一种消声装置、消声轮毂及车轮

1.本发明涉及消声技术领域，尤其是涉及一种车辆消声装置。


背景技术：

2.汽车在行驶过程中，在轮胎与轮毂的轮辋之间形成的轮胎空气室内产生的气柱共振成为汽车载荷噪声的因素。气柱共振是指行驶中从路面向轮胎胎面传递的随机激振输入使轮胎空气室内的空气振动，在轮胎空气室的共振频率附近产生的共振现象。在共振作用下，轮胎空气室内产生气柱共振噪音。并且，气柱共振噪音经由悬架传递到车身，在车内以载荷噪声的形式被感知。空腔共鸣音的峰值频率与轮胎空腔尺寸相关，一般在150～250hz之间存在明显且尖锐的共振峰值，给车内乘客带来不悦的感受。
3.为了降低轮胎空腔共振噪声，主要解决方案是在空腔内添加吸音件，但在轮胎转动时，由于胎面反复压缩变形，造成吸音件损坏或与胎面脱离，吸音效果不能得有长期有效的保持。


技术实现要素：

4.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出了一种消声装置，通过在消声空腔内设置上下交错的隔板来改变消声空腔的体积同时增加声波传播的路径长度，从而影响共振频率以及增强声波耗散效果，进而增强消声的目的。
5.根据本发明第一方面实施例的一种消声装置，包括：
6.本体，所述本体的侧壁上设有消声口；
7.消声管，所述消声管设于所述本体内，所述消声管的一端与所述消声口连通；以及
8.消声腔，所述消声腔设于所述本体内，所述消声腔与所述消声管的另一端连通，所述消声腔内设有若干个弹性挡板。
9.根据本发明的一些实施例中，若干个所述弹性挡板采用相互交错结构设置于所述消声腔内。
10.根据本发明的一些实施例中，相邻所述弹性挡板之间的共振频率设为不同。
11.根据本发明的一些实施例中，所述消声管上设有折弯部。
12.根据本发明第二方面实施例的消声轮毂，包括：轮辋和若干个消声器，若干个所述消声器环绕所述轮辋的周向设置，所述消声器采用如权利要求1至4任一所述的消声装置，且若干个所述消声器的共振频率均设为不同。
13.根据本发明的一些实施例中，所述轮辋上设有第一凸台，所述消声器包括凹陷部和第一安装部，所述凹陷部设于所述消声器的一端，所述第一安装部设于所述凹陷部上，装配时，所述第一凸台嵌设于所述凹陷部内，所述第一安装部与所述第一凸台限位连接。
14.根据本发明的一些实施例中，所述轮辋上还设有第二凸台，所述消声器还包括第二安装部，所述第二安装部沿所述本体的上端部向外延伸设置，装配时，所述第二安装部覆在所述第二凸台上且与所述第二凸台限位连接。
15.根据本发明的一些实施例中，所述消声轮毂还包括：第一螺钉，所述第一安装部上设有第一螺纹孔，所述第一凸台上设有第二螺纹孔，所述第一螺钉依次穿设于所述第一螺纹孔和第二螺纹孔内；和/或
16.还包括：第二螺钉，所述第二安装部上设有第三螺纹孔，所述第二凸台上设有第四螺纹孔，所述第二螺钉依次穿设于所述第三螺纹孔和第四螺纹孔内。
17.根据本发明第三方面实施例的车轮，包括：
18.轮毂，所述轮毂采用如上述任一方案所述的消声轮毂；
19.轮胎，所述轮胎装配于所述轮毂上。
20.有益效果：
21.通过设置若干个弹性挡板后，可以增强声波耗散效果，有效地加强了共振噪声的衰减效果，即使当入射声波频率远离共振器固有频率时，也能大大提升消声作用，从而可以在宽频范围内降低轮胎空腔共振声，极大地提高了降噪效果。
22.同时，通过改变弹性挡板的尺寸影响消声腔的体积，从而可以在不改变消声装置的整体尺寸影响消声装置固有的频率，有利于将消声装置规格标准化、小型化。
23.本发明其他附加方面和优点将在下面的具体实施方式的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
24.本发明的上述和/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：
25.图1是根据本发明某一实施例的消声装置的整体结构示意图；
26.图2是根据本发明某一实施例的消声装置的剖面结构示意图；
27.图3是根据本发明某一实施例的消声轮毂的结构示意图；
28.图4是根据本发明某一实施例的消声轮毂的局部放大示意图1；
29.图5是根据本发明某一实施例的消声轮毂的局部放大示意图2；
30.图6是根据本发明消声装置的消声效果仿真结果示意图。
31.附图标记：
32.100、消声装置；200、消声轮毂；
33.11、消声口；12、消声管；121、折弯部；13、消声腔；2、弹性挡板；3、轮辋；31、第一凸台；32、第二凸台；4、凹陷部；5、第一安装部；6、第二安装部；7、第一螺钉；8、第二螺钉。
具体实施方式
34.下面详细描述本发明的实施例，参考附图描述的实施例是示例性的，下面详细描述本发明的实施例。
35.下面参考图1、图2描述根据本发明实施例的一种消声装置100。
36.结合图1、图2所示的，本发明实施例的一种消声装置100整体包括：
37.本体以及设于本体内的消声管12和消声腔13，其中，该本体可以固定或可拆卸设置于轮辋3上，在本体的侧壁上设有消声口11，消声管12的一端与消声口11连通，消声管12的另一端与消声腔13与连通，在消声腔13内设有若干个弹性挡板2，弹性挡板2以具有弹性
的高分子材料为材质，例如：天然橡胶、合成橡胶以及eva树脂等。
38.使用时，振动噪声产生的声波从消声口11依次进入消声管12、消声腔13内，从而类比形成一个空气弹簧，当入射声波频率与消声装置100的频率一致时，发生的共振幅度最大，消耗的能量最多，从而起到消声的效果。
39.具体的，由于单个消声装置可看成由几个声学作用不同的声学元件所组成，开口管内及管口附件空气随声波而振动，是一个声质量元件；空腔内的压力随空气的胀缩而变化，是一个声顺元件；而空腔内的空气在一定程度内随声波而振动，也具有一定的声质量。空气在开口壁面的振动摩擦，由于粘滞阻尼和导热的作用，会使声能损耗，它的声学作用是一个声阻。因此，当入射声波的频率接近共振器的固有频率时，孔颈的空气柱产生强烈振动，在振动过程中，由于克服摩擦阻力而消耗声能。但是，共振器吸声系数随频率而变化，最高吸声系数出现在共振频率处，当入射声波频率远离共振器固有频率时，共振器振动很弱，此时声吸收作用很小。
40.由此，在消声腔13内设置若干个弹性挡板2后，可以增强声波耗散效果，有效地加强了共振噪声的衰减效果，即使当入射声波频率远离共振器固有频率时，也能大大提升消声作用，从而可以在宽频范围内降低轮胎空腔共振声，极大地提高了降噪效果。
41.此外，该结构设计能通过改变弹性挡板2的尺寸影响消声腔13的体积，从而可以在不改变消声装置100的整体尺寸影响消声装置100固有的频率，有利于将消声装置100规格标准化、小型化。
42.进一步地，在上述实施例的基础上，如图2所示，若干个弹性挡板2采用相互交错结构设置于消声腔13内，交错设置的弹性挡板2可以形成“s”形气流通道，该“s”形通道能够延长了声波在消声腔13内的传播路径，由此增强声波耗散效果，有效地加强了共振噪声的衰减效果。
43.在本发明的一些实施例中，相邻所述弹性挡板2之间的共振频率设为不同，具体的，当入射声波的频率接近各个弹性挡板2的固有频率时，共振幅度最大，而不同固定频率的弹性挡板2对应不同的共振频率，因此通过多个不同固定频率的弹性挡板2能够提升整个消声装置100的消声频率范围以及消声效果。
44.在本发明的一些实施例中，如图2所示，消声管12上设有折弯部121，根据共振频率的公式可知，消声管12的长度能够影响整个消声装置100自身的固有频率，在某些共振频率下，会出现消声管12过长的情况；由此，通过设置折弯部121可以缩短消声装置100占用的空间长度，以便于在固定的空间下设置更多的消声装置100，同时也能避免消声装置100在本体外留下长长的管子，出现不便于固定的情况发生。
45.结合图3至图5所示的，本发明实施例的消声轮毂200，包括轮辋3和若干个消声器，若干个消声器环绕轮辋3的周向设置，其中，该消声器采用上述实施例的消声装置100，并且若干个所述消声器的共振频率均设为不同，具体的，每个消声器的固有共振频率可以采用频率范围内声压幅值所对应的共振频率，从而使得不同频率参数设置的消声器用于消除相应的频率的空腔共振噪声。由此，通过多个消声装置100的设置，可以在较宽的频段上极大地降低噪声，最终处于一个较低的水平，达到很好的宽频降噪的目的。
46.进一步地，在上述实施例的基础上，如图3、图4所示，轮辋3上设有第一凸台31，消声器包括凹陷部4和第一安装部5，其中，凹陷部4设于消声器的消声口11侧的一端，第一安
装部5设于凹陷部4上，装配时，第一凸台31嵌设于凹陷部4内，第一安装部5与第一凸台31限位连接；具体的，该实施例中，凹陷部4呈u型口状，故当第一凸台31嵌设于凹陷部4内时，可以同时对消声装置100的周向和轴向方向进行限位，避免出现消声装置100沿轮辋3周向和轴向上的位移，从而能够大大提升装配可靠性。
47.再进一步地，在上述实施例的基础上，如图3、图5所示，轮辋3上还设有第二凸台32，消声器还包括第二安装部6，第二安装部6沿本体的上端部向外延伸设置，装配时，第二安装部6覆在第二凸台32上且与第二凸台32限位连接；由此，通过该结构设置，可以实现对消声装置100两端的限位，从而进一步地提升消声器的装配可靠性。
48.再进一步地，在上述实施例的基础上，如图3所示，消声轮毂200还包括：第一螺钉7，第一安装部5上设有第一螺纹孔，第一凸台31上设有第二螺纹孔，装配时，可以将第一螺钉7依次穿设于第一螺纹孔和第二螺纹孔内，从而将消声器的一端可靠地连接于轮辋3上，采用螺钉和螺纹孔的配合能够简化安装的结构，降低安装部的设计和使用成本。
49.同理，消声轮毂200还包括第二螺钉8，第二安装部6上设有第三螺纹孔，第二凸台32上设有第四螺纹孔，装配时，第二螺钉8依次穿设于第三螺纹孔和第四螺纹孔内，从而将消声器的另一端可靠地连接于轮辋3上，通过该方式能够简化安装的结构，以降低安装部的设计和使用成本。
50.根据本发明实施例的车轮，包括轮毂和装配于轮毂上的轮胎，其中，轮毂采用的是上述实施例的消声轮毂200，通过消声轮毂200的设置能够降低车轮在行驶过程中产生的共振噪声，从而提升车辆的nvh性能，进而满足用户更进一步地舒适的要求，也有利于提升用户满意度。
51.以上对本实施方式进行了说明，为了验证本发明方案的效果，设置不同方案进行仿真验证。
52.第一种方案是不具备消声装置的轮胎空腔，作为参考模型；
53.第二种方案是安装根据轮胎空腔共振频率而设计的本发明的消声装置；
54.第三种方案同样为安装本发明的消声装置，但隔板尺寸有所不同。
55.其中，第二种方案所用消声装置在前文已进行详述，具体的，由轮胎空腔共振频率仿真模型中，两个消声装置在轮辋周向对称布置，消声装置内部设置有5个隔板，隔板均布在消声装置中，隔板长度l1均设置为l2的55％，其厚度与消声装置壁厚一致。
56.第三种方案同样为安装本发明涉及的消声装置，其结构参数与第二种方案基本一致，有所区别的是其隔板长度设置为消声装置宽度的60％。
57.图6是对不同方案仿真获得的频谱对比图。其中横轴表示频率，纵轴表示声压幅值。
58.图6中曲线a为不加消声装置的轮胎空腔仿真结果图，即第一种方案的声压级频率响应曲线，可以看出未安装消声装置时，轮胎空腔在共振频率处产生一个较大声压幅值。
59.图6中曲线b为第二种方案的声压级频率响应曲线，加入本发明的消声装置之后，声压幅值轮胎空腔共振频率处的声压级幅值有了明显的降低，且从整体来看，虽然加入消声装置之后，在轮胎空腔共振频率附近频率处会有额外峰值，但其明显小于未安装消声器时情况，加入本发明消声装置之后，轮胎噪声整体得到了降低，达到了降噪的效果。
60.图6中曲线c为第三种方案的声压级频率响应曲线，同样为本发明消声装置，与第
二种方案一样，可以抑制胎内空腔共振。通过与曲线b对比可以看出，第三种方案虽然在轮胎空腔共振频率附近声压幅值较高，但其消声频带更宽，并且这种方案可以更好地应对车辆运行情况。
61.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
62.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。
63.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种消声装置，其特征在于，包括：本体，所述本体的侧壁上设有消声口；消声管，所述消声管设于所述本体内，所述消声管的一端与所述消声口连通；以及消声腔，所述消声腔设于所述本体内，所述消声腔与所述消声管的另一端连通，所述消声腔内设有若干个弹性挡板。2.根据权利要求1所述的一种消声装置，其特征在于，若干个所述弹性挡板采用相互交错结构设置于所述消声腔内。3.根据权利要求1所述的一种消声装置，其特征在于，相邻所述弹性挡板之间的共振频率设为不同。4.根据权利要求1所述的一种消声装置，其特征在于，所述消声管上设有折弯部。5.一种消声轮毂，其特征在于，包括：轮辋和若干个消声器，若干个所述消声器环绕所述轮辋的周向设置，所述消声器采用如权利要求1至4任一所述的消声装置，且若干个所述消声器的共振频率均设为不同。6.根据权利要求5所述的一种消声轮毂，其特征在于，所述轮辋上设有第一凸台，所述消声器包括凹陷部和第一安装部，所述凹陷部设于所述消声器的一端，所述第一安装部设于所述凹陷部上，装配时，所述第一凸台嵌设于所述凹陷部内，所述第一安装部与所述第一凸台限位连接。7.根据权利要求6所述的一种消声轮毂，其特征在于，所述轮辋上还设有第二凸台，所述消声器还包括第二安装部，所述第二安装部沿所述本体的上端部向外延伸设置，装配时，所述第二安装部覆在所述第二凸台上且与所述第二凸台限位连接。8.根据权利要求7所述的一种消声轮毂，其特征在于，还包括：第一螺钉，所述第一安装部上设有第一螺纹孔，所述第一凸台上设有第二螺纹孔，所述第一螺钉依次穿设于所述第一螺纹孔和第二螺纹孔内；和/或还包括：第二螺钉，所述第二安装部上设有第三螺纹孔，所述第二凸台上设有第四螺纹孔，所述第二螺钉依次穿设于所述第三螺纹孔和第四螺纹孔内。9.一种车轮，其特征在于，包括：轮毂，所述轮毂采用如权利要求5至8任一所述的消声轮毂；轮胎，所述轮胎装配于所述轮毂上。

技术总结
本发明公开了一种消声装置、消声轮毂及车轮，包括本体以及设于本体内的消声管和消声腔，所述本体的侧壁上设有消声口，所述消声管设于所述本体内，所述消声管的一端与所述消声口连通，所述消声腔设于所述本体内，所述消声腔与所述消声管的另一端连通，所述消声腔内设有若干个弹性挡板。由此，通过设置若干个弹性挡板后，可以增强声波耗散效果，有效地加强了共振噪声的衰减效果，即使当入射声波频率远离共振器固有频率时，也能起到一定的消声作用，从而可以在宽频范围内降低轮胎空腔共振声，极大地提高了降噪效果。大地提高了降噪效果。大地提高了降噪效果。


技术研发人员：张永斌 张振威 张小正 毕传兴
受保护的技术使用者：合肥工业大学
技术研发日：2023.05.29
技术公布日：2023/9/6