DE102016214204B4 - Device for shifting vibrational resonances in an inner volume of a vehicle wheel - Google Patents
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Abstract
Vorrichtung zur Verschiebung von Schwingungsresonanzen in einem inneren Volumen eines Fahrzeugrads (1) mit wenigstens zwei mit einer Felge (2) des Fahrzeugrads (1) verbundenen Trennelementen (4), die zwischen einer Ruheposition, in der sie an der Felge (2) anliegen, und einer Wirkposition, in der sie in das innere Volumen hineinragen, verstellbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Trennelemente (4) jeweils eine Verriegelungseinrichtung (5) aufweisen, welche das jeweilige Trennelement (4) bei Überschreiten einer bestimmten Rotationsgeschwindigkeit des Fahrzeugrads (1) in der Wirkposition verriegelt.Device for shifting vibration resonances in an inner volume of a vehicle wheel (1) with at least two separating elements (4) which are connected to a rim (2) of the vehicle wheel (1) and which lie between a rest position in which they rest on the rim (2), and an operative position in which they protrude into the inner volume, characterized in that the at least two separating elements (4) each have a locking device (5) which the respective separating element (4) when a certain rotational speed of the vehicle wheel ( 1) locked in the active position.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verschiebung von Schwingungsresonanzen in einem inneren Volumen eines Fahrzeugrads mit wenigstens zwei mit einer Felge des Fahrzeugrads verbundenen Trennelementen nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.The invention relates to a device for displacing vibration resonances in an inner volume of a vehicle wheel with at least two separating elements connected to a rim of the vehicle wheel according to the type defined in more detail in the preamble of
Eine gattungsgemäße Vorrichtung ist beispielsweise aus der
Die bekannten Dokumente beschreiben demnach die Idee, das innere Volumen des Fahrzeugrads, das auch als Torus-Volumen bezeichnet wird, mittels solcher Wände zu unterteilen, um die sich in dem inneren Volumen einstellende Resonanz derart anzupassen, dass die Eigenfrequenzen der schwingenden Luft in für die Fahrzeugpassagiere weniger komfortrelevante Bereiche verschoben werden. Dadurch sollen letztendlich die im Fahrzeuginnenraum durch die von den Fahrzeugrädern ausgehenden und über das Fahrwerk in das Kraftfahrzeug eingetragenen Schwingungen entstehenden Geräusche verringert werden.The known documents therefore describe the idea of dividing the inner volume of the vehicle wheel, which is also referred to as the torus volume, by means of such walls in order to adapt the resonance established in the inner volume in such a way that the natural frequencies of the oscillating air in for the Vehicle passengers less comfort-relevant areas are moved. This is ultimately intended to reduce the noises arising in the vehicle interior as a result of the vibrations emanating from the vehicle wheels and introduced into the motor vehicle via the chassis.
Wenn dagegen steife Wand- bzw. Trennelemente eingesetzt werden, sind diese zwar in der Lage, die Torus-Resonanz zu höheren Frequenzen und damit in weniger komfortrelevante Bereiche zu verschieben, wenn diese jedoch eine wirksame Größe besitzen sollen, so stellen sie, insbesondere durch ihre Erstreckung in Radialrichtung des Fahrzeugrads, ein großes Hindernis bei der Montage und Demontage der Fahrzeugreifen auf und von der Felge dar. Ein solches steifes Trennelement ist aus der
Aus der
Die in den anderen Dokumenten beschriebenen flexiblen Wände richten sich durch die Zentrifugalkraft bei der Rotation des Fahrzeugrads auf, wobei sich durch die in radialer Richtung wirkenden Kräfte die Steifigkeit der Wand ergibt. Um einer derartigen flexiblen Wand eine möglichst große Schallhärte zu verleihen, sollte die Steifigkeit derselben möglichst hoch sein. Allerdings ist bei der Ausführung als flexible Wand die Steifigkeit von der Rotationsgeschwindigkeit des Fahrzeugrads und damit von der Fahrgeschwindigkeit des mit einem solchen Fahrzeugrad ausgestatteten Kraftfahrzeugs abhängig, was zu einer Verschlechterung der Schallhärte bei niedrigen Geschwindigkeiten führt. Zwar kann dies bei Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor, bei denen bei niedrigen Geschwindigkeiten die Motorgeräusche dominieren und die über die Fahrzeugräder in das Fahrwerk und von dort in den Innenraum eingeleiteten Geräusche keine große Rolle spielen, vernachlässigt werden, bei Fahrzeugen, bei denen das Antriebsaggregat nur geringe Geräuschemissionen verursacht, wie zum Beispiel bei elektrisch betriebenen Fahrzeugen ist, dies jedoch durchaus relevant.The flexible walls described in the other documents are erected by the centrifugal force during the rotation of the vehicle wheel, the rigidity of the wall resulting from the forces acting in the radial direction. In order to give such a flexible wall the greatest possible sound hardness, the rigidity of the same should be as high as possible. However, in the embodiment as a flexible wall, the rigidity is dependent on the rotational speed of the vehicle wheel and thus on the driving speed of the motor vehicle equipped with such a vehicle wheel, which leads to a deterioration in the hardness of the sound at low speeds. Although this can be neglected in vehicles with internal combustion engines, in which the engine noises dominate at low speeds and the noises introduced into the chassis and from there into the interior via the vehicle wheels do not play a major role, in vehicles in which the drive unit emits only low levels of noise caused, for example in electrically powered vehicles, but this is quite relevant.
Ein weiteres Problem der flexiblen Wände besteht darin, dass das flexible Material sämtliche auf die Wand wirkenden Kräfte aufnehmen muss, was beispielsweise bei Elastomeren zum Kriechen der Materialien führen kann.Another problem with the flexible walls is that the flexible material has to absorb all the forces acting on the wall, which can lead to creep of the materials in the case of elastomers, for example.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Verschiebung von Schwingungsresonanzen in einem inneren Volumen eines Fahrzeugrads mit wenigstens zwei mit einer Felge des Fahrzeugrads verbundenen Trennelementen zu schaffen, die einerseits eine hohe Wirksamkeit aufweist und andererseits bei der Reifenmontage keine Störung darstellt.It is therefore the object of the present invention to create a device for shifting vibration resonances in an inner volume of a vehicle wheel with at least two separating elements connected to a rim of the vehicle wheel, which on the one hand is highly effective and on the other hand does not cause any disruption in tire fitting.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.According to the invention, this object is achieved by the features mentioned in
Durch die erfindungsgemäße Verriegelungseinrichtung, die das Trennelement bei Überschreiten einer bestimmten Rotationsgeschwindigkeit des Fahrzeugrads in der Wirkposition, in der das Trennelement in das innere Volumen hineinragt, verriegelt, werden die Vorteile einer von der Geschwindigkeit unabhängigen, schallharten Wand mit den Vorteilen der einfachen Reifenmontage verbunden. So wird bei Überschreiten einer bestimmten, sehr niedrigen Rotationsgeschwindigkeit des Fahrzeugrads die üblicherweise bereits beim Auswuchten nach der Montage des Reifens auf der Felge erreicht wird, das Trennelement in der Wirkposition verriegelt, so dass dessen Funktion bereits unmittelbar nach der Reifenmontage gegeben ist.The locking device according to the invention, which locks the separating element in the operative position in which the separating element protrudes into the inner volume when a certain rotational speed of the vehicle wheel is exceeded, combines the advantages of a speed-independent, reverberant wall with the advantages of easy tire mounting. If a certain, very low rotational speed of the vehicle wheel is exceeded, which is usually already reached during balancing after the tire is mounted on the rim, the separating element is locked in the active position so that its function is already given immediately after the tire is fitted.
Auf diese Weise ergibt sich also eine Vorrichtung zur Verschiebung von Schwingungsresonanzen in einem inneren Volumen eines Fahrzeugrads, die durch das Hineinragen in das innere Volumen des Fahrzeugrads eine Unterteilung desselben bewirkt, wodurch die Eigenfrequenzen der in dem inneren Volumen schwingenden Luftsäule gestreut und in weniger komfortrelevante Bereich verschoben werden. Dabei stellt das Trennelement keine Störung bei der Montage und Demontage des Reifens auf der Felge dar.In this way, there is a device for shifting vibration resonances in an inner volume of a vehicle wheel, which by protruding into the inner volume of the vehicle wheel causes a subdivision of the same, whereby the natural frequencies of the air column vibrating in the inner volume are scattered and in less comfort-relevant area can be moved. The separating element does not constitute a disruption in the assembly and disassembly of the tire on the rim.
Um eine verbesserte Wirkung der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Hinblick auf das Verschieben der Eigenfrequenzen in einen höheren und damit noch weniger störenden Bereich zu erreichen, kann des Weiteren vorgesehen sein, dass mehrere Trennelemente in einem Tiefbett der Felge über den Umfang derselben verteilt angeordnet sind. Dabei sollten die Trennelemente so angeordnet sein, dass durch dieselben keine Unwucht erzeugt wird.In order to achieve an improved effect of the device according to the invention with regard to the shifting of the natural frequencies into a higher and thus even less disruptive range, it can furthermore be provided that several separating elements are arranged in a well of the rim distributed over the circumference thereof. The separating elements should be arranged in such a way that they do not produce any imbalance.
Wenn dabei die Trennelemente in ungleichen Abständen voneinander angeordnet sind, so ergibt sich eine Streuung der Eigenfrequenzen der einzelnen, durch die Trennelemente gebildeten Teilhohlräume.If the separating elements are arranged at unequal distances from one another, then there is a scattering of the natural frequencies of the individual partial cavities formed by the separating elements.
In einer sehr vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Trennelement eine Umhüllung aus einem flexiblen Material und wenigstens zwei in der Umhüllung angeordnete Profilelemente aufweist, die an ihren einander zugerichteten Seiten komplementäre Strukturen aufweisen, welche dafür vorgesehen sind, bei Unterschreiten eines bestimmten Abstands der Profilelemente voneinander miteinander in Eingriff zu gehen. Bei dieser Ausführungsform des Trennelements werden die beiden Profilelemente aneinandergepresst, sobald der Reifen des Fahrzeugrads mit Luft befüllt wird. Dadurch gelangen die beiden Profilelemente miteinander in Eingriff und bewirken ein Aufstellen des Trennelements, das dann in das innere Volumen des Fahrzeugrads hineinragt.In a very advantageous development of the invention it can be provided that the separating element has a cover made of a flexible material and at least two profile elements arranged in the cover, which have complementary structures on their mutually facing sides, which are provided for when a certain distance is not reached of the profile elements from each other to go into engagement. In this embodiment of the separating element, the two profile elements are pressed against one another as soon as the tire of the vehicle wheel is filled with air. As a result, the two profile elements come into engagement with one another and cause the separating element to stand up, which then protrudes into the inner volume of the vehicle wheel.
In einer alternativen Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass das Trennelement ein Sockelelement, ein über eine Achse drehbar mit dem Sockelelement verbundenes Wandelement und ein sich an dem Sockelelement abstützendes, auf das Wandelement wirkendendes Federelement aufweist. Hierbei wird bei Überschreiten einer bestimmten Rotationsgeschwindigkeit aufgrund der dabei auftretenden Zentrifugalkraft das Wandelement entgegen der Kraft des Federelements aufgestellt und gelangt in seine Wirkposition. Da bei der Demontage des Reifens das hierzu verwendete Werkzeug oder auch der Reifen selbst an dem Wandelement anschlägt, wird dieses, unterstützt durch die Kraft des Federelements, wieder in seine Ruheposition gebracht und die Demontage des Reifens von der Felge kann problemlos durchgeführt werden.In an alternative embodiment it can be provided that the separating element has a base element, a wall element rotatably connected to the base element via an axis and a spring element which is supported on the base element and acts on the wall element. In this case, when a certain rotational speed is exceeded, due to the centrifugal force that occurs, the wall element is set up against the force of the spring element and moves into its operative position. Since the tool used for this purpose or the tire itself hits the wall element when the tire is removed, it is brought back into its rest position, supported by the force of the spring element, and the tire can be removed from the rim without any problems.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den restlichen Unteransprüchen. Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung prinzipmäßig dargestellt.Further advantageous refinements and developments of the invention emerge from the remaining subclaims. Exemplary embodiments of the invention are shown in principle below with reference to the drawing.
Es zeigt:
-
1 eine Felge eines Fahrzeugrads mit einer daran angebrachten Vorrichtung; -
2 eine erste Ausführungsform des Trennelements der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer ersten Position; -
3 das Trennelement aus2 in einer zweiten Position; -
4 eine zweite Ausführungsform des Trennelements der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer ersten Position; und -
5 das Trennelement aus4 in einer zweiten Position.
-
1 a rim of a vehicle wheel with a device attached thereto; -
2 a first embodiment of the separating element of the device according to the invention in a first position; -
3 the separator off2 in a second position; -
4th a second embodiment of the separating element of the device according to the invention in a first position; and -
5 the separator off4th in a second position.
Zur Verschiebung bzw. zur Streuung von Schwingungsresonanzen dieser Schwingungen weist das Fahrzeugrad
Durch die Trennelemente
Um zu erreichen, dass die Vorrichtung
Das Trennelement
Bei der in den
Die Umhüllung
Anschließend wird das innere Volumen des Fahrzeugrads
In der aufgerichteten Position ist das Trennelement
Wenn der Reifen von der Felge
Die komplementären Strukturen der Profilelemente
In den
Das Federelement
Das Federelement
Nach der Montage des Trennelements
Nach der Montage des Reifens wird das Fahrzeugrad
Bei der Demontage des Reifens von der Felge
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DE102016214204.6A DE102016214204B4 (en) | 2016-08-02 | 2016-08-02 | Device for shifting vibrational resonances in an inner volume of a vehicle wheel |
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- 2016-08-02 DE DE102016214204.6A patent/DE102016214204B4/en active Active
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