轮胎噪声削减装置及其生产方法与流程

本发明涉及一种附加于轮胎内侧的噪声削减装置及其生产方法，属于轮胎制造技术领域。

背景技术：

现有普遍使用的充气橡胶轮胎，在高速滚动运行中会与摩擦的路面之间形成较大噪声而影响到外部环境与车内乘坐环境的舒适性。

经相关技术研究，产生此类滚动噪声的原因除了与路面摩擦之外，还因为轮胎内腔气压分布不均衡，从而导致胎面花纹块与路面接触时在印痕范围内形成不规则的气流。在车辆自重与牵引力的共同影响下，当轮胎进入胎面印痕范围内时会形成胎体局部下沉，而当轮胎驶出印痕范围时，胎体局部恢复原状，周而复始。在此间期，因轮胎内部空腔体积与形状发生变化而造成空腔振动明显，进而伴随此类内腔体积变化而形成气体振动波形，这就造成了内腔气流扰动而形成的空腔噪声。

目前针对充气轮胎空腔噪声的研究成果中，未发现有提出针对性的削减技术方案，对于此类轮胎噪声的解决方案未能真正解决上述噪声发生的主因和有效手段。

有鉴于此，特提出本专利申请。

技术实现要素：

本发明所述轮胎噪声削减装置及其生产方法，在于解决上述现有技术问题而采取在轮胎内部加装具有交错排列布局的静音层结构，以吸收并削减因高速行驶而导致胎面与路面接触形成的内部空气振动噪声。

为实现上述设计目的，所述的轮胎噪声削减装置，包括有一基带，在基带上粘接有至少一组静音层，每组静音层沿基带的纵向间隔均匀地排列；

静音层具有2层聚氨酯发泡材料叠加而成的结构，在除与基带粘接的其他端面上均匀地排列有羽毛尾缘状锯齿突起。

如上述基本设计构思，静音层的聚氨酯发泡材料本身具有的多孔洞结构，而且静音层具有数个大小不一的仿生棉块，通过专门的耐高温、阻燃的胶粘固定剂粘接在硫化后的胎胚内侧，从而能够吸收内腔空气振动产生的能量，达到噪声削减的目的。

静音层除2层材料叠加面之外其他端面采取的锯齿突起，是根据鸮类鸟类羽毛吸收振动声波的仿生学特点而设计的，针对上述空腔噪声的成因而针对性的吸收振动声波，从而达到降低行驶噪声的使用性能。

为提高针对空腔振动波的吸收与削减能力，进一步的改进与优选方案是，所述静音层的每层聚氨酯发泡材料的叠加面上，沿纵向形成有至少一条正玄波状的凹槽；2层聚氨酯发泡材料叠加后，上下凹槽对接成管状的正玄波状通道。

静音层采用双层发泡材料，上下2层的叠加层之间形成有正玄为基元的波状通道，结合发泡材料本身的孔状结构特性，能够有效地形成针对空腔振动波的隔断与吸收，噪声削减效果进一步得到加强。

根据现有常用、通用充气轮胎的断面宽度、轮辋半径尺寸的具体数值，为优化噪声削减性能而可采取以下改进方案，所述正玄波状的凹槽，其波形相邻两波峰之间的距离(lc)在(0.2-30)厘米之间。

针对断面宽度在225毫米以下的轮胎噪声削减装置，所述静音层设置有2组，且沿基带的纵向依次、间隔地排列；

第一组静音层具有数个单一尺寸的聚氨酯发泡材料；

第二组静音层具有数排聚氨酯发泡材料，每排包括具有不同尺寸大小的2块聚氨酯发泡材料、且沿第一组静音层的纵向两端对称地排列；

第二组静音层中，每排聚氨酯发泡材料相互间沿基带的纵向中心线对称地排列；

沿基带纵向、第二组静音层距离第一组静音层最远距离(la)在(0.1-25)厘米之间；在每排聚氨酯发泡材料中，沿基带的纵向距离(lb)在(0-100)厘米之间。

其中，最远距离(la)为第二组静音层与第一组静音层的周向定位尺寸。沿基带的纵向距离(lb)是第二组静音层中的周向错位定位尺寸。

针对断面宽度在225毫米以上的轮胎噪声削减装置，所述静音层设置有2组，且沿基带的纵向中心线对称地排列；

2组聚氨酯发泡材料的纵向对称边缘之间的间距(w1)在(0-4.5)厘米之间，且在所述纵向对称边缘上设置有数个、连续排列的三角形突起。

在第三组静音层、第四组静音层之间，相邻2块聚氨酯发泡材料的最远纵向距离(le)在(0-110)厘米之间；

在第三组静音层或第四组静音层中，相邻2块聚氨酯发泡材料的最长纵向距离(ld)在(0.1-25)厘米之间。

针对断面宽度在225毫米以上的轮胎，所述的噪声削减装置在周向上采用对称的两种错位排列方式，而且沿纵向中心线两边形成一个凹凸的通道，当轮胎在行驶过程中形成的空腔振动波进入该通道时，能够有效地打破振动波并吸收部分振动能量。相应地，噪声得以削减。

最远纵向距离(le)、最长纵向距离(ld)均为周向定位尺寸。

在应用上述轮胎噪声削减装置设计特征的基础上，本申请同时提出一种轮胎噪声削减装置的生产方法。具体地，通过整体吸附发泡工艺而制作至少一组静音层，在基带上粘接静音层；

每组静音层沿基带的纵向间隔均匀地排列；

静音层为2层叠加结构、且每层是相邻气泡构成连通通道的发泡聚氨酯材料；

在除与基带粘接的其他端面上，均匀地排列有羽毛尾缘状锯齿突起；

将粘有静音层的基带另一面，沿硫化后胎胚的内侧周向中心线进行粘接。

进一步地，所述的静音层，其2层聚氨酯发泡材料叠加后，沿纵向对接形成管状的、正玄波状通道。

具体粘接工艺过程是，所述的基带选用改性压敏丙烯酸粘合剂制成的无基材胶带，再辅助以纤维构成的双面胶带；

在粘接过程中，首先对胎胚内侧周向中心线粘接区域进行研磨以除去离型剂，然后依次贴附、粘接带有静音层的基带。

综上内容，所述轮胎噪声削减装置及其生产方法具有的优点有：

1、较之于现有静音结构设计，本申请能够更有效地降低空腔噪声而提升车辆行驶过程中的舒适度。

2、基于有限元模拟仿真而提供多种类型与结构特征的静音层设计，特别是采取多组间错位设计方式，能够针对性地增加与内腔空气的接触面积，既能避免轮胎发热过高、且能提高吸收能量的比例，噪声削减效果更佳。

3、本申请结构较为简单，对材料要求不高、且可避免因过度增重而导致轮胎滚动阻力的明显升高。

4、在设计上采用仿生学技术，噪声削减能力明显改善。

附图说明

现结合以下附图来进一步地进行说明。

图1是断面宽度在225毫米以下的轮胎噪声削减装置示意图；

图2是图1中部分结构剖面示意图；

图3是图2中a-b向剖示图；

图4是断面宽度在225毫米以上的轮胎噪声削减装置示意图；

图5是静间层外端面局部放大效果图；

图6是图5中c-d向剖示图；

图7是本申请粘接地胎胚内侧的示意图；

图8是断面宽度在225毫米以下的轮胎内侧局部图；

图9是断面宽度在225毫米以上的轮胎内侧局部图；

图10是噪声削减对比示意图。

如图1至图10所示，基带1，静音层2，气密层3，第一组静音层21，第二组静音层22，第三组静音层23，第四组静音层24，锯齿突起25，凹槽26，三角形突起27。

具体实施方式

实施例1，如图5至图7所示，一种轮胎噪声削减装置主要包括有：

基带1，

在基带1上粘接有2组静音层2，每组静音层2沿基带1的纵向间隔均匀地排列；

静音层2具有2层聚氨酯发泡材料叠加而成的结构，在除与基带1粘接的其他端面上均匀地排列有羽毛尾缘状锯齿突起25。

锯齿突起25采用仿生学相关设计理念，是根据鸮类鸟类的羽毛结构而设计的。鸮类羽毛结构末端都是类似锯齿型结构，基于这种结构在飞行过程中，噪声很低。经研究表明，鸟类羽毛末端的锯齿形结构，使得飞行中空气气流在羽毛尾端锯齿结构的影响下会形成气流的压力面和吸力面，从而抑制层流边界层，达到抑制尾缘附近的气流强度的作用。另外，该仿生结构在噪声削减装置表面能够促进内腔振动波相互间的混合，既能够促使锯齿形边界处的振动气流强度减弱，又能利用聚氨酯发泡材料的多孔洞特性而促使气流发生相位变化，进一步地实现噪声降低。

如图1至图3，以及图8所示，对于断面宽度在225毫米以下的轮胎，所述噪声削减装置的静音层2，在每层聚氨酯发泡材料的叠加面上，沿纵向形成有至少一条正玄波状的凹槽26；2层聚氨酯发泡材料叠加后，上下凹槽26对接成管状的正玄波状通道。

聚氨酯发泡材料优先选择相邻气泡之间构成连通的材料，且构成的管状正玄波状通道能够有效地吸收不同频段的空腔噪声。

正玄波状的凹槽26，其波形相邻两波峰之间的距离lc为4厘米。该两波峰的间距设计，依据的是空腔噪声频率集中区域在180hz到250hz之间的特点，以实现增加噪声削减装置的内部气流变化，通过振动波相混合以充分地利用聚氨酯发泡材料的多孔特性，用以抑制和减弱轮胎空腔噪声。

静音层2设置有2组，且沿基带1的纵向依次、间隔地排列；

第一组静音层21具有数个单一尺寸的聚氨酯发泡材料；

第二组静音层22具有数排聚氨酯发泡材料，每排包括具有不同尺寸大小的2块聚氨酯发泡材料、且沿第一组静音层21的纵向两端对称地排列；

第二组静音层22中，每排聚氨酯发泡材料相互间沿基带1的纵向中心线对称地排列；

具体地，沿基带1纵向、第二组静音层22距离第一组静音层21最远距离la为5厘米；

在每排聚氨酯发泡材料中，沿基带1的纵向距离lb为20厘米。

如图4和图9所示，对于断面宽度在225毫米以上的轮胎，所述噪声削减装置的静音层2设置有2组，且沿基带1的纵向中心线对称地排列；

2组聚氨酯发泡材料的纵向对称边缘之间的间距w1为2厘米，且在所述纵向对称边缘上设置有数个、连续排列的三角形突起27；

在车辆行驶过程中，轮胎不断接触路面而间断形成不同的印痕范围。当轮胎进入印痕范围内时，受到车辆自重与牵引力影响，轮胎局部下沉；当轮胎驶出印痕范围时，轮胎局部恢复原状；在上述间隔周期内形成因内腔体积变化而生成空腔振动波。上述三角形突起27所构成的连续凹凸通道，通过波峰与波谷形成的压力面与吸收面的作用，一方面能够有效地吸收和减弱不同频段的空腔噪声振动，另一方面也可打乱空腔噪声的振动频率，从而避免轮胎共振噪声的出现。

在第三组静音层23、第四组静音层24之间，相邻2块聚氨酯发泡材料的最远纵向距离le为4厘米；

在第三组静音层23、第四组静音层24中，相邻2块聚氨酯发泡材料的最长纵向距离ld为12厘米。

如图1至图9所示，所述轮胎噪声削减装置的生产方法是，通过整体吸附发泡工艺而制作至少一组静音层2，在基带1上粘接静音层2；

每组静音层2沿基带1的纵向间隔均匀地排列；

静音层2为2层叠加结构、且每层是相邻气泡构成连通通道的发泡聚氨酯材料；

在除与基带1粘接的其他端面上，均匀地排列有羽毛尾缘状锯齿突起25；

将粘有静音层2的基带1另一面，沿硫化后胎胚的内侧周向中心线进行粘接。

其中，所述静音层2的2层聚氨酯发泡材料叠加后，沿纵向对接形成管状的、正玄波状通道。

所述基带1，选用改性压敏丙烯酸粘合剂制成的无基材胶带，再辅助以纤维构成的双面胶带；

在粘接过程中，首先对胎胚内侧周向中心线粘接区域进行研磨以除去离型剂，然后依次贴附、粘接带有静音层2的基带1。

如图10所示的是轮胎内腔噪声测试对比图，轮胎在车辆行驶过程中采取本申请所提出的2种静音层排列方式，相比于无本申请所述削减装置，在200hz左右的噪声频率集中区，空腔噪声下降最为明显。

综上内容，结合附图中给出的实施例仅是实现本发明目的的优选方案。对于所属领域技术人员来说可以据此得到启示，而直接推导出符合本发明设计构思的其他替代结构。由此得到的其他结构特征，也应属于本发明所述的方案范围。