基于减重窝结构设计的减振降噪汽车铝合金车轮制造技术

本发明专利技术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。本发明专利技术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。本发明专利技术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。适于推广使用。适于推广使用。

【技术实现步骤摘要】
基于减重窝结构设计的减振降噪汽车铝合金车轮


[0001]本专利技术涉及汽车车轮
，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。

技术介绍

[0002]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。
[0003]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。
[0004]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。
[0005]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。
[0006]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。

技术实现思路

[0007]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术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。
[0008]根据本专利技术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：
[0009]车轮本体，所述车轮本体为铝合金件，且设有减重窝；
[0010]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。
[0011]根据本专利技术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，本专利技术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。
[0012]根据本专利技术的一些实施例，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。
[0013]根据本专利技术的一些实施例，所述减重窝的类型包括主减重窝、辅减重窝和法兰盘减重窝，所述蜂窝结构设于所述主减重窝中，所述声学黑洞梁结构设于所述辅减重窝处，所述局域共振单元结构设于所述法兰盘减重窝中。
[0014]根据本专利技术的一些实施例，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。
[0015]根据本专利技术的一些实施例，所述蜂窝结构本体为分形蜂窝结构。
[0016]根据本专利技术的一些实施例，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；
[0017]所述声学黑洞梁结构的厚度随长度的变化规律遵循以下公式：
[0018][0019]其中，h为所述声学黑洞梁结构的厚度，x为所述声学黑洞梁结构的长度，ε和m为常数，m≥2，m可由所述减重窝自身参数得到，ε可在其他参数已知的情况下，由x0处的连续条件求得，h0是所述声学黑洞梁结构厚度均匀部分的厚度。
[0020]根据本专利技术的一些实施例，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。
[0021]根据本专利技术的一些实施例，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。
[0022]根据本专利技术的一些实施例，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分别由内至外依次包覆在所述柱状金属内芯上。
[0023]根据本专利技术的一些实施例，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。
[0024]根据本专利技术的一些实施例，所述减振降噪结构处填充有阻尼材料。
[0025]根据本专利技术的一些实施例，所述减振降噪结构与所述车轮本体一体铸造成型；或所述减振降噪结构为单独加工结构并组装于所述减重窝中。
[0026]本专利技术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，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0027]本专利技术的上述和/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：
[0028]图1为本专利技术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。
[0029]图2为图1中A部分的结构示意图。
[0030]图3为本专利技术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。
[0031]图4为图3中B部分的结构示意图。
[0032]图5为本专利技术实施例中的一种蜂窝结构。
[0033]图6为本专利技术实施例中的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
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，且设有减重窝；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，所述减重窝的类型包括主减重窝、辅减重窝和法兰盘减重窝，所述蜂窝结构设于所述主减重窝中，所述声学黑洞梁结构设于所述辅减重窝处，所述局域共振单元结构设于所述法兰盘减重窝中。4.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。5.根据权利要求4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。6.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；所述声学黑洞梁结构的厚度随长度的变化规律遵循以下公式：其中，h为所述声学黑洞梁结构的厚度，x为所述声学黑洞梁结构的长度，ε和...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘献栋，胡学满，单颖春，姚政成，何田，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：