车轮降噪装置和降噪方法与流程

1.本发明属于车轮降噪技术领域，更具体地说，是涉及一种车轮降噪装置和降噪方法。


背景技术：

2.城市化进程的加快，也带来了更大的交通压力。随之而来的噪声问题也越来越受到人们的关注，其中地铁运行所带来的经常性的振动和噪声已成为人们生活和工作中不可回避的问题，为了改善乘客舒适性，控制城市轨道交通振动和噪声是必不可少的措施。
3.现有技术中，为降低车辆行进时车轮所生的噪声，通常需要在车轮上增加减振降噪装置，目前比较常用降噪方案是在车轮轮辋处加工一个凹槽，将一个金属圆环嵌入凹槽中，然后将金属圆环的两端连接起来。受到外力冲击时，金属圆环和车体之间相对运动的干摩擦阻尼是此种方式中减振降噪的根本原因。但是，干摩擦阻尼只能是将车轮振动所产生的噪声能量进行吸收，且整体的降噪效果较差。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种车轮降噪装置和降噪方法，旨在解决现有的降噪装置使用降噪效果差的技术问题。
5.为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
6.第一方面，提供一种车轮降噪装置，包括：
7.降噪环，用于安装在车轮轮辋上；所述降噪环内沿其周向间隔设有多个降噪空间；
8.多组弹性组件，沿所述降噪环的周向间隔设于所述降噪环内；以及
9.多组降噪组件，与多个所述降噪空间一一对应，所述降噪组件设于对应的所述降噪空间内，且与所述降噪空间的凹陷内壁连接；所述降噪组件上还设有多个消音孔。
10.结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述降噪环包括降噪内圈、降噪外圈，以及位于所述降噪内圈和所述降噪外圈之间的吸声层，所述吸声层内填充有吸声材料；其中，多组所述弹性组件设于所述吸声层内。
11.一些实施例中，所述吸声层内设有向内凹陷呈弧形的分隔板，且所述分隔板和所述降噪外圈围设出所述降噪空间。
12.一些实施例中，所述弹性组件包括：
13.两个连接板，沿所述降噪环的周向间隔设于所述吸声层内，且每个所述连接板的两端分别与所述降噪内圈和所述降噪外圈连接；
14.第一弹性件，沿所述降噪环的周向延伸，且两端分别与两个所述连接板连接。
15.示例性的，所述分隔板和所述连接板均为金属材料和橡胶材料硫化而成。
16.结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述降噪组件包括：
17.辐射管，一端与所述降噪空间的靠近所述降噪环中心的内侧壁连接，另一端沿所述降噪环的径向向外延伸；所述辐射管内设有声辐射通道；
18.消音管，设于所述辐射管的延伸端，且与所述声辐射通道连通；所述消音管上设有多个所述消音孔；以及
19.封闭盖，设于所述消音管远离所述辐射管的一端，用于拦截进入所述消音管内的声波能量；
20.其中，进入所述辐射管内的声波能量经所述声辐射通道进入所述消音管，并通过所述消音孔辐射至所述降噪空间的内壁上。
21.一些实施例中，所述消音管包括多个沿所述降噪环的径向间隔设置的橡胶环，每个所述橡胶环上沿所述橡胶环的周向间隔设有多个所述消音孔。
22.示例性的，多个所述橡胶环的直径沿所述降噪环的径向逐渐减小。
23.一些实施例中，所述封闭盖的一侧铰接在所述消音管上；所述封闭盖具有封闭所述消音管的封闭状态，所述封闭盖还具有摆动至放开所述消音管的开放状态；
24.所述封闭盖与所述消音管之间连接有第二弹性件，所述第二弹性件用于将所述封闭盖限位在所述封闭状态；
25.其中，在所述车轮的噪声能量超出所述降噪装置的吸收能力时，所述封闭盖的另一侧用于绕其连接端摆动，使所述封闭盖由所述封闭状态摆动至所述开放状态。
26.本技术实施例所示的方案，与现有技术相比，可使所述声波能量在所述降噪环、所述降噪空间和所述降噪组件之间不断被吸收，并通过降噪组件将未被吸收的声波能量释放至降噪空间内，以便进行进一步的吸收和消耗；具体的，可将车轮上噪声能量吸收至降噪环内，弹性组件用于对降噪环吸收的声波能量进行缓冲，降噪组件能够通过降噪空间吸收降噪环无法直接吸收的声波能量，并通过消音孔释放至降噪空间内，使降噪环无法直接吸收的能量在降噪空间和降噪组件内不断吸收释放，直至噪声能量被完全吸收，以提高车轮的降噪效果，减少噪声污染。
27.第二方面，本技术还提供一种降噪方法，采用上述车轮降噪装置，包括以下步骤：
28.s1.所述降噪环吸收所述车轮上的噪声能量；
29.s2.所述降噪环吸收的部分声波能量压缩所述弹性组件，使部分所述声波能量转换为弹性组件的弹性势能，以缓冲所述降噪环上的大量所述声波能量；
30.s3.未被吸收的所述声波能量经所述降噪环进入所述降噪空间，进入所述降噪空间内的所述声波能量经所述降噪组件吸收；进入到所述降噪组件内未被吸收的声波能量通过所述消音孔被再次释放至所述降噪空间内，并通过所述降噪环和所述降噪空间进行二次吸收；
31.s4.再次进入步骤s3，并使直至所述声波能量被完全吸收。
32.本技术提供的降噪方法，由于采用了上述车轮降噪装置，因而具有上述车轮降噪装置的所有有益效果，可提高车轮的降噪效果，减少噪声污染。
附图说明
33.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
34.图1为本发明实施例提供的车轮降噪装置的结构示意图；
35.图2为本发明实施例提供的降噪组件的安装结构示意图。
36.图中：1、降噪环；11、降噪内圈；12、吸声层；13、降噪外圈；14、分隔板；15、降噪空间；
37.2、弹性组件；21、连接板；22、第一弹性件；
38.3、降噪组件；31、辐射管；311、声辐射通道；32、消音管；321、消音孔；33、封闭盖；331、第二弹性件。
具体实施方式
39.为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
40.需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“顶”、“底”“内”、“外”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。
41.术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更若干个该特征。在本发明的描述中，“若干个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
42.请一并参阅图1及图2，现对本发明提供的车轮降噪装置和降噪方法进行说明。所述车轮降噪装置包括降噪环1、多组弹性组件2和多组降噪组件3；降噪环1用于安装在车轮轮辋上；降噪环1内沿其周向间隔设有多个降噪空间15；多组弹性组件2沿降噪环1的周向间隔设于降噪环1内；多组降噪组件3与多个降噪空间15一一对应，降噪组件3设于对应的降噪空间15内，且与降噪空间15的凹陷内壁连接；降噪组件3上还设有多个消音孔321。
43.其中，降噪环1吸收的声波能量经降噪空间15进入降噪组件3，降噪组件3内的声波能量通过消音孔321再次释放至降噪空间15内，直至降噪空间15内的声波能量被完全吸收。
44.需要理解的是，当车轮噪声的声波能量较大时，降噪装置中的降噪环1无法直接将所有声波能量吸收，而此时，可通过弹性组件2对不能直接吸收的声波能量进行缓冲，进一步的，不能被直接吸收的声波能量可经过降噪空间15和降噪组件3内不断被消耗，并通过消音孔321将仍不被吸收消耗的声波能量释放至降噪空间15内，再次进入到降噪空间15的声波能量，一方面，可进入到降噪环1进行再次吸收；另一方面，可再次进入到降噪组件3中被进一步的消耗和释放，直至声波能量被完全吸收。
45.本发明提供的车轮降噪装置和降噪方法，与现有技术相比，可使所述声波能量在所述降噪环1、所述降噪空间15和所述降噪组件3之间不断被吸收，并通过降噪组件3将未被吸收的声波能量释放至降噪空间15内，以便进行进一步的吸收和消耗；具体的，可将车轮上噪声能量吸收至降噪环1内，弹性组件2用于对降噪环1吸收的声波能量进行缓冲，降噪组件3能够通过降噪空间15吸收降噪环1无法直接吸收的声波能量，并通过消音孔321释放至降
噪空间15内，使降噪环1无法直接吸收的能量在降噪空间15和降噪组件3内不断吸收释放，直至噪声能量被完全吸收，以提高车轮的降噪效果，减少噪声污染。
46.一些实施例中，弹性组件2与降噪空间15间隔设置，且每相邻两组弹性组件2之间设有至少一个降噪空间15。
47.请参阅图1，在一些可能的实施例中，降噪环1包括降噪内圈11和降噪外圈13，以及位于降噪内圈11和降噪外圈13之间的吸声层12，吸声层12内填充有吸声材料；其中，多组弹性组件2设于吸声层12内。
48.通过设置降噪内圈11和降噪外圈13，以固定支撑内部的吸声层12和降噪组件3，并时降噪外圈13与分隔板14围设降噪空间15；通过填充吸声层12，以便吸收车轮产生的噪声，减小噪音污染。
49.请参阅图1，一些实施例中，吸声层12内设有向内凹陷呈弧形的分隔板14，且分隔板14和降噪外圈13围设出降噪空间15。
50.需要理解的是，通过将分隔板14设置成弧形，一方面，方便与降噪外圈13围设出降噪空间15，以吸收降噪组件3释放的声波能量；另一方面，方便在降噪空间15内安装固定降噪组件3，以便将不能直接被吸收的声波能量反复吸收释放，直至被完全吸收。
51.请参阅图1，一些实施例中，弹性组件2包括两个连接板21和第一弹性件22；两个连接板21沿降噪环1的周向间隔设于吸声层12内，且每个连接板21的两端分别与降噪内圈11和降噪外圈13连接；第一弹性件22沿降噪环1的周向延伸，且两端分别与两个连接板21连接。
52.通过将两组连接板21连接在降噪内圈11和降噪外圈13上，以便固定两组连接板21，进而在两组连接板21之间连接第一弹性件22，从而实现第一弹性件22的缓冲功能。
53.请参阅图1，示例性的，降噪内圈11和降噪外圈13选用金属材质，吸音材料选用橡胶材质；分隔板14和连接板21均为金属材料和橡胶材料硫化而成。
54.通过将分隔板14和连接板21设置为金属和橡胶硫化结构，以便实现分隔板14和连接板21的连接；使吸声层12的橡胶与分隔板14和连接板21处的结构形成一体的硫化结构。
55.请参阅图2，在一些可能的实施例中，降噪组件3包括辐射管31、消音管32和封闭盖33，辐射管31的一端与降噪空间15的靠近降噪环1中心的内侧壁连接，另一端沿降噪环1的径向向外延伸；辐射管31内设有声辐射通道311；消音管32设于辐射管31的延伸端，且与声辐射通道311连通；消音管32上设有多个消音孔321；封闭盖33设于消音管32远离辐射管31的一端，用于拦截进入消音管32内的声波能量；其中，进入辐射管31内的声波能量经声辐射通道311进入消音管32，并通过消音孔321辐射至降噪空间15的内壁上。
56.需要理解的是，降噪环1内未能够被直接吸收消耗的声波能量可通过声辐射通道311进入到消音管32内，并被封闭盖33拦截，其中部分声波能量被消音管32吸收，部分声波能量通过消音管32上的消音孔321释放至降噪空间15内，并再次通过降噪环1的吸收进入到声辐射通道311内；声波能量在降噪环1和降噪空间15的吸收过程，以及降噪组件3的释放的过程中被不断消耗和吸收，直至车轮的噪声的完全吸收消耗。
57.请参阅图2，一些实施例中，消音管32包括多个沿降噪环1的径向间隔设置的橡胶环，每个橡胶环上沿橡胶环的周向间隔设有多个消音孔321。
58.通过设置多个橡胶环，以提高降噪组件3的吸收效率和吸收能力。
59.请参阅图2，示例性的，多个橡胶环的直径沿降噪环1的径向逐渐减小。
60.需要理解的是，进入消音管32内的声波能量经消音管32吸收和消音孔321释放后，逐渐减小；通过设置多个降噪环1的直径结构，以在消音管32内形成尺寸逐渐减小的消音通道，从而适应逐渐减少的声波能量。
61.请参阅图2，一些实施例中，封闭盖33的一侧铰接在消音管32上；封闭盖33具有封闭消音管32的封闭状态，封闭盖33还具有摆动至放开消音管32的开放状态；封闭盖33与消音管32之间连接有第二弹性件331，第二弹性件331用于将封闭盖33限位在封闭状态；其中，在车轮的噪声能量超出降噪装置的吸收能力时，封闭盖33的另一侧用于绕其连接端摆动，使封闭盖33由封闭状态摆动至开放状态。
62.需要说明的是，该封闭盖33处于常闭状态，第二弹性件331用于使封闭盖33保持常闭状态。当外界噪声非常大时，巨大的声波能量将封闭盖33推开，使封闭盖33由封闭状态摆动至开放状态，以释放声波能量。
63.第二方面，本技术还提供一种降噪方法，采用上述车轮降噪装置，包括以下步骤：
64.s1.所述降噪环1吸收所述车轮上的噪声能量；
65.s2.所述降噪环1吸收的部分声波能量压缩所述弹性组件2，使部分所述声波能量转换为弹性组件2的弹性势能，以缓冲所述降噪环1上的大量所述声波能量；
66.s3.未被吸收的所述声波能量经所述降噪环1进入所述降噪空间15，进入所述降噪空间15内的所述声波能量经所述降噪组件3吸收；进入到所述降噪组件3内未被吸收的声波能量通过所述消音孔321被再次释放至所述降噪空间15内，并通过所述降噪环1和所述降噪空间15进行二次吸收；
67.s4.再次进入步骤s3，并使直至所述声波能量被完全吸收。
68.本技术提供的降噪方法，由于采用了上述车轮降噪装置，因而具有上述车轮降噪装置的所有有益效果，可提高车轮的降噪效果，减少噪声污染。
69.进一步的，在步骤s3中，降噪组件3吸收声波能量后，该声波能量通过辐射管31内的声辐射通道311进入到消音管32中，并被消音管32一端的封闭盖33拦截，其中，部分声波能量被消音管32吸收，未被吸收的声波能量经消音孔321释放至降噪空间15内，经降噪环1和分隔板14进行再次吸收，不能直接吸收的声波能量再次进入到辐射管31的声辐射通道311内，直至噪声完全被吸收。
70.本发明提供的降噪装置采用降噪环1、弹性组件2、降噪空间15和降噪组件3共同组成四级降噪系统，使噪声源实现多级多层多重的吸收，很好的实现了能量吸收、转化和释放过程，从噪声机理的源头分析，建立了新的理论系统模型，是一种新的车轮降噪系统方案，打破了常规认知思路，可大幅提高车轮降噪的效果，且方便实现该产品的工程化和系统化。
71.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.车轮降噪装置，其特征在于，包括：降噪环，用于安装在车轮轮辋上；所述降噪环内沿其周向间隔设有多个降噪空间；多组弹性组件，沿所述降噪环的周向间隔设于所述降噪环内；以及多组降噪组件，与多个所述降噪空间一一对应，所述降噪组件设于对应的所述降噪空间内，且与所述降噪空间的凹陷内壁连接；所述降噪组件上还设有多个消音孔。2.如权利要求1所述的车轮降噪装置，其特征在于，所述降噪环包括降噪内圈、降噪外圈，以及位于所述降噪内圈和所述降噪外圈之间的吸声层，所述吸声层内填充有吸声材料；其中，多组所述弹性组件设于所述吸声层内。3.如权利要求2所述的车轮降噪装置，其特征在于，所述吸声层内设有向内凹陷呈弧形的分隔板，且所述分隔板和所述降噪外圈围设出所述降噪空间。4.如权利要求2或3所述的车轮降噪装置，其特征在于，所述弹性组件包括：两个连接板，沿所述降噪环的周向间隔设于所述吸声层内，且每个所述连接板的两端分别与所述降噪内圈和所述降噪外圈连接；第一弹性件，沿所述降噪环的周向延伸，且两端分别与两个所述连接板连接。5.如权利要求4所述的车轮降噪装置，其特征在于，所述分隔板和所述连接板均为金属材料和橡胶材料硫化而成。6.如权利要求1所述的车轮降噪装置，其特征在于，所述降噪组件包括：辐射管，一端与所述降噪空间的靠近所述降噪环中心的内侧壁连接，另一端沿所述降噪环的径向向外延伸；所述辐射管内设有声辐射通道；消音管，设于所述辐射管的延伸端，且与所述声辐射通道连通；所述消音管上设有多个所述消音孔；以及封闭盖，设于所述消音管远离所述辐射管的一端，用于拦截进入所述消音管内的声波能量；其中，进入所述辐射管内的声波能量经所述声辐射通道进入所述消音管，并通过所述消音孔辐射至所述降噪空间的内壁上。7.如权利要求6所述的车轮降噪装置，其特征在于，所述消音管包括多个沿所述降噪环的径向间隔设置的橡胶环，每个所述橡胶环上沿所述橡胶环的周向间隔设有多个所述消音孔。8.如权利要求7所述的车轮降噪装置，其特征在于，多个所述橡胶环的直径沿所述降噪环的径向逐渐减小。9.如权利要求8所述的车轮降噪装置，其特征在于，所述封闭盖的一侧铰接在所述消音管上；所述封闭盖具有封闭所述消音管的封闭状态，所述封闭盖还具有摆动至放开所述消音管的开放状态；所述封闭盖与所述消音管之间连接有第二弹性件，所述第二弹性件用于将所述封闭盖限位在所述封闭状态；其中，在所述车轮的噪声能量超出所述降噪装置的吸收能力时，所述封闭盖的另一侧用于绕其连接端摆动，使所述封闭盖由所述封闭状态摆动至所述开放状态。10.降噪方法，其特征在于，采用如权利要求1-9中任一项所述的车轮降噪装置，包括以下步骤：
s1.所述降噪环吸收所述车轮上的噪声能量；s2.所述降噪环吸收的部分声波能量压缩所述弹性组件，使部分所述声波能量转换为弹性组件的弹性势能，以缓冲所述降噪环上的大量所述声波能量；s3.未被吸收的所述声波能量经所述降噪环进入所述降噪空间，进入所述降噪空间内的所述声波能量经所述降噪组件吸收；进入到所述降噪组件内未被吸收的声波能量通过所述消音孔被再次释放至所述降噪空间内，并通过所述降噪环和所述降噪空间进行二次吸收；s4.再次进入步骤s3，并使直至所述声波能量被完全吸收。

技术总结
本发明提供了一种车轮降噪装置和降噪方法，属于车轮降噪技术领域，车轮降噪装置包括降噪环、多组弹性组件和多组降噪组件；降噪环用于安装在车轮轮辋上；降噪环内沿其周向间隔设有多个降噪空间，降噪空间与降噪环的外周壁连接；多组弹性组件沿降噪环的周向间隔设于降噪环内；多组降噪组件与多个降噪空间一一对应，降噪组件设于对应的降噪空间内，且与降噪空间的凹陷内壁连接；降噪组件上还设有多个消音孔；降噪方法采用上述降噪装置。本发明提供的车轮降噪装置和降噪方法，可大幅提高车轮的降噪效果，减小车轮产生的噪声污染。减小车轮产生的噪声污染。减小车轮产生的噪声污染。


技术研发人员：莘海萍 刘洋 郭继祥 王宏图 张西洋
受保护的技术使用者：中车唐山机车车辆有限公司
技术研发日：2023.04.23
技术公布日：2023/8/4