CN219523562U - 基于减重窝结构设计的减振降噪汽车铝合金车轮 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于减重窝结构设计的减振降噪汽车铝合金车轮，包括车轮本体和减振降噪结构。所述车轮本体为铝合金件，且设有减重窝；所述减振降噪结构设置于所述减重窝处，所述减振降噪结构用于抑制不同行驶车速下、中低频内宽频带轮胎/道路噪声能量的传播。本实用新型合理地利用了车轮上的空间，设置的减振降噪结构不会影响车轮的正常使用，减振降噪结构不易损坏维护成本低，能够实现中低频内宽频带的轮胎/道路噪声的抑制。本实用新型与传统汽车车轮减振降噪方法相比，兼顾了振动噪声控制、轻量化设计、车轮力学性能和外观造型等，能够有效改善车内声品质，所抑制的噪声频段更具有针对性，适于推广使用。

Description

基于减重窝结构设计的减振降噪汽车铝合金车轮

技术领域

本实用新型涉及汽车车轮技术领域，尤其是涉及一种基于减重窝结构设计的减振降噪汽车铝合金车轮。

背景技术

汽车保有量的增大加剧了汽车噪声污染问题。在汽车噪声中，噪声源分为动力系统噪声、空气动力噪声和轮胎/道路噪声三类。动力系统引起的噪声在低运行车速下占主导地位，而在中等车速下稳定行驶时，轮胎/道路噪声占主导地位。电动汽车的发展进一步消除了动力单元噪声的掩蔽效应，而空气动力噪声对车内噪声的贡献主要受行车环境、车身密封性和车身材料等影响，且只在高速行驶时有明显贡献。所以，在最常用的中等车速下占主导地位的轮胎/道路噪声成为了影响汽车车内噪声品质的主要因素，且轮胎/道路噪声主要为中低频噪声，该频段噪声易干扰车内驾乘人员，影响乘坐舒适性。

密闭环境下的车内噪声主要是通过结构传播的噪声，轮胎/道路(简称胎/路)噪声引起的结构振动其频率主要集中在20～800Hz。轮胎作为与路面直接接触的零件，在路面激励下，振动能量经轮辋、轮辐、轮毂、悬架系统传递至车身后，在车内辐射出噪声，最后到达人耳。

通过悬架结构本身优化达到抑制振动能量传播的方法，虽在理论上是可行的，但悬架结构本身对汽车的操纵稳定性和平顺性的影响十分直接，且受到周围布置空间的影响，导致难以实施。因此，目前优化悬架系统以抑制振动能量传播的方法，主要是考虑改变衬套刚度，但该方法也会汽车的操纵稳定性和平顺性产生不利影响，且抑制效果有限。车轮是胎/路噪声以结构声传递方式向车内传播的所有传递路径中的第一个零件，其动力学特性直接影响车内噪声水平，对车轮进行优化设计来抑制车内噪声，可行性高，且成本可控。

针对车轮振动与噪声的抑制，有技术通过优化车轮形状，改善声辐射水平；优化车轮形状虽可在一定程度改善其振动噪声水平，但受与整车匹配的造型限制，且车轮金属材料的损耗因子极小，其改善程度十分有限。

有技术在车轮上增加附加结构：例如，将多孔吸声材料粘贴于轮胎内部进行降噪的方法；通过增加调谐阻尼器，抑制特定频率下的振动的方法；通过增设约束阻尼层，大幅提高结构的损耗因子的方法。粘贴多孔吸声材料、增加调谐阻尼器和约束阻尼层会增加了车轮质量且易出现损坏，维护成本高。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种基于减重窝结构设计的减振降噪汽车铝合金车轮，不易损坏维护成本低，能够高效、有针对性地实现中低频内宽频带的胎/路噪声的抑制。

根据本实用新型实施例的基于减重窝结构设计的减振降噪汽车铝合金车轮，包括：

车轮本体，所述车轮本体为铝合金件，包括轮辐和法兰盘，所述轮辐和所述法兰盘上均设有减重窝；

减振降噪结构，所述减振降噪结构设置于所述减重窝处，所述减振降噪结构用于抑制不同行驶车速下、中低频内宽频带轮胎/道路噪声能量的传播。

根据本实用新型实施例的基于减重窝结构设计的减振降噪汽车铝合金车轮，一方面，通过将减振降噪结构设置在减重窝处，从而使得减振降噪结构不易损坏维护成本低，并且还合理地利用了车轮上的空间，不会影响车轮的正常使用，减振降噪结构尺寸相对较小，质量轻，对车轮的整体质量影响小；另一方面，减振降噪结构可以抑制不同行驶车速下、中低频内宽频带轮胎/道路噪声能量的传播，减少轮胎/道路噪声传入车内对车内驾乘人员造成干扰，从而极大地改善了车内的乘坐环境，提升乘员的使用体验感。由上，本实用新型与传统汽车车轮减振降噪方案相比，兼顾了振动噪声控制、轻量化设计、车轮力学性能和外观造型等多方面的需求，能够有效改善车内声品质，所抑制的噪声频段更具有针对性，适于推广使用。

根据本实用新型的一些实施例，所述减振降噪结构的类型包括蜂窝结构、声学黑洞梁结构、局域共振单元结构。

根据本实用新型的一些实施例，所述蜂窝结构包括蜂窝结构本体和基体梁，所述蜂窝结构本体通过所述基体梁连接至所述减重窝的侧壁上，所述蜂窝结构本体包括多个呈周期性排列的蜂窝结构单元，所述蜂窝结构本体和所述基体梁的厚度均不超过2mm。

根据本实用新型的一些实施例，所述蜂窝结构本体为分形蜂窝结构。

根据本实用新型的一些实施例，所述车轮本体上在位于所述减重窝的底部一侧处设有空槽，所述空槽的长度大于所述减重窝的长度，所述空槽与所述减重窝之间形成所述声学黑洞梁结构。

根据本实用新型的一些实施例，所述声学黑洞梁结构为两个，两个所述声学黑洞梁结构的厚度最小的一端通过均匀梁相互连接。

根据本实用新型的一些实施例，所述局域共振单元结构包括多个柱状单元，多个所述柱状单元沿所述车轮本体径向和周向呈周期性排列，沿所述车轮本体径向布置的所述柱状单元和沿所述车轮本体周向布置的所述柱状单元的个数均不小于3，所述柱状单元的一端固定在所述减重窝的底部。

根据本实用新型的一些实施例，每个所述柱状单元均包括柱状金属内芯、橡胶包覆层和金属包覆层，所述橡胶包覆层和所述金属包覆层由内至外依次包覆在所述柱状金属内芯上。

根据本实用新型的一些实施例，所述金属包覆层上设有沿所述柱状单元轴向方向延伸的割缝。

根据本实用新型的一些实施例，所述减振降噪结构处填充有阻尼材料。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本实用新型一个实施例的基于减重窝结构设计的减振降噪汽车铝合金车轮，其中示意出，减振降噪结构的类型为蜂窝结构。

图2为图1中A部分的结构示意图。

图3为本实用新型另一个实施例的基于减重窝结构设计的减振降噪汽车铝合金车轮，其中示意出，蜂窝结构主体为分形蜂窝结构的蜂窝结构。

图4为图3中B部分的结构示意图。

图5为本实用新型实施例中的一种蜂窝结构。

图6为本实用新型实施例中的另一种蜂窝结构。

图7为本实用新型实施例中的再一种蜂窝结构。

图8为声学黑洞梁结构的结构示意图。

图9为本实用新型再一个实施例的基于减重窝结构设计的减振降噪汽车铝合金车轮的外侧面的结构示意图。

图10为图9中Y-Y剖面图。

图11为图10中C部分的结构示意图。

图12为本实用新型又一个实施例的基于减重窝结构设计的减振降噪汽车铝合金车轮的内侧面的结构示意图。

图13为图12中D部分的结构示意图。

图14为本实用新型实施例中软材料基体的结构示意图。

图15为本实用新型实施例中金属包覆层的结构示意图。

附图标记：

基于减重窝结构设计的减振降噪汽车铝合金车轮1000；车轮本体1；

减重窝101；轮辋102；轮辐103；法兰盘104；减振降噪结构2；

蜂窝结构201；蜂窝结构本体2011；基体梁2012；蜂窝结构单元2013；

一级蜂窝单元2014；二级蜂窝单元2015；声学黑洞梁结构202；空槽2021；

局域共振单元结构203；柱状单元2031；软材料基体2032；柱状金属内芯2033；

橡胶包覆层2034；金属包覆层2035。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

下面结合图1至图15来描述本实用新型的基于减重窝结构设计的减振降噪汽车铝合金车轮1000。

如图1至图15所示，根据本实用新型实施例的基于减重窝结构设计的减振降噪汽车铝合金车轮1000，包括车轮本体1和减振降噪结构2，车轮本体1为铝合金件，且设有减重窝101；减振降噪结构2设置于减重窝101处，减振降噪结构2用于抑制不同行驶车速下、中低频内宽频带轮胎/道路噪声能量的传播。

具体而言，汽车结构轻量化的要求，迫使车轮在保证其力学性能的前提下，具有尽可能轻的重量。在车轮本体1上设置减重窝101是车轮轻量化设计的典型有效手段。减重窝101一般设计在轮辐103和法兰盘104处，以实现减重与力学性能之间的平衡。

在保证车轮本体1使用安全性的前提下，通过改变车轮本体1的整体结构形状可以在一定程度上改善其振动噪声水平，但改善程度十分有限。现有的在车轮上设置一些用于降噪的附加结构会导致车轮质量极大地增加，且附加结构容易损坏，这导致了维护成本的升高。本实用新型通过在车轮本体1的减重窝101处设置减振降噪结构2，这里，减振降噪结构2不会凸出于减重窝101，这样，既使得减振降噪结构2不易损坏从而降低维护成本，又合理地利用了减重窝101的空间，不会影响车轮本体1的正常使用和结构强度，而且还不会占用车轮周围的空间影响其他器件的布置，不会与车轮周边的悬架、制动和转向系统发生干涉，视觉上不影响车轮的美观。减振降噪结构2尺寸相对较小，质量轻，对车轮的整体质量影响小。通过在减重窝101中设置减振降噪结构2还能在一定程度上提高车轮本体1的强度。

减振降噪结构2用于抑制中低频内宽频带轮胎/道路噪声能量的传播，从而可以极大地改善车内的乘坐环境，提升乘员的使用体验感。具体地，减振降噪结构2可以对中频宽频带轮胎/道路噪声能量的传播进行抑制，或者可以对低频宽频带轮胎/道路噪声能量的传播进行抑制，或者可以同时抑制中频和低频宽频带轮胎/道路噪声能量的传播，或者可以调控车轮内所关注频带内波的传播，可以根据实际需求选择合适类型的减振降噪结构以达到对应减振降噪效果。

由于不同行驶车速会使得减振降噪结构2受到的外部载荷不同，因此，可以使得减振降噪结构2的几何形状发生改变，从而可以改变减振降噪结构2可抑制的噪声的带隙，即可以实现对不同行驶车速下产生的轮胎/道路噪声的抑制。

根据本实用新型实施例的基于减重窝结构设计的减振降噪汽车铝合金车轮1000，一方面，通过将减振降噪结构2设置在减重窝101处，从而使得减振降噪结构2不易损坏维护成本低，并且还合理地利用了车轮上的空间，不会影响车轮的正常使用，减振降噪结构2尺寸相对较小，质量轻，对车轮的整体质量影响小；另一方面，减振降噪结构2可以抑制不同行驶车速下、中低频内宽频带轮胎/道路噪声能量的传播，减少轮胎/道路噪声传入车内对车内驾乘人员造成干扰，从而极大地改善了车内的乘坐环境，提升乘员的使用体验感。由上，本实用新型与传统汽车车轮减振降噪方案相比，兼顾了振动噪声控制、轻量化设计、车轮力学性能和外观造型等多方面的需求，能够有效改善车内声品质，所抑制的噪声频段更具有针对性，适于推广使用。

根据本实用新型的一些实施例，减振降噪结构2的类型包括蜂窝结构201、声学黑洞梁结构202、局域共振单元结构203。

这里，蜂窝结构201包括多个呈周期性排列的蜂窝结构单元2013，蜂窝结构单元2013周期排列形成的蜂窝结构201具有带隙特性，能够有效吸收振动能量。

声学黑洞梁结构202可以很好地抑制中频振动噪声。当减重窝101深度较小时，在减重窝101中增加结构易导致结构凸出轮辐103，易损坏且影响美观，此时可以选择在减重窝101处设置声学黑洞梁结构202。“声学黑洞效应”是一种调控波的方法，具体原理为：当波在厚度以幂函数形式(幂指数m大于或等于2)连续减小的结构(如图8所示)中传播时，结构厚度越小的位置，波的传播速度越小，从而实现振动能量的聚集，抑制波的传播。

局域共振单元结构203可以很好地抑制低频振动噪声。局域共振单元结构203包括多个呈周期性排列的局域共振单元，局域共振单元可调控低频波的传播。单个局域共振单元可汇聚较多的振动能量，进而改善特定频率下的振动特性。多个局域共振单元周期排布而形成的局域共振单元结构203可对某个频段内的波进行调控，形成带隙，受频率在带隙范围内的波都无法继续传播，达到该带隙内振动的大幅衰减的效果。

由上，可以理解的是，实际中，可以根据需要抑制的噪声的频率范围和车轮本体1上实际的减重窝101的尺寸以及类型，在车轮本体1上合理的组合设置蜂窝结构201、声学黑洞梁结构202、局域共振单元结构203中的一种或多种，以实现中低频内、宽频带的轮胎/道路噪声的抑制，由蜂窝结构201、声学黑洞梁结构202、局域共振单元结构203组合设置得到的减振降噪结构2具有噪声控制频带宽、噪声控制频带带宽可调等优点。

根据本实用新型的一些实施例，如图1和图3所示，车轮本体1包括轮辋102、轮辐103和法兰盘104。按照减重窝101的形状尺寸大小，减重窝101的类型包括主减重窝、辅减重窝和法兰盘减重窝，这里，主减重窝和辅减重窝均设于轮辐103上，法兰盘减重窝设于法兰盘104上，主减重窝的深度较大，一般在5～16mm，辅减重窝的深度较小，一般小于5mm；法兰盘减重窝布置在轮盘背面的法兰盘104上，其深度一般为17～22mm。不同的主减重窝的宽度尺寸差异较大，主要与车轮本体1的轮辐103数量和轮辐103宽度有关。

蜂窝结构201设于主减重窝中(如图1和图3所示)，声学黑洞梁结构202设于辅减重窝处(如图10所示)，局域共振单元结构203设于法兰盘减重窝中(如图12和图13所示)。但不限于此，各减重窝101并不限制于具体减振降噪结构2，即，可根据实际的减重窝101形式或空间选择布置合适类型的减振降噪结构2。

根据本实用新型的一些实施例，减振降噪结构2处填充有阻尼材料。需要说明的是，阻尼材料的设置一方面，用于进一步加强对振动能量的耗散作用，从而进一步提升减振降噪效果；另一方面，还可以防止异物进入减振降噪结构2中，有利于提高减振降噪结构2的使用寿命。具体地，阻尼材料可以采用注塑、挤压和粘接等多种方式进行填充。

具体地，阻尼材料可以为橡胶或塑料等粘弹性材料。

可选的，改变减振降噪结构2的结构和材料类型以及阻尼材料的材料类型，可以调节减振降噪结构2所能抑制的轮胎/道路噪声的频率范围。

根据本实用新型的一些实施例，如图2所示，蜂窝结构201包括蜂窝结构本体2011和基体梁2012，蜂窝结构本体2011通过基体梁2012连接至减重窝101的侧壁上，这里，蜂窝结构本体2011和基体梁2012均设于减重窝101中，高度不超出减重窝101的深度，从而不会出现与其他零件发生干涉的问题，也不易损坏。蜂窝结构本体2011包括多个呈周期性排列的蜂窝结构单元2013。可以理解的是，蜂窝结构单元2013可沿车轮本体1径向方向呈周期性排列，也可以沿车轮本体1周向方向呈周期性排列。蜂窝结构本体2011的壁厚和基体梁2012的厚度均不超过2mm，以保证良好的共振效果。蜂窝结构201的周期性局域共振可以产生低频局域共振带隙，基体梁2012本身的局域共振消耗部分振动能量。

改变蜂窝结构单元2013的壁厚、蜂窝结构单元2013的材质、蜂窝结构单元2013数量、蜂窝结构单元2013几何形状、基体梁2012的壁厚和基体梁2012的材质,可改变减振降噪结构2的高效减振降噪频率范围，以实现多频段、宽频域的轮胎/道路噪声抑制。本实用新型中的蜂窝结构201的共振频率设计满足低频要求，控制在20～500Hz。

在一些具体的例子中，蜂窝结构本体2011包括不少于3个沿车轮本体1径向方向设置的蜂窝结构单元2013。如图2所示，蜂窝结构单元2013设有三个，蜂窝结构单元2013为菱形结构。

具体地，基体梁2012连接在减重窝101和蜂窝结构本体2011之间，但处于悬空状态不与减重窝101的底部连接，并且基体梁2012的延伸方向不与车轮本体1的径向方向平行，这样，在汽车不同行驶车速下，蜂窝结构本体2011受到不同程度的惯性离心力，进而作用于基体梁2012引起基体梁2012变形，蜂窝结构201的结构应力状态和几何形状因此会随之发生改变，进而改变可以产生的共振带隙，也就是说，蜂窝结构201可适应不同车速动态地调整带隙带宽。

可选的，蜂窝结构本体2011的底部和减重窝101的底部连接或者不连接。

当在蜂窝结构201中填充阻尼材料时，阻尼材料可以填充在蜂窝结构本体2011的空隙中以及蜂窝结构本体2011和减重窝101之间的空隙中，以进一步耗散振动能量，从而进一步扩大减振降噪效果。阻尼材料填充率、材质等可改变减振降噪结构2的高效减振降噪频率范围。

根据本实用新型的一些实施例，蜂窝结构本体2011为分形蜂窝结构。也就是说，蜂窝结构单元2013为分形结构。对于轮辐103数量较少的车轮，主减重窝的宽度较大，此时，可以在尺寸较大的主减重窝中设置分形蜂窝结构来提高车轮的减振效果，分形蜂窝结构具有多尺度特性，多尺度结构能够拓宽带隙频带。

在一些具体的例子中，如图3和图4所示，蜂窝结构本体2011包括沿车轮周向方向呈周期性排列的多个蜂窝结构单元2013，蜂窝结构单元2013为分形结构，基体梁2012连接多个蜂窝结构单元2013且与减重窝101的侧壁连接。如图3和图4示意出的分形蜂窝结构是在内凹六边形的基础上形成的二级蜂窝结构，二级蜂窝结构由一级蜂窝单元2014和二级蜂窝单元2015周期排列分布形成，基体梁2012连接在一级蜂窝单元2014与减重窝101侧壁面之间。内凹角结构的负泊松比特性影响弹性波的传输，可以更多地吸收弹性波的能量。

优选的，当分形蜂窝结构为二级蜂窝结构时，二级蜂窝单元2015具有中空区域，中空区域中填充阻尼材料。这样具有如下优点，第一、填充密度相对较小的阻尼材料可以降低二级蜂窝结构对车轮轻量化的影响程度；第二、二级蜂窝结构中的二级蜂窝单元2015的数量多，因此填充阻尼材料的布局形式可以多种多样，可根据不同需求选择性填充，可以灵活的调控带隙带宽，从而达到最佳的减振效果；第三、阻尼材料本身具有能量耗散作用，可以加强对振动能量的耗散作用；第四、阻尼材料的填充可以防止异物进入二级蜂窝结构，提高二级蜂窝结构的使用寿命。

图5至图7还列举出了一些蜂窝结构本体2011为分形蜂窝结构的蜂窝结构201，但不限于此，实际中可以根据具体情况选择其他形式的分形蜂窝结构作为蜂窝结构本体2011。

根据本实用新型的一些实施例，如图9至图11所示，车轮本体1上在位于减重窝101的底部一侧处设有空槽2021，空槽2021的长度大于减重窝101的长度，空槽2021与减重窝101之间形成声学黑洞梁结构202；声学黑洞梁结构202的厚度随长度的变化规律遵循以下公式：

其中，h为声学黑洞梁结构202的厚度，x为声学黑洞梁结构202的长度，ε和m为常数，m≥2，m可由减重窝101自身参数得到，ε可在其他参数已知的情况下，由x₀处的连续条件求得，h₀是声学黑洞梁结构202厚度均匀部分的厚度。在实际中，可以根据减重窝101的表面形状轮廓确定参数m,也可以对减重窝101的表面进行加工以使得减重窝101表面形状轮廓变化规律曲线的m与预设的m相等，或者在车轮本体1制造时就制造出特定的声学黑洞梁结构202。如图8为一种声学黑洞梁结构202的结构示意图，其中，h_t为声学黑洞梁结构202的最小厚度，h_ABH为声学黑洞梁结构202的表面。部分振动能量被聚拢在厚度最小的位置(原点O处)，传输至该部分的振动能量的波几乎不发生反射，从而抑制中高频弯曲波在结构中的传递。

更为具体地，空槽2021的长度为减重窝101长度的1.4至1.6倍。优选的，空槽2021的长度为减重窝101长度的为1.5倍,空槽2021的宽度与减重窝101的宽度近似或者相等，空槽2021的高度略大于空槽2021的最小高度。

可选的，空槽2021和减重窝101限定出的梁结构可以包括厚度最小的一端相互连接的两个声学黑洞梁结构202，也可以包括多个周期性组合的声学黑洞梁结构202，声学黑洞梁结构202的组合可以加强振动能量的汇聚，周期性组合可以形成宽频带隙。当空槽2021和减重窝101限定出的梁结构包括多个声学黑洞梁结构202，多个声学黑洞梁结构202的表面轮廓线的参数m的值可不同。

当在声学黑洞梁结构202处填充阻尼材料时，阻尼材料填充于空槽2021中，以进一步提高耗能效率。

声学黑洞梁结构202的设计参数包括声学黑洞梁结构202的数量、声学黑洞梁结构202的厚度随长度的变化规律的公式的取值和阻尼材料填充率等，可改变上述参数来改变声学黑洞梁结构202形成的减振降噪结构2的高效减振降噪频率范围，以实现多频段、宽频域的轮轮胎/道路面噪声抑制。

根据本实用新型的一些实施例，声学黑洞梁结构202为两个，两个声学黑洞梁结构202的厚度最小的一端通过均匀梁相互连接。具体地，例如如图10和图11所示，由于轮辐103的厚度越靠近法兰盘104越大，在图10所示的图9的Y-Y剖面内，越靠近法兰盘104，减重窝101的轮廓曲率越大，因此两段声学黑洞梁结构202可取不同的m值来适应不均匀轮辐103的设计。此时，两段声学黑洞梁结构202之间需要由均匀梁连接，均匀梁的上端面与空槽2021的内底面保持平行。

根据本实用新型的一些实施例，如图13所示，局域共振单元结构203包括多个柱状单元2031，多个柱状单元2031沿车轮本体1径向和周向呈周期性排列，沿车轮本体1径向布置的柱状单元2031和沿车轮本体1周向布置的柱状单元2031的个数均不小于3，柱状单元2031的一端固定在减重窝101的底部。局域共振单元结构203可以很好地激发低频共振，形成宽频带隙。这里，局域共振单元结构203的高度不超出减重窝101的深度。沿车轮本体1径向布置的柱状单元2031和沿车轮本体1周向布置的柱状单元2031的个数均不小于3，具体地，例如如图13所示，沿车轮本体1径向布置的柱状单元2031和沿车轮本体1周向布置的柱状单元2031的个数均为3个。

若在局域共振单元结构203处填充阻尼材料，则可以将阻尼材料填充在减重窝101的侧壁与柱状单元2031之间的空间和柱状单元2031与柱状单元2031之间的空间以形成软材料基体2032(如图13和图14所示)，局域共振单元结构203嵌于软材料基体2032，阻尼材料具有耗能作用，可以更好地抑制轮胎/道路噪声在车轮本体1中的传播。汽车不同行驶车速下，局域共振单元结构203受到不同程度的惯性离心力，作用于软材料基体2032上引起其变形，软材料基体2032应力状态和几何形状的改变将有效地改变带隙。此外，软材料基体2032还具有加强车轮局部结构强度的作用。

可选的，柱状单元2031可以仅包括柱状金属内芯2033，也可以同时包括柱状金属内芯2033、橡胶包覆层2034和金属包覆层2035。

根据本实用新型的一些实施例，每个柱状单元2031均包括柱状金属内芯2033、橡胶包覆层2034和金属包覆层2035，橡胶包覆层2034和金属包覆层2035分别由内至外依次包覆在柱状金属内芯2033上。可以理解的是，本实施例的局域共振单元结构203的质量较大，可以增加自身所能受到的离心力大小，以及可以更好地激发低频共振，适于设置在法兰盘减重窝等旋转半径较小的减重窝101处，以使得在离心力作用下减振降噪结构2仍可以保持良好的可变形能力。设置金属包覆层2035，一是为橡胶包覆层2034提供支撑，方便后续注胶加工；二是与橡胶包覆层2034共同形成了约束阻尼层。

进一步地，金属包覆层2035为环柱状且厚度不宜过大，以便对其进行加工处理。

可选的，柱状金属内芯2033和金属包覆层2035的材料均与车轮本体1一致均为铝合金，加工方式为一体式铸造成型，如果金属包覆层2035太薄不适于采用铸造成型的方式进行加工生产，可预制金属包覆层2035然后将金属包覆层2035安装至柱状金属内芯2033上，来克服铸造困难。阻尼材料形成的软材料基体2032和环柱状的橡胶包覆层2034可以采用注塑成型的方式进行加工成型。

周期性局域共振单元结构203的设计参数包括柱状金属内芯2033的结构形状和尺寸大小、橡胶包覆层2034的厚度和柱状单元2031间的距离等，改变这些设计参数可改变局域共振单元结构203的高效减振降噪频率范围，实现多频段、宽频域的轮轮胎/道路面噪声抑制。

根据本实用新型的一些实施例，如图15所示，金属包覆层2035上设有沿柱状单元2031轴向方向延伸的割缝。对环柱状的金属包覆层2035割缝处理，能够改变柱状单元2031的应变能分布，增大整个结构的损耗因子，从而提高振动能量的耗散，图15示意出金属包覆层2035具有沿轴向延伸的两道割缝。割缝的数量和位置会影响柱状单元2031最终的减振效果。

根据本实用新型的一些实施例，减振降噪结构2与车轮本体1一体铸造成型；或减振降噪结构2为单独加工结构并组装于减重窝101中。本实用新型的减振降噪结构2组装方式简单便捷，不易损坏维护成本低。可选的，在铸造可行的前提下，减振降噪结构2可以采用于车轮本体1材料一致的铝合金材料与车轮本体1一体铸造成型。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种基于减重窝结构设计的减振降噪汽车铝合金车轮，其特征在于，包括：

车轮本体，所述车轮本体为铝合金件，包括轮辐和法兰盘，所述轮辐和所述法兰盘上均设有减重窝；

减振降噪结构，所述减振降噪结构设置于所述减重窝处，所述减振降噪结构用于抑制不同行驶车速下、中低频内宽频带轮胎/道路噪声能量的传播。

2.根据权利要求1所述的基于减重窝结构设计的减振降噪汽车铝合金车轮，其特征在于，所述减振降噪结构的类型包括蜂窝结构、声学黑洞梁结构、局域共振单元结构。

3.根据权利要求2所述的基于减重窝结构设计的减振降噪汽车铝合金车轮，其特征在于，所述蜂窝结构包括蜂窝结构本体和基体梁，所述蜂窝结构本体通过所述基体梁连接至所述减重窝的侧壁上，所述蜂窝结构本体包括多个呈周期性排列的蜂窝结构单元，所述蜂窝结构本体和所述基体梁的厚度均不超过2mm。

4.根据权利要求3所述的基于减重窝结构设计的减振降噪汽车铝合金车轮，其特征在于，所述蜂窝结构本体为分形蜂窝结构。

5.根据权利要求2所述的基于减重窝结构设计的减振降噪汽车铝合金车轮，其特征在于，所述车轮本体上在位于所述减重窝的底部一侧处设有空槽，所述空槽的长度大于所述减重窝的长度，所述空槽与所述减重窝之间形成所述声学黑洞梁结构。

6.根据权利要求5所述的基于减重窝结构设计的减振降噪汽车铝合金车轮，其特征在于，所述声学黑洞梁结构为两个，两个所述声学黑洞梁结构的厚度最小的一端通过均匀梁相互连接。

7.根据权利要求3所述的基于减重窝结构设计的减振降噪汽车铝合金车轮，其特征在于，所述局域共振单元结构包括多个柱状单元，多个所述柱状单元沿所述车轮本体径向和周向呈周期性排列，沿所述车轮本体径向布置的所述柱状单元和沿所述车轮本体周向布置的所述柱状单元的个数均不小于3，所述柱状单元的一端固定在所述减重窝的底部。

8.根据权利要求7所述的基于减重窝结构设计的减振降噪汽车铝合金车轮，其特征在于，每个所述柱状单元均包括柱状金属内芯、橡胶包覆层和金属包覆层，所述橡胶包覆层和所述金属包覆层由内至外依次包覆在所述柱状金属内芯上。

9.根据权利要求8所述的基于减重窝结构设计的减振降噪汽车铝合金车轮，其特征在于，所述金属包覆层上设有沿所述柱状单元轴向方向延伸的割缝。

10.根据权利要求1-9中任意一项所述的基于减重窝结构设计的减振降噪汽车铝合金车轮，其特征在于，所述减振降噪结构处填充有阻尼材料。