FR2992257A1

FR2992257A1 - Wheel for car, has acoustic resonator positioned at bottom of rim, for reducing amplitude or suppressing natural resonance of cavity in rim, where resonator includes base fixed to bottom of rim, and top formed with hole

Info

Publication number: FR2992257A1
Application number: FR1256037A
Authority: FR
Inventors: Sebastien Toupet
Original assignee: Peugeot Citroen Automobiles SA
Current assignee: Stellantis Auto Sas Fr
Priority date: 2012-06-26
Filing date: 2012-06-26
Publication date: 2013-12-27
Anticipated expiration: 2032-06-26
Also published as: FR2992257B1

Abstract

The wheel has a rim (2) and a pneumatic tire (1) defining a circumferential cavity with the rim. An acoustic resonator (3) is positioned at the bottom of the rim, for reducing the amplitude or suppressing a natural resonance of the cavity. The resonator includes a base fixed to the bottom of the rim, and a top formed with a hole, where the base and the top are connected to one another by side walls intended to extend under the effect of a centrifugal force created during a rolling phase of the wheel. A spring is interposed between the base and the top.

Description

ROUE DE VEHICULE AUTOMOBILE AVEC RESONATEUR ACOUSTIQUE Roue de véhicule automobile avec résonateur acoustique la roue comprenant une jante et un pneumatique définissant avec la jante une cavité circonférentielle, le résonateur acoustique étant positionné au fond de la jante, adapté pour réduire l'amplitude ou supprimer une résonance naturelle de ladite cavité. On connaît bien les effets causés par la résonance acoustique de l'air contenu dans un pneumatique. Par exemple, le premier mode de résonance d'une cavité est un phénomène bien connu, mais son atténuation et sa suppression provoquent toujours de nombreuses difficultés. La fréquence naturelle, ou fréquence de résonance, d'une roue est directement fonction de sa circonférence. La longueur d'onde correspond ainsi à la circonférence de la roue. Une roue plus grande implique une plus grande longueur d'onde, donc une fréquence naturelle moins élevée. A titre d'exemple, notons qu'une roue présentant un diamètre de 15" comporte une fréquence naturelle d'approximativement 230 Hz. L'énergie acoustique due à la fréquence de résonance est en majeure partie transmise par un système de communication utilisant la conduction des vibrations mécaniques (écoute solidienne). Ce mode de propagation implique que les vibrations causées par l'air en présence d'une cavité du pneumatique sont transmises à la roue, puis aux organes de support et de transmission pour aboutir finalement dans l'habitacle, où les occupants subissent le bruit transmis. Un moyen pour tenter de remédier à cette situation est connu du document US 2006/0113018 Al. Ce document décrit une roue de véhicule avec résonateur acoustique tel que décrit ci-dessus. Un résonateur acoustique est positionné au fond de la jante à l'intérieur du volume défini par la jante et le pneumatique. Ce résonateur acoustique présente en même temps la fonction d'un appui de sécurité empêchant le sommet du pneumatique de venir au contact de la jante lors d'un roulement à faible pression, voire à pression nulle, suite à une crevaison par exemple. Un tel dispositif appui de sécurité/résonateur acoustique rapporté sur la jante gêne considérablement le montage/démontage du pneu sur la 5 jante, ou implique des roues spécifiques. C'est le but de la présente invention de remédier à ces inconvénients en présentant une roue de véhicule avec résonateurs acoustiques dont la présence d'au moins un résonateur acoustique ne perturbe pas le montage/démontage du pneumatique sur la jante. En même temps, la 10 proposition doit être applicable sur une roue standard, non spécifique. Dans ce but, selon la présente invention on prévoit une roue de véhicule automobile avec résonateur acoustique, la roue comprenant une jante et un pneumatique définissant avec la jante une cavité circonférentielle, le résonateur acoustique étant positionné au fond de la 15 jante pour réduire l'amplitude ou supprimer une résonance naturelle de ladite cavité, dans laquelle le résonateur comprend une base fixée au fond de la jante et un sommet percé d'au moins un trou, la base et le sommet étant reliés l'un à l'autre par des parois latérales adaptées pour s'étendre sous l'effet d'une force centrifuge créée lors d'une phase de roulage de 20 ladite roue. De préférence les parois latérales forment des soufflets. Selon un mode de réalisation préféré la précontrainte des parois latérales est créée par au moins un ressort de rappel intercalé entre la base et le sommet, ledit ressort pouvant être intégré dans au moins une 25 des parois latérales. Selon une variante, le matériau des parois latérales est élastique, créant une force de ressort de rappel.MOTOR VEHICLE WHEEL WITH ACOUSTIC RESONATOR Motor vehicle wheel with acoustic resonator the wheel comprising a rim and a tire defining with the rim a circumferential cavity, the acoustic resonator being positioned at the bottom of the rim, adapted to reduce the amplitude or to eliminate a natural resonance of said cavity. The effects caused by the acoustic resonance of the air contained in a tire are well known. For example, the first mode of resonance of a cavity is a well-known phenomenon, but its attenuation and its suppression always cause many difficulties. The natural frequency, or resonant frequency, of a wheel is directly a function of its circumference. The wavelength thus corresponds to the circumference of the wheel. A larger wheel implies a longer wavelength, so a lower natural frequency. As an example, note that a wheel with a diameter of 15 "has a natural frequency of approximately 230 Hz. The acoustic energy due to the resonance frequency is mainly transmitted by a communication system using conduction. mechanical vibration (solid listening) This propagation mode implies that the vibrations caused by the air in the presence of a cavity of the tire are transmitted to the wheel, then to the support and transmission members to finally end up in the passenger compartment. , where the occupants are subjected to the transmitted noise A means to attempt to remedy this situation is known from US 2006/0113018 A1 This document describes a vehicle wheel with acoustic resonator as described above. at the bottom of the rim inside the volume defined by the rim and the tire.This acoustic resonator presents at the same time the function of a support of safety preventing the crown of the tire from coming into contact with the rim during a low pressure or even zero pressure bearing, for example due to a puncture. Such a safety support device / acoustic resonator attached to the rim greatly hinders the assembly / disassembly of the tire on the rim, or involves specific wheels. It is the object of the present invention to overcome these disadvantages by presenting a vehicle wheel with acoustic resonators whose presence of at least one acoustic resonator does not disturb the assembly / disassembly of the tire on the rim. At the same time, the proposal must be applicable on a standard, non-specific wheel. For this purpose, according to the present invention there is provided a motor vehicle wheel with acoustic resonator, the wheel comprising a rim and a tire defining with the rim a circumferential cavity, the acoustic resonator being positioned at the bottom of the rim to reduce the amplitude or suppress a natural resonance of said cavity, wherein the resonator comprises a base attached to the bottom of the rim and a vertex pierced with at least one hole, the base and the top being connected to each other by means of side walls adapted to extend under the effect of a centrifugal force created during a rolling phase of said wheel. Preferably the side walls form bellows. According to a preferred embodiment the prestressing of the side walls is created by at least one return spring interposed between the base and the top, said spring being able to be integrated in at least one of the side walls. Alternatively, the material of the sidewalls is elastic, creating a return spring force.

Selon un autre mode de réalisation, une pluralité de résonateurs est régulièrement répartie sur la circonférence du fond de la jante. Selon ce mode de réalisation les résonateurs sont reliés entre eux par des moyens élastiques de manière à créer une force de rappel circonférentielle. De préférence, la dimension de chaque résonateur acoustique est choisie de telle manière qu'elle permette un calage autour d'une fréquence déterminée, chaque résonateur acoustique pouvant présenter le même dimensionnement ou un dimensionnement différent permettant de couvrir différentes fréquences déterminées. Selon un mode de réalisation préféré, la fréquence est comprise entre 190 et 240 Hz. Selon une variante, le sommet d'au moins un résonateur est flexible, se déployant sous l'effet de la force centrifuge pour augmenter le volume 15 du résonateur et abaisser ainsi son calage fréquentiel en fonction de la vitesse. Selon une autre variante, la base ou une face intermédiaire d'au moins un résonateur est flexible afin de diminuer le volume du résonateur sous l'effet de la force centrifuge générée par la vitesse pour accompagner 20 automatiquement l'augmentation de la fréquence du deuxième mode de résonance naturelle de la cavité du pneumatique avec la vitesse. Les résonateurs peuvent être des résonateurs de Helmholtz ou en variante, ils peuvent être des résonateurs du type quart d'onde. Cette invention se rapporte en outre à un véhicule automobile 25 comportant une roue du type décrit ci-dessus. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture d'un exemple de réalisation d'une roue de véhicule avec résonateur acoustique, donné à titre non limitatif, en se référant aux figures en annexe, dans lesquels: - La Fig. 1 illustre une vue en coupe transversale d'une roue selon l'invention comprenant un résonateur en position à l'arrêt de la roue ; - La Fig. 2 illustre une vue en coupe longitudinale partielle de la roue montrée en Fig. 1 ; - La Fig. 3 illustre une vue en coupe transversale de la roue montrée en Fig. 1 lorsque le véhicule roule ; - La Fig. 4 montre une vue en coupe longitudinale de la roue selon la Fig. 3 lorsque le véhicule roule ; et - La Fig. 5 montre plusieurs exemples de combinaisons de plusieurs résonateurs montés sur la jante d'une roue d'un véhicule.According to another embodiment, a plurality of resonators is regularly distributed over the circumference of the bottom of the rim. According to this embodiment the resonators are interconnected by elastic means so as to create a circumferential restoring force. Preferably, the size of each acoustic resonator is chosen such that it allows a wedging around a determined frequency, each acoustic resonator may have the same dimensioning or different dimensioning to cover different frequencies determined. According to a preferred embodiment, the frequency is between 190 and 240 Hz. According to one variant, the apex of at least one resonator is flexible, deploying under the effect of the centrifugal force to increase the volume of the resonator and thus lower its frequency setting according to the speed. According to another variant, the base or an intermediate face of at least one resonator is flexible in order to reduce the volume of the resonator under the effect of the centrifugal force generated by the speed to automatically accompany the increase in the frequency of the second natural resonance mode of the tire cavity with velocity. The resonators may be Helmholtz resonators or alternatively they may be quarter-wave type resonators. This invention further relates to a motor vehicle having a wheel of the type described above. Other features and advantages of the invention will appear on reading an exemplary embodiment of a vehicle wheel with acoustic resonator, given in a non-limiting manner, with reference to the appended figures, in which: FIG. . 1 illustrates a cross-sectional view of a wheel according to the invention comprising a resonator in position at the stop of the wheel; FIG. 2 illustrates a partial longitudinal sectional view of the wheel shown in FIG. 1; FIG. 3 illustrates a cross-sectional view of the wheel shown in FIG. 1 when the vehicle is moving; FIG. 4 shows a longitudinal sectional view of the wheel according to FIG. 3 when the vehicle is moving; and - FIG. 5 shows several examples of combinations of several resonators mounted on the rim of a wheel of a vehicle.

La Fig. 1 montre une vue en coupe transversale d'une roue d'un véhicule automobile. Un pneumatique 1 est monté sur une jante 2 en définissant avec la jante une cavité circonférentielle. La jante 2 comprend un fond avec une partie abaissée comme dans la plupart des jantes standard actuellement sur le marché. Cette partie abaissée forme une rainure 9 dans laquelle est logée une pluralité de résonateurs acoustiques 3. Ces résonateurs acoustiques 3 selon l'invention présentent à l'arrêt de la roue une forme assez plate pour que leur sommet 5 (voir Fig. 2) ne puisse dépasser une ligne imaginaire reliant l'extrémité frontale des bourrelets 11 du pneumatique 1. Ainsi, le montage/démontage du pneumatique 1 sur la jante 2 n'est pas affecté par la présence des résonateurs acoustiques 3. Comme on peut le voir sur Fig. 2 qui montre une coupe longitudinale, de travers, d'un résonateur acoustique 3 en position d'arrêt, le résonateur 3 comprend une base 4 fixée sur la surface supérieure du fond de la jante 2. Le résonateur 3 comprend également un sommet 5 pourvu d'un trou équipé d'un tube 7 de calibrage. La base 4 et le sommet 5 sont reliés l'un à l'autre par des parois latérales en forme de soufflet 6 intégrant un ressort de rappel (non représenté). Ces parois latérales sous forme de soufflet 6 subissent une précontrainte qui replie le résonateur au fond de la rainure 9 de la jante 2. Selon un mode de réalisation préféré, le ou les ressort(s) est (sont) des ressorts en spirale noyés dans le soufflet 6.Fig. 1 shows a cross-sectional view of a wheel of a motor vehicle. A tire 1 is mounted on a rim 2 defining with the rim a circumferential cavity. The rim 2 includes a bottom with a lowered portion as in most standard rims currently on the market. This lowered part forms a groove 9 in which a plurality of acoustic resonators 3 are housed. These acoustic resonators 3 according to the invention have, at the stop of the wheel, a shape that is rather flat so that their top 5 (see FIG. can exceed an imaginary line connecting the front end of the beads 11 of the tire 1. Thus, the assembly / disassembly of the tire 1 on the rim 2 is not affected by the presence of the acoustic resonators 3. As can be seen in FIG. . 2 which shows a longitudinal cross section of an acoustic resonator 3 in the off position, the resonator 3 comprises a base 4 fixed on the upper surface of the bottom of the rim 2. The resonator 3 also comprises a top 5 provided a hole equipped with a calibration tube 7. The base 4 and the top 5 are connected to each other by bellows-shaped side walls 6 incorporating a return spring (not shown). These bellows-like side walls 6 undergo prestressing which folds the resonator into the bottom of the groove 9 of the rim 2. According to a preferred embodiment, the spring (s) is (are) spiral springs embedded in the bellows 6.

Il est également possible d'utiliser pour les parois latérales un matériau flexible, replié en forme de soufflet et subissant une précontrainte du fait de son élasticité. Alternativement, le sommet 5 et la base 4 peuvent être reliés l'un à l'autre par un ressort de traction agencé près du milieu du résonateur 15 acoustique 3. La Fig. 3 montre essentiellement la même vue en coupe transversale d'une roue selon l'invention comme sur Fig. 1 lorsque le véhicule roule. La roue de véhicule tourne alors et subit une force centrifuge créée lors de cette phase de roulage. Sous l'effet de cette force centrifuge, le sommet 5 20 du résonateur 3 s'écarte de la base 4 en dilatant les parois latérales en forme de soufflet 6. Les résonateurs acoustiques 3 prennent alors leur forme nominale et présentent un volume intérieur déterminé et calé pour atténuer des fréquences naturelles ou de résonances choisies. Il est possible de caler légèrement chacun des résonateurs, 25 typiquement entre 190 et 240 Hz, afin d'avoir une bonne robustesse vis-à-vis des fréquences qu'on cherche à atténuer. Ces résonateurs sont typiquement des résonateurs de Helmholtz.It is also possible to use for the side walls a flexible material, bent in the form of bellows and undergoing a prestress due to its elasticity. Alternatively, the apex 5 and the base 4 may be connected to each other by a tension spring arranged near the middle of the acoustic resonator 3. FIG. 3 essentially shows the same cross-sectional view of a wheel according to the invention as in FIG. 1 when the vehicle is moving. The vehicle wheel then rotates and undergoes a centrifugal force created during this rolling phase. Under the effect of this centrifugal force, the top 20 of the resonator 3 deviates from the base 4 by expanding the bellows-shaped side walls 6. The acoustic resonators 3 then take their nominal form and have a determined internal volume and stalled to attenuate natural frequencies or selected resonances. It is possible to calibrate each of the resonators slightly, typically between 190 and 240 Hz, in order to have good robustness with respect to the frequencies that are to be attenuated. These resonators are typically Helmholtz resonators.

Selon un exemple de réalisation de l'invention, ils présentent les dimensions suivantes: une base de 20 mm de large environ pour se loger dans le fond d'une rainure 9 du profil de jante 2, sur 60 mm de long sur la circonférence de la jante 2. Leur sommet 5 présente la même dimension 5 que la base et est percé d'un trou sur lequel débouche à partir de l'intérieur un petit tube 7 de calibrage de 3 mm de diamètre sur 5 mm de hauteur. Entre la base 4 et le sommet 5 un soufflet 6 est replié à l'arrêt sur 10 mm de hauteur environ, demeurant ainsi dans le fond de la rainure 9 du profil de jante 2, maintenu par des petits ressorts (non 10 représentés sur les figures) qui peuvent être intégrés au soufflet 6, mais se déploient lorsque la roue tourne. Par exemple, lorsque l'accélération crée une force centrifuge atteignant précisément 50g dès 60km/h et jusqu'à 450g environ à 180 km/h, les résonateurs atteignent eux 50 mm de hauteur environ.According to an exemplary embodiment of the invention, they have the following dimensions: a base about 20 mm wide to be housed in the bottom of a groove 9 of the rim profile 2, 60 mm long on the circumference of the rim 2. Their top 5 has the same dimension 5 as the base and is pierced with a hole on which opens from inside a small tube 7 of calibration 3 mm in diameter and 5 mm in height. Between the base 4 and the top 5 a bellows 6 is folded to a stop about 10 mm in height, thus remaining in the bottom of the groove 9 of the rim profile 2, held by small springs (not shown in FIGS. figures) which can be integrated in the bellows 6, but unfold when the wheel rotates. For example, when the acceleration creates a centrifugal force reaching exactly 50g from 60km / h and up to about 450g at 180 km / h, the resonators reach about 50 mm in height.

15 Ces dimensions d'un exemple d'un résonateur selon l'invention permettent un calage du résonateur autour de 210 Hz environ. Il est préférable d'utiliser les résonateurs par paire, opposés deux à deux par rapport au centre de la roue, pour ne pas induire de déséquilibre de balourd sur la roue.These dimensions of an example of a resonator according to the invention allow a setting of the resonator around 210 Hz approximately. It is preferable to use the resonators in pairs, opposed two by two with respect to the center of the wheel, so as not to induce unbalance imbalance on the wheel.

20 Des exemples de répartition des résonateurs 3 sur la jante 2 sont montrés en Fig. 5. Les exemples montrent l'agencement de deux, quatre ou huit résonateurs sur la circonférence de la jante 2. Selon un mode de réalisation modifié, le sommet 5 est flexible et par une flexion dudit sommet résultant de la force centrifuge créée lors d'une 25 phase de roulage, le volume intérieur du résonateur est augmenté et son calage fréquentiel est donc abaissé légèrement. Ainsi, le résonateur 3 suit automatiquement l'abaissement de la fréquence du premier mode de résonance naturelle de la cavité du pneumatique avec la vitesse. Selon un autre mode de réalisation, on pourrait de même, dans un 30 autre résonateur, imaginer d'utiliser la flexion de la base 4 ou d'une face intermédiaire non représentée en gardant le sommet rigide, afin de diminuer le volume du résonateur sous l'effet de la force centrifuge générée par la vitesse et ainsi d'accompagner automatiquement l'augmentation de la fréquence du deuxième mode de résonance naturelle de la cavité du pneumatique 1 avec la vitesse. Selon une variante, le résonateur peut être du type quart d'onde, au lieu d'être du type Helmholtz. Plutôt que d'utiliser des ressorts de traction agencés radialement par rapport à la roue, on peut imaginer d'utiliser des ressorts agencés sur toute la circonférence, qui relient par exemple les sommets 5 d'une pluralité de résonateurs 3. La Fig. 4 montre une coupe longitudinale de la roue d'un véhicule selon Fig. 3 lorsque le véhicule roule. Le résonateur 3 a pris son volume nominal sous l'effet de la force centrifuge ce qui ne constitue pas une gêne dans cet état de fonctionnement. Quand la roue est arrêtée, voire même démontée, par exemple pour le changement des pneus, le résonateur vient se loger en position aplatie dans la rainure 9 dans la jante 2 ce qui ne gêne pas le démontage/montage du pneumatique.Examples of distribution of the resonators 3 on the rim 2 are shown in FIG. 5. The examples show the arrangement of two, four or eight resonators on the circumference of the rim 2. According to a modified embodiment, the top 5 is flexible and by a bending of said peak resulting from the centrifugal force created during a rolling phase, the internal volume of the resonator is increased and its frequency setting is lowered slightly. Thus, the resonator 3 automatically follows the lowering of the frequency of the first natural resonance mode of the tire cavity with the speed. According to another embodiment, it is likewise possible, in another resonator, to imagine using the bending of the base 4 or of an intermediate face not shown while keeping the rigid top, in order to reduce the volume of the resonator under the effect of the centrifugal force generated by the speed and thus automatically accompany the increase of the frequency of the second natural resonance mode of the tire cavity 1 with the speed. According to one variant, the resonator may be of the quarter-wave type, instead of being of the Helmholtz type. Rather than using tension springs arranged radially with respect to the wheel, it is conceivable to use circumferentially arranged springs which connect, for example, the apices 5 of a plurality of resonators 3. FIG. 4 shows a longitudinal section of the wheel of a vehicle according to FIG. 3 when the vehicle is moving. The resonator 3 has taken its nominal volume under the effect of the centrifugal force which does not constitute an inconvenience in this operating state. When the wheel is stopped or even disassembled, for example for the change of tires, the resonator is housed in a flattened position in the groove 9 in the rim 2 which does not interfere with the disassembly / mounting of the tire.

Claims

REVENDICATIONS1. Motor vehicle wheel with acoustic resonator (3), the wheel comprising a rim (2) and a tire (1) defining with the rim (2) a circumferential cavity, the acoustic resonator (3) being positioned at the bottom of the rim ( 2) for reducing the amplitude or suppressing a natural resonance of said cavity, characterized in that the resonator (3) comprises a base (4) fixed to the bottom of the rim (2) and a top (5) pierced with a at least one hole, the base (4) and the top (5) being connected to one another by side walls (6) adapted to extend under the effect of a centrifugal force created during a rolling phase of said wheel.

2. Vehicle wheel according to claim 1, characterized in that the side walls (6) form bellows.

Vehicle wheel according to Claim 1 or 2, characterized in that the prestressing of the side walls (6) is created by at least one return spring interposed between the base (4) and the top (5), said spring can be integrated in at least one of the side walls (6).

4. Vehicle wheel according to claim 1 or 2, characterized in that the material of the side walls (6) is elastic, creating a return spring force.

5. Vehicle wheel according to any one of the preceding claims, characterized in that a plurality of resonators (3) is regularly distributed over the circumference of the bottom of the rim (2).

Vehicle wheel according to claim 1 or 2, characterized in that a plurality of resonators (3) is regularly distributed over the circumference of the bottom of the rim (2), the resonators (3) being interconnected by means resilient so as to create a circumferential restoring force.

7. Vehicle wheel according to claim 5 or 6, characterized in that the dimension of each acoustic resonator (3) is chosen so that it allows a wedging around a determined frequency, each acoustic resonator (3) can have the same dimensioning or different dimensioning to cover different frequencies.

8. Vehicle wheel according to claim 7, characterized in that the determined frequency is between 190 and 240 Hz.

9. Vehicle wheel according to any one of the preceding claims, characterized in that the apex (5) of at least one resonator (3) is flexible, deploying under the effect of centrifugal force to increase the volume of the vehicle. resonator (3) and thus lower its frequency setting according to the speed.

10. Vehicle wheel according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the base (4) or an intermediate face of at least one resonator (3) is flexible in order to reduce the volume of the resonator (3) under the effect of the centrifugal force generated by the speed to automatically accompany the increase of the frequency of the second mode of natural resonance of the tire cavity with the speed.

Vehicle wheel according to one of the preceding claims, characterized in that the resonators (3) are Helmholtz or quarter-wave resonators.

12. Motor vehicle comprising a wheel according to any one of the preceding claims.