一种带惯性蓄能器的车轮

摘要

本发明提供了一种带惯性蓄能器的车轮，包括惯性蓄能器、轮辋和轮胎，所述轮胎装在轮辋上，所述惯性蓄能器包括油囊、金属螺旋管、活塞和缸筒，缸筒设置在相邻轮辐之间，活塞位于缸筒内、将缸筒分为氮气腔和油液腔，金属螺旋管绕紧在缸筒外表面，金属螺旋管一端与缸筒的油液腔相连通、另一端与油囊相连通，油囊设置在轮辋外圆上。本发明能够抑制车轮在10～15Hz高频段的共振，提高汽车的行驶平顺性和行驶安全性，克服动力吸振器增加簧下质量，难以协调悬架工作行程的技术缺点，解决被动地棚阻尼隔振系统结构复杂、布置困难的问题。

权利要求

1.一种带惯性蓄能器的车轮，其特征在于，包括惯性蓄能器、轮辋和轮胎(7)，所述轮胎(7)装在轮辋上，所述惯性蓄能器包括油囊(5)、金属螺旋管(3)、活塞(2)和缸筒(1)，缸筒(1)设置在相邻轮辐之间，活塞(2)位于缸筒内、将缸筒(1)分为氮气腔(9)和油液腔，金属螺旋管(3)绕紧在缸筒外表面，金属螺旋管(3)一端与缸筒(1)的油液腔相连通、另一端与油囊(5)相连通，油囊(5)设置在轮辋外圆上。

2.根据权利要求1所述的带惯性蓄能器的车轮，其特征在于，还包括带孔金属罩(6)，带孔金属罩(6)置于轮胎(7)与轮辋构成的空间内、并装在轮辋上，将油囊(5)包裹于带孔金属罩(6)与轮辋构成的空间内。

3.根据权利要求1或2所述的带惯性蓄能器的车轮，其特征在于，所述惯性蓄能器中缸筒(1)、金属螺旋管(3)、活塞(2)的数量为多个，每个缸筒(1)均通过金属螺旋管(3)与油囊(5)连通。

4.根据权利要求3所述的带惯性蓄能器的车轮，其特征在于，所述多个金属螺旋管(3)接入油囊(5)的接入点在油囊(5)上均匀分布。

5.根据权利要求3所述的带惯性蓄能器的车轮，其特征在于，金属螺旋管(3)的材质为铝或铜。

6.根据权利要求3所述的带惯性蓄能器的车轮，其特征在于，所述金属螺旋管(3)的旋转半径远远大于螺距。

7.根据权利要求3所述的带惯性蓄能器的车轮，其特征在于，缸筒半径远大于金属螺旋管(3)半径。

8.根据权利要求3所述的带惯性蓄能器的车轮，其特征在于，金属螺旋管(3)的各圈紧并在一起。

说明书

一种带惯性蓄能器的车轮

技术领域

[0001] 本发明涉及一种车轮，特指一种带惯性蓄能器的车轮。

背景技术

[0002] 车轮通常是由轮辋、轮辐和轮胎组成，是支撑整车和缓和路面冲击的重要部件，同样影响着车辆的行驶平顺性和行驶安全性。传统车轮在10～15Hz范围产生高频共振时的动态特性对车辆行驶平顺性和车轮的接地性有较大影响。

[0003] 文献《装有动力吸振器的汽车悬架性能分析》能够一定程度上改善车轮和车身在高频段的剧烈振动。文献公开的一种车辆悬架，采用弹簧和质量块以吸振子的形式来吸收车轮振动能量，但采用这种形式吸收车轮振动能量需要较重的质量块，大大增加了簧下质量的重量，此外，要减小振子的重量就要减小吸振子弹簧的刚度，这将导致振幅的增加，在有限的悬架工作行程中显然不利于吸振器的布置。

[0004] 中国专利CN201110360020.6发明了一种被动天棚和地棚阻尼隔振系统，不要求阻尼器与惯性参考系相连，利用惯性蓄能器振动状态转换系统的反共振现象，将被隔离质量的共振转换为惯容器的共振，消除了被隔离质量的共振现象。然而这种隔振系统采用两级串联的形式，结构复杂，实车布置困难，应用于车轮更加困难。

[0005] 本发明将惯性储能器布置在传统车轮上，结构紧凑，利用惯性蓄能器的反共振作用，将车轮的共振转化为惯性蓄能器的共振从而抑制了车轮的共振，明显改善了汽车在高频段车身的剧烈振动和轮胎的接地性，提高了车辆的行驶安全性。

发明内容

[0006] 本发明所要解决的技术问题是：提供一种带惯性蓄能器的车轮，抑制车轮在10～15Hz高频段的共振，提高汽车的行驶平顺性和行驶安全性，克服动力吸振器增加簧下质量，难以协调悬架工作行程的技术缺点，解决被动地棚阻尼隔振系统结构复杂、布置困难的问题。

[0007] 本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：

[0008] 一种带惯性蓄能器的车轮，其特征在于，包括惯性蓄能器、轮辋和轮胎，所述轮胎装在轮辋上，所述惯性蓄能器包括油囊、金属螺旋管、活塞和缸筒，缸筒设置在相邻轮辐之间，活塞位于缸筒内、将缸筒分为氮气腔和油液腔，金属螺旋管绕紧在缸筒外表面，金属螺旋管一端与缸筒的油液腔相连通、另一端与油囊相连通，油囊设置在轮辋外圆上。

[0009] 优选地，还包括带孔金属罩，带孔金属罩置于轮胎与轮辋构成的空间内、并装在轮辋上， 将油囊包裹于带孔金属罩与轮辋构成的空间内。

[0010] 优选地，所述惯性蓄能器中缸筒、金属螺旋管、活塞的数量为多个，每个缸筒均通过金属螺旋管与油囊连通。

[0011] 优选地，所述多个金属螺旋管接入油囊的接入点在油囊上均匀分布。

[0012] 优选地，金属螺旋管的材质为铝或铜。

[0013] 优选地，所述金属螺旋管的旋转半径远远大于螺距。

[0014] 优选地，缸筒半径远大于金属螺旋管半径。

[0015] 优选地，金属螺旋管的各圈紧并在一起。

[0016] 在本发明中，油囊、金属螺旋管、活塞和缸筒一起构成了惯性蓄能器，在汽车行驶过程中，轮胎受到路面激励发生变形，胎压升高，油囊受挤压变形驱动油液在金属螺旋管中高速旋转，同时油液流进缸筒推动活塞压缩氮气腔。氮气受到压缩储存弹性势能。各圈紧并的金属螺旋管中的油液，相当于一个空心的圆柱液体飞轮，产生巨大的惯性，储存相当大的动能，吸收车轮在10～15Hz高频段的共振能量，同时，油液在金属螺旋管中运动存在摩擦力和压力损失，部分动能转化成热能散发出去。变形恢复时，氮气释放弹性势能推动活塞压缩缸筒油液腔，油液腔受压缩驱动油液在金属螺旋管中高速旋转流回油囊，液体飞轮继续储存动能吸收高频段车轮共振能量，之后部分动能转化成热能散发出去。本发明采用液体飞轮的技术设计了一种惯性蓄能器，利用“惯性蓄能器-油气弹簧-质量”系统的反共振现象，将车轮的共振转换为惯性蓄能器的共振，抑制了车轮的共振，提高轮胎接地性能。

[0017] 带孔金属罩一方面限制油囊体积，避免因轮胎气压不稳定造成油囊膨胀过度，另一方面当轮胎发生爆胎时，起支撑车辆重量作用，避免轮胎完全垮下。

[0018] 本发明将惯性蓄能器布置在传统车轮上，结构紧凑，解决了被动地棚阻尼隔振系统结构复杂、布置困难的问题；利用惯性蓄能器吸收车轮共振能量，克服了动力吸振器增加簧下质量，难以协调悬架工作行程的技术缺点。

附图说明

[0019] 图1为带惯性蓄能器的车轮的的结构示意图(主视图)；

[0020] 图2为带惯性蓄能器的车轮的的结构示意图(侧视图)；

[0021] 图中：

[0022] 1-缸筒，2-活塞，3-金属螺旋管，4-油液，5-油囊，6-带孔金属罩，7-轮胎，8-气孔，9-氮气腔。

具体实施方式

[0023] 下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。

[0024] 图1所示为本发明所述的带惯性蓄能器的一个实施例，包括惯性蓄能器、带孔金属罩6、轮辋和轮胎7，所述轮胎7装在轮辋上，所述惯性蓄能器包括缸筒1、活塞2、金属螺旋管3、油囊5，缸筒1、金属螺旋管3、活塞2的数量为多个，活塞2位于缸筒1内、将缸筒1分为氮气腔9和油液腔，每个缸筒1的油液腔均通过金属螺旋管与油囊连通，所述多个金属螺旋管3接入油囊5的接入点在油囊5上均匀分布。缸筒1设置在相邻轮辐之间，金属螺旋管3绕紧在缸筒1外表面，金属螺旋管3一端与缸筒1的油液腔相连通、另一端与油囊5相连通，油囊设置在轮辋外圆上。油囊5、金属螺旋管3、缸筒1的油液腔内充满油液，氮气腔9内充填氮气。轮胎7与轮辋构成的空间内还设置有带孔金属罩6，带孔金属罩6上设有多个气孔8，带孔金属罩6装在轮辋上、将油囊5包裹于带孔金属罩6与轮辋构成的空间内。

[0025] 在本发明中，油囊4、金属螺旋管3、活塞2和缸筒1一起构成了惯性蓄能器。在汽车行驶过程中，轮胎7受到路面激励发生变形，胎压升高，油囊5受挤压变形驱动油液4在金属螺旋管3中高速旋转，同时油液4流进缸筒1推动活塞2压缩氮气腔。氮气9受到压缩储存弹性势能。各圈紧并的金属螺旋管3中的油液4，相当于一个空心的圆柱液体飞轮，产生巨大的惯性，储存相当大的动能，吸收车轮在10～15Hz高频段的共振能量，同时，油液4在金属螺旋管3中运动存在摩擦力和压力损失，部分动能转化成热能散发出去。变形恢复时，受压缩的氮气9释放弹性势能推动活塞2压缩缸筒1的油液腔，油液腔受压缩驱动油液在金属螺旋管3中高速旋转流回油囊5，液体飞轮继续储存动能吸收高频段车轮共振能量，之后部分动能转化成热能散发出去。

[0026] 本发明利用惯性蓄能器和油气弹簧的并联体与车轮质量发生反共振，将车轮质量的振动转换为惯性蓄能器的振动，抑制了车轮的振动，改善了轮胎接地性能，提高了车辆的行驶安全性。

[0027] 研究结果如表1所示，当车辆以u＝20m/s驶过B级路面时，与装有传统车轮的车辆相比，装有带惯性蓄能器车轮的质心垂直加速度、车身俯仰和侧倾加速度均方根值较小了25％，轮胎动载荷均方根值减小了33％，悬架动行程均方根值减小了5％。

[0028] 表1均方根值

[0029]

[0030]

[0031] 所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。