DE10051735A1 - Fahrzeugreifen mit Vorrichtung zur Beeinflussung von Resonanzen - Google Patents

Abstract

Fahrzeugreifen tragen erheblich zum Straßenverkehrslärm bei. Bekannte Maßnahmen zur Verringerung der Lärmabstrahlung und/oder Beeinflussung der Klangcharakteristik von Fahrzeugreifen sind konstruktiv aufwendig oder teuer. Die neue Vorrichtung soll es ermöglichen, auf möglichst praktikable und preiswerte Weise reifentypischen Klangbilder zu beeinflussen. DOLLAR A In das Reifeninnere wird ein Formschlauch eingebracht, dessen wesentliche Merkmale wie Form, Volumen, Innendruck derart ausgeprägt sind, daß erwünschte akustische Wirkungen erzielt werden. DOLLAR A Der Formschlauch eignet sich zum jederzeitigen Einbau, ist leicht und hat keine Auswirkungen auf Form, Konstruktion und Herstellungsverfahren des Reifens. Die Fahreigenschaften des Reifens werden nicht beeinflußt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugreifen mit Vorrichtung zur Beeinflussung von Reso­ nanzen.

Es ist allgemein bekannt, daß Fahrzeugreifen in erheblichem Umfang zum Verkehrslärm beitragen. Eine Faustregel sagt, daß bei Fahrzeugen mit moderner Antriebstechnik bereits ab einer Geschwindigkeit von ca. 50 km/h die Rollgeräusche zur dominierenden Geräuschquelle werden können.

Die Reifengeräusche werden durch verschiedene Quellen verursacht unter anderem das Laufflächenprofil, die Abmessungen des Reifens, das Material, konstruktive Eigenschaften und die Betriebsbedingungen. Eine ganz wesentliche Rolle spielt auch die Tatsache, daß der Reifen insgesamt wie ein Resonanzkörper mit Hallraumeigenschaften wirkt und Körperschall kaum gemindert abstrahlt. Fachleute schätzen, daß die Reifenkarkasse für 60 bis 80% der Geräuschabstrahlung verantwortlich ist. Dieser Anteil kann künftig mit einer stärkeren Ver­ breitung von Hochdruckreifen, die den Rollwiderstand senken sollen, noch wachsen.

Konstruktiv bedingt ergibt sich für jeden Reifentyp eine bestimmte Klangcharakteristik hinsichtlich absoluter, objektiv meßbarer Lautstärke und relativer, subjektiv empfundener Lärmwahrnehmung.

Es ist bekannt, die vom Reifen ausgehende Schallabstrahlung zu verringern, sei es durch Maßnahmen an der Karosserie, wie z. B. Abdecken des Radkastens oder durch Vorrichtungen am Reifen selbst (vgl. DE 29 34 522).

Es ist auch bekannt, durch konstruktive Maßnahmen am Reifen selbst eine Reduzierung der Geräusche zu erzielen. So werden die Profile unsymmetrisch gesetzt, um den Ge­ räuschpegel insgesamt zu senken und bestimmte als weniger unangenehm empfundene Fre­ quenzen zu erzielen. Auch die Wahl des Materials und des Aufbaus können zu einer Ge­ räuschminderung des Reifens beitragen.

Schließlich ist auch bekannt, die Reifen mit unterschiedlichen Vorrichtungen zu versehen, die eine Geräuschminderung oder Dämmung im Innenraum bewirken sollen (vgl. DE: 29 34 523, 30 42 350, 36 40 222, 41 20 878, 40 01 753, 30 16 255, 29 46 273, EP: 0029120, 0038920, 0367556, WO: 98/35843).

Solche und ähnliche Maßnahmen, die am Reifen selbst ansetzen, bergen jedoch das Pro­ blem in sich, daß sie eine Reihe von Auswirkungen auf Herstellungsverfahren, Entwicklung und Konstruktion der Reifen haben. Reifen sind in erster Linie auf die Erzielung optimaler Fahreigenschaften und hoher Betriebssicherheit ausgelegt und ihre Entwicklung ist weit vor­ angeschritten. Maßnahmen zur Erreichung weiterer Ziele wie die Verringerung der Lärment­ wicklung müssen die fortgeschrittene Reifentechnik berücksichtigen, ohne diese zu beein­ trächtigen. Derartige Maßnahmen sollten daher den Reifen als vorgegeben hinnehmen.

Es ist ebenfalls bekannt, in den Innenraum von Reifen Schläuche einzubringen. Diese sol­ len in den meisten Fällen eine zusätzliche Sicherheit für den Fall des Druckverlustes im Rei­ fen bieten (vgl. DE: 23 36 766, 26 32 406, 27 37 789, 44 00 912, 36 01 318, 37 11 785, EP: 0364927, 0663306).

Unabhängig vom Reifen eingebrachte Schläuche haben den Vorteil, wesentliche Eigen­ schaften des Reifens wie Aufbau, Form, Fahrverhalten nicht oder nur sehr wenig zu beein­ trächtigen. Die bekannten Vorschläge sind jedoch hinsichtlich Material und Konstruktion zum Teil auf spezielle Aspekte wie Pannensicherheit ausgelegt und erfordern einen hohen Fertigungsaufwand. Sie bedeuten auch ein vergleichsweise hohes zusätzliches Gewicht und erfordern zum Teil Veränderungen oder zusätzliche Vorkehrungen an den heute standardmä­ ßig verwendeten Komponenten eines Fahrzeugreifens.

So wird bei DE 44 00 912 ein flexibler Schlauch vorgeschlagen, der zumindest zum Teil mit schalldämmendem Material gefüllt ist und mit Helmholtz-Resonatoren ausgestattet sein kann, als Material wird vorzugsweise Gummi benannt. Diese Lösung dürfte relativ schwer und vergleichsweise teuer werden. DE 37 11 785 schlägt einen flexiblen Schlauch vor, der zunächst mit Minderdruck befüllt und durch den Betriebsdruck des Reifens zusammen ge­ drückt wird. Somit herrscht im Schlauch und im übrigen Reifeninneren derselbe Druck und das Reifeninnere wirkt weitgehend wie ein einheitlicher Resonanzraum.

Aufgabe der Erfindung ist es, die von Fahrzeugreifen ausgehende Geräuschentwicklung, soweit sie sich aus dem wie ein Resonanzkörper wirkenden Reifeninnenraum ergibt, zu be­ einflussen, um die Schallabstrahlung insgesamt zu verringern bzw. ein gewünschtes Klang­ bild zu erzeugen. Dabei sollen am Reifen selbst keine Veränderungen vorgenommen werden und das zusätzliche Gewicht soll gering sein.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Formschlauch in das Rei­ feninnere eingebracht ist, der nach den in den Patentansprüchen aufgeführten Merkmalen so ausgestaltet ist, daß er die beim Fahrbetrieb im Reifeninneren entstehenden Schallwellen und damit die Resonanzen des Reifenkörpers beeinflußt, indem er den als einheitlichen Resonanzraum anzusehenden Reifeninnenraum mit glatten Außenwänden und guten Reflexionseigen­ schaften unterteilt und sich daraus veränderte Innenreflexionen und Brechungen ergeben.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere auf den nachfolgend ge­ nannten Gebieten.

Schallabstrahlung und psycho-akustische Eigenschaften von Reifen lassen sich gezielt durch die Gestaltung des Formschlauches beeinflussen, ohne daß hiervon Aufbau, Konstruk­ tion und Herstellungsverfahren der Reifen betroffen sind. Unterschiedliche Klangcharakteri­ stiken verschiedener Reifentypen werden durch eine darauf jeweils abgestimmte Form und Gestaltung des Formschlauches beeinflußt.

Der Formschlauch läßt sich preiswert als Massenprodukt herstellen, das für unterschiedli­ che Reifentypen angepaßt werden kann.

Das zusätzliche Gewicht ist bezogen auf den gesamten Fahrzeugreifen sehr gering.

Die fahrtechnischen Eigenschaften des Reifens werden nicht oder nur in zu vernachlässi­ gender Weise betroffen. Selbst ein unwahrscheinlicher, eventueller Defekt des Formschlau­ ches wird das Fahrverhalten nicht in kritischer Weise beeinträchtigen sondern nur zum Ver­ lust der Resonanzwirkung führen.

Eine nachträgliche Ausrüstung ist jederzeit möglich, die Montage des Formschlauchs ist einfach, zusätzliche Wartung und Pflege sind nicht notwendig.

Ausführungsbeispiele sind in den Zeichnungen 1 und 2 dargestellt und werden im folgen­ den näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 einen schematischen Querschnitt eines Reifens sowie eines Formschlauchs,

Fig. 2 einen schematischen Längsschnitt eines Reifens sowie eines Formschlauchs.

Unter einem Formschlauch ist ein flexibler Schlauch zu verstehen, der unter Überdruck einen bestimmten Umfang erreicht und dabei insgesamt eine vorgegebene Form annimmt, wobei die Oberflächenform bestimmte Ausgestaltungen aufweisen kann, wie z. B. Auswöl­ bungen und Einbuchtungen.

Der Formschlauch wird in leerem Zustand über die Felge gezogen. Um ein Verrutschen und damit eine spätere Unwucht des Reifens zu verhindern, wird er gegebenenfalls an der Felge fixiert. Der Formschlauch wird mit dem vorgesehenen Druck beaufschlagt. Nach Be­ füllen des Reifens bestehen im Reifeninneren zwei getrennte Kammern. Die im Reifeninne­ ren entstehenden Schallwellen werden an der Wand des Formschlauchs gebrochen und re­ flektiert. Dieser Effekt ist um so größer, je unterschiedlicher die Verhältnisse im Inneren des Formschlauches und im übrigen Reifeninneren sind, insbesondere hinsichtlich Volumen, Druck und Füllmedium. Eine wesentliche Rolle spielt auch die Form des Schlau­ ches.

Fig. 1 zeigt einen schematischen Querschnitt eines Reifens mit dem Reifenkörper (1) und seinem Reifeninneren (2), der auf der Felge (5) aufsitzt. Der Formschlauch (3) nimmt hierbei eine beispielhaft gewählte Form ein, die in den Innenraum des Reifens (2) ragt, er kann an­ sonsten jede bestimmte, im Hinblick auf akustische Wirkungen berechnete Form besitzen. Im Beispiel ist der Fuß des Formschlauches (4) so geformt, daß er das Felgenbett bedeckt, um Schallübertragungen auf dem Wege über das Fahrwerk in das Fahrzeuginnere zu verringern.

Fig. 2 zeigt einen schematischen Längsschnitt eines Reifens mit dem Reifenkörper (1) und seinem Reifeninneren (2). Der Formschlauch (3) liegt an der Felge (5) an und nimmt hierbei wiederum eine beispielhaft gewählte Form ein. Er kann wie beschrieben auch andere für die akustischen Eigenschaften des Reifens günstige Formen besitzen. Das Innere des Form­ schlauches (6) bildet dabei einen vom Reifeninneren (2) getrennten akustischen Raum.

Claims (15)

1. Fahrzeugreifen mit Vorrichtung zur Beeinflussung von Resonanzen, bei dem in den aus der Innenfläche des Reifenkörpers und der Felge gebildeten Innenraum des Reifens mindestens ein Formschlauch eingebracht ist, der unter Überdruck mit einem gasförmigen Medium be­ füllt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenform des Formschlauches im Längs­ schnitt und/oder Querschnitt Ausformungen in der Art von Auswölbungen oder Einbuchtun­ gen aufweist, deren Kurvenverläufe stetigen, umfangsperiodischen Funktionen folgen, wobei die Verläufe der Kurven und deren Steigungswinkel eine zur Beeinflussung von im Reifen entstehenden Resonanzen geeignete Oberflächenform des Formschlauches ergeben.

2. Fahrzeugreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Größe und Form des Form­ schlauches, insbesondere die Kurvenverläufe der Ausformungen und deren Abstände zuein­ ander auf die akustische Charakteristik des jeweiligen Reifentyps und die darin beim Fahrbe­ trieb entstehenden Schaltwellen und Resonanzen abgestimmt sind; wobei die Längsschnitte und Querschnitte des Formschlauches symmetrisch oder unsymmetrisch sein können, die Ausformungen jeweils gleiche oder unterschiedliche Größe und Form aufweisen können und regelmäßig oder unregelmäßig an der Oberfläche des Formschlauches verteilt sein können und vorzugsweise insgesamt bezogen auf den Umfang des Formschlauches derart verteilt sind, daß beim Fahrbetrieb eine möglichst geringe Unwucht entsteht.

3. Fahrzeugreifen nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Formschlauchs schallschluckende Strukturen aufweisen kann.

4. Fahrzeugreifen nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausformungen des Formschlauchs mit Wülsten oder Rillen längs oder quer des Umfangs überlagert sein können.

5. Fahrzeugreifen nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der an der Felge anliegende Fuß des Formschlauchs zumindest das Tiefbett der Felge ganz bedeckt.

6. Fahrzeugreifen nach den zuvor genannten Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der Formschlauch nicht insgesamt bündig an der Reifeninnenwand anliegt, insbesondere daß zwi­ schen Innenseite der Bodenaufstandsfläche des Reifens und dem Formschlauch ein Abstand herrscht, der bei normaler Beanspruchung im Fahr- und Standbetrieb einen Kontakt zwischen Reifen und Formschlauch beziehungsweise schädigende mechanische Beanspruchungen ver­ hindert.

7. Fahrzeugreifen nach den zuvor genannten Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der Formschlauch mit einem Druck beaufschlagt wird, der unterschiedlich vom Luftdruck des übrigen Reifeninnenraums ist, wobei die Druckdifferenz derart bestimmt wird, daß die Beein­ flussung von Resonanzen unterstützt wird.

8. Fahrzeugreifen nach den zuvor genannten Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der Formschlauch mit einem Gas befüllt wird, das Schallübertragungseigenschaften besitzt, die verschieden von denen der Luft sind.

9. Fahrzeugreifen nach den zuvor genannten Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der Formschlauch zumindest teilweise ausgeschäumt ist.

10. Fahrzeugreifen nach den zuvor genannten Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der Formschlauch sowohl eine in den Schlauch integrierte Befüllungsvorrichtung aufweisen kann, die nach dem Befüllen sicher verschlossen, zum Beispiel verklebt, wird oder selbst schlie­ ßend ist, als auch ein Ventil in gebräuchlicher Ausführung, das eine jederzeitige Druckregu­ lierung ermöglicht.

11. Fahrzeugreifen nach den zuvor genannten Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der Formschlauch durch Verkleben oder andere Maßnahmen auf der Felge fixiert wird, um ein Verrutschen beim Fahrbetrieb zu verhindern.

12. Fahrzeugreifen nach den zuvor genannten Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der Formschlauch vorzugsweise aus flexiblem, dehnungsfestem, leichtem und temperaturbestän­ digem Material mit hoher Gasdichte besteht, zum Beispiel aus thermoplastischem Poly­ urethan.

13. Fahrzeugreifen nach den zuvor genannten Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der Formschlauch als flexible, innere, gasdichte Hülle von einem diese ganz oder teilweise be­ deckenden, nicht oder nur begrenzt dehnbaren, formgebenden Korsett umgeben ist, das bei­ spielsweise aus einem oder mehreren gelochten oder ungelochten Bändern bestehen kann.

14. Fahrzeugreifen nach den zuvor genannten Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der Formschlauch aus zwei oder mehr Lagen besteht, die hinsichtlich der Art des Materials und dessen Beschaffenheit, insbesondere ihrer Gasdurchlässigkeit und Dehnbarkeit unterschied­ lich ausgeprägt sein können, wobei die einzelnen Lagen sich nicht vollständig bedecken müs­ sen, sondern sich auch nur teilweise, zum Beispiel als Gitter, Lochstreifen oder in sonstigen Formen überlagern können.

15. Fahrzeugreifen nach den zuvor genannten Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehrere Formschläuche in das Reifeninnere eingebracht werden und diese insbesondere auch unterschiedliche Größen, Formen, Materialien und Oberflächen besitzen können, unter­ schiedliche Füllmedien enthalten können und mit unterschiedlichen Drücken beaufschlagt sein können.