壳体，安装在所述中心盖的后表面上；

质量本体，设置在所述壳体的内部空间中，以通过经由所述中心盖传递的所述第一振动而在所述车轮的轴向方向上振动；以及

弹性支撑件，设置在所述壳体的所述内部空间中以支撑所述质量本体，使得所述质量本体能够在所述车轮的轴向方向上振动。

3.根据权利要求2所述的减振器，其中，

所述壳体的内部空间被所述质量本体分成第一空间和第二空间；并且

所述弹性支撑件包括：设置在所述第一空间中的外弹簧，所述外弹簧的两端分别安装到所述质量本体和所述壳体；以及设置在所述第二空间中的内弹簧，所述内弹簧的两端分别安装到所述质量本体和所述壳体。

4.根据权利要求2所述的减振器，其中，所述中心盖包括：

盖部，具有后表面，所述壳体附接到所述盖部的后表面；

凸缘部，设置在所述盖部的边缘处并连接到所述车轮的车轮中心，以接收所述车轮的第一振动；以及

钩部，设置在所述盖部的后表面上，使得当所述凸缘部连接到所述车轮中心时，所述钩部耦接到所述车轮中心。

5.根据权利要求4所述的减振器，其中，所述车轮中心具有台阶部，所述台阶部以表面接触的状态连接到所述凸缘部。

6.根据权利要求2所述的减振器，其中，所述质量本体具有根据所述质量本体的质量以及所述弹性支撑件的刚度而确定的固有频率，并且其中，所述质量本体的固有频率被确定为与所述车轮的固有频率一致。

7.根据权利要求1所述的减振器，其中，所述车轮的第一振动是在300Hz至400Hz的频带中产生的振动。

8.根据权利要求2所述的减振器，其中，所述车轮包括：轮辋，轮胎安装在所述轮辋上；以及轮圈，耦接到轮毂，并且其中，所述壳体安装在所述中心盖的后表面上并设置在所述中心盖与所述轮毂之间的空间中。

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