Уникальное решение для эффективного снижения кавитационного шума

Компания Toyo Tire & Rubber Co., Ltd. (штаб-квартира в г. Итами, преф. Хёго; президент Такаси Симидзу (Takashi Shimizu)) объявляет о создании нового решения для эффективного снижения вибраций внутри шины, которые являются основным источником шума в салоне автомобиля. Это стало возможным за счет применения технологии Silent Technology, которая устраняет передачу шума от шин в салон автомобиля.

В условиях роста популярности гибридных автомобилей транспортная сфера претерпевает значительные изменения, в том числе многие автопроизводители все активнее переходят от производства моделей с традиционными бензиновыми двигателями к выпуску автомобилей с электрическими моторами. Возрастают и требования к уровню комфорта в салоне новых автомобилей. Колеса являются единственной точкой непосредственного контакта автомобиля с дорогой. И мы собрали большой объем информации о характеристиках и особенностях работы многих моделей шин. Анализ этой информации и полученные результаты стали основой технологии Silent Technology, разработанной для снижения уровня шума в салоне и, как следствие, для обеспечения комфорта водителя и пассажиров.

• Шум передается в салон через шины

И является следствием вибраций, передаваемых через воздух. А шины автомобиля представляют собой емкости, заполненные воздухом. При качении шин по дороге находящийся в них воздух начинает вибрировать. Эта вибрация передается через шины, детали подвески и прочие элементы автомобиля в салон и воспринимается пассажирами в виде шума.

Шум, создаваемый вибрацией воздуха в шине, возникающей в результате внешнего воздействия (качения по поверхности дороги), называется кавитационным и является одним из источников шума в салоне автомобиля.

Например, когда автомобиль движется на большой скорости по дороге и наезжает на швы между полосами асфальта, в салон передается похожий на удар звук. Неровности дорожного полотна являются источниками внешнего воздействия на катящиеся шины. Это воздействие вызывает вибрацию воздуха в шинах, которая и воспринимается как шум.

• Потоки воздуха внутри шины

Мы смоделировали перемещение потоков воздуха внутри шины, которое считается источником шума в движущемся автомобиле, то есть когда шины контактируют с поверхностью. Моделирование позволило сделать вывод о том, что воздух движется в вертикальном направлении и по окружности шины.

Одним из способов снижения уровня кавитационного шума является интеграция в конструкцию шины звукопоглощающего материала. Это наиболее распространенная в шинной отрасли технология. Мы же решили снижать уровень шума, используя образующиеся внутри шины потоки воздуха.

• Уникальное решение для снижения уровня шума

Известно, что при прохождении потока воздуха через микро-отверстия его колебания затухают. Это объясняется двумя факторами: трением, возникающим при прохождении потока воздуха вдоль стенок отверстия, и завихрением воздуха на выходе из отверстия.

Опираясь на знание о том, что при прохождении потока воздуха через отверстия уровень шума снижается, мы решили расположить на пути этого потока перфорированную пленку. Сначала был создан визуальный макет, после чего проведены практические исследования. Инновационным решением, позволившим учесть перемещение воздуха как в вертикальном направлении, так и по окружности шины, стало волнообразное расположение перфорированной пленки.

Для этого в 16 точках по всей внутренней окружности шины размещены элементы цилиндрической формы из вспененного материала, пористая структура которого способствует дополнительному затуханию звуковых волн. Таким образом, достигается двойное снижение уровня шума.

• Эффективное снижение уровня шума

Считается, что человеческое ухо воспринимает звуки в диапазоне частот от 20 до 20 000 Гц. Шум, генерируемый в полости шины, имеет частоту от 200 до 250 Гц. Чтобы оценить эффективность разработанного решения в снижении уровня шума в рамках указанного диапазона частот, мы провели испытания наших шин в реальных условиях и произвели измерения уровня шума в салоне. Результаты испытания показали, что шины с новой технологией способствуют снижению уровня кавитационного шума с частотой от 200 до 250 Гц на величину до 12 дБ (по сравнению с шинами, в которых данное решение не используется). Вдохновленные таким результатом, мы продолжим изучать возможности вывода шин с такой технологией на рынок в будущем.

Наша компания продолжит совершенствовать шины на основании этой технологии, а также сделает все возможное для разработки продвинутых с технической точки зрения продуктов, отвечающих требованиям будущей мобильности.