CN1647956B - 轮胎噪音降低系统及充气轮胎 - Google Patents

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Abstract

一种轮胎噪音降低系统，包括，具有空腔的充气轮胎，其上安装轮胎从而使所述空腔形成一闭合胎腔的轮辋，以及设置在所述闭合胎腔中的消音器，其中通过将一种多孔材料的条带固定到所述轮胎或轮辋从而形成所述消音器，所述消音器的体积占所述胎腔体积的0.4到20％，所述消音器的截面形状在轮胎的圆周方向上基本恒定，所述充气轮胎包括胎面部分，该胎面部分设有胎面槽纹，所述胎面槽纹限定了海域比为20到35％的胎面花纹。

Description

轮胎噪音降低系统及充气轮胎
技术领域
本发明涉及一种轮胎噪音降低系统，更具体的是，涉及一种适合于与设置在胎腔内的消音器结合使用的充气轮胎。
背景技术
由在路面上滚动的轮胎所产生的噪音根据其起因和声源被分成许多种声音类型。例如，环形胎腔中空气的共振引起的听起来类似“GHO”的这种所谓的路面噪音，其最大功率谱范围从约100Hz到250Hz。
由设置在胎腔中的海绵状材料制成的消音器在轮胎领域中是公知的。这种设置在胎腔中的海绵状材料能够抑制所述空气共振。
然而，如果空气共振被有效地降低，另一种类型的声音被相应地增大，且变为刺耳的声音。特别是，约200Hz的所谓花纹间距噪音和大于1kHz的所谓“SHAH”声音，主要成因是，从总体上看圆周重复的胎面成分或槽纹增加了。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种轮胎噪音降低系统，其中，不仅空气共振噪音而且另一种噪音可以被有效地降低，从而总体上改善轮胎噪音。
根据本发明，一种轮胎噪音降低系统，包括，具有空腔的充气轮胎，其上安装轮胎从而使所述空腔形成一闭合胎腔的轮辋，以及一设置在所述闭合胎腔中的消音器，其中
通过将一种多孔材料的条带固定到所述轮胎，从而形成所述消音器，
所述消音器的体积占所述胎腔体积的0.4％到20％，
所述消音器的截面形状在轮胎的圆周方向上基本恒定，
所述充气轮胎包括一胎面部分，该胎面部分设有胎面槽纹，所述胎面槽纹限定了海域比(sea ratio)为20到35％的胎面花纹，
其中，所述充气轮胎在其内表面上设置有固定所述消音器的基部的环形光滑区域，
所述环形光滑区域的宽度稍宽于所述消音器的基部的宽度，并且
在所述内表面上沿着所述环形光滑区域的每个边缘设置有周向延伸的凸起，
其中，
所述充气轮胎包括径向帘布胎体和缓冲层，该缓冲层包括至少一层钢丝帘布，所述钢丝帘布在胎面部分中位于胎体径向外侧，
所述至少一层钢丝帘布的钢量在从5.5到9.2mm2的范围内，其中所述钢量为每5cm宽度的帘布层中钢丝帘线的总截面面积，单位mm2，
其中，
所述充气轮胎包括硬度为60到70度的胎面橡胶，所述胎面橡胶被设置在胎面部分中，以形成接地表面，其中
所述消音器以轮胎赤道圆为中心，
所述胎面槽纹包括两个圆周槽纹，所述两个圆周槽纹在所述轮胎赤道圆每一侧各设置一个，且每个圆周槽纹沿轮胎圆周方向直向延伸，使得在所述圆周槽纹之间形成沿所述轮胎赤道圆延伸的直肋，并且，每个圆周槽纹的整体宽度位于所述消音器的基部的宽度之内，并且
所述胎面槽纹包括倾斜槽纹，所述倾斜槽纹轴向向内延伸并终止于所述圆周槽纹之前，使得在每个圆周槽纹的轴向外侧立刻形成一圆周向连续延伸部分，由此，没有槽纹连接到所述圆周槽纹。
根据本发明的另一方面，提供了一种充气轮胎，包括
胎面部分，在其内表面上设有沿着轮胎赤道圆延伸的环形光滑区域，和
消音器，其通过将一种多孔材料的条带固定到所述环形光滑区域上而形成，
其中所述环形光滑区域的宽度稍宽于所述消音器的基部的宽度，所述消音器的基部固定到所述环形光滑区域，并且
在所述内表面上沿着所述环形光滑区域的每个边缘设置有周向延伸的凸起，
径向帘布胎体，
缓冲层，该缓冲层包括至少一层钢丝帘布，所述钢丝帘布在胎面部分中位于胎体径向外侧，所述至少一层钢丝帘布的钢量在从5.5到9.2mm2的范围内，其中所述钢量为每5cm宽度的帘布层中钢丝帘线的总截面面积，单位mm2，
硬度为60到70度的胎面橡胶，所述胎面橡胶被设置在胎面部分中，以形成接地表面，其中
附图说明
所述消音器以所述轮胎赤道圆为中心，
所述胎面部分设置有两个圆周槽纹，所述两个圆周槽纹在所述轮胎赤道圆每一侧各设置一个，且每个圆周槽纹沿轮胎圆周方向直向延伸，使得在所述圆周槽纹之间形成沿所述轮胎赤道圆延伸的直肋，并且，每个圆周槽纹的整体宽度位于所述消音器的基部的宽度之内，并且
所述胎面部分设置有倾斜槽纹，所述倾斜槽纹轴向向内延伸并终止于所述圆周槽纹之前，使得在每个圆周槽纹的轴向外侧立刻形成一圆周向连续延伸部分，由此，没有槽纹连接到所述圆周槽纹。
在该说明书中，所述多孔材料的意思是轻量低密度柔性材料，其优选具有较大滞后损失或内摩擦。具体可使用海绵状材料、泡沫塑料、发泡合成树脂、通过将纤维(包括合成的或动物的或植物的纤维)松散结合而形成的结合纤维材料及类似物。可以使用开室型和闭室型，但优选是开室型。
所述“海域比”为总槽纹面积与胎面边缘之间的总胎面面积之比。
所述胎面边缘的意思是，在常规膨胀常规负载的状态下，轮胎接地区域的轴向最外缘。
顺便提一下，所述胎腔的体积V1可以通过以下近似表达式(1)获得：
V1＝A×{(Di-Dr)/2+Dr}×pi
其中，“A”为胎腔的截面面积(其可通过例如层析成像扫描计算获得)
“Di”为胎腔的最大直径，
“Dr”为轮辋直径，以及
“pi”为圆周率。
这些参数是在轮胎的常规膨胀空载状态下测得的。这里，轮胎的常规膨胀空载状态是这样的，即，轮胎被安装在轮辋上，且膨胀至常规或标准压力，但是无轮胎载荷。所述常规膨胀常规负载状态是这样的，即，轮胎被安装在轮辋上，膨胀至标准压力，且被加载一常规或标准载荷。
下面将参照附图对本发明的实施例进行详细说明。
图1为按照本发明的轮胎组件、轮辋和消音器的截面图。
图2为轮胎沿着轮胎赤道圆的截面示意图。
图3为轮胎和轮辋的放大截面图。
图4为胎面部分的部分视图，示出了一种胎面花纹。
图5为类似视图，示出了胎面花纹的另一个示例。
图6为轮胎硫化胶囊的示意图。
图7为一图表，示出了内部噪声的功率谱。
图8为一图表，示出了内部噪声的高分辨率功率谱。
具体实施方式
根据本发明，消音器5被设置在组件充气轮胎2和轮辋3的空腔4中。
所述充气轮胎2具有胎面部分2t，一对侧壁部分2s，和一对轴向间隔的胎圈部分2b，从而具有超环面和环形的轮胎中空部。
所述轮辋3包括用于胎圈2b的一对胎圈座(bead seat)3b，一对从所述胎圈座3b径向向外延伸的凸缘3f，和位于所述胎圈座3b之间的用于轮胎安装的轮辋井(rim well)3w。
当所述轮胎中空部由所述轮辋闭合时，所述轮辋3和安装于其上的轮胎2构成一环形空腔4。这里，空腔表面4s被限定为面对所述空腔4的表面，即，轮胎的内表面4s1和轮辋的内表面4s2。
在该实施例中，所述轮胎2为用于客车的子午线轮胎。所述轮辋3可以是一种特殊设计的轮辋，但是在该实施例中，使用标准的轮辋。这里，所述标准轮辋为由标准组织，即JATMA(日本和亚洲)、T&RA(北美)、ETRTO(欧洲)、STRO(斯堪的纳维亚)和类似组织官方认可的用于轮胎的轮辋。
标准压力和标准轮胎载荷被分别限定为由同一组织在气压/最大载荷表或类似表中所给出的用于轮胎的最大气压和最大轮胎载荷。例如，所述标准轮辋为在JATMA中规定的“标准轮辋”、ETRTO中的“测量轮辋”、在TRA或类似组织中的“设计轮辋”。所述标准压力为在JATMA中的“最大气压”、在ETRTO中的“充气气压”、TRA中由“在各种冷充气压力下的轮胎载荷限制”所给出的最大压力或类似表述。所述标准载荷为JATMA中的“最大载荷能力”、ETRTO中的“载荷能力”、由TRA的上述表给出的最大值或类似表述。然而，在客车轮胎的情况下，所述标准压力和标准轮胎载荷被分别统一限定为200kpa和最大轮胎载荷的88％。
在该实施例中的轮辋3被固定在与车轴相连的中心部3d(轮辐或轮盘)上，并构成两件套车轮。
如图3所示，所述轮胎2包括：设置在每个胎圈部分2b中的胎圈芯5；在所述胎圈部分2b之间延伸过所述胎面部分2t和侧壁部分2s的胎体6；在所述胎面部分2t中被设置在所述胎体6径向外侧的胎面增强带7、9。
所述胎体6包括至少一层有机纤维帘线的帘布层6A，其相对于所述轮胎赤道圆以90到70度径向布置，且在所述胎圈部分2b之间延伸过所述胎面部分2t和侧壁部分2s，并从轮胎的内侧到外侧，绕每个胎圈部分2b中的胎圈芯5卷起，从而构成一对卷起部分6b和它们之间的主体部分6a。
在每个胎圈部分2b中所述主体部分6a和卷起部分6b之间，设置一胎圈三角胶8。该胎圈三角胶8由相对较硬的橡胶制成，所述橡胶的硬度不小于80度，优选不小于85度，但不大于98度，优选不大于94度。
在本说明书中，橡胶的硬度的意思是，由根据日本工业标准K6253的A型硬度计所测量的JIS-A硬度。
所述胎圈三角胶8从所述胎圈芯5径向向外延伸过所述轮辋凸缘3f。上述的卷起部6b沿着所述胎圈三角胶8的轴向外侧径向向外延伸，从所述胎圈基线BL到所述卷起部5b的径向高度ha大于从该胎圈基线BL到胎圈三角胶8的径向高度hb。在ha和hb之间的径向高度范围内，所述卷起部6b紧靠所述主体部分6a。所述卷起部6b止于胎体6的最大轮胎截面宽度位置的径向内侧上。
所述胎面增强带包括一缓冲层7和可选择的一束带(band)9。
所述缓冲层7由至少两层交叉帘布层组成，一层径向内帘布层7A和一层径向外帘布层7B，每层均由结合了橡胶的平行钢丝帘线制成，所述平行钢丝帘线相对轮胎赤道圆C成10至30度铺设。
在该实施例中，所述缓冲层7由两层交叉帘布层7A和7B构成。
所述束带9被设置在缓冲层7的径向外侧上，从而覆盖所述缓冲层7的至少边缘部分，且所述束带9由一条或多条有机纤维帘线制成，所述帘线以相对于轮胎的圆周方向成几乎零度或小于5度的小角度铺设。作为所述有机纤维帘线的材料，优选使用尼龙、聚-2，6-萘二甲酸乙二醇酯(PEN)和芳族聚酰胺。
在该实施例中，包括了宽度基本等于缓冲层7的全宽帘布层9A的束带9被设置用来减小路面噪音，并防止在高速行驶中胎面部分抬起。
然而，同样可行的是，所述束带是一对轴向间隔的边缘帘布层，每层帘布层覆盖缓冲层7的至少一边缘部分，具有从每个轴向边缘算起10％的宽度。此外，所述束带可以是所述全宽帘布层和边缘帘布层的组合。
另外，也可以使用包括由低模量帘线例如尼龙构成的中心部分以及一对由高模量帘线例如芳族聚酰胺和PEN构成的边缘部分的束带帘布层作为全宽帘布层中之一。每个边缘部分的宽度可以是所述缓冲层7的10％或更多，相应地，所述中心部分的宽度为其80％或更少。
在所述胎面部分2t中，胎面橡胶10被设置在所述胎面增强带的径向外侧。为了降低路面噪音，至少胎面部分的接地表面由一种橡胶混合物制成，所述橡胶混合物的硬度不小于58度，优选大于60度，但不大于70度，优选小于67度。
图4和图5中每个图均示出了本发明中可采用的胎面花纹。如这些图所示，胎面部分2t被设置在接触地面区域中，且具有限定胎面花纹的胎面槽纹，该胎面花纹的海域比范围不小于20％，优选不小于23％，更优选不小于27％，但不大于37％，优选不大于35％。如果所述海域比超过37％，就难于降低所谓的花纹间距噪音。如果所述海域比小于20％，就难于提供必须的排水和潮湿性能。通过设定上述的海域比，所述花纹间距噪音可以被降低。这样，通过将消音器5设置在这种轮胎中，所述路面噪音和花纹间距噪音被降低。特别是，其最大功率谱位于1kHz附近的噪音被显著降低了。
在如图4和图5所示的示例中，所述胎面槽纹包括在所述轮胎赤道圆C每一侧设置的圆周槽纹G1、G2和倾斜槽纹G3、G4。
所述圆周槽纹G1和G2为相对较宽的槽纹，槽纹宽度为不小于6.0mm，在图示的示例中，这些槽纹沿着轮胎圆周方向直向延伸。结果是，所述轮胎赤道圆C上形成一直肋R1。所述肋的宽度几乎与轴向内圆周槽纹G1的宽度相同。所述倾斜槽纹G3由轴向外圆周槽纹G2轴向向内延伸，并终止于所述轴向内圆周槽纹G1之前。这样，在所述轴向内槽纹G1的轴向外侧立刻形成一圆周向连续延伸部分。没有槽纹连接到所述轴向内槽纹G1。所述槽纹G4被设置在外槽纹G2和胎面边缘2e之间，并延伸到所述胎面边缘2e。
上述消音器5的比重范围不小于0.005，优选大于0.010，更优选的大于0.01，但不大于0.06，优选小于0.03，更优选的小于0.02。在该实施例中，使用一种海绵状材料，具体的是聚氨酯泡沫，一种开室多孔材料。
所述消音器5的体积被设定在一个范围内，即不小于胎腔4的体积V1的0.4％，优选是大于1％，更优选的是大于2％，更加优选的是大于4％，但不大于20％，优选是小于10％。
如果所述比重小于0.005或大于0.06，就难于控制所述胎腔4中的空气共振。通过将所述消音器体积设定在大于0.4％，可以期望降低约2dB的噪音。如果所述消音器体积大于20％，虽然所述噪音降低可达到最高限度，但重量和成本增加且旋转的平衡易于恶化。
所述消音器5被固定到所述胎腔表面45。如上所述，所述胎腔表面45包括轮胎内表面4S1和轮辋内表面4S2。所述消音器5被固定到所述轮辋上。相反，在该实施例中，所述被结合在轮胎内表面4S1上的消音器5不仅为了降低胎腔空气共振，而且还出于以下原因。
如图2所示，所述消音器5为多孔材料的条带(不是环形体)，其长度L等于或小于轮胎的内圆周长。
在轮胎领域中公知的是，充气轮胎绕轮胎旋转轴有一重点(heavypoint)HP。该点被标记在轮胎的内表面4S1上。在该实施例中，所述消音器还被用来补偿这种重量的不平衡。如图2所示，所述条带5的端部之间形成有一间隙GP，且所述间隙GP以所述重点HP为中心。理想地讲，尺寸与所述间隙对应的条带其重量必须与所述不平衡的重量对应。这样就能确定所述间隙。但是，如果所述不平衡重量减小，几乎是完全平衡或变为零，就非常好。虽然所述间隙根据条带的形状和比重而变化，但是通常其可以最多几厘米。从而，所述条带的长度L至多比内圆周长短约50mm到约100mm。
所述消音器5的截面形状在轮胎圆周方向上基本恒定。在图1中，所述消音器5从固定基部5A到自由端5B略微变细，从而在轮胎的子午线截面中大致呈梯形截面形状。
所述消音器5的轴向宽度X(最大宽度)较缓冲器7的宽度窄。优选的是，消音器5的径向高度(厚度)与轴向宽度X的比率被设定在不小于0.5，更优选的不小于1.0，但优选的不大于3.0的范围内。这样，通过选择数值来满足这种厚度/宽度比率限制和上述体积限制，可以确定所述条带的尺寸。然而，考虑到结合强度和耐久程度，优选的是，所述轴向宽度X大于约3cm，优选的是大于4cm。
所述消音器5以轮胎赤道圆C为中心，且在该实施例中，每个轴向内圆周槽纹G1的整个宽度位于消音器5的基部5A的宽度X之内，因此，所述消音器5一定存在于所述槽纹的底面之下。在行驶期间，宽的中心圆周槽纹G1的底部易于以相对较大的振幅振动，且所述振动易于传递到所述空腔4中的空气。通过设置上述的消音器5，可以阻止所述振动从胎面部分到空气的传递，且抑制所述胎面部分的振动。这样，所述路面噪音能够被有效降低。
至于将消音器5固定到轮胎内表面4S1上的方法，考虑到成本、稳定性、工作效率及类似因素，优选使用粘合剂。当然，根据消音器材料，还可以使用双面胶带。在这种情况下，在施加粘合剂之前，应当从所述轮胎内表面4S1上清除脱模剂例如硅油，以增强粘结强度。此外，如果轮胎内表面4S1上由于设置在轮胎硫化胶囊上的通气槽而形成小的肋状凸起15时，最好如通过使用磨床或类似机械将所述凸起从所述粘合面上去除，以便增加粘结强度。为了减少这种工作，在该实施例中，轮胎2通过使用如图6所示的胶囊11硫化。该胶囊11为超环面形且沿着赤道圆设有光滑的中心区域12，但是在其每侧上的侧面区域13上设有大量的通气槽14。所述通气槽14从所述光滑的中心区域12径向延伸，以去除所述轮胎和胶囊之间的空气。所述光滑中心区域12的宽度较所述消音器5基部5A的宽度X稍宽。因此，如图1所示，轮胎2在其胎面中心的内侧设有光滑区域Z，所述消音器5被粘合在该区域上。为了方便定位所述消音器5、施加粘合剂以及将所述中心区域中截留的空气导向径向通气槽14，可以沿着每个环形光滑表面12的边缘形成圆周通气槽16，从而上述径向延伸的通气槽14从所述圆周通气槽16延伸，借此，沿所述环形光滑表面Z的每个边缘形成高度极小的沿圆周延伸的凸起或小肋17。
在脱模剂被从所述粘合表面Z清除之后，优选的是，在施加粘合剂之前，在表面Z和消音器的粘合表面上施加用于改善粘结强度的底层涂料。对于轮胎内表面4S1来说，优选使用包含作为主要成分的合成橡胶以及如甲苯，甲基乙基酮和二甲基甲酰胺等溶剂的底层涂料。对于消音器5的粘合表面来说，优选使用包含作为主要成分的合成橡胶以及如甲苯，甲基乙基酮和乙酸乙酯等溶剂的底层涂料。
至于粘合剂，优选使用合成橡胶粘合剂例如：液体溶液型，其中合成橡胶被一种有机溶剂溶解；乳状液型，其中合成橡胶分散在水状流体(水)中。至于有机溶剂，从可溶解性，可使用性，工作环境和成本等观点出发，优选单独使用或混合使用脂环族溶剂例如环己烷，酮例如丙酮，脂肪族溶剂例如己烷和类似溶剂。另一方面，至于合成橡胶，优选使用氯丁二烯橡胶。特别是一种氯丁二烯橡胶和有机溶剂的组合由于其柔性和强粘合力更为优选。在这种情况下，氯丁二烯橡胶的重量占粘合剂总重量的重量百分比优选是被设定在25到35％的范围内。如果小于25％，就难于获得足够的粘结强度。如果大于35％，就会变得太厚，不能均匀涂布。
如上文所述，海域比被限定在一个特定范围内。优选的是，每层缓冲层7A和7B的钢量被进一步限定在5.5到9.2mm2/5cm的特定范围内。
这里，所述钢量被定义为缓冲层中垂直于帘线方向每5cm宽度的钢丝帘线的总截面面积(单位mm2)。如果所有的钢丝帘线的截面面积相同，所述钢量可以通过一条钢丝帘线的截面面积乘以每5cm的帘线数来简单计算。
通过将钢量设定在这个范围内，可以降低最大功率谱在1kHz附近听起来类似“SHAH”的内部噪音。这种类型噪音的主要起因是空气在宽的圆周槽纹中的共振。如上所述，通过增加钢量，行驶期间带的振动被减小，且被传递到所述槽纹和其中的空气的振动也被减小。结果是，“SHAH”噪音被减小。
此外，在所述胎面增强带包括束带的情况下，在上述的限制之外，最好将所述束带帘布层的模量系数(modulus coefficient)(单位N/cm)限定在从8.0到41.5的范围内。这里，束带帘布层的模量系数被定义为，每1cm宽帘布层的各束带帘线的2％模量(单位N/mm2)和截面面积(单位mm2)的乘积之和再除以1000。如果所有帘线是相同的，所述模量系数可以由束带帘线的2％模量(单位N/mm2)和束带帘线的截面面积(单位mm2)以及每1cm宽束带帘布层的帘线数相乘的乘积除以1000获得。
通过如上限定模量系数，胎腔4中的空气的共振被减小，且噪音被降低到约250到315Hz频率范围。
对比试验
准备用于客车的尺寸为195/65R15 91H的各种子午线轮胎，进行噪音试验，结合尺寸为15×6JJ的标准轮辋和相同的消音器。
所述消音器通过使用粘合剂将一条带粘合到胎面区域的内侧而形成，如图2所示。
所述条带由乙醚基聚氨酯海绵制成，且比重为0.0016。尺寸为，宽度7cm，高度4cm，长度185cm，体积为所述胎腔体积的10％。
所述轮胎的基本规格为，
<胎体>
帘布层数：2
胎体帘布卷起高度ha：75mm(最大值)
帘线材料：聚酯
帘线数/5cm：50
<缓冲层>
帘布层数：2
帘线材料：钢
帘线结构：1×8
钢丝直径：0.23mm
帘线数/5cm：24
钢量：7.98mm2/5cm
<束带>
全宽帘布层数：1
帘线材料：尼龙
帘线的截面积：0.248mm2
帘线的2％模量：3228N/mm2
帘线数：10/cm
模量系数：8.0
<胎面橡胶>
硬度：67度
<胎圈三角胶>
硬度：86度
高度hb：40mm
<填料>
在胎圈部分，没有加强层或填料。
实际试验的轮胎是由基本结构如下所述通过变化得到。
使用日本2000cc FF客车进行感觉试验，其全部四个车轮设置了试验轮胎(压力200kPa)和消音器。在轮胎噪音试验阶段的行驶期间，噪音由试验驾驶员来评价，尺度为，10表示最好。
接受评价的噪音、路面和行驶速度的类型为：
<路面噪音>
路面：粗糙沥青路
行驶速度：60km/hr
接受评价的声音：
在约80到100Hz频率范围内的乘客室空气共振(下文称为室内共振)；
频率范围为约125到200Hz的声音，其听起来像“GHO”(下文称为“GHO”声音)；
在约220到240Hz范围内的胎腔空气共振(下文称为胎腔共振)；以及
频率范围为约250到315Hz听起来像“GHA”的声音(下文称为“GHA”声音)。
<低速胎纹噪音>
路面：平坦沥青路
行驶速度：60km/hr
接受评价的声音：
-频率范围为大于约200Hz的声音(下文称为胎纹间距声音)
<高速胎纹噪音>
路面：平坦沥青路
行驶速度：80km/hr
频率范围为大于约1kHz的声音(下文称为“SHAH”声音)
在表1-表7中示出了试验结果
表1
  轮胎   参考1   参考2   试验1   试验2   试验3   试验4   试验5   试验6
  海域比(％)全部圆周槽纹倾斜槽纹   422715   422715   352510   29236   31256   26206   31238   23203
  胎面花纹   图4   图4   图4   图5   图5   图5   图5   图5
  消音器   无   有   有   有   有   有   有   有
  感觉试验室内共振(80-100Hz)“GHO”声音(125-200Hz)胎腔共振(220-315Hz)“GHA”声音(250-315Hz)花纹间距声音(大于200Hz)“SHAH”声音(大约1kHz)平均 6656555.5 65.585445.4 65.585.5666.2 65.585.57.56.56.5 65.585.57.566.4 65.585.57.576.6 65.585.576.56.4 65.585.5876.7
首先，表1示出了不同海域比下的试验结果。
参考2与参考1的不同之处在于设有消音器。从而，与参考1相比较，参考2的胎腔共振声音被大大降低。结果是，其它类型的噪音例如路面噪音(“GHO”声音，GHA声音)，花纹噪音(花纹间距声音，“SHAH”声音)总体上来说变差了，且综合评价下降。
试验1与参考2的不同之处在于，通过将圆周槽纹和倾斜槽纹的宽度分别减少到7.4％和33.3％，从而将所述海域比降低到35％。结果是，所述花纹间距声音和“SHAH”声音被降低到可忽略不计的水平，且综合评价提高。
通过将胎面花纹由图4变为图5，试验2的海域比被进一步降低到29％。结果是，所述花纹间距声音和“SHAH”声音被减小，且综合评价升高到6.5。
试验2到试验6具有基于图5花纹的类似胎面花纹，其中，倾斜槽纹的开槽面积和圆周槽纹的开槽面积被单独地改变。结果，确认了倾斜槽纹更加影响花纹间距声音，而圆周槽纹更加影响“SHAH”声音，且将海域比设定在20到35％的范围时，综合评价可以提高。特别地，当倾斜槽纹的开槽面积(海域比)为3到10％，且圆周槽纹的开槽面积(海域比)为20到26％，可以获得良好效果。
表2
  轮胎   试验7   试验2   试验8   试验9
  海域比(％)   29   29   29   29
  胎面橡胶硬度(度)   70   67   64   58
  感觉试验室内共振(80-100Hz)“GHO”声音(125-200Hz)胎腔共振(220-315Hz)“GHA”声音(250-315Hz)花纹间距声音(大于200Hz)“SHAH”声音(大于1kHz)平均 6585766.2 65.585.57.56.56.5 66867.576.8 66.58787.57.2
表2示出的结果中胎面橡胶的硬度基于试验2改变。这些结果证实了花纹噪音和路面噪音随着胎面橡胶的硬度的降低而减小。然而，如果所述胎面橡胶太软，就非常难于保持适合实际应用的耐磨性。就此而论，优选的硬度为58到70度。
表3
  试验10   试验2   试验11   试验12
  海域比(％)   29   29   29   29
  缓冲层钢量(mm<sup>2</sup>/5cm)钢丝帘线结构细丝直径(mm)帘线数/5cm 5.541×10.4240 7.981×80.2324 6.871×30.2740 9.161×40.2740
  感觉试验室内共振(80-100Hz)“GHO”声音(125-200Hz)胎腔共振(220-315Hz)“GHA”声音(250-315Hz)花纹间距声音(大于200Hz)“SHAH”声音(大于1kHz)平均 65.585.57.55.56.3 65.585.57.56.56.5 65.585.57.566.4 65.585.57.576.6
另外，基于试验2，改变钢量，对噪音性能进行比较。结果在表3中示出。
可确定，随着钢量的增加，花纹噪音，特别是约1kHz或更大的“SHAH”声音被降低。
如试验10中所示，即使所述钢量被减小到5.5mm2/5cm，综合评价也可以被提高到6.3。相反，如果所述钢量太高，就会产生例如驾驶舒适性变差和不希望的重量增加等缺陷。
因此，优选的是所述钢量被设定为最大9.2mm2/5cm。
表4
  轮胎   试验2   试验13   试验14   试验15   试验16
  束带全宽度层数帘线材料帘线截面积(mm<sup>2</sup>)帘线的2％模量(N/mm<sup>2</sup>)帘线数/cm模量系数 1尼龙0.2483228108 1尼龙+芳族聚酰胺0.2832898108.2 1PEN0.247112351027.7 1PEN0.37112351041.5 1尼龙(中心)+PEN(边缘部分)0.247(PEN)11235(PEN)1027.7(边缘)
  感觉试验室内共振(80-100Hz)“GHO”声音(125-200Hz)胎腔共振(220-315Hz)“GHA”声音(250-315Hz)花纹间距声音(大于200Hz)“SHAH”声音(大于1kHz)平均 65.585.57.56.56.5 66.5877.55.56.8 6787.57.55.56.9 67.5887.557 6787.57.56.57.1
另外，表4示出的结果基于试验2，通过改变束带帘布层的模量系数，对噪音性能进行比较。
根据试验结果，可确定，通过增加所述模量系数，路面噪音特别是“GHO”或“GHA”声音可以被有效地降低。
然而，所述模量系数的过度增加有增加所述1kHz附近的“SHAH”声音的趋势。另外，在制造轮胎期间难于使所述帘布进行足够的伸长。
因此，为了满足这些要求，所述模量系数优选的是被限定在8.0到42.0的范围内。
表5
  轮胎   试验17   试验18   试验2   试验19
  胎圈三角胶硬度(度)   98   92   86   80
  感觉试验室内共振(80-100Hz)“GHO”声音(125-200Hz)胎腔共振(220-315Hz)“GHA”声音(250-315Hz)花纹间距声音(大于200Hz)“SHAH”声音(大于1kHz)平均 54.585.57.56.56.2 5.5585.57.56.56.3 65.585.57.56.56.5 7785.57.56.56.9
表5示出的结果基于试验2，所述胎圈三角胶的硬度被改变。
根据这些试验结果，可以确定，随着硬度的降低，路面噪音特别是室内共振声音、“GHO”声音和胎腔共振声音可以减小。然而，如果所述胎圈三角胶太软，转向稳定性会变差。因此，就此而论，所述胎圈三角胶的硬度优选的是被设定在80到98度的范围内。
表6
  轮胎   试验2   试验20   试验21   试验22   试验23   试验24
  胎体帘布层数卷起高度(mm) 275(最大值) 175 130 130 130 130
  胎圈胎圈三角胶硬度(度)胎圈三角胶高度(mm)橡胶填料帘线填料填料高度(mm) 8640------ 8640------ 8640------ 9225------ 9225硬度92度--50 9225--钢丝帘线50
  感觉试验室内共振(80-100Hz)“GHO”声音(125-200Hz)胎腔共振(220-315Hz)“GHA”声音(250-315Hz)花纹间距声音(大于200Hz)“SHAH”声音(大于1kHz)平均 65.585.57.56.56.5 6.56.585.57.56.56.8 7785.57.56.56.9 8785.57.56.57.1 7.5785.57.56.57 7.5785.57.56.57
另外，改变如试验2中胎体结构和类似结构，对噪音性能进行比较。结果在表6中示出。
试验2和试验20之间的比较示出了，单层帘布胎体的使用可以有效地降低特定噪音，即，乘客室共振声音和“GHO”声音。此外，试验21、22和试验20之间的比较结果显示，除了所述室内共振声音之外，约125到200Hz的“GHO”声音也可被降低，其中胎体帘布卷起高度从试验20降低。
试验21和试验22之间的比较显示，通过增加胎圈三角胶硬度并降低胎圈三角胶的高度，噪音可以被大大降低。
表7
  轮胎   试验25
  海域比(％)   23
  胎面橡胶硬度(度)   58
  帘布层模量系数缓冲层钢量(mm<sup>2</sup>/5cm)  27.79.16
  胎体帘布数胎体帘布卷起高度(mm)   130
  胎圈三角胶硬度(度)胎圈三角胶高度(mm)   9225
  橡胶填料硬度(硬度)橡胶填料高度(mm)   9250
  感觉试验室内共振(80-100Hz)“GHO”声音(125-200Hz)胎腔共振(220-315Hz)“GHA”声音(250-315Hz)花纹间距声音(大于200Hz)“SHAH”声音(大于1kHz)平均 8888888
表7示出了试验25的结果，其是上述参数的最有效组合中的一个。频率分析
除了上述的感觉试验之外，使用FFT分析器，对在粗糙沥青路上以60km/h的速度行驶期间，驾驶员耳朵附近所测噪声的总声级和功率谱进行测量。
典型试验25、15和参考1的结果在图7中示出。
参考1的噪声级在80Hz以下相对较低。但是，在80Hz以上，关系相反，且试验15和试验26的噪声级在显著的频率范围内被显著降低。从试验15和试验25之间的比较来看很明显，试验25的噪声级在约100到250Hz的频率范围内被降低更多一些。
图8也示出了100到400Hz的范围内高分辨率模式下的功率谱。试验25的噪声级在整个频率范围内被降低，且特别是，有效抑制了由于胎腔共振而出现在参考1中的峰值(a)和(b)。

Claims (8)

1.一种轮胎噪音降低系统，包括，
具有空腔的充气轮胎，
其上安装轮胎从而使所述空腔形成一闭合胎腔的轮辋，以及设置在所述闭合胎腔中的消音器，
其中
通过将一种多孔材料的条带固定到所述轮胎而形成所述消音器，
所述消音器的体积占所述胎腔体积的0.4％到20％，
所述消音器的截面形状在轮胎的圆周方向上基本恒定，以及
所述充气轮胎包括一胎面部分，该胎面部分设有胎面槽纹，所述胎面槽纹限定了海域比为20％到35％的胎面花纹，
其中，所述充气轮胎在其内表面上设置有固定所述消音器的基部的环形光滑区域，
所述环形光滑区域的宽度稍宽于所述消音器的基部的宽度，并且
在所述内表面上沿着所述环形光滑区域的每个边缘设置有周向延伸的凸起，
其中，
所述充气轮胎包括径向帘布胎体和缓冲层，该缓冲层包括至少一层钢丝帘布，所述钢丝帘布在胎面部分中位于胎体径向外侧，
所述至少一层钢丝帘布的钢量在从5.5到9.2mm2的范围内，其中所述钢量为每5cm宽度的帘布层中钢丝帘线的总截面面积，单位mm2，
其中，
所述充气轮胎包括硬度为60到70度的胎面橡胶，所述胎面橡胶被设置在胎面部分中，以形成接地表面，其中
所述消音器以轮胎赤道圆为中心，
所述胎面槽纹包括两个圆周槽纹(G1)，所述两个圆周槽纹(G1)在所述轮胎赤道圆每一侧各设置一个，且每个圆周槽纹沿轮胎圆周方向直向延伸，使得在所述圆周槽纹(G1)之间形成沿所述轮胎赤道圆延伸的直肋，并且，每个圆周槽纹(G1)的整体宽度位于所述消音器的基部的宽度(X)之内，并且
所述胎面槽纹包括倾斜槽纹(G3)，所述倾斜槽纹(G3)轴向向内延伸并终止于所述圆周槽纹(G1)之前，使得在每个圆周槽纹(G1)的轴向外侧立刻形成一圆周向连续延伸部分，由此，没有槽纹连接到所述圆周槽纹(G1)。
2.如权利要求1所述的轮胎噪音降低系统，其中，
所述充气轮胎包括束带，
所述束带由至少一条缠绕所述缓冲层的有机纤维帘线形成且所述帘线相对于所述轮胎圆周方向的角度不大于5度，且
所述束带的模量系数在从8.0到41.5的范围内，其中所述模量系数为每1cm宽各束带帘线的以mm2为单位的截面面积和以N/mm2为单位的2％模量的乘积之和再除以1000。
3.如权利要求1所述的轮胎噪音降低系统，其中，
所述充气轮胎包括：设置在每个胎圈部分中的胎圈芯；和胎圈三角胶，其硬度为从80到98度，且被设置在每个胎圈部分中。
4.如权利要求1所述的轮胎噪音降低系统，其中，
所述消音器在所述条带的圆周端部之间具有一间隙。
5.一种充气轮胎，包括
胎面部分，在其内表面上设有沿着轮胎赤道圆延伸的环形光滑区域，和
消音器，其通过将一种多孔材料的条带固定到所述环形光滑区域上而形成，其中
所述环形光滑区域的宽度稍宽于所述消音器的基部的宽度，所述消音器的基部固定到所述环形光滑区域，并且
在所述内表面上沿着所述环形光滑区域的每个边缘设置有周向延伸的凸起，
径向帘布胎体，
缓冲层，该缓冲层包括至少一层钢丝帘布，所述钢丝帘布在胎面部分中位于胎体径向外侧，所述至少一层钢丝帘布的钢量在从5.5到9.2mm2的范围内，其中所述钢量为每5cm宽度的帘布层中钢丝帘线的总截面面积，单位mm2，
硬度为60到70度的胎面橡胶，所述胎面橡胶被设置在胎面部分中，以形成接地表面，其中
所述消音器以所述轮胎赤道圆为中心，
所述胎面部分设置有两个圆周槽纹(G1)，所述两个圆周槽纹(G1)在所述轮胎赤道圆每一侧各设置一个，且每个圆周槽纹沿轮胎圆周方向直向延伸，使得在所述圆周槽纹(G1)之间形成沿所述轮胎赤道圆延伸的直肋，并且，每个圆周槽纹(G1)的整体宽度位于所述消音器的基部的宽度(X)之内，并且
所述胎面部分设置有倾斜槽纹(G3)，所述倾斜槽纹(G3)轴向向内延伸并终止于所述圆周槽纹(G1)之前，使得在每个圆周槽纹(G1)的轴向外侧立刻形成一圆周向连续延伸部分，由此，没有槽纹连接到所述圆周槽纹(G1)。
6.如权利要求5所述的充气轮胎，进一步包括带，该带包括缓冲层和束带，
所述束带由至少一条缠绕所述缓冲层的有机纤维帘线形成且所述帘线相对于所述轮胎圆周方向的角度不大于5度，且
所述束带的模量系数在从8.0到41.5的范围内，其中所述模量系数为每1cm宽各束带帘线的以mm2为单位的截面面积和以N/mm2为单位的2％模量的乘积之和再除以1000。
7.如权利要求5所述的充气轮胎，进一步包括：
设置在每个胎圈部分中的胎圈芯；和
胎圈三角胶，其硬度为从80到98度，且被设置在每个胎圈部分中。
8.如权利要求5所述的充气轮胎，其中，
所述消音器在所述条带的圆周端部之间具有一间隙。
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