轮胎和车轮噪声减小装置与系统的制作方法

专利名称：轮胎和车轮噪声减小装置与系统的制作方法
技术领域：
本发明总的涉及减小来自轮胎和车轮的车辆噪声，具体地说，本 发明涉及一种声音减小装置，其设置在由轮胎和轮胎安装于其上的车 轮所形成的内部空气室中。
背景技术：
当汽车轮胎接触路面时，它们产生相当大的噪声。在某些车辆中， 在25mph以上的速度，轮胎噪声可能比全部其他的汽车噪声源联合起 来还大，因而，汽车和轮胎制造商每年都在减小轮胎噪声的研究和研 制上花费大量资源。
轮胎噪声由许多来源引起。例如，轮胎噪声由下列因素导致(1) 由于轮胎与路面接触引起的轮胎变形而激励内部轮胎空气室所产生的 低频沖击波；(2)由于轮胎在道路接触处的挠曲引起的空气室激励而 引起的低频轮胎结构振鸣；(3)由临时夹在胎面和路面之间的空气引 起的高频外部胎面空气压缩；和(4)由轮胎和路面之间的摩擦引起的 高频接触刮擦。
一些胎面空气压缩噪声是不可避免的。例如，胎面空气压缩起作 用以通过压缩道路接触处的水和空气且然后在胎面释放处使混合物膨 胀，将水从胎面接触面清除。另外， 一些接触刮擦噪声是不可避免的， 这是因为轮胎具有有限的附着力，其与路面产生摩擦和噪声。
来自轮胎变形的冲击波能量从胎面接触区域传递到内部轮胎空气室中，内部轮胎空气室由轮胎和轮胎安装于其上的车轮形成。传递到 内部轮胎空气室中的能量仅仅通过轮胎振鸣和与车轮的噪声耦合消
散。这种轮胎振鸣和噪声耦合包括轮胎噪声总量的大部分。
用于减小轮胎噪声的传统方法有几个缺陷。特别地，那些方法没
有有效地吸收与产生轮胎噪声的冲击波相关的低频能量(例如，在
800Hz以下)。当轮胎产生相当大的低频能量时，有效的轮胎噪声吸收 器应该减小由这种低频能量产生的噪声，然而，传统的方法没有充分 地减小该噪声。另外，低频噪声增大了感觉到的由胎面空气压缩和轮 胎刮擦产生的高频噪声，因而，传统的方法由于不能减小低频能量噪 声，从而不能减小感觉到的高频轮胎噪声。其他缺陷包括当使用传统 方法时将轮胎安装到车轮的困难性，如果传统方法在车辆运转过程中 失效而导致的可能的损害，和传统方法的低效率。
存在传统的低频噪声吸收方法，然而，这种传统方法对于小的内 部空气室如轮胎的空气室不可行。这种传统的低频吸收方法对于轮胎 空气室来说太大，将会妨碍轮胎膨胀，不是有效的，和/或如果与轮胎 结合使用会造成安全事故。
因而，在本领域中需要减小由轮胎和轮胎安装于其上的车轮所产 生的或在轮胎和轮胎安装于其上的车轮内所产生的噪声。特别地，在 本领域中需要通过吸收或减小轮胎的内部空气室中的能量来减小轮胎 噪声。更特别地，需要一种当在小的内部空气室如轮胎的空气室内操 作时能吸收或减小低频能量的轮胎噪声吸收器/减小器。

发明内容
一种用于减小轮胎噪声的装置能吸收和减小产生轮胎噪声的低频 能量，该装置能通过将具有阻挡气流的隔挡件的容器交替地增压和降 压来吸收声音冲击波，阻挡流动的隔挡件使进入和离开容器的压力流 衰减以使穿过隔挡件的冲击波衰减。另外，容器的阻挡流动的元件中 的摩擦力将声能转变成热能，从而使声音减弱。另外， 一种混合装置 能具有阻挡气流的腔吸收器的元件和摩擦吸收器的元件。
根据一个方面，轮胎噪声吸收装置可以包括多层阻挡气流材料，在每个层中都具有多个开口。所述层可以装配起来以使得每个层的开 口相对于相邻层的重叠部分偏移，当轮胎是静止的且所述层是松弛的 时，偏移的开口允许空气穿过所述层，从而允许轮胎的完全膨胀。重 叠的层可以结合到车轮或直接结合到轮胎以形成重叠元件團。当使汽 车移动且轮胎开始旋转时，离心力迫使重叠的层向外并合起来以密封 开口的空气通道和形成车轮与织物层之间的阻挡气流腔。具体地说， 迫使内层向外紧靠在外层上，内层中的开口由外层密封，外层中的开 口由内层密封。所述层限制层的轮胎(外)侧和层的车轮(内)侧之 间的气流，从而当空气穿过所述层时吸收低频能量噪声。
在另一个实施例中，当被低频沖击波移动位置时，所述层可以紧 靠彼此地滑动并产生摩擦，通过经由摩擦产生的热能来使这种沖击波 消散，所得到的摩擦能吸收额外的低频能量噪声。
增加低频能量的吸收还能减小感觉到的高频轮胎噪声而不会危及 胎面设计或轮胎附着力。所述设计能容易地适应于现有的轮胎并能在 制造过程中或制造过程之后安装到现有的车轮或安装到轮胎。
其他方面包括将装置安装在车轮或轮胎上的位置和结合手段的变 化，例如，可以将装置结合在车轮上位于中央的位置或具有提供不同 形状的阻挡流动腔的各种外形。另外的其他方面包括具有重叠或互锁
端的多个元件以形成阻挡流动腔，这些元件;故离心力迫^f吏向外并当重 叠或互锁部分一起移动时形成一腔以形成阻挡气流的装置。另外，当 被沖击波移动位置时，重叠部分能产生摩擦以进一步吸收低频噪声。 又一个方面包括通过在车轮或轮胎周围将两个或多个阻挡流动的元件 分层，形成多个阻挡流动的空气腔。这多个阻挡流动的空气腔能吸收 沖击波并能改善噪声减小效果。另外的方面涉及位于车轮或轮胎上的 管形的、新月形的或弯曲的元件，从而形成单个阻挡流动腔。这种呈 管形的元件还能用在多个部分中以在车轮周围形成多个阻挡流动腔。
上述装置能以各种方式结合到车轮或轮胎。例如，通过粘合剂或 夹具，通过压接到车轮或轮胎中的凹槽或凸缘内，或通过焊接、模制 或编织到车轮或轮胎中，形成阻挡流动腔的元件能结合到车轮或轮胎。


图1A是透视图，表示根据一示范性实施例的轮胎噪声吸收系统， 其包括设置在用于轮胎的车轮上的阻挡流动的隔挡件；
图1B是图1A中所示的示范性系统的横截面图2表示根据一示范性实施例的在图1A和IB中所示的轮胎噪声 吸收系统的层的特征；
图3A是透视图，表示根据另一个示范性实施例的轮胎噪声吸收 系统，其包括设置在用于轮胎的车轮上的阻挡流动的隔挡件；
图3B是图3A中所示的示范性系统的横截面图4A是透视图，表示根据又一个示范性实施例的轮胎噪声吸收 系统，其包括设置在用于轮胎的车轮上的阻挡流动的隔挡件；
图4B是图4A中所示的示范性系统的横截面图5是透视图，表示根据一示范性实施例的轮胎噪声吸收系统， 其包括形成阻挡流动的隔挡件的多个元件；
图6A是透视图，表示根据另一个示范性实施例的轮胎噪声吸收 系统的一部分，其包括形成阻挡流动的隔挡件的多个元件；
图6B是图6A中所示的示范性系统的侧视图7是透视图，表示根据一示范性实施例的轮胎噪声吸收系统， 其包括结合到车轮的多个不连续的元件；
图8A是根据一示范性实施例的轮胎噪声吸收系统的透视图，其 包括形成阻挡流动的隔挡件的多个元件；
图8B是图8A中所示的示范性系统的横截面图9A是透视图，表示根据一示范性实施例的轮胎噪声吸收系统， 其包括形成多个阻挡流动的隔挡件的两个或更多元件；
图9B是图9A中所示的示范性系统的横截面图IO是透视图，表示根据另一个示范性实施例的轮胎噪声吸收系 统，其包括管形的阻挡气流的隔挡件；
图ll是透视图，表示根据一示范性实施例的轮胎噪声吸收系统， 其包括一连续的阻挡流动的隔挡件；图12是透视图，表示根据一示范性实施例的轮胎噪声吸收系统，其包括多个管形的阻挡气流的隔挡件；图13是透视图，表示根据一示范性实施例的能用于图1-12和14 中所示的任一实施例中的代表性元件；图14是根据一示范性实施例的轮胎噪声吸收系统的横截面图，其包括结合到安装于车轮的轮胎上的阻挡流动的隔挡件。
具体实施方式
下面参考图1-13描述示范性实施例，其中相同的附图标记表示 相似的元件。图1A是透视图，表示根据一示范性实施例的轮胎噪声吸收系统 100，其包括设置在用于轮胎160的车轮140上的阻挡流动的隔挡件。 图1B是图1A中所示的示范性系统100的横截面图。如图1A和1B 中所示，系统100包括多个重叠的材料层110、 120，所述层形成有关 声音的阻挡流动的隔挡件。层110包括关于车轮140的外层，层120 包括关于车轮140的内层。重叠的层IIO、 120沿着它们的边缘在位置 150结合到车轮140以形成重叠材料圏。换句话说，层IIO、 120环绕 车轮140并在位置150结合到车轮140两侧。位置150表示用于将阻 挡流动的隔挡件结合到车轮上的在车轮140上的任何合适的位置。作 为选择，层110、 120能以类似方式直接结合到轮胎160上以使得它们 形成用于阻挡流动的隔挡件的重叠的吸收性元件圏(看在下文中讨论 的图14)。在图1A和1B所示的示范性实施例中，层110、 120的两个边缘 足够松弛地装在车轮140的相对两侧上以允许离心力迫使层110、 120 向外，形成由层IIO、 120限定的阻挡流动的隔挡件。阻挡流动的隔挡 件在由轮胎160和车轮140限定的内部轮胎空气室中限定了内部空气 腔170，因而，阻挡流动的隔挡件将内部轮胎空气室分成内部空气腔 170和外部空气腔180。由层IIO、 120限定的隔挡件是阻挡流动的， 因为层IIO、 120阻挡外部空气腔180和内部空气腔170之间的气 流。在一示范性实施例中，内部空气腔的容积可以具有总的内部轮胎空气室容积的大约8%到大约40%的范围中的容积。其他的腔容积也 是合适的。内部空气腔170的容积可以具有合适尺寸以使得其中的空 气对于从外部空气腔180通过层110、 120到内部空气腔170的声音冲 击波的流动几乎不提供阻力。因而，隔挡件包括对于穿过其中的声音冲击波提供声阻的材料。 由隔挡件限定的内部空气腔170具有一容积以使得内部空气腔170内 的空气对穿过隔挡件并进入内部空气腔170的沖击波提供相对小的阻 抗。在操作中，当轮胎在道路之上行进时，在外部空气腔170中产生 声音冲击波，声音沖击波朝着内部空气腔170行进并遭遇由层110、 120限定的阻挡流动的隔挡件。当声音冲击波穿过隔挡件时，由于隔 挡件的声阻，所以隔挡件从那些沖击波吸收能量。最初，内部空气腔 170内的空气对穿过隔挡件并进入内部空气腔170的冲击波提供相对 小的阻抗。当冲击波继续穿过隔挡件并进入内部空气腔170时，内部 空气腔170相对于外部空气腔增压，在这个时刻，内部空气腔170中 的空气能阻碍冲击波穿过隔挡件并进入内部空气腔170。当内部空气 腔压力变得大于外部空气腔压力时，由于空气从内部空气腔170流到 外部空气腔180，所以内部空气腔170将降压。当轮胎处于运动中时， 该过程会持续。另外，穿过阻挡流动的隔挡件并被车轮140反射的声 音沖击波将向后穿过阻挡流动的隔挡件到达外部空气腔180。在该过 程中，阻挡流动的隔挡件将从声音冲击波进一步吸收能量，进一步减 小与其相关的噪声。如在下文中更详细地讨论的，通过将来自那些沖 击波的能量转变成摩擦热，隔挡件还能减小与声音冲击波相关的噪声。层110、 120限制但不阻止外部空气腔180和内部空气腔170之间 的气流，因而，层IIO、 120通过阻挡穿过其中的声音冲击波的流动来 提供声阻。在一示范性实施例中，层IIO、 120可以包括挠性织物，例 如，层110、 120可以包括凯夫拉尔、棉、Spectra、丝绸、玻璃纤维 或任何其他合适的材料。这种合适的材料一般包括基于材料的织紋或 结构的空隙紧密度限制空气流过材料的织紋或结构。在一示范性实施例中，层IIO、 120可以包括具有织紋的材料，基于封闭的轮胎腔中的共振能量，所述织紋的孔隙度范围从大约10%到 大约50%的空腔饱和时的空腔填充度。"空腔饱和时的空腔填充度" 描述了通过穿过阻挡流动的隔挡件的声音冲击波使内部空气腔170增 压所需的时间长度，所述阻挡流动的隔挡件由层110、 120形成。充满 或腾空内部空气腔170所花费的时间确定了系统100的低频吸收的极 限。其他的孔隙度也是合适的。例如，使内部空气腔170增压的备选 的合适孔隙度在低频是从大约10%到大约75% ，阻挡流动的吸收器的 较低频率性能取决于内部空气腔170的尺寸和由层110、 120形成的阻 挡流动的隔挡件的阻挡效率。流阻取决于层110、 120的材料的孔隙度。 当由于穿过阻挡流动的隔挡件的声音沖击波而使得腔充满空气时，耐 压力的腔吸收器能达到基本的较低频率极限。基于内部空气腔170充 满或腾空所花费的时间确立低频极限，内部空气腔170越大，频率极 限越低。在一示范性实施例中，阻挡流动的隔挡件的声阻和内部空气 腔170的尺寸将允许有关声音的声波足够迅速地穿过隔挡件以减小与 其相关的噪声，但允许有关声音的声波足够慢地穿过内部空气腔170 以允许内部空气腔170变得充分增压。当内部空气腔170达到与由有 关声音的声波所引起的压力相同的压力时，内部空气腔170被充分增 压。当将系统100的能量吸收器设置在增压的空气室(即，内部轮胎 空气室)内时，系统IOO可以包括比在正常大气压力下所需的空气腔更小的空气腔。在图1A和1B所示的示范性实施例中，缝隙130包括在层110、 120中形成的裂缝，每个层IIO、 120中的缝隙130偏移以使得相邻的 层110、 120中的开口不重叠。当车轮140静止时，层110、 120是木> 弛的，在该状态中，缝隙130允许空气穿过其中，从而允许内部轮胎 空气室的完全膨胀，完全膨胀意味着在轮胎和层110、 120之间的外部 空气腔180的膨胀以及在层110、 120和车轮140之间的内部空气腔 170的膨胀。缝隙130可以包括任何合适的几何形状，该几何形状允 许层110、 120与车轮140相配并允许空气在层110、 120之间穿过以 便轮胎膨胀。在一示范性实施例中，可以用粘合剂将层110、 120在位置150 直接结合到车轮140。例如，粘合剂可以包括环氧粘合剂或用于将层 110、 120装在车轮140上的任何其他合适的粘合剂，能基于特定应用 选择粘合剂以将层110、 120粘在车轮140上并抵抗由车轮1.40的旋转 产生的离心力和在内部轮胎空气室内产生的热量。在备选的示范性实施例中，能用其他合适的方法将层110、 120 结合到车轮140。例如，能将层110、 120压接到安装或模制在车轮140 中的凹槽(未示出)或凸缘(未示出)内。作为选择，层110、 120 可以包括沿着层IIO、 120的边缘的金属凸缘(未示出)，并且凸缘能 焊接在车轮140周围或用不同的方法结合到车轮140。如图1A和1B中所示，系统IOO可以包括两个层110、 120。然而， 可以在备选的示范性实施例中使用额外的层。例如，系统100可以包 括三个或更多的层，能将所述层装配起来以使得相邻的层之间的缝隙 130偏移且不重叠。图2表示根据一示范性实施例的在图1A和1B中所示的轮胎噪声 吸收系统100的层110、 120的特征。如所示的，系统100的层110、 120包括连续的扁平材料的层，在每个层中都具有多个缝隙130。在一 示范性实施例中，开口的间隔范围可以在大约1英寸到大约5英寸。 开口之间的其他间隔也是合适的。如图1A和1B中所示，连续的层可 以环绕车轮140并装在车轮140上。在备选的示范性实施例中(在图1A、 1B、 2和14中未示出)，每 个层110、 120都可以包括多个材料条，所述多个材料条彼此相邻地设 置并重叠以形成缝隙130。在该示范性实施例中，所述条的宽度范围 可以在大约l英寸到大约5英寸。条的其他宽度也是合适的。在该实 施例中，能将材料条装配成两个环并将其环绕和装在车轮140上。作 为选择，能以所需构形将材料条单独地装在车轮140上。在备选的示范性实施例中(在图1A、 1B、 2和14中未示出)，单 独的材料条能在一个或两个边缘上逐渐变细。使材料条在安装于车轮 140的安装点逐渐变细可以允许条的更完全的重叠，使材料条逐渐变细还能允许将条安装于两个不同的车轮直径，这能允许将条与不同的车轮140的不同直径相匹配。另外，使条的边缘逐渐变细可以允许将 腔的形状形成为其他合适的形状。在一示范性实施例中，腔的形状可 以包括截锥形。层110、 120的长度等于沿着位置150的车轮140的周长。在备选 的示范性实施例中，层IIO、 120的长度可以大于车轮140的周长以当 将层IIO、 120结合到车轮140时，使层IIO、 120的端部重叠。如图1A中所示，当车轮140静止时，层IIO、 120在车轮140附 近塌陷(或松弛)。通过将层IIO、 120从车轮140的中央向外拉，轮 胎旋转使层110、 120膨胀/立起。当使其上安装有车轮140的汽车移 动并且车轮140开始旋转时，离心力迫使层IIO、 120向外并迫使内层 120与外层IIO—起形成阻挡流动的隔挡件。层IIO、 120被一起加压 以使得内层120中的缝隙130被外层110密封和使得外层110中的缝 隙130被内层120密封，因而，系统100在安装于车轮140上的轮胎 的内部空气室中形成两个空气腔170、 180，内部空气室由轮胎160和 车轮140限定。外部空气腔180形成在层110、 120的轮胎(外)侧上， 内部空气腔170形成在层110、 120的车轮140 (内)侧上。在备选的示范性实施例中，如果轮胎噪声减小装置没有覆盖车轮 中的进气口 (未示出)，则能省略系统100中的层110、 120中的缝隙 130。在这种情况下，两个连续的层能形成两个层环面。作为选择，没有缝隙130 (即，没有狭缝)的阻挡流动的材料的 单一的、连续的层能形成一阻挡流动的结构，该阻挡流动的结构形成 内部和外部空气腔170、 180。在没有缝隙130的情况下，轮胎的内部 空气室能充分膨胀，因为材料的织紋没有完全阻止气流。换句话说， 材料的孔隙度既能在车轮静止时允许轮胎膨胀，又能在车轮处于运动 中时允许在离心力下立起的隔挡件的足够的阻挡流动的性质。在下文 中参考图ll描述以弯曲形状形成的类似的连续结构。层110、 120限制轮胎的内部空气室中的两个腔170、 180之间的 气流，"孔隙"(材料的织紋之间的空隙)限制但不阻止这种气流，因而，从外部腔180传递到内部腔170和从内部腔170传递到外部腔180 的声音冲击波必须穿过层110、 120。通过阻挡气流，层110、 120在 冲击波穿过其中时吸收沖击波的能量，从而减小噪声，特别是减小在 大约15Hz到大约800Hz的范围内的低频噪声和遍及大约15Hz到大 约20kHz范围的噪声。在另一个示范性实施例中，层IIO、 120在被冲击波移动位置时能 彼此交叉地滑动并产生摩擦，通过使冲击波的能量变成热能，这个所 得到的摩擦减小冲击波的低频能量，从而进一步减小与低频能量相关 的低频噪声.例如，离心力将两个层IIO、 120保持在合适位置中，当 层110、 120由于声能的沖击而移动位置时，元件的几何形状导致层 110、 120之间的移动，该移动引起层110、 120之间的摩擦，将声音 沖击波转变成热能减小了声能。如果层110、 120的一侧比另 一侧粗糙， 则两个粗糙侧能彼此相邻地设置以增大层110、 120之间的摩擦，增大 的摩擦能增大摩擦隔膜效果以更有效地将声能转变成热能。另外，单层的、连续的阻挡流动的隔挡件能通过基于材料织紋内 纤维的移动的摩擦来减小噪声，声能的沖击使纤维相对于彼此移动， 从而引起隔挡件内的摩擦并将声能转变成热能以减小声能。在一示范性实施例中，外层110能在缝隙130之间包括3英寸宽 的部分，内层120能在其缝隙130之间包括4英寸宽的部分。在层之 一上的额外的宽度能增大层110、120之间的密封以在旋转时形成阻挡 流动的隔挡件。在图14中所示的另一个备选示范性实施例中，层110、 120能结 合到轮胎160,轮胎160然后安装在车轮140上。图14是根据一示范 性实施例的轮胎噪声吸收系统1400的横截面图，其包括结合到安装于 车轮140的轮胎160上的阻挡流动的隔挡件。如所示的，阻挡流动的 隔挡件包括在位置1406结合到轮胎160的两个层1402、 1404，轮胎 160安装在车轮140上。层1402、 1404可以包括与先前参考图1A、 1B、 2和14描述的层110、 120的材料相似的材料，因而，那些材料;流衰减器。另外，层1402、 1404可以包括与先前参考图1A、 1B、 2和 14描述的层110、 120相似的结构，因而，层1402、 1404具有在其中 形成的缝隙130。外层1402从内层1404偏移以使得外层和内层1402、 1404的开口 130不重叠。能以任何合适的方式将层1402、 1404结合到轮胎160。例如，能 将层1402、 1404粘到或模制到轮胎160的胎围或侧壁中。例如，这些 备选的示范性实施例包括下列实施例将层1402、 1404的边缘编织到 轮胎160中，将层1402、 1404模制到轮胎160中，将层1402、 1404 插入胎体中的凹槽内，将层1402、 1404粘到轮胎160中或轮胎160 上，或用于将层1402、 1404结合到轮胎160的任何其他合适的方法。图3A是透视图，表示根据另一个示范性实施例的轮胎噪声吸收 系统300，其包括设置在车轮140上的阻挡流动的隔挡件。图3B是图 3A中所示的示范性系统300的横截面图。如图3A和3B中所示，系 统300包括装在车轮140上以形成阻挡气流的隔挡件的两个材料层 302、 304。层302、 304可以包括与先前参考图1A、 1B、 2和14描述 的层110、 120的材料相似的材料并能相似地结合到车轮140或轮胎 160，因而，那些材料可以具有相似的阻挡流动的性质以形成阻挡流动 的隔挡件和摩擦噪声衰减器。另外，层302、 304可以包括与先前参考 图1A、 1B、 2和14描述的层110、 120相似的结构，因而，层302、 304具有在其中形成的缝隙130。外层302从内层304偏移以使得外层 和内层302、 304的开口不重叠。如所示的，系统300包括比图1A和 1B中所示的系统100更低的横断面。系统100和300之间的主要差别 在于层302、 304形成的阻挡流动的隔挡件具有比层110、 120形成的 阻挡流动的隔挡件更低的横断面，能调节层302、 304的尺寸以形成所 需的横断面。较低的横断面能使得更容易在层302、 304上方将轮胎 160安装在车轮140上。图4A是透视图，表示根据又一个示范性实施例的轮胎噪声吸收 系统400,其包括设置在车轮140上的阻挡流动的隔挡件。图4B是图 4A中所示的示范性系统400的横截面图。如图4A和4B中所示，系统400包括装在车轮140上以形成阻挡气流的隔挡件的两个材料层 402、 404。层402、 404可以包括与先前参考图1A、 1B、 2和14描述 的层110、 120的材料相似的材料并能相似地结合到车轮140或轮胎 160，因而，那些材料可以具有相似的阻挡流动的性质以形成阻挡流动 的隔挡件和摩擦噪声衰减器。另外，层402、 404可以包括与先前参考 图1A、 1B、 2和14描述的层110、 120相似的结构，因而，层402、 404具有在其中形成的缝隙130。外层402从内层404偏移以使得外层 和内层402、 404的缝隙130不重叠。如所示的，所示的系统400的层 402、 404在比先前讨论的装置100和300更中央的位置装在车轮140 上。换句话说，不将层402、 404装在车轮140的外部部分，相反地， 将层402、 404装在更靠近车轮140中央横截面的位置。图4A和4B 中所示的构形能使得在不覆盖车轮140中的进气阀的情况下更容易将 层402、 404安装到车轮140。图5是透视图，表示根据一示范性实施例的轮胎噪声吸收系统 500，其包括形成阻挡流动的隔挡件的多个元件502。所示的系统500 包括多个单独的元件502,相邻的元件502的端部重叠。如所示的， 相邻的元件502的端部能交替叠盖。换句话说，每个元件502的一个 端部可以由相邻的元件502叠盖，其另一个端部叠盖另一个相邻的元 件502。每个元件502都可以包括与先前参考图1A、 1B、 2和14描述的 层U0、120的材料相似的材料并能相似地结合到车轮140或轮胎160，挡件和摩擦噪声i减器。
P ' 'U' " ' " S在一示范性实施例中，能将元件502 —次一个地结合到车轮140。 作为选择，能将元件502在外侧边缘处结合在一起以形成能环绕并结 合到车轮的元件502条。另外，；故相邻元件502叠盖的每个元件502 的一部分可以在其边缘处保持与车轮140分离，该构形能允许制造过 程中更大的公差。离心力将迫使元件502向外以在重叠部分彼此接触，形成阻挡流动的隔挡件。另外，当由于声音沖击波而偏斜时，元件502的重叠部 分能一起相擦，从而产生摩擦以将声能转变成热能并将声音减弱。因 而，所示的系统500能提供隔膜摩擦和流阻以减小安装到车轮140的 轮胎160内的噪声。如图5中所示，元件502的重叠部分在它们重叠的中点处通过紧 固件506彼此固定，紧固件506能保持相邻的元件502之间的对齐并 能帮助保持由元件502形成的内部空气腔170的完整性。在一示范性 实施例中，紧固件506可以包括薄塑料紧固件、线、胶、U形钉、声 波点焊或能使相邻的元件502相对于彼此恰当地保持在合适位置中的 任何其他合适的材料。作为选择，可以不固定元件502或能用一个以 上的紧固件506将元件502固定在沿着重叠处的不同位置。紧固件506所示的系统500的元件502还能安装成覆盖或不覆盖车轮140中 的进气阀(未示出)并能提供更多的空间以将轮胎160可靠地安装到 车轮140。图6A是透视图，表示根据另一个示范性实施例的轮胎噪声吸收 系统600，其包括形成阻挡流动的隔挡件的多个元件602、 604。图6B 是图6A中所示的示范性系统600的侧视图。如图6A和6B中所示， 系统600包括多个单独的元件602，每个元件602都将两个相邻的元 件604的端部叠盖一个量606。换句话"^兌，每个元件602的一个端部 叠盖相邻的元件604，其另一个端部叠盖另一个相邻的元件604。每个 元件602都代表相对于车轮140的外部元件，每个元件604.都代表相 对于车轮140的内部元件。每个元件602、 604都可以包括与先前参考图1A、 1B、 2和14描 述的层110、 120的材料相似的材料并能相似地结合到车轮140或轮胎 160,因而，那些材料可以具有相似的阻挡流动的性质以形成阻挡流动 的隔挡件和摩擦噪声衰减器。在一示范性实施例中，能在位置150处将元件602、 604 —次一个 地结合到车轮140。作为选择，能将元件602、 604在其外侧边缘处结合在一起以形成能环绕并结合到车轮140的元件602、 604条。另外， 被相邻元件602叠盖的每个元件604的一部分可以在其边缘处保持与 车轮140分离，该构形能允许制造过程中更大的公差。图7是透视图，表示根据一示范性实施例的轮胎噪声吸收系统 700,其包括结合到车轮140的多个不连续的元件702。系统700通过 接触摩擦减小噪声，每个元件702都包括当被沖击波冲击时相对于彼 此移动的两个重叠材料条。旋转的车轮提供的离心力保持两个条彼此 接触并且条之间的位移引起摩擦，摩擦的影响是使声频冲击波变成热 能，从而减小与冲击波相关的噪声。在备选的示范性实施例中，能将 另外的材料条提供给每个元件702。另外的备选示范性实施例可以包 括仅仅一个元件702或任何数量的多个结合到车轮140的元件702。图8A是根据一示范性实施例的轮胎噪声吸收系统800的透视图， 其包括形成阻挡流动的隔挡件的多个元件802。图8B是图8A中所示 的示范性系统800的横截面图。如图8A和8B中所示，系统800包括 多个互锁的元件802，每个元件802都包括组件802a、 802b。组件802a是阻挡流动的材料的外层(相对于车轮140)，其在位 置150处装在车轮140上，组件802b是阻挡流动的材料的内层(相对 于车轮140)，其在组件802a下方仅仅在其边缘处装在车轮140上， 因而，组件802a和802b的表面之间存在空间。组件802b比组件802a长以4吏得它突出到组件802a之外一个距离 D。组件802b的延伸到組件802a之外的部分稍微狭窄一点以使得其 边缘不需直接结合到车轮140。如所示的，所示的系统800包括多个 连续的元件802, —个元件802的每个组件802b的突出端部互锁在相 邻元件802的组件802a和802b的表面之间。离心力将组件802a、802b 向外推以使它们彼此接触，形成阻挡流动的隔挡件。另外，组件802a、 802b将一起相擦，从而产生摩擦以将声能转变成热能。因而，所示的 系统800能提供隔膜摩擦和流阻以减小安装到车轮140的轮胎160内 的噪声。当轮胎旋转时，系统800能提供基本上密封的、阻挡流动的隔挡件，并且当装置是松弛的时，能为轮胎膨胀提供足够的气流。在一示范性实施例中，每个元件802的组件802a、 802b能通过线、粘合剂或 任何其他合适的材料结合在一起。多个相邻的元件802能在它们的边 缘处结合在一起以形成能环绕并结合到车轮140的元件802条。作为 选择，元件802能单独地结合到车轮140。能以与这里描述的不同的各种方式将元件802成条地或单独地结 合到车轮140或轮胎160。例如，能将它们粘接到车轮，装配在凹槽 中，或粘接到轮胎。另外，如先前参考图5所描述的，能用紧固件506 将相邻的元件802固定在一起，元件802可以包括与先前参考图1A、 1B、 2和14描述的层110、 120的材料相似的材料并能相似地结合到车轮140或轮胎160，因而，声衰减器:、、 、 ' 、 '' - s 、图9A是透视图，表示根据一示范性实施例的轮胎噪声吸收系统 900，其包括形成多个阻挡流动的隔挡件的两个或更多元件902、 904。 图9B是图9A中所示的示范性系统900的横截面图。如图9A和9B 中所示，元件902、 904代表这里在图1-8的一个或多个中示出或描述 的实施例中的一个或多个。另外，元件902、 904能代表下文中在图 10-12的一个或多个中描述的实施例中的一个或多个。在一示范性实施例中，元件902、 904包括相同的结构。作为选择， 元件902、 904可以包括不同的结构。例如，元件902可以包括其中具 有开口的两个重叠的连续材料层，如图1-4的任一个中所示。元件904 可以与元件902相同。作为选择，元件904可以包括图5-8或10-12 中所示的结构中的任一个，例如如图5中所示的交替重叠的元件。与元件902、 904的结构无关，每个元件都可以包括与先前参考图 1A、 1B、 2和14描述的层110、 120的材料相似的材料并能相似地结 合到车轮140或轮胎160，因而，那些材料可以具有阻挡流动的性质 以形成阻挡流动的隔挡件和用于每个元件卯2、 904的摩擦噪声衰减两个元件902、 904结合到车轮140或轮胎160以使得它们在内部 轮胎空气室内形成三个阻挡流动的空气腔。内部空气腔170形成在车 轮140和内部元件902之间，中间空气腔975形成在元件902和904 之间，外部空气腔180形成在元件904和轮胎之间。在备选的示范性 实施例中，能用另外的元件形成更多的阻挡气流的隔挡件和内部轮胎 空气室内的空气腔。多个阻挡流动的隔挡件的形成限制通过每个隔挡 件的气流，因而吸收与穿过其中的声音冲击波相关的噪声。在一示范 性实施例中，中间空气腔975的容积可以小于内部空气腔170的容积。 在另一个示范性实施例中，中间空气腔975的容积可以比内部空气腔 170的容积小大约百分之60-75。在一示范性实施例中，元件902、 904能彼此结合，然后在位置 150结合到车轮140或轮胎160。作为选择，每个元件都能在相同或分 开的位置单独结合到车轮或轮胎。如这里讨论的，能使用各种结合手 段，包括粘合剂、夹具、插入凹槽中或其他合适的方法。.如图9A和9B中所示，元件902、 904在内部轮胎空气室内形成 三个空气腔170、 180、 975，如果需要的话，能用另外的元件形成另 外的空气腔。另外，能通过将元件902、 904结合到轮胎160来形成空 气腔170、 180、 975。图10是透视图，表示根据另 一个示范性实施例的轮胎噪声吸收系 统1000,其包括管形的阻挡气流的隔挡件1002。隔挡件1002包括以 弯曲形状编织的阻挡流动材料的管形元件以使得它装配在由车轮140 和轮胎160限定的内部轮胎空气室中。旋转的车轮提供的离心力使管 形的隔挡件立起并充满空气，形成阻挡流动的腔，阻挡流动的腔将吸 收流过隔挡件1002的冲击波以减小轮胎噪声。管形的隔挡件1002能以各种合适的方式结合在车轮周围。例如， 管形的隔挡件1002可以逐渐变细并在其端部结合，因而在一个位置中 密封空气腔。还能将它编织在一起以形成连续的圆形空气腔，能以任 何其他合适的方式将该实施例直接或预先编织或结合在车轮周围，然 后将其安在车轮上。然后，能将元件1002结合到车轮或轮胎。作为选择，可以不将其固定，通过围绕车轮140的圆周而保持在合适位置中。元件1002可以包括与先前参考图1A、 1B、 2和14描述的层110、 120的材料相似的材料并能相似地结合到车轮140或轮胎160，因而， 那些材料可以具有阻挡流动的性质以形成阻挡流动的隔挡件。图11是透视图，表示根据一示范性实施例的轮胎噪声吸收系统 1100，其包括一连续的阻挡流动的隔挡件1102。隔挡件1102包括新 月形元件，新月形元件以弯曲形状编织以使得它装配在车轮140周围。 作为选择，隔挡件1102的弯曲可以是半圆形的或任何其他合适的弯 曲。例如，隔挡件1102可以弯曲成使得它构成180到270度的圆，其 端部分开距离1104。隔挡件1102可以通过这里描述的任何合适的手 段结合到轮胎或车轮。旋转的车轮140提供的离心力使隔挡件1102 立起并充满空气，形成阻挡流动的隔挡件，阻挡流动的隔挡件将吸收 流过元件1002的冲击波以减小轮胎噪声。隔挡件1102可以包括与先前参考图1A、1B、2和14描述的层110、 120的材料相似的材料，但没有缝隙130，并能相似地结合到车轮140 或轮胎160，因而，那些材料可以具有阻挡流动的性质以形成阻挡流 动的隔挡件。同时，材料仍能提供足够的气流以允许完全的轮胎膨胀。图12是透视图，表示根据一示范性实施例的轮胎噪声吸收系统 1200，其包括多个管形的阻挡气流的隔挡件1202。隔挡件1202是管 形元件，其以弯曲形状编织且然后结合到车轮140或轮胎160,形成 多个阻挡流动的空气腔，每个空气腔都类似于先前参考图10讨论的空 气腔。作为选择，多个元件1202能在它们的端部1204结合在一起以 形成一个将装配在由车轮140和轮胎160限定的内部轮胎空气室中的 圆。旋转的车轮提供的离心力使隔挡件1202立起并充以空气，在车轮 140周围形成分开的阻挡流动的腔。图13是透视图，表示根据一示范性实施例的能用于图1-12和14 中所示的任一实施例中的代表性元件1300。因而，图13表示元件1300， 它的特性能用在任一个先前描述的实施例中的元件中以形成阻挡流动 的隔挡件。元件1300包括以沿着元件1300成纵向的方式布置的阻尼器1302，阻尼器1302能减小材料的天然共振，因而使元件1300在高 转矩的情况下仍然比较刚硬以保持适当的形状并防止破裂。阻尼能增 大吸收性能，因为如果吸收器正好与已有的声源共振地振动，则吸收 器的性能将会降低。阻尼器1302可以包括易弯的材料，如硅橡胶、渗 透性的油、线、环氧树脂、另外的织物元件或其他合适的材料。易弯 的材料能局部地加强元件1300以针对特定类型的织物形成不同的共 振特性，从而把所需的低频能量的能镨作为目标。例如，能将阻尼器 1302加到单一的位置，或作为选择，能以沿着元件1300的方式，横 向地、纵向地或以另一种合适的形态布置阻尼器1302。元件1300还包括安装部1304，安装部1304包括安装到元件1300 边缘的材料以产生复合的边缘，复合的边缘使得能容易且有效地将元 件1300安装到车轮140或轮胎160上。该结合选择对于先前提及的结 合选择提供了可能的备选方案。与元件1300的材料结合到车轮140 或轮胎160相比，安装部1304包括更容易结合到车轮140或轮胎160 的材料。在备选的示范性实施例中，安装部1304可以包括塑料、棉花、 织物、金属或用于将元件1302结合到车轮140或轮胎160的任何其他 合适的材料。能用粘合剂、线或其他合适的手段将安装部1304安装到元件1300 的材料上。如图13中所示，安装部1304包括合适的材料条，其沿着 元件1300边缘的长度结合到元件1300。作为选择，安装部1304可以 包括沿着元件1300边缘重复地安装的更小的、不同的多个片。元件1300可以包括与先前参考图1A、 1B、 2和14描述的层110、 120的材料相似的材料并能相似地结合到车轮140或轮胎160，因而，声衰减器。如这里讨论的，轮胎噪声减小装置可以包括其中具有开口的重叠材料的连续的阻挡气流层；没有开口的单个阻挡流动的和连续的层； 具有重叠和/或互锁端部的多个单独的元件；多个不连续的元件；形成 多个阻挡流动的隔挡件的两层或更多层元件；单个管形元件；半圆形元件；或多个管形元件。在示范性实施例中，这里描述的用于阻挡流动的隔挡件的材料的 小的生产过程可以包括将层或单独的元件激光切割成特定的车轮和轮 胎尺寸。大的生产过程可以是冲切。根据一示范性实施例，这里描述的轮胎噪声吸收系统能吸收在大约15Hz到大约20kHz的全部声频带中的声音。由于一些轮胎结构不 包括频率相当大地高于800Hz的噪声，所以这里描述的轮胎噪声吸收 系统还能吸收范围在大约15Hz到大约800Hz中的声音。另外，改变 阻挡流动的隔挡件的材料和由隔挡件限定的腔的大小能将系统的声频 吸收特性调节到所需范围。根据这里描述的示范性实施例的轮胎噪声吸收系统能提供几个好 处。例如，减小内部轮胎能量能减小轮胎结构迟滞性，这个作用能通 过减小引起胎面接触跳振的能量来增加胎面附着力。此外，减小迟滞 性能降低轮胎温度，这能允许轮胎制造商使用附着力较大但最高温度 较低的轮胎复合物。降低轮胎温度还能延长处于竟赛条件下的轮胎寿 命。对于商业应用，温度的降低和附着力的增加可以导致较低的滚动 阻力和较长的轮胎寿命，对于一些应用如重型卡车和公共交通，这个 作用将导致低很多的运行成本。这些改善中的每一个都能导致轮胎和 汽车性能的改善。通过吸收轮胎内的能量，装置增加了轮胎寿命，从而减小了接触 跳振。这个减小增大了轮胎与路面的附着力，这能减小轮胎和路面之 间的刮擦运动。由于被附着滑动擦掉橡胶是轮胎磨损的 一个很大的原 因，所以轮胎噪声吸收系统能增加轮胎的动态性能和附着力。在一备选的示范性实施例中(未示出)，能使用一个或多个微孔金 属层而不是织物层，金属层可以形成为在车轮140圆周上具有所需的 形状，可以结合到车轮140或安装在车轮140上的轮胎160，并且能 形成在轮胎160和车轮140之间的内部和外部空气腔170、 180。层中 的穿孔能限制外部和内部腔170、 180之间的气流，从而吸收在外部与 内部腔170、 180之间和在内部与外部腔之间传递的沖击波的低频能量。另外，如果使用多个层，则冲击波能使多个层相对于彼此移动， 从而通过将摩擦能转变成热能吸收额外的能量。根据一示范性实施例，金属层上的穿孔能产生在大约10%到大约50%的空腔饱和时的空腔 填充度的范围中的孔隙度。尽管在上面详细描述了具体实施例，但该描述仅仅是为了说明的 目的，除了上面描述的实施例之外，在不背离下面的权利要求中所限 定的本发明的精神和范围的情况下，本领域技术人员能作出所披露的 示范性实施例各方面的各种变型和与所披露的示范性实施例各方面相 应的等价步骤，本发明的范围与最宽的解释一致以便包含这种变型和 等价结构。
权利要求
1.一种用于使声音冲击波消散的系统，包括车轮，轮胎能安装在车轮上以形成由所述车轮和轮胎限定的内部空气室；阻挡流动的隔挡件，其结合到所述车轮并在内部空气室内限定一空气腔，所述隔挡件包括对穿过其中的声音冲击波提供声阻的材料，由所述隔挡件限定的空气腔具有一容积以使得所述腔内的空气对穿过所述隔挡件并进入空气腔的冲击波提供相对小的阻抗。
2. 如权利要求l所述的系统，其特征在于离心力使所述车轮周围的所述隔挡件立起以形成所述空气腔。
3. 如权利要求l所述的系统，其特征在于当被冲击波移动位置时， 所述隔挡件产生摩擦热，从而将冲击波的能量转变成热能以减小与其 相关的噪声。
4. 如权利要求l所述的系统，其特征在于所述隔挡件用至少一种 方法结合到所述车轮，所述方法选自由胶粘、巻边、模制和焊接构成 的组。
5. 如权利要求l所述的系统，其特征在于所述隔挡件包括改变系 统的共振频率的阻尼件。
6. 如权利要求l所述的系统，其特征在于所述隔挡件包括设置在 所述车轮周围的连续的阻挡流动的材料的层。
7. 如权利要求l所述的系统，其特征在于所述隔挡件包括多个彼 此相邻地设置的层，其中所迷层中的每一个都包括多个缝隙，和其中 所述层中相邻的层设置成使得相邻的层中的缝隙偏移。
8. 如权利要求7所述的系统，其特征在于所述层中的每一个都包 括与所述车轮的圆周相应的层边缘，和其中所述层在它们各自的层边缘结合在一起。
9. 如权利要求7所述的系统，其特征在于所述隔挡件包括与所述 车轮的圆周相应的隔挡件边缘，和其中所述隔挡件在隔挡件边缘结合在所述车轮周围。
10. 如权利要求1所述的系统，其特征在于所述隔挡件包括多个重查的元件，所述多个重叠的元件连续地设置在所述车轮周围以使得 所述元件中的每一个都叠盖所述元件的相邻元件的端部。
11. 如权利要求1所述的系统，其特征在于所述隔挡件包括多个 元件，所述多个元件连续地设置在所述车轮周围以使得所述元件中每 隔一个被所述元件的相邻元件叠盖在其端部中的一个上，并被所述元 件的另一个相邻元件叠盖在其端部中的另一个上。
12. 如权利要求1所述的系统，其特征在于所述隔挡件包括连续 地设置在所述车轮周围的多个互锁的元件。
13. 如权利要求1所述的系统，其特征在于所述元件中的每一个 都包括阻挡流动的材料的两个组件，第一组件比第二组件长，其中所 述互锁的元件连续地设置在所述车轮周围以使得所述元件的每一个中 的较长组件设置在所述元件的相邻元件的较长组件和短组件之间。
14. 如权利要求1所述的系统，其特征在于所述阻挡流动的隔挡件在内部空气室内限定了多个空气腔，其中所述隔挡件对穿过其中进入每一个空气腔的声音沖击波提供声阻，和其中空气腔中的每一个都 具有一容积以使得各个空气腔内的空气对穿过所述隔挡件并进入各个空气腔的冲击波提供相对小的阻抗。
15. 如权利要求1所述的系统，其特征在于所述阻挡流动的隔挡 件包括至少一个设置在所述车轮周围的管形的阻挡流动的隔挡件。
16. 如权利要求1所述的系统，其特征在于所述阻挡流动的隔挡 件包括多个设置在所述车轮周围的管形的阻挡流动的隔挡件。
17. 如权利要求l所述的系统，还包括安装到所述车轮的轮胎。
18. —种用于使声音沖击波消散的系统，包括轮胎，其能安装到车轮以形成由所述轮胎和车轮限定的内部空气室；阻挡流动的隔挡件，其结合到所述轮胎并在内部空气室内限定一 空气腔，所述隔挡件包括对穿过其中的声音冲击波提供声阻的材料，由所述隔挡件限定的空气腔具有一容积以使得所述腔内的空气对 穿过所述隔挡件并进入空气腔的冲击波提供相对小的阻抗。
19. 如权利要求18所述的系统，还包括车轮，其中所述轮胎安装 到所述车轮。
20. —种用于使声音冲击波消散的装置，包括 阻挡流动的隔挡件，其在由安装到车轮的轮胎形成的内部空气室内限定一空气腔，所述隔挡件包括对穿过其中的声音冲击波提供声阻 的材料，由所述隔挡件限定的空气腔具有一容积以使得所述腔内的空气对 穿过所述隔挡件并进入空气腔的冲击波提供相对小的阻抗。
21. 如权利要求20所述的系统，还包括车轮，其中所述隔挡件安 装到所述车轮上。
22. 如权利要求20所述的系统，还包括轮胎，其中所述隔挡件安 装到所述轮胎上。
23. 如权利要求20所述的系统，还包括车轮和轮胎，其中所述隔 挡件安装到所述车轮和所述轮胎之一上。
24. —种用于使产生噪声的冲击波消散的系统，包括 至少一个元件，其设置在由车轮和轮胎限定的内部空气室内，所述元件包括至少两个组件，其特征在于当被冲击波移动位置时，所述组件产生摩擦热，从而 将冲击波的能量转变成热能以减小与其相关的噪声。
25. 如权利要求24所述的系统，其特征在于离心力使所述元件的 每一个的所述组件彼此接触。
26. 如权利要求24所述的系统，还包括车轮，其中所述元件结合 到所述车轮。
27. 如权利要求24所述的系统，还包括轮胎，其中所述元件结合 到所述轮胎。
全文摘要
用于使车辆轮胎内的声音冲击波消散的系统包括车轮，轮胎安装在车轮上以形成由车轮和轮胎限定的内部空气室，阻挡流动的隔挡件结合到车轮或轮胎并在内部空气室内限定一空气腔。隔挡件包括对穿过其中的声音冲击波提供声阻的材料，由隔挡件限定的空气腔具有一容积以使得腔内的空气对穿过隔挡件并进入空气腔的冲击波提供相对小的阻抗。当被冲击波移动位置时，隔挡件还能产生摩擦热，从而将冲击波的能量转变成热能以减小与其相关的噪声。
文档编号B60C5/00GK101291819SQ200680030158
公开日2008年10月22日 申请日期2006年6月23日 优先权日2005年6月24日
发明者S·E·福勒-霍金斯 申请人:轮胎声学有限责任公司