TWI741200B - 輪胎噪音降低裝置 - Google Patents

Abstract

一種輪胎噪音降低裝置，其主要係於輪胎內部的輪胎空腔之胎內面設置一降低噪音結構，降低噪音結構係設置至少一吸音材，吸音材貫穿形成一中空之氣室，吸音材包含一黏固於胎內面之貼合面，以及一貫通面，由貫通面設置通道，用以相通氣室並且朝向輪胎的中心；由於吸音材設置氣室的設計，使聲波產生能量抵消與衰減，有效地降低輪胎空腔共鳴音。

Description

輪胎噪音降低裝置

本發明係關於一種輪胎噪音降低裝置，特別是有效地降低輪胎行駛於路面激發輪胎空腔共鳴所衍生的輪胎噪音。

汽車的輪胎裝配在輪圈上，而在輪胎與輪圈之間形成輪胎空腔，由於填充在輪胎內的空氣振動而產生輪胎空腔共鳴音，一般稱為Cavity Noise，其係屬於低頻噪音，其係在輪胎轉動行駛時，由於胎面反覆接觸路面產生之形變而振動，胎面的振動使輪胎內部的空氣振動，衍生輪胎空腔共鳴音，換言之輪胎空腔共鳴音為輪胎滾動時所激發，尤其輪胎空腔共鳴現象在200-250Hz附近更為明顯，或是越過道路伸縮縫、不平路面時，輪胎空腔共鳴音更容易被激發，這些輪胎噪音傳到車內致給人不舒適感。因此如何降低輪胎空腔共鳴音，是現今業者投入研究與改善的項目之一。

為能降低輪胎空腔共鳴音，多是使用吸音材(例如黏貼至輪胎內表面或是設置於輪圈)為最多專利申請，比如US7874,329 B2美國發明專利案<下稱：參考前案一>，其為分段式吸音材的設計，於輪胎內表面設置多孔性吸音材，且總長度占輪胎最大內周長至少75%的長度，相鄰吸音材之間距大於吸音材最大厚度，吸音材區段數目為5-50。

再者是US7182,114 B2美國發明專利案<下稱：參考前案二>，其為整段式吸音材，經由多孔性吸音材置於輪胎內表面，材料硬度約10-80N，抗拉力不可以小於70kpa，比重約0.014-0.026，吸音材沿圓周方向設置，且兩端逐漸變小。

而EP2,397,314B1歐洲發明專利案<下稱：參考前案 三>，其主要係吸音材由伸縮材料形成。

綜觀參考前案一、二、三，雖然能降低輪胎空腔共鳴音，但是降低效果有限，吸音效率仍有不足，需要再提升。

縱使還有其他降低輪胎空腔共鳴音的方法，如US6,343,843(Sumitomo)於輪胎內表面黏著草坪狀可撓性材料，或是US9,045,006(Michelin)利用植絨工藝將纖維黏著至輪胎內表面等等，但是前述二種方法的缺失是工法困難，而且材料較貴，因此耗費時間與成本。

除了輪胎內表面有降噪設計外，亦有在輪圈上裝置吸音材的方法，比如US6,533,009(Sumitomo)於輪圈上設置細條狀多孔性材料或是鰭片(Flap)，但是該工法之缺失，係當輪胎滾動時，吸音材會向外延伸、展開，使得吸音材因離心力招致脫落或損壞之情形發生。

前述參考前案，對於降低輪胎噪音仍有不足且各有缺憾，因此，針對上述內容，本發明的目的乃在於提供一種能夠有效降低輪胎空腔共鳴音且又節省成本的裝置。在輪胎之內表面設置吸音材，尤指吸音材結合氣室結構設計，不僅吸音材輕量化以降低材料成本，更能有效降低輪胎空腔共鳴音(Cavity Noise)，讓乘客乘車更為舒適。

本發明之輪胎噪音降低裝置，其係一輪胎外周面設有一胎面部，該輪胎內表面為一胎內面，該胎內面與輪圈包圍之空間係為一輪胎空腔，於該胎內面設置一降低噪音結構，其特徵在於：該降低噪音結構係於該胎內面設置至少一吸音材，該吸音材沿輪胎圓周方向形成一中空貫穿通道狀之氣室，該吸音材另包含一貼合面與一呈相應之貫通面，該貼合面係對應該胎面部而固定於該胎內面，以及該吸音材於該貫通面設置通道，該通道為相通該氣室並且朝向該輪胎中心方向，藉以具該氣室之該吸 音材，有效降低輪胎空腔共鳴音。

所述該降低噪音結構之該吸音材，沿著該輪胎之全圓周，於該貫通面無間隔地貫穿氣室設置通道。

所述該降低噪音結構之該吸音材為分段式條塊狀，沿著該輪胎之全圓周，呈間隔10~30度位置黏著固定於該胎內面。

1、本發明主要係輪胎內的吸音材，設具一呈中空通道之氣室，氣室在一側面設置貫穿之通道，因此聲波得由通道進入氣室內，當聲波進入中空氣室之吸音材，，讓聲波在氣室之有限範圍內，藉以集中受到周邊吸音材本身多孔性材質組織包圍與吸收，產生能量抵消與衰減，是以傳遞至車體的噪音降低，車內的乘客便能倍感舒適。

2、本發明之吸音材形成一呈中空之氣室，是以降低了吸音材的重量，提昇輕量化之優點，降低材料成本。

3、本發明之吸音材，可採全圓周地貼設固定於輪胎的胎內面，黏著固定於胎內面，貫穿之通道可以改為通孔，因而可以提昇吸音材之剛性。

[本發明]

(10)‧‧‧輪胎

(11)‧‧‧胎面部

(12)‧‧‧胎側部

(13)‧‧‧胎內面

(15)‧‧‧輪胎空腔

(20、201)‧‧‧降低噪音結構

(30、301)‧‧‧吸音材

(31)‧‧‧氣室

(32)‧‧‧貼合面

(33)‧‧‧貫通面

(35)‧‧‧通道

(36)‧‧‧通孔

第一圖係本發明之端視剖面圖。

第二圖係本發明之立體剖面圖。

第三圖係本發明之全圓周吸音材側視剖面圖。

第四圖係本發明另一實施例之分段式吸音材側視剖面圖。

第五圖係本發明再一實施例之端視剖面圖。

第六圖係本發明再一實施例之全圓周吸音材側視剖面圖。

第七圖係本發明又一實施例之分段式吸音材側視剖面圖。

根據本發明係為輪胎噪音降低裝置，其主要係於輪胎內面設置一結合氣室設計的吸音材，請參看第一、二圖，其中，一輪胎10包含一形成於外周面、具花紋胎塊之胎面部11、各一延伸於胎面部11兩側之胎側部12、一形成於輪胎10內面之胎內面13、一輪胎空腔15，輪胎10在安裝於車輪之輪圈後而可密閉了輪胎空腔15。本發明主要係於輪胎空腔15相對於胎面部11之胎內面13處，設置一降低噪音結構20。

該降低噪音結構20係一呈條塊狀的吸音材30，吸音材30相應佔據輪胎空腔15容積的21~90%，厚度為4~230mm，相應胎面部11之橫向寬度約3~95%；以及，吸音材30沿其輪胎圓周方向形成一中空貫穿通道狀之氣室31，氣室31內可填裝固態物質，比如是碳纖維(Carbon)、石墨纖維(Graphite)或是惰性氣體或是半黏性補充液。

習知之降低噪音是在習式輪胎空腔內設置吸音材，為了提升吸音材降低噪音性能，本發明運用氣室31和通道35的設計來提升降低噪音性能，今運用此氣室31構造對吸音材30進行改善，以期更加提升其降低噪音性能，經確認適合輪胎空腔15共鳴音之氣室31容積尺寸後，對其「通道寬度/氣室寬度」，「通道長度/氣室長度」，「通道有效總深度/氣室深度」之比例關係進行探討，以量化降噪提升率；其中吸音材30佔輪胎空腔15容積範圍、氣室容積尺寸(長X寬X全深)均為固定，僅對「於一定比例範圍內，改變通道寬尺寸對氣室寬度之比例」(通道長度固定、通道為全深)來探討：

由上圖和上表可以發現，其降噪提升率數值以原設計(無氣室)之數值比較，氣室寬度尺寸固定下，隨著通道寬度/氣室寬度尺寸比例的提升，其提升率會逐漸降低，當比例為60%-90%時，其提升率已下降至50%以下，因此尺寸比例：5-50%為佳(提升率：50%以上)，5-10%最優(提升率：70%以上)。

延續上例之較佳設計為通道寬度/氣室寬度：5%，以此 進行通道長度的測試條件如下：1、吸音材佔輪胎空腔容積範圍、氣室容積尺寸(長*寬*全深)，皆為固定；2、通道寬/氣室寬：5%，通道為沿輪胎圓周方向形成一中空貫穿通道：3、僅對「於一定比例範圍內，改變通道長尺寸對氣室長尺寸之比例」來探討：

說明：通道寬度尺寸(5%)均為固定，進行不同長度的實驗測試，由於本範例吸音材佔輪胎空腔容積範圍、氣室容積皆已固定，當通道長度/氣室長度的比例超過120%時，會超出吸音材的厚度，因此比例上限值訂為120%

由上圖和上表可以發現，氣室長度尺寸固定下，隨著通道長度/氣室長度尺寸比例的提升，其提升率會隨著升高，當比例超過40%時，其提升率已上升超過70%，因此尺寸比例40-100%為佳(提升率：70%以上)，80-110%最優(提升率：76%以上)，其中，110-120%其尺寸比例增加10%，但降噪的提升僅提高0.3%，且會造成吸音材強度降低(氣室上方厚度太薄)，因此當通道長度接近氣室長度時可認為是最佳實施方式。

延續上例之較佳設計，進行通道深度的測試條件如下：1、吸音材佔輪胎空腔容積範圍、氣室容積尺寸(長*寬*全深)，皆為固定；2、通道寬/氣室寬：5%，通道長/氣室長：100%以最佳實施方式試驗；3、通道寬尺寸與通道深尺寸皆一致，且平均分散於吸音材全周長上；4、通道有效總深度/氣室深度(吸音材周向長度)；5、僅對「於一定比例範圍內，改變通道有效總深度尺寸對氣室深度(全深)尺寸之比例」來探討；6、降噪率，皆以全體的降噪率來進行觀察。

由上圖和上表可以得知，「通道有效總深度」會以接近「全圓周深」為最佳方案，亦即吸音材(全通道非通孔)全圓周黏貼於輪胎空腔內時，效果最佳；如果要將吸音材分段(角度配置)黏貼於輪胎空腔，建議以通道有效總深度/氣室深度(吸音材周向長度)佔全圓周範圍40%以上為佳。

如第一至三圖所示，吸音材30包含一貼合面32與一呈相應對面位置之貫通面33，該貼合面32係面向胎內面 13對應胎面部11位置，以黏著方式沿全圓周固定佈設於胎內面13，黏著材料可以是黏膠、雙面膠(氯丁二烯橡膠與有機溶劑組合、丙烯酸皆可)，黏著材料環境容許温為負40℃~190℃，保持吸音材30與黏著劑之穩定性，以避免損壞與變質；而吸音材30另於貫通面33貫穿設置通道35，通道35為窄道狀，通道35並且相通於氣室31並且朝向輪胎10中心方向；因此吸音材30利用貼合面32通過黏著手段沿全圓周固定於輪胎空腔15內的胎內面32，位置相應於胎面部11。

因此本發明利用具該氣室31之吸音材30結合於輪胎空腔15，當輪胎10行駛於路面時輪胎空腔15內所激發的聲波，將會通過窄道狀之通道35進入氣室31，藉以集中受到周邊吸音材30本身多孔性材質組織包圍與吸收，產生能量抵消與衰減，提供降低輪胎空腔15共鳴音的更好效果。

第四圖所示，係為另一實施例，降低噪音結構201可以是包含數個分段式條塊狀的吸音材301，以黏著手段將吸音材301之貼合面32結合固定於胎內面13上，各個吸音材301可以是間隔10~30度位置來安裝，該分段式吸音材可有效進一步降低重量與成本。

第五至第六圖所示，係為再一實施例，降低噪音結構20係一樣為全圓周狀的吸音材30，吸音材30相應佔據輪胎空腔15容積的21~90%，厚度為4~230mm，相應胎面部11之橫向寬度約3~95%；以及，吸音材30沿其長邊方向形成設置貫穿通孔36之氣室31，以黏著手段將吸音材30之貼合面32結合固定於胎內面13上，該一實施例可有效強化吸音材30結構強度。

第七圖所示，係為又一實施例，降低噪音結構201可以是包含數個分段式條塊狀的吸音材301，以黏著手段將吸音材301之貼合面32結合固定於胎內面13上，各個吸音材301可以是間隔10~30度位置來安裝，該分段式吸音材可有效進一步降低重量與成本。

綜合上述，本發明所揭露之整體確具產業實用性及創新效益，且其構成又未曾見於諸書刊或公開使用，誠符合發明專利申請要件，懇請 鈞局明鑑，早日准予專利，至為感禱。

需陳明者，以上所述乃是本發明之具體實施例及所運用之技術原理，若依本發明作之構想所作之改變，其所產生之功能作用仍未超出說明書及圖式所涵蓋之精神時，均應在本發明之範圍內，合予陳明。

(10)‧‧‧輪胎

(11)‧‧‧胎面部

(12)‧‧‧胎側部

(13)‧‧‧胎內面

(15)‧‧‧輪胎空腔

(20)‧‧‧降低噪音結構

(30)‧‧‧吸音材

(31)‧‧‧氣室

(32)‧‧‧貼合面

(33)‧‧‧貫通面

(35)‧‧‧通道

Claims (3)

1. 一種輪胎噪音降低裝置，其係一輪胎外周面設有一胎面部，該輪胎內表面為一胎內面，該胎內面包圍之空間係為一輪胎空腔，於該輪胎空腔相應該胎面部之該胎內面設置一降低噪音結構，其特徵在於：該降低噪音結構係於該胎內面設置至少一吸音材，該吸音材沿其輪胎圓周方向形成一中空貫穿通道狀之氣室，該吸音材另包含一貼合面與一呈相應對面位置之貫通面，該貼合面係對應該胎面部而固定於該胎內面，以及該吸音材於該貫通面間隔地貫穿設置通孔，該通孔為相通該氣室並且朝向該輪胎中心方向，該吸音材相應佔據該輪胎空腔容積的21~90%，藉以具該氣室之該吸音材，有效吸收噪音，來降低輪胎空腔共鳴音。
2. 根據申請專利範圍第1項之輪胎噪音降低裝置，其中，該降低噪音結構之該吸音材可為一分段式條塊狀，沿著該輪胎之全圓周，黏著固定於該胎內面。
3. 根據申請專利範圍第2項之輪胎噪音降低裝置，其中，該分段式條塊狀吸音材，沿著該輪胎之全圓周呈間隔10~30度位置黏著固定於該胎內面。

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