CN1878682A - 轮胎·车轮组装体 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及将在内侧具备用于填充空气的空腔部的充气轮胎安装到车轮的轮辋上而成的轮胎·车轮组装体。充气轮胎具有以空腔部为起因的1各空腔共鸣频率Fc，车轮具有多个固有振动频率。充气轮胎的空腔共鸣频率Fc和与该空腔共鸣频率最接近的车轮的固有振动频率Fw的差大于等于10Hz。

Description

轮胎·车轮组装体
技术领域
本发明涉及将充气轮胎组装到车轮的轮辋上而成的轮胎·车轮组装体，更详细地说，涉及要改善噪音性能的轮胎·车轮组装体。
背景技术
以往，在充气轮胎中，为了改善路面噪音，对胎圈部、胎侧部的构造加以研究等，提出了各种技术(例如，参照专利文献1)。但是，若仅靠轮胎来改善路面噪音则是有限的，需要提出新的技术方案。
专利文献1：日本特开平2001-97011号公报
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够改善路面噪音的轮胎·车轮组装体。
用于实现上述目的本发明，是将在内侧具备用于填充空气的空腔部的充气轮胎组装到车轮的轮辋上而成的轮胎·车轮组装体，其中上述充气轮胎具有由上述空腔部引起的空腔共鸣频率Fc，上述车轮具有多个固有振动频率，将上述充气轮胎的空腔共鸣频率Fc和与该空腔共鸣频率最接近的车轮的固有振动频率Fw的差设为10Hz或其以上。
根据本发明，通过确保充气轮胎的空腔共鸣频率Fc和与其最接近的车轮的固有振动频率Fw之间的差大于等于10Hz，能够抑制两者的共振作用，因此能够改善路面噪音。
附图说明
图1是将本发明的轮胎·车轮组装体的一个实施形态，用以通过旋转中心轴X的平面切断的剖面来展示的剖面图。
图2是展示车轮的其他的例子的部分放大剖面图。
图3是展示JATMA规格的轮辋的一例的概略剖面图。
图4是展示本发明的轮胎·车轮组装体的其他的实施形态的侧视图。
具体实施方式
以下，参照附图详细地说明本发明的实施形态。
图1展示了本发明的轮胎·车轮组装体的一个实施形态，1是车轮，2是组装在车轮1上的充气轮胎。
车轮1，具备安装在车轴上的辐盘10、和配设在该辐盘10的外周端部上的环状的轮辋12。辐盘10，具有在中心具备收容车轴的安装孔13的轮毂14、和设在该轮毂14的外周侧的圆盘状的辐盘本体11。轮辋12，具备连接在辐盘本体11的外周侧的凹状的槽部15、连接在该槽部15的两侧的胎圈座部16、和连接在该胎圈座部16的两侧的凸缘部17。
充气轮胎2，具备胎面部21、左右的胎侧部22、以及左右的胎圈部23，进而具有被充气轮胎2的内面24包围的、用于填充空气的空腔部25。再者，虽然图未示，但在充气轮胎2上，在左右的胎圈部23之间延设有胎体层，其两端部在埋设在胎圈部23内的胎圈芯的周围，被从轮胎内侧向外侧翻折。在胎面部21的胎体层外周侧，设有多个带束层。通过使充气轮胎2的胎圈部23嵌合在轮辋12的胎圈座部16上，将充气轮胎2组装到车轮1的轮辋12上。
充气轮胎2，具有由空腔部25引起的1个空腔共鸣频率Fc(Hz)。另外，车轮1具有多个固有振动频率。充气轮胎2的空腔共鸣频率Fc，和最接近该空腔共鸣频率Fc的车轮1的固有振动频率Fw(Hz)之间的差大于等于10Hz。
即，充气轮胎2的空腔共鸣频率Fc，例如在乘用车周充气轮胎中，在大致200～250Hz的频带中产生1个。与此相对，车轮1的固有振动频率F在多个频带中产生，使空腔共鸣频率Fc从该多个固有振动频率F之中的最接近空腔共鸣频率Fc的固有振动频率Fw偏离10Hz或其以上，或者使最接近空腔共鸣频率Fc的固有振动频率Fw从空腔共鸣频率Fc偏离10Hz或其以上。无论最接近的固有振动频率Fw和空腔共鸣频率Fc的任意一个高或者低，只要两者的差大于等于10Hz即可。
为了这样使充气轮胎2的空腔共鸣频率Fc和车轮1的最接近固有振动频率Fw具有差，可以通过对车轮1的材质、形状等加以研究，及/或通过变更由轮辋12和充气轮胎2的内面24包围的空腔部25的剖面积来进行。例如，通过在车轮1上使用轻材质的金属，或者将车轮1的壁厚加厚从而增大刚性，可以使车轮1的固有振子频率F向高频率转移。通过在车轮1上使用重材质的金属，或者将车轮1的壁厚减薄从而降低刚性，可以使车轮1的固有振动频率F向低频率转移。另外，通过使空腔部25的径方向内侧的剖面积增加，缩短空腔部25的等效半径(长度)，可以使充气轮胎2的空腔共鸣频率Fc向高频率转移。
图2中，展示了一方面使空腔部25的径方向内侧的剖面积增加，另一方面使刚性降低的车轮的一例。该车轮1’，在一体地连接在辐盘10的外周端上的槽部15上，沿着车轮周方向呈圆环状地形成有延伸到辐盘10的凹部18。空腔部25的径方向内侧的剖面积增加了与凹部18的剖面积相当的程度，另外该部位的车轮1的刚性与形成凹部18的程度相当地降低了。其结果，充气轮胎2的空腔共鸣频率Fc移动到较高的频率，车轮1的固有振动频率F移动到较低的频率，充气轮胎2的空腔共鸣频率Fc就变得比与其最接近的车轮1的固有振动频率Fw大。
如图2所示，当使空腔部25的径方向内侧的剖面积增加从而设为Fc＞Fw时，在用通过轮胎·车轮组装体的旋转中心轴X(参照图1)的平面切断的图示的剖面中，最好使由通过轮辋径D的位置的假想直线Li和轮辋12的外周面12x所围成的剖面积S(mm2)，在以下式表达的面积Q(mm2)的80～150％的范围内。
Q＝(A-2P)×H
其中，A是轮辋宽度(mm)，H是槽部15的深度(mm)，P是胎圈座部16的宽度(mm)。
如果剖面积S小于面积Q的80％，便很难使充气轮胎2的空腔共鸣频率Fc和与之最接近的车轮1的固有振动频率Fw的差达到10Hz或其以上。相反，如果剖面积S超过面积Q的150％，便很难制作维持规定的轮辋径D的车轮。
再者，图2所示的轮辋宽度A、轮辋径D、胎圈座部16的宽度P、槽部15的深度H，分别以由JATMA(JATMA YEAR BOOK 2003)规定的轮辋1J的记号A、记号φD、记号P、记号H的规定为标准，在图3中展示其一例。
由本发明者对路面噪音的降低锐意探讨的结果，着眼于由充气轮胎和安装它的车轮构成的轮胎·车轮组装体。车轮，其固有振动频率F在多个频带产生。当这些固有振动频率F与由轮胎引起产生的频率的峰值接近时，路面噪音因两频率的共振现象而恶化。充气轮胎2，存在着由其空腔部25引起的空腔共鸣频率Fc，以往，是该空腔共鸣频率Fc和车轮1的多个固有振动频率F中的一个接近的关系，这便是使共振现象增大，使路面噪音恶化的一个原因。
于是，在本发明中，如上述那样使充气轮胎2的空腔共鸣频率Fc和与其最接近的车轮1的固有振动频率Fw的差大于等于10Hz，以使得它们不接近。由此，便可以抑制充气轮胎2的空腔共鸣频率Fc和与之最接近的车轮1的固有振动频率Fw的共振现象，从而改善路面噪音。
如果空腔共鸣频率Fc和固有振动频率Fw的差小于10Hz，便很难有效地改善路面噪音。最好使空腔共鸣频率Fc和固有振动频率Fw的差大于等于20Hz，这在进一步改善路面噪音方面较理想。作为空腔共鸣频率Fc和固有振动频率Fw的差的上限值，可以设为60Hz。这是由于即便设为超过60Hz的差，改善效果也没有实质上的变化的缘故。
在本发明中，在车轮1如图4所示，是具有从配置在中心的轮毂14呈放射状地以等间隔配置有多个轮辋支撑部件19的辐盘10、和配设在轮辋支撑部件19的外周侧的轮辋12的构成的情况下，在该轮辋支撑部件19的根数K是奇数根时，最好将用Fo＝K×Fc表示的频率Fo(Hz)和与其最接近的车轮1的固有振动频率Fyo(Hz)的差设为5％或其以上，即，使最接近频率Fo的车轮1的固有振动频率Fyo相对于频率Fo偏离5％或其以上。另外，当轮辋支撑部件19的根数K是偶数根时，最好将用Fe＝K×Fc/2表示的频率Fe(Hz)和与其最接近的车轮1的固有振动频率Fye(Hz)的差设为5％或其以上，即，使最接近频率Fe的车轮1的固有振动频率Fye相对于频率Fe偏离5％或其以上。
在将轮辋12连接在配置成放射状的轮辋支撑部件19的外周侧端上的车轮1中，在轮辋12中被轮辋支撑部件19加强的不易振动的部分12A，和没有加强的容易振动的部分12B，分别以轮辋支撑部件19的根数K交替存在。如果该不易振动部分12A和容易振动部分12B的周期(K周期)与空腔共鸣的高次成分的周期相一致，则共振作用增大，会导致路面噪音的恶化，因此不理想。
在轮辋支撑部件19的根数K是偶数根的情况下，具有与部分12A、12B的周期相一致的周期的空腔共鸣高次成分的频率，成为用Fe＝K×Fc/2表示的上述频率Fe，因此使该频率Fe和与之最接近的车轮1的固有振动频率Fye相偏离。
另外，当轮辋支撑部件19的根数K是奇数根的情况下，虽然由于空腔共鸣的频率是偶数，并没有与部分12A、12B的周期相一致，但成为空腔共鸣频率的2倍的频率的空腔共鸣的高次成分的周期，与部分12A、12B的周期相一致。因此，当根数K为奇数时，具有与部分12A、12B的周期相一致的周期的空腔共鸣高次成分的频率，成为用Fo＝K×Fc表示的上述频率Fo，因此使该频率Fo和与之最接近的车轮1的固有振动频率Fyo相偏离。
如果分离比例小于5％，便不能得到改善效果。作为上限值，最好设为小于等于30％。这是因为虽然使特定的车轮1的固有振动频率Fye、Fyo离开空腔共鸣高次成分的频率，但其他的固有振动频率就会接近空腔共鸣高次成分的频率，所以在现在时刻，该数值成为界限。
为了如上所述使频率Fe、Fo和与之最接近的车轮1的固有振动频率Fye、Fyo相偏离，例如可以通过试验模式解析或者基于有限要素法的解析等，求出想要使其偏离的固有振动的质量、刚性的灵敏度(使质量、刚性变化时的固有振动频率的变化比例)，与其相对应地变更车轮1的材质，或变更壁厚，由此使固有振动频率变动。
另外，最好使取充气轮胎2的空腔共鸣频率Fc的2～5整数倍所得的空腔共鸣的各高次成分频率Fm(Hz)，和与该各高次成分频率相对应的最接近的车轮1的各固有振动频率Fx(Hz)的差，相对于高次成分频率偏离5％或其以上，即，使与各高次成分频率Fm最接近的车轮1的固有振动频率Fx相对于对应的该各高次成分频率Fm偏离5％或其以上。
在从轮胎传来的车辆车内噪音中主要的频率至多就是1kHz左右，频率成分的次数越高影响就越小。因此，通过将取2～5的整数倍所得到的空腔共鸣的各高次成分频率Fm和与该各高次成分频率Fm相对应的最接近的车轮1的固有振动频率Fx的差设为5％或其以上，就能够改善由高次成分频率Fm引起的路面噪音。作为高次成分频率Fm和固有振动频率Fx的差的上限值，根据与上述同样的理由，可以设为20％。
在这样使各高次成分频率Fm和与其最接近的车轮1的各固有振动频率Fx相偏离的情况下，也可以与上述同样地进行。
本发明，特别是能够作为使用在乘用车上的轮胎·车轮组装体很理想地使用。
另外，本发明中的轮胎·车轮组装体的车轮1的固有振动频率F和充气轮胎2的空腔共鸣振动频率Fc，是按照以下的方式测定的。
车轮1的固有振动频率F，将车轮1单体固定在由刚性体构成的轴上，从车轮1的宽度方向对辐盘10加振，测量加振点附近的振动，从通过频率分析得到的传递函数读取显示峰值的频率，或者从车轮1的径向方向对轮辋12的凸缘部17加振，同样地读取显示峰值的频率，将它们设为车轮1的固有振动频率F。
充气轮胎2的空腔共鸣振动频率Fc，将在充气轮胎2中填充有180kPa气压的轮胎·车轮组装体(乘用车用轮胎·车轮组装体)用橡胶带悬吊，沿轮胎径向方向对胎面部21的中心加振，测量车轮中心附近的振动，从通过频率分析所得到的传递函数读取显示峰值的频率，将其设为充气轮胎2的空腔共鸣振动频率Fc。
实施例
作为共同条件将轮辋尺寸设为15×61/2JJ，轮胎尺寸设为195/60R15，分别制作本发明轮胎·车轮组装体1～7(实施例1～7)和比较轮胎·车轮组装体1、2(比较例1、2)，并如表1的那样设定充气轮胎的空腔共鸣频率Fc(Hz)、与其最接近的车轮(轮辋支撑部件的根数K＝5)的固有振动频率Fw(Hz)、空腔共鸣频率Fc和固有振动频率Fw的差、频率Fo(Hz)和固有振动频率Fyo(Hz)的差(％)、各高次成分频率Fm和与其相对应的各固有振动频率Fx的差(最小值)(％)。
在本发明轮胎·车轮组装体1～7和比较轮胎·车轮组装体1、2中，通过调整车轮的壁厚，改变了固有振动频率Fw。另外，本发明轮胎·车轮组装体7，在车轮上采用了图2所示的构成。本发明轮胎·车轮组装体1～6以及比较轮胎·车轮组装体1、2的剖面积S和面积Q的比S/Q，分别为69％，本发明轮胎·车轮组装体7的剖面积S和面积Q的比S/Q为91％。填充的气压均为180kPa。
将上述各试验轮胎·车轮组装体安装在排量为2L的乘用车(FF车)上，根据以下所示的测试条件，进行了路面噪音的平均试验，得到表1所示的结果。
噪音
在测试路线中，实施由测试驾驶员做出的感觉测试，按10分法评价其结果。该值越大路面噪音越低。
表1
  Fc(Hz)   Fw(Hz)   Fc和Fw之差(Hz)   Fo和Fyo之差(％)   Fm和Fx之差(％)   路面噪音
  比较例1   234   225   9   2   1   5
  比较例2   234   242   8   3   2   5
  实施例1   234   245   11   2   3   5.5
  实施例2   234   255   21   4   4   6
  实施例3   234   291   57   2   3   7
  实施例4   234   300   66   3   2   7
  实施例5   234   254   20   6   4   6.5
  实施例6   234   255   21   7   6   7
  实施例7   237   216   21   6   6   7
从表1可知，将充气轮胎的空腔共鸣频率Fc和与其最接近的车轮的固有振动频率Fw的差设为10Hz或其以上的本发明的轮胎·车轮组装体，能够改善路面噪音。
另外，从本发明的轮胎·车轮组装体2、5(实施例2、5)可知，将频率Fo和固有振动频率Fyo的差设为5％或其以上的本发明轮胎·车轮组装体5，比频率Fo和固有振动频率Fyo的差小于5％的本发明轮胎·车轮组装体2更加能够改善路面噪音。
另外，从本发明的轮胎·车轮组装体5、6(实施例5、6)可知，将高次成分频率Fm和固有振动频率Fx的差设为5％或其以上的本发明轮胎·车轮组装体6，能够进一步改善路面噪音。
工业上的可利用性
具有上述的优秀效果的本发明，特别是作为装设在乘用车上的轮胎/车轮组装体，能够非常有效地利用。

Claims (6)

1.一种轮胎·车轮组装体，它是将在内侧具备用于填充空气的空腔部的充气轮胎组装到车轮的轮辋上而成的轮胎·车轮组装体，其中，上述充气轮胎具有由上述空腔部引起的空腔共鸣频率Fc，上述车轮具有多个固有振动频率，将上述充气轮胎的空腔共鸣频率Fc和与该空腔共鸣频率最接近的车轮的固有振动频率Fw的差设为10Hz或其以上。
2.如权利要求1所述的轮胎·车轮组装体，其中，将上述充气轮胎的空腔共鸣频率Fc和与所述空腔共鸣频率最接近的车轮的固有振动频率Fw的差设为20～60Hz。
3.如权利要求1或2所述的轮胎·车轮组装体，其中，上述轮辋具备槽部、连接在该槽部的两侧的胎圈座部、和连接在该胎圈座部的两侧的凸缘部，在以通过轮胎·车轮组装体的旋转中心轴的平面切断的剖面中，使由通过轮辋径D的位置的假想直线Li和上述轮辋的外周面所围成的剖面积S(mm2)，在以下式表示的面积Q(mm2)的80～150％的范围内，使上述充气轮胎的空腔共鸣频率Fc比与所述空腔共鸣频率Fc最接近的车轮的固有振动频率Fw大；
Q＝(A-2P)×H
其中，A是轮辋宽度(mm)、H是槽部的深度(mm)、P是胎圈座部的宽度(mm)。
4.如权利要求3所述的轮胎·车轮组装体，其中，上述车轮具有在外周端连接上述轮辋的槽部的辐盘，在该槽部沿车轮的周方向呈环状地形成有延伸到上述辐盘的凹部。
5.如权利要求1、2、3或4所述的轮胎·车轮组装体，其中，上述车轮具有辐盘和上述轮辋，该辐盘具备从配置在中心的轮毂呈放射状地延伸的多个轮辋支撑部件，该轮辋配设在该轮辋支撑部件的外周侧，在上述轮辋支撑部件的根数K为奇数的情况下，使与由Fo＝K×Fc表示的频率Fo最接近的车轮的固有振动频率Fyo相对于频率Fo偏离5％或其以上，另一方面，在上述轮辋支撑部件的根数K为偶数的情况下，使与由Fe＝K×Fe/2表示的频率Fe最接近的车轮的固有振动频率Fye相对于频率Fe偏离5％或其以上。
6.如权利要求1、2、3、4或5所述的轮胎·车轮组装体，其中，使与取上述充气轮胎的空腔共鸣频率Fc的2～5整数倍所得到的空腔共鸣的各高次成分频率Fm最接近的车轮的固有振动频率Fx，相对于各高次成分频率Fm偏离5％或其以上。
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