一種帶慣性蓄能器的車輪的制作方法
【專利摘要】本發明提供了一種帶慣性蓄能器的車輪，包括慣性蓄能器、輪輞和輪胎，所述輪胎裝在輪輞上，所述慣性蓄能器包括油囊、金屬螺旋管、活塞和缸筒，缸筒設置在相鄰輪輻之間，活塞位于缸筒內、將缸筒分為氮氣腔和油液腔，金屬螺旋管繞緊在缸筒外表面，金屬螺旋管一端與缸筒的油液腔相連通、另一端與油囊相連通，油囊設置在輪輞外圓上。本發明能夠抑制車輪在10～15Hz高頻段的共振，提高汽車的行駛平順性和行駛安全性，克服動力吸振器增加簧下質量，難以協調懸架工作行程的技術缺點，解決被動地棚阻尼隔振系統結構復雜、布置困難的問題。
【專利說明】
一種帶慣性蓄能器的車輪
技術領域
[0001] 本發明涉及一種車輪，特指一種帶慣性蓄能器的車輪。
【背景技術】
[0002] 車輪通常是由輪輞、輪輻和輪胎組成，是支撐整車和緩和路面沖擊的重要部件，同 樣影響著車輛的行駛平順性和行駛安全性。傳統車輪在1 〇~15Hz范圍產生高頻共振時的動 態特性對車輛行駛平順性和車輪的接地性有較大影響。
[0003] 文獻《裝有動力吸振器的汽車懸架性能分析》能夠一定程度上改善車輪和車身在 高頻段的劇烈振動。文獻公開的一種車輛懸架，采用彈簧和質量塊以吸振子的形式來吸收 車輪振動能量，但采用這種形式吸收車輪振動能量需要較重的質量塊，大大增加了簧下質 量的重量，此外，要減小振子的重量就要減小吸振子彈簧的剛度，這將導致振幅的增加，在 有限的懸架工作行程中顯然不利于吸振器的布置。
[0004] 中國專利CH201110360020.6發明了一種被動天棚和地棚阻尼隔振系統，不要求阻 尼器與慣性參考系相連，利用慣性蓄能器振動狀態轉換系統的反共振現象，將被隔離質量 的共振轉換為慣容器的共振，消除了被隔離質量的共振現象。然而這種隔振系統采用兩級 串聯的形式，結構復雜，實車布置困難，應用于車輪更加困難。
[0005] 本發明將慣性儲能器布置在傳統車輪上，結構緊湊，利用慣性蓄能器的反共振作 用，將車輪的共振轉化為慣性蓄能器的共振從而抑制了車輪的共振，明顯改善了汽車在高 頻段車身的劇烈振動和輪胎的接地性，提高了車輛的行駛安全性。
【發明內容】
[0006] 本發明所要解決的技術問題是：提供一種帶慣性蓄能器的車輪，抑制車輪在10~ 15Hz高頻段的共振，提高汽車的行駛平順性和行駛安全性，克服動力吸振器增加簧下質量， 難以協調懸架工作行程的技術缺點，解決被動地棚阻尼隔振系統結構復雜、布置困難的問 題。
[0007] 本發明解決該技術問題所采用的技術方案是：
[0008] -種帶慣性蓄能器的車輪，其特征在于，包括慣性蓄能器、輪輞和輪胎，所述輪胎 裝在輪輞上，所述慣性蓄能器包括油囊、金屬螺旋管、活塞和缸筒，缸筒設置在相鄰輪輻之 間，活塞位于缸筒內、將缸筒分為氮氣腔和油液腔，金屬螺旋管繞緊在缸筒外表面，金屬螺 旋管一端與缸筒的油液腔相連通、另一端與油囊相連通，油囊設置在輪輞外圓上。
[0009] 優選地，還包括帶孔金屬罩，帶孔金屬罩置于輪胎與輪輞構成的空間內、并裝在輪 輞上，將油囊包裹于帶孔金屬罩與輪輞構成的空間內。
[0010] 優選地，所述慣性蓄能器中缸筒、金屬螺旋管、活塞的數量為多個，每個缸筒均通 過金屬螺旋管與油囊連通。
[0011] 優選地，所述多個金屬螺旋管接入油囊的接入點在油囊上均勻分布。
[0012] 優選地，金屬螺旋管的材質為鋁或銅。
[0013] 優選地，所述金屬螺旋管的旋轉半徑遠遠大于螺距。
[0014] 優選地，缸筒半徑遠大于金屬螺旋管半徑。
[0015]優選地，金屬螺旋管的各圈緊并在一起。
[0016]在本發明中，油囊、金屬螺旋管、活塞和缸筒一起構成了慣性蓄能器，在汽車行駛 過程中，輪胎受到路面激勵發生變形，胎壓升高，油囊受擠壓變形驅動油液在金屬螺旋管中 高速旋轉，同時油液流進缸筒推動活塞壓縮氮氣腔。氮氣受到壓縮儲存彈性勢能。各圈緊并 的金屬螺旋管中的油液，相當于一個空心的圓柱液體飛輪，產生巨大的慣性，儲存相當大的 動能，吸收車輪在10~15Hz高頻段的共振能量，同時，油液在金屬螺旋管中運動存在摩擦力 和壓力損失，部分動能轉化成熱能散發出去。變形恢復時，氮氣釋放彈性勢能推動活塞壓縮 缸筒油液腔，油液腔受壓縮驅動油液在金屬螺旋管中高速旋轉流回油囊，液體飛輪繼續儲 存動能吸收高頻段車輪共振能量，之后部分動能轉化成熱能散發出去。本發明采用液體飛 輪的技術設計了一種慣性蓄能器，利用"慣性蓄能器-油氣彈簧-質量"系統的反共振現象， 將車輪的共振轉換為慣性蓄能器的共振，抑制了車輪的共振，提高輪胎接地性能。
[0017]帶孔金屬罩一方面限制油囊體積，避免因輪胎氣壓不穩定造成油囊膨脹過度，另 一方面當輪胎發生爆胎時，起支撐車輛重量作用，避免輪胎完全垮下。
[0018] 本發明將慣性蓄能器布置在傳統車輪上，結構緊湊，解決了被動地棚阻尼隔振系 統結構復雜、布置困難的問題;利用慣性蓄能器吸收車輪共振能量，克服了動力吸振器增加 簧下質量，難以協調懸架工作行程的技術缺點。
【附圖說明】
[0019] 圖1為帶慣性蓄能器的車輪的的結構示意圖（主視圖）；
[0020]圖2為帶慣性蓄能器的車輪的的結構示意圖（側視圖）；
[0021] 圖中：
[0022] 1-缸筒，2-活塞，3-金屬螺旋管，4-油液，5-油囊，6-帶孔金屬罩，7-輪胎，8-氣孔， 9_氮氣腔。
【具體實施方式】
[0023]下面結合附圖以及具體實施例對本發明作進一步的說明，但本發明的保護范圍并 不限于此。
[0024] 圖1所示為本發明所述的帶慣性蓄能器的一個實施例，包括慣性蓄能器、帶孔金屬 罩6、輪輞和輪胎7,所述輪胎7裝在輪輞上，所述慣性蓄能器包括缸筒1、活塞2、金屬螺旋管 3、油囊5，缸筒1、金屬螺旋管3、活塞2的數量為多個，活塞2位于缸筒1內、將缸筒1分為氮氣 腔9和油液腔，每個缸筒1的油液腔均通過金屬螺旋管與油囊連通，所述多個金屬螺旋管3接 入油囊5的接入點在油囊5上均勻分布。缸筒1設置在相鄰輪輻之間，金屬螺旋管3繞緊在缸 筒1外表面，金屬螺旋管3-端與缸筒1的油液腔相連通、另一端與油囊5相連通，油囊設置在 輪輞外圓上。油囊5、金屬螺旋管3、缸筒1的油液腔內充滿油液，氮氣腔9內充填氮氣。輪胎7 與輪輞構成的空間內還設置有帶孔金屬罩6,帶孔金屬罩6上設有多個氣孔8,帶孔金屬罩6 裝在輪輞上、將油囊5包裹于帶孔金屬罩6與輪輞構成的空間內。
[0025] 在本發明中，油囊4、金屬螺旋管3、活塞2和缸筒1 一起構成了慣性蓄能器。在汽車 行駛過程中，輪胎7受到路面激勵發生變形，胎壓升高，油囊5受擠壓變形驅動油液4在金屬 螺旋管3中高速旋轉，同時油液4流進缸筒1推動活塞2壓縮氮氣腔。氮氣9受到壓縮儲存彈性 勢能。各圈緊并的金屬螺旋管3中的油液4,相當于一個空心的圓柱液體飛輪，產生巨大的慣 性，儲存相當大的動能，吸收車輪在10~15Hz高頻段的共振能量，同時，油液4在金屬螺旋管 3中運動存在摩擦力和壓力損失，部分動能轉化成熱能散發出去。變形恢復時，受壓縮的氮 氣9釋放彈性勢能推動活塞2壓縮缸筒1的油液腔，油液腔受壓縮驅動油液在金屬螺旋管3中 高速旋轉流回油囊5，液體飛輪繼續儲存動能吸收高頻段車輪共振能量，之后部分動能轉化 成熱能散發出去。
[0026] 本發明利用慣性蓄能器和油氣彈簧的并聯體與車輪質量發生反共振，將車輪質量 的振動轉換為慣性蓄能器的振動，抑制了車輪的振動，改善了輪胎接地性能，提高了車輛的 行駛安全性。
[0027] 研究結果如表1所示，當車輛以u = 20m/s駛過B級路面時，與裝有傳統車輪的車輛 相比，裝有帶慣性蓄能器車輪的質心垂直加速度、車身俯仰和側傾加速度均方根值較小了 25%，輪胎動載荷均方根值減小了33%，懸架動行程均方根值減小了5%。
[0028] 表1均方根值
[0029]
[0031]所述實施例為本發明的優選的實施方式，但本發明并不限于上述實施方式，在不 背離本發明的實質內容的情況下，本領域技術人員能夠做出的任何顯而易見的改進、替換 或變型均屬于本發明的保護范圍。
【主權項】
1. 一種帶慣性蓄能器的車輪，其特征在于，包括慣性蓄能器、輪輞和輪胎(7)，所述輪胎 (7)裝在輪輞上，所述慣性蓄能器包括油囊（5)、金屬螺旋管（3)、活塞(2)和缸筒（1)，缸筒 (1)設置在相鄰輪輻之間，活塞(2)位于缸筒內、將缸筒（1)分為氮氣腔(9)和油液腔，金屬螺 旋管(3)繞緊在缸筒外表面，金屬螺旋管(3)-端與缸筒（1)的油液腔相連通、另一端與油囊 (5)相連通，油囊(5)設置在輪輞外圓上。2. 根據權利要求1所述的帶慣性蓄能器的車輪，其特征在于，還包括帶孔金屬罩(6)，帶 孔金屬罩(7)置于輪胎(7)與輪輞構成的空間內、并裝在輪輞上，將油囊(5)包裹于帶孔金屬 罩(7)與輪輞構成的空間內。3. 根據權利要求1或2所述的帶慣性蓄能器的車輪，其特征在于，所述慣性蓄能器中缸 筒（1)、金屬螺旋管(3)、活塞(2)的數量為多個，每個缸筒（1)均通過金屬螺旋管(3)與油囊 (5)連通。4. 根據權利要求3所述的帶慣性蓄能器的車輪，其特征在于，所述多個金屬螺旋管（3) 接入油囊(5)的接入點在油囊(5)上均勻分布。5. 根據權利要求3所述的帶慣性蓄能器的車輪，其特征在于，金屬螺旋管（3)的材質為 錯或銅。6. 根據權利要求3所述的帶慣性蓄能器的車輪，其特征在于，所述金屬螺旋管（3)的旋 轉半徑遠遠大于螺距。7. 根據權利要求3所述的帶慣性蓄能器的車輪，其特征在于，缸筒半徑遠大于金屬螺旋 管(3)半徑。8. 根據權利要求3所述的帶慣性蓄能器的車輪，其特征在于，金屬螺旋管（3)的各圈緊 并在一起。
【文檔編號】B60B9/24GK105856959SQ201610290111
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年5月5日
【發明人】張孝良, 張華新, 聶佳梅
【申請人】江蘇大學