[发明专利]基于声子晶体降噪理论的抑制汽车胎内空腔共振的结构

说明书

本发明一种基于声子晶体降噪理论的抑制汽车胎内空腔共振的结构，其特征在于它包括一条长矩形橡胶或塑料基带，基带一侧按矩形阵列分布有橡胶圆柱。其中，橡胶基带和橡胶圆柱制造为一体。安装时固接在轮辋深槽内，用约束带约束，轮胎装入一侧胎唇后剪断取出约束带，再装入另一侧胎唇；拆卸轮胎时，先拆卸一侧胎唇，用约束带约束橡胶圆柱，再拆卸另一侧胎唇。相比于添加普通吸声材料，在轮胎装卸时不易损坏，通过参数优化和布局优化可使附加重量小，可以有效抑制在200～300Hz范围内的轮胎空腔共振噪声。为了保证动平衡，橡胶圆柱在基带上的布局需满足结构的对称性，保证安装到轮辋深槽内后，橡胶圆柱关于轮心中心对称。

技术领域

本发明提出一种基于声子晶体降噪理论的抑制汽车胎内空腔共振的结构，它具体涉及控制汽车胎内空腔共振的声子晶体降噪结构设计,属于汽车技术领域。

技术背景

汽车的NVH特性是体现车辆舒适性的重要指标，随着汽车动力系统振动和噪声的不断降低以及新能源车辆的推广，轮胎空腔共振噪声已成为影响车辆NVH性能的突出问题。汽车行驶时，路面和胎面不平整接触激起轮胎宽频振动，导致由车轮的轮辋和轮胎内表面之间形成的空腔系统发生共振，在空腔内形成驻波，进而引起车轮振动，致使该振动能量通过悬架系统传至车内，产生车内噪声，给整车NVH性能带来负面影响。

在降低胎内空腔共振噪声方面，目前的主要解决方案是向空腔内添加吸声材料，但由于成本高、需附加质量、易产生动不平衡等缺点，且带来额外的维护成本。

声子晶体是近年来发展起来的一种弹性常数和密度按周期性分布、具有弹性波带隙的新型人工周期性复合材料，其弹性波带隙可人为设计，进而可解决特定频率范围内的降噪问题。而胎腔共振其频率稳定，因此，声子晶体具有抑制声腔共振的前景。

鉴于此，本发明提出一种基于声子晶体降噪理论的抑制汽车胎内空腔共振的结构，针对胎内空腔的共振频率，通过以车轮胎内空腔结构的匹配，并考虑轮胎拆装的便利，对声子晶体降噪结构进行设计，达到降低汽车胎内空腔共振噪声的目的。

发明内容

1、目的：

本发明的目的是提出一种基于声子晶体降噪理论的抑制汽车胎内空腔共振的结构。

2、技术方案：

本发明提出一种基于声子晶体降噪理论的抑制汽车胎内空腔共振的结构，其特征在于，声子晶体结构包括一条长矩形弹性体基带，基带的正面上按规则几何规律的周期阵列分布有弹性体圆柱，反面为平面。周期阵列的几何形状可以为正方形、矩形、三角形等。弹性体材料为天然橡胶、合成橡胶、塑料等具有弹性的高分子材料。为了保证动平衡，圆柱在基带上的布局需满足结构的对称性，保证安装到轮辋深槽内后，橡胶圆柱关于轮心中心对称。基带的设计宽度在具体车轮轮辋深槽宽度的5％-90％之间，在10mm-60mm之间，厚度在0.5mm-10mm之间，圆柱的直径在1mm-20mm之间，圆柱的高度在1mm-160mm之间，圆柱排列的填充率不高于80％，圆柱间的间隙不低于直径长度的5％。它们之间的关系是：弹性体基带和弹性体圆柱制造为一体。

声子晶体结构在轮辋上的安装流程如下：将声子晶体结构沿轮辋深槽的外轮廓圆周固接于轮辋的深槽中，用等宽或略宽于声子晶体结构的柔软材质的约束带环绕在声子晶体结构的上方(柔软材质的材料可以为塑料或橡胶等)，将弹性体圆柱向同一方向弯折并约束在约束带的下方，约束带通过锁扣首位连接，完成声子晶体结构在轮辋深槽内的固定。之后按照传统的装胎方式安装轮胎，在轮胎拆装机上将一侧胎唇首先装入轮辋，之后在装入另一侧胎唇之前，打开锁扣，松开对弹性体圆柱的约束，从空腔中取出约束带。最后，完成另一侧胎唇在轮辋上的安装即可。此外，在拆卸轮胎时，同理需要先拆下一侧胎唇，将约束带环绕在声子晶体结构的上方，将弹性体圆柱向同一方向弯折并约束在约束带的下方，约束带用锁扣首位连接，完成声子晶体结构在轮辋深槽内的固定，然后再将另一侧胎唇拆下。弹性体圆柱在深槽圆周上的分布满足关于轮心中心对称，以保证动平衡。