DE102017219519B4

DE102017219519B4 - Luftreifen für ein Fahrzeug und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE102017219519B4
Application number: DE102017219519.3A
Authority: DE
Inventors: Arne Jontza; David Scott Rohweder; Arne Heydern
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2017-11-02
Filing date: 2017-11-02
Publication date: 2019-06-27
Anticipated expiration: 2037-11-03
Also published as: CN109747339A; US11148486B2; DE102017219519A1; US20190126696A1

Abstract

Luftreifen, der Konstruktionselemente aufweist, wobei wenigstens ein Teil der Konstruktionselemente bei vorgegebener Schwingungsanregung Radialschwingungsmoden (Rui, Rei) bestimmter Radialschwingungsfrequenzen (f, f) mit Auslenkungen parallel zur Reifenhauptebene (3) und Transversalschwingungsmoden (Tuj, Tej) bestimmter Transversalschwingungsfrequenzen (f, f) mit Auslenkungen quer zur Reifenhauptebene (3) ausbildet und die unterschiedlichen Radialschwingungsmoden (Rui, Rei) sowie die unterschiedlichen Transversalschwingungsmoden (Tuj, Tej) jeweils verschiedene geradzahlige und/oder verschiedene ungeradzahlige Anzahlen an Schwingungsknoten aufweisen, wobei wenigstens ein Konstruktionselement derart verändert ausgebildet und/oder verändert angeordnet, dass für die Radialschwingungsmoden (Rui, Rei) und die Transversalschwingungsmoden (Tuj, Tej) mit jeweiligen Schwingungsfrequenzen (f, f, f, f) kleiner 350 Hz wenigstens ein bestimmter Frequenzabstand (Δfuab, Δfeab) aus ermittelbaren Frequenzabständen (Δfuij, Δfeij) wenigstens zwischen den Radialschwingungsfrequenzen (f) der Radialschwingungsmoden (Rui) und den Transversalschwingungsfrequenzen (f) der Transversalschwingungsmoden (Tuj) mit jeweils ungeradzahliger Schwingungsknotenanzahl und/oder zwischen den Radialschwingungsfrequenzen (f) der Radialschwingungsmoden (Rei) und den Transversalschwingungsfrequenzen (f) der Transversalschwingungsmoden (Tej) mit jeweils geradzahliger Schwingungsknotenanzahl vergrößert ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Luftreifen für ein Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Luftreifens für ein Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 9.
Die JP H11 - 139 115 A befasst sich mit einem Luftreifen, bei dem eine Reduzierung des Straßenlärms im Bereich von 250 bis 400 Hz erreicht werden soll, ohne dass die Produktionsprozesse nachteilig beeinflusst werden, obwohl der Luftreifen gleichzeitig leichter hergestellt wird. In dem Radialluftreifen ist eine Karkassenschicht zwischen einem Paar von Wulstteilen gelegt. Mindestens zwei Gürtelschichten sind in der äußeren Umfangsseite der Karkassenschicht in einem Laufflächenteil angeordnet. Aussparungen werden jeweils in einem Abstützteil und einem seitlichen unteren Teil für einen zweiten Vibrationsmodus gebildet. Durch die Reduzierung der Masse dieser Teile wird eine Eigenfrequenz des Reifens in einem Hochfrequenzbereich erhöht. Durch die Erhöhung der Reifeneigenfrequenz im Hochfrequenzbereich soll verhindert werden können, dass die Reifeneigenfrequenz mit einer Fahrzeugeigenfrequenz resoniert, so dass die Schwingung kaum auf eine Kabine im Innenraum übertragen wird und ein Straßenlärm um etwa 250-400 Hz reduziert wird.
Eingangs genannte Luftreifen für Fahrzeuge sind aus einer Vielzahl an Ausführungen bekannt und weisen ganz allgemein Konstruktionselemente auf, die wenigstens ein entlang eines Reifenumfangs verlaufendes, sich in seiner Breite quer zu einer Reifenhauptebene erstreckendes Laufflächenband, das zu beiden Seiten der Reifenhauptebene in Seitenwände übergeht, deren Enden jeweils durch einen Reifenwulst gebildet sind, beinhalten. Das Laufflächenband stellt im Betrieb des Fahrzeugs den Kontakt zur Fahrbahnoberfläche her und überträgt im Wesentlichen Antrieb-, Brems- und Seitenführungskräfte über die Seitenwände des Luftreifens zu den entsprechenden Reifenwulsten, die wiederum die Aufgabe haben, einen stabilen Sitz des Luftreifens auf einer an eine Radaufhängung des Fahrzeugs angekoppelte Radfelge sicherzustellen. Der Luftreifen und die Radfelge bilden nach dem Zusammenbau eine Reifen-Felgen-Anordnung, wie sie beispielhaft in der US 2009/0025848 A1 (auch EP 1 776 248 B1 ) beschrieben ist, die insbesondere eine Ausgestaltung einer Reifenwulst für einen Luftreifen offenbart, der besonders für die Verwendung an Schwerlastfahrzeugen geeignet ist.
Bei der jüngeren Fahrzeugentwicklung rückt immer stärker der Wunsch nach einer Verringerung von während des Fahrbetriebs eines Fahrzeugs auftretenden und von Nutzern des Fahrzeugs in einem Fahrzeuginnenraum wahrnehmbaren Fahrgeräuschen als Qualitätsmerkmal und Wettbewerbsvorteil in den Fokus.
Bei der Übertragung von Fahrgeräuschen in einen Fahrzeuginnenraum spielt insbesondere die Körperschallübertragung zwischen einem während des Fahrbetriebs zu Schwingungen angeregten Luftreifen und einer Radfelge, auf die der Luftreifen aufgezogen ist, eine wesentliche Rolle. Der Körperschall gelangt von der Radfelge über eine Radaufhängung, an die die Felge angebunden ist, zum Fahrzeugaufbau, von wo aus er von einem Fahrzeuginsassen als Körperschall (Vibrationen) und/oder als in den Fahrzeuginnenraum abgestrahlter Luftschall wahrgenommen werden kann.
Hierbei sind als besonders relevanter Körperschall insbesondere solche in einem Fahrzeuginnenraum wahrnehmbaren Schwingungen zu verstehen, die in einem Frequenzbereich von etwa 60 Hz bis etwa 300 Hz auftreten. Dieser Frequenzbereich kann in drei Unterbereiche unterteilt werden, wobei eine Frequenz zwischen etwa 60 Hz und etwa 125 Hz als niederfrequenter Lärm, eine Frequenz zwischen etwa 125 Hz und etwa 200 Hz als hochfrequenter Lärm und eine Frequenz zwischen etwa 200 Hz und etwa 300 Hz als so genannter Cavity-Schall von einem Fahrzeuginsassen während des Betriebs des Fahrzeugs im Fahrzeuginnenraum wahrgenommen werden können. Die nachfolgende Beschreibung bezieht sich im Wesentlichen stets auf diese Art der Fahrgeräuschentstehung und -wahrnehmung und wird im Nachfolgenden der Einfachheit halber als Fahrgeräusch bezeichnet, wobei hierunter dann sowohl der von einem Fahrzeuginsassen im Fahrzeuginnenraum wahrnehmbare Körperschall (Vibrationen) als auch der in den Fahrzeuginnenraum hierdurch abgestrahlte akustische Luftschall zu verstehen sind.
Weiterhin ist es allgemein bekannt, dass der während des Fahrbetriebs zu Schwingungen angeregte Luftreifen so genannte Schwingungsmoden bestimmter Schwingungsfrequenzen ausbilden kann. Als Schwingungsmoden werden hierin im Wesentlichen die stationären Eigenschaften stehender Wellen hinsichtlich ihrer Energieverteilung in verschiedenen Richtungen verstanden. Unterschiedliche Schwingungsmoden werden hierbei beispielsweise anhand ihrer Anzahl an Schwingungsknoten charakterisiert, die sowohl geradzahlig als auch ungeradzahlig sein kann. U. a. haben die Schwingungsmoden einen wesentlichen Einfluss auf die Entstehung der vorstehend erwähnten Fahrgeräusche.
So beschreibt die US 7 073 382 B2 (auch DE 600 22 792 T2 ) ein Verfahren zur Konstruktion eines Reifens sowie einen Reifen mit reduziertem Cavity-Schall bzw. Hohlraumgeräusch, wobei verschiedene Bauelemente des Reifens, wie eine Karkassenstruktur, Reifenwulste, Seitenwände und ein mit Verstärkungskorde versehener verstärkter Reifenscheitel, derart angeordnet werden, um ein Biegsamkeitsniveau des Reifenscheitels derart zu erreichen, dass dieser in einer Frequenz schwingen kann, die der Mode des Hohlraums entspricht. Hierzu wird die Umfangssteifigkeit des Reifens derart reduziert, dass ein Frequenzabstand zwischen einer Frequenz der Mode des Reifens und der Frequenz der Mode des Hohlraums reduziert wird.
Eine Reduzierung der Steifigkeit des Reifens, insbesondere in radialer und/oder Umfangsrichtung (radiale bzw. tangentiale Steifigkeit), führt jedoch generell zu einer Verschlechterung des Fahrverhaltens, zum Beispiel der Lenkreaktion.
Aus der US 2008/0110539 A1 ist weiterhin ein Reifen mit verringerter Geräuschentwicklung bekannt, bei dem Profilblöcke mit zufällig verteilter umfänglicher Wirklänge an der Reifenlauffläche angeordnet sind, um eine profilblockinduzierte Anregung des Reifens zu radialen und tangentialen Eigenschwingungen bei bestimmten Fahrgeschwindigkeiten zu vermeiden.
Die US 7 213 451 B2 beschreibt ein Verfahren zur Analyse von Rundlaufabweichungen eines Reifens, insbesondere von an einer Radachse wirkenden ungleichförmigen Kräften wie radiale und tangentiale Kraftschwankungen.
Die gewonnenen Analyseergebnisse werden in einem Reifenherstellungsprozess verwendet, um die Rundlaufeigenschaften des Reifens zu verbessern.
Aus der US 9 329 103 B2 (auch DE 10 2013 222 758 A1 und DE 10 2012 201 032 A1 ) sind ferner ein Verfahren und eine Testanordnung zur Analyse eines Schwingungsverhaltens eines Reifens infolge einer Schwingungsanregung bekannt, wobei radiale Schwingungsmoden des Reifens bestimmt werden können, die zu einer bestimmten Fahrreaktion, worunter beispielsweise auch eine Körperschallerzeugung verstanden wird, beitragen können. Um gewisse Obergrenzen der Körperschallentstehung einhalten zu können, wird ganz allgemein vorgeschlagen, die Steifigkeiten und Dämpfungsparameter des Reifens durch Verändern seiner geometrischen Form zu beeinflussen sowie durch die Verteilung, den Betrag und die Art des verstärkenden Materials, zum Beispiel Gummi, Stahl und Polyester.
Die US 6 327 904 B1 (auch EP 0 873 886 A2 ) beschreibt ein Verfahren zur Bestimmung der Profiltiefe eines Fahrzeugreifens am fahrenden Fahrzeug, das auf einer sensorgeführten Bestimmung einer Eigenfrequenz des Reifens beruht, die einem Drehschwingungsanteil eines Reifengürtels um eine Felge, auf welcher der Reifen aufgezogen ist, entspricht.
Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Luftreifen für ein Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, bereitzustellen, bei dem eine Körperschallentstehung infolge der während des Fahrbetriebs des Fahrzeugs hervorgerufenen Schwingungsanregung im Vergleich zu aus dem Stand der Technik bekannten Luftreifen erheblich reduziert ist und infolgedessen ebenso die von einem Fahrzeuginsassen in einem Innenraum des Fahrzeugs wahrnehmbaren, reifeninduzierten Vibrationen und/oder Fahrgeräusche. Zudem soll der Luftreifen mit konstruktiv einfachen Mitteln realisierbar sein sowie die vorstehend erwähnten Nachteile des Stands der Technik überwinden. Ebenso liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Luftreifens bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch einen Luftreifen mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren zur Herstellung eines Luftreifens mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst. Weitere besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die jeweiligen Unteransprüche.
Es ist darauf hinzuweisen, dass die in der nachfolgenden Beschreibung einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren zusätzlich.
Erfindungsgemäß weist ein Luftreifen für ein Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, Konstruktionselemente auf, die wenigstens ein entlang eines Reifenumfangs verlaufendes, sich in seiner Breite quer zu einer Reifenhauptebene erstreckendes Laufflächenband, das zu beiden Seiten der Reifenhauptebene über jeweilige Reifenschultern in jeweilige Seitenwände übergeht, deren Enden jeweils durch einen Reifenwulst gebildet sind, beinhalten. Als Reifenhauptebene wird hierin der allgemein verwendeten Definition entsprechend die durch den Reifenmittelpunkt bzw. Reifenschwerpunkt senkrecht zur Reifenrotationsachse verlaufende Reifensymmetrieebene verstanden. Das Laufflächenband stellt in allgemein bekannter Weise im Betrieb des Fahrzeugs den Kontakt zur Fahrbahnoberfläche her und überträgt im Wesentlichen Antrieb-, Brems- und Seitenführungskräfte über die Seitenwände des Luftreifens zu den entsprechenden Reifenwulsten, die wiederum einen stabilen Sitz des Luftreifens auf einer an eine Radaufhängung des Fahrzeugs angekoppelte Radfelge, auf die der Luftreifen aufziehbar ist, sicherstellen.
Des Weiteren bildet wenigstens ein Teil der Konstruktionselemente des Luftreifens bei vorgegebener Schwingungsanregung Radialschwingungsmoden bestimmter Radialschwingungsfrequenzen mit Auslenkungen parallel zur Reifenhauptebene und Transversalschwingungsmoden bestimmter Transversalschwingungsfrequenzen mit Auslenkungen quer zur Reifenhauptebene aus. Die unterschiedlichen Radialschwingungsmoden sowie die unterschiedlichen Transversalschwingungsmoden weisen jeweils verschiedene geradzahlige und/oder verschiedene ungeradzahlige Anzahlen an Schwingungsknoten auf. Wie bereits eingangs erwähnt wurde, werden hierin als Schwingungsmoden im Wesentlichen die stationären Eigenschaften sich am Luftreifen ausbildender stehender Wellen infolge der Schwingungsanregung hinsichtlich ihrer Energieverteilung in verschiedenen Richtungen, hier insbesondere in radialer und transversaler Richtung, verstanden.
Es sei angemerkt, dass die zwischen zwei Merkmalen stehende und diese miteinander verbindende Konjunktion „und/oder“ hierin stets ausdrückt, dass in einer ersten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Gegenstands lediglich das erste Merkmal vorhanden sein kann, in einer zweiten Ausgestaltung lediglich das zweite Merkmal vorhanden sein kann und in einer dritten Ausgestaltung sowohl das erste als auch das zweite Merkmal vorhanden sein können.
Erfindungsgemäß ist weiter vorgesehen, dass gegenüber einem Vergleichsluftreifen, der ebenso die Konstruktionselemente ihrer Art nach aufweist, wenigstens ein Konstruktionselement des erfindungsgemäßen Luftreifens derart verändert ausgebildet und/oder verändert angeordnet ist, dass für die Radialschwingungsmoden und die Transversalschwingungsmoden mit jeweiligen Schwingungsfrequenzen (d. h. Radialschwingungsfrequenzen bzw. Transversalschwingungsfrequenzen) bevorzugt kleiner 350 Hz wenigstens ein bestimmter Frequenzabstand aus ermittelbaren Frequenzabständen wenigstens zwischen den Radialschwingungsfrequenzen der Radialschwingungsmoden und den Transversalschwingungsfrequenzen der Transversalschwingungsmoden mit jeweils ungeradzahliger Schwingungsknotenanzahl und/oder zwischen den Radialschwingungsfrequenzen der Radialschwingungsmoden und den Transversalschwingungsfrequenzen der Transversalschwingungsmoden mit jeweils geradzahliger Schwingungsknotenanzahl vergrößert ist.
Mit anderen Worten werden erfindungsgemäß die Frequenzabstände wenigstens zwischen den Radialschwingungsfrequenzen und den Transversalschwingungsfrequenzen der entsprechenden Schwingungsmoden (d. h. Radialschwingungsmoden bzw. Transversalschwingungsmoden) mit jeweils ungeradzahliger Schwingungsknotenanzahl und/oder die Frequenzabstände zwischen den Radialschwingungsfrequenzen und den Transversalschwingungsfrequenzen der entsprechenden Schwingungsmoden (d. h. Radialschwingungsmoden bzw. Transversalschwingungsmoden) mit jeweils geradzahliger Schwingungsknotenanzahl betrachtet. Dementsprechend findet beispielsweise eine Betrachtung des Frequenzabstands zwischen einer Radialschwingungsfrequenz einer ersten (zweiten, dritten etc.) Radialschwingungsmode mit ungeradzahliger Schwingungsknotenanzahl und einer Transversalschwingungsfrequenz einer ersten (zweiten, dritten etc.) Transversalschwingungsmode ebenfalls mit ungeradzahliger Schwingungsknotenanzahl statt, oder es findet eine Betrachtung des Frequenzabstands zwischen einer Radialschwingungsfrequenz einer ersten (zweiten, dritten etc.) Radialschwingungsmode mit geradzahliger Schwingungsknotenanzahl und einer Transversalschwingungsfrequenz einer ersten (zweiten, dritten etc.) Transversalschwingungsmode ebenfalls mit geradzahliger Schwingungsknotenanzahl statt, oder es findet die Betrachtung sowohl der erstgenannten Frequenzabstände als auch der zweitgenannten Frequenzabstände statt.
Gemäß der vorstehenden Definition ist es auch denkbar, die Frequenzabstände zwischen den Radialschwingungsfrequenzen und den Transversalschwingungsfrequenzen der entsprechenden Schwingungsmoden (d. h. Radialschwingungsmoden bzw. Transversalschwingungsmoden) mit ungeradzahliger Schwingungsknotenanzahl und geradzahliger Schwingungsknotenanzahl in die Betrachtung zusätzlich mit einzubeziehen, das heißt beispielsweise eine Betrachtung des Frequenzabstands zwischen einer Radialschwingungsfrequenz einer ersten (zweiten, dritten etc.) Radialschwingungsmode mit ungeradzahliger Schwingungsknotenanzahl und einer Transversalschwingungsfrequenz einer ersten (zweiten, dritten etc.) Transversalschwingungsmode mit geradzahliger Schwingungsknotenanzahl, oder eine Betrachtung des Frequenzabstands zwischen einer Radialschwingungsfrequenz einer ersten (zweiten, dritten etc.) Radialschwingungsmode mit geradzahliger Schwingungsknotenanzahl und einer Transversalschwingungsfrequenz einer ersten (zweiten, dritten etc.) Transversalschwingungsmode mit ungeradzahliger Schwingungsknotenanzahl. Dies ist jedoch für die vorliegende Erfindung nicht zwingend erforderlich, da bereits bei der Berücksichtigung der Frequenzabstände zwischen den Radial- und Transversalschwingungsfrequenzen der entsprechenden Radial- bzw. Transversalschwingungsmoden mit jeweils ungeradzahliger Schwingungsknotenanzahl und/oder der Frequenzabstände zwischen den Radial- und Transversalschwingungsfrequenzen der entsprechenden Radial- bzw. Transversalschwingungsmoden mit jeweils geradzahliger Schwingungsknotenanzahl eine erhebliche Verbesserung des Schwingungsverhaltens des Luftreifens im Sinne der Erfindung wie nachstehend noch ausführlicher erläutert erzielen lässt.
Die in der vorstehenden, erfindungsgemäßen Definition verwendete Aussage, dass der Vergleichsluftreifen die Konstruktionselemente, wie zum Beispiel das Laufflächenband, die Reifenschultern, die Seitenwände und die Reifenwulste, aufweist, ist hierin stets so zu verstehen, dass diese Konstruktionselemente beim Vergleichsluftreifen lediglich ihrer Art nach vorgesehen sind, nicht jedoch zwingend dieselben Eigenschaften oder dieselbe Anordnung wie die Konstruktionselemente des erfindungsgemäßen Luftreifens aufweisen müssen. Insbesondere gilt dies für wenigstens ein Konstruktionselement, das nach erfindungsgemäßer Definition jedenfalls anders ausgebildet und/oder anders angeordnet ist als das entsprechende Konstruktionselement des Vergleichsluftreifens. Die übrigen Konstruktionselemente können sowohl bei dem Vergleichsluftreifen als auch bei dem erfindungsgemäßen Luftreifen identisch (sowohl in ihren Eigenschaften als auch in ihrer Anordnung) ausgebildet sein. Weiterhin ist zu verstehen, dass der Vergleichsluftreifen und der erfindungsgemäße Luftreifen auch jeweils weitere Konstruktionselemente aufweisen können, denen keine Entsprechung bei dem jeweils anderen Luftreifen zugeordnet ist.
Insbesondere werden hierin unter den Eigenschaften eines Konstruktionselements seine Materialeigenschaften wie Elastizität, Steifigkeit, seine Masse (Gewicht), seine Form bzw. Geometrie und dergleichen verstanden. Die „Anordnung“ eines Konstruktionselements bezieht sich stets auf seine relative Lage bezüglich der anderen vorhandenen Konstruktionselemente des Luftreifens.
Der allgemeinen Definition entsprechend wird auch hierin unter der Elastizität eines Konstruktionselements seine Eigenschaft bzw. die Eigenschaft seines Werkstoffs verstanden, unter Krafteinwirkung seine Form zu verändern und bei Wegfall der einwirkenden Kraft in die Ursprungsform zurückzukehren. Die Steifigkeit eines Konstruktionselements beschreibt hingegen seinen Widerstand gegen elastische Verformung infolge einer auf dieses einwirkenden Kraft oder eines Moments (Biegemoment oder Torsionsmoment, je nach Beanspruchung). Dementsprechend gibt es verschiedene Arten von Steifigkeiten wie Dehn-, Biege- und Torsionssteifigkeit.
Im Sinne der vorliegenden Erfindung sind hierin verwendete relative Begriffe bezüglich eines Merkmals, wie zum Beispiel der vorstehend bereits verwendete relative Begriff „größer“, aber auch weitere hierin verwendete relative Begriffe wie „kleiner“, „breiter“, „schmaler“, „höher“, „niedriger“, „schwerer“, „leichter“, „weicher“, härter“ und dergleichen, stets so auszulegen, dass herstellungsbedingte Größenabweichungen des betreffenden Merkmals, die innerhalb der für das jeweilige Herstellungsverfahren des betreffenden Merkmals definierten Herstellungstoleranzen liegen, nicht von dem jeweiligen relativen Begriff erfasst sind. Mit anderen Worten ist gemäß dieser in dem gesamten hier vorliegenden Dokument geltenden Definition eine Größe eines Merkmals erst dann als im Sinne der vorliegenden Erfindung „größer“, „kleiner“, „breiter“, „schmaler“, „höher“, „niedriger“, „schwerer“, „leichter“, „weicher“, härter“ und dergleichen anzusehen als eine Größe eines Vergleichsmerkmals, wenn sich die beiden verglichenen Größen in ihrem Wert so sehr voneinander unterscheiden, dass dieser Größenunterschied sicher nicht mehr den herstellungsbedingten Toleranzabweichungen des betreffenden Merkmals zuzurechnen ist, sondern das Ergebnis eines zielgerichteten Handelns ist.
Die Erfinder haben erkannt, dass sich das Schwingungsverhalten des Luftreifens in erheblichem Maße im Hinblick auf eine verringerte Körperschallentstehung infolge der während des Fahrbetriebs des Fahrzeugs hervorgerufenen Schwingungsanregung am Luftreifen und damit eine wesentliche Reduzierung der von einem Fahrzeuginsassen in einem Innenraum des Fahrzeugs wahrnehmbaren, reifeninduzierten Vibrationen und/oder Fahrgeräusche erzielen lässt, wenn wenigstens ein Frequenzabstand bzw. mehrere oder sogar alle Frequenzabstände zwischen den Radialschwingungsfrequenzen und den Transversalschwingungsfrequenzen der jeweiligen Schwingungsmoden in den zuvor beschriebenen Fällen vergrößert wird/werden. Wie die Erfinder weiter herausgefunden haben, gilt dies in ganz entscheidender Weise insbesondere für jene Frequenzabstände, die bei dem Vergleichsluftreifen relativ gering sind, beispielsweise im Bereich weniger Hz liegen, zum Beispiel innerhalb eines Frequenzbereichs zwischen etwa 0 Hz bis weniger als 10 Hz oder zwischen etwa 0 Hz und weniger als 5 Hz. Dieser Umstand wird darauf zurückgeführt, dass sich die Radialschwingungsmoden und die Transversalschwingungsmoden mit jeweils ungeradzahligen Schwingungsknoten und/oder die Radialschwingungsmoden und die Transversalschwingungsmoden mit jeweils geradzahligen Schwingungsknoten durch wechselseitige Energieübertragung dann besonders verstärken, wenn die entsprechenden Radialschwingungsfrequenzen und Transversalschwingungsfrequenzen nur einen geringen Abstand voneinander aufweisen.
Erfindungsgemäß lässt sich somit lediglich durch eine andere Anordnung und/oder eine andere Ausgestaltung, zum Beispiel der Materialeigenschaften und/oder der Form bzw. Geometrie, wenigstens eines Konstruktionselements des erfindungsgemäßen Luftreifens der ohnehin an diesem Luftreifen vorgesehenen Konstruktionselemente das Schwingungsverhalten im erfindungsgemäßen Sinne wesentlich verbessern, mit anderen Worten also lediglich durch eine Modifizierung der Reifenarchitektur. Zusätzliche schall- bzw. schwingungsdämpfende Vorrichtungen am Luftreifen sind somit vorteilhafterweise zur Erzielung derselben Wirkung nicht erforderlich.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung beträgt der wenigstens eine bestimmte Frequenzabstand bei dem Vergleichsluftreifen weniger als 5 Hz und ist bei dem erfindungsgemäßen Luftreifen nach Anpassung des wenigstens einen Konstruktionselements auf 5 Hz oder mehr vergrößert. Hierdurch lässt sich die wechselseitige Beeinflussung der jeweiligen Radial- und Transversalschwingungsmoden bereits in einem solch erheblichen Maß verringern bzw. unterbinden, dass die vorstehend beschriebenen und gewünschten vorteilhaften Schwingungseigenschaften des Luftreifens erzielt werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Konstruktionselemente ferner einen auf jeder Seite der Reifenhauptebene am jeweiligen Reifenwulst verankerten, wenigstens eine Karkassenlage aufweisenden Karkassenaufbau und einen wenigstens eine Gürtellage aufweisenden Gürtelaufbau beinhalten, der zwischen dem Laufflächenband und dem Karkassenaufbau letzteren koaxial umgebend eingefügt ist. Die wenigstens eine Gürtellage weist Gürtelkorde auf, deren Verlaufsrichtung einen vorherbestimmbaren Verlaufswinkel zur Reifenhauptebene einschließt. Hierbei kann zum Beispiel ein zwischen den Gürtelkorden und der Reifenhauptebene eingeschlossener spitzer Winkel (d. h. kleiner als 90 °) als der hier zu betrachtende Verlaufswinkel bestimmt werden. Bei dem erfindungsgemäßen Luftreifen gemäß dieser Ausgestaltung ist dieser Verlaufswinkel kleiner oder größer gewählt als ein Vergleichsverlaufswinkel von Vergleichsgürtelkorden einer Vergleichsgürtellage eines Vergleichsgürtelaufbaus des Vergleichsluftreifens.
Eine Verringerung des Verlaufswinkels gegenüber dem Vergleichsluftreifen lässt eine im Hinblick auf eine Vergrößerung des Frequenzabstands zwischen den Radialschwingungsfrequenzen und den Transversalschwingungsfrequenzen besonders günstige Beeinflussung der Radialschwingungsfrequenzen der entsprechenden Radialschwingungsmoden zu. Eine Vergrößerung dieses Verlaufswinkels ermöglicht eine im Sinne der Erfindung günstige Beeinflussung insbesondere der Transversalschwingungsfrequenzen der entsprechenden Transversalschwingungsmoden gegenüber den Radialschwingungsfrequenzen der entsprechenden Radialschwingungsmoden.
Eine noch weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Konstruktionselemente ferner einen den Reifenwulst bildenden, eine Vielzahl von Stahlkorde aufweisenden Wulstkern sowie einen eine vorherbestimmbare Wulstkeilbreite und eine vorherbestimmbare Wulstkeilhöhe aufweisenden Wulstkeil beinhalten, der den Wulstkern entlang seines Außenumfangs rotationssymmetrisch umschließt. Eine im Sinne der Erfindung besonders günstige Beeinflussung des Schwingungsverhaltens des Luftreifens zeigt sich, wenn entweder die Wulstkeilbreite geringer und die Wulstkeilhöhe größer gewählt sind oder die Wulstkeilbreite sowie die Wulstkeilhöhe größer gewählt sind als eine Vergleichswulstkeilbreite und eine Vergleichswulstkeilhöhe einer Vergleichsreifenwulst des Vergleichsluftreifens. Die Breite des Wulstkeils, der auch als Kernreiter, Kernprofil oder Apex bezeichnet wird, entspricht seiner weitesten (größten) Ausdehnung bzw. Erstreckung in axialer Richtung des Luftreifens, d. h. im Wesentlichen senkrecht zur Reifenhauptebene, wohingegen die Höhe des Wulstkeils seiner höchsten (größten) Ausdehnung bzw. Erstreckung im Wesentlichen parallel zur Reifenhauptebene, also in radialer Richtung des Luftreifens, entspricht.
Eine noch weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Konstruktionselemente ferner einen auf jeder Seite der Reifenhauptebene am jeweiligen Reifenwulst verankerten, wenigstens eine Karkassenlage aufweisenden Karkassenaufbau, einen wenigstens eine Gürtellage aufweisenden Gürtelaufbau, der zwischen dem Laufflächenband und dem Karkassenaufbau letzteren koaxial umgebend eingefügt ist, und einen wenigstens eine Gürteldecklage aufweisenden Gürteldecklagenaufbau beinhalten, der zwischen dem Laufflächenband und dem Gürtelaufbau letzteren koaxial umgebend eingefügt ist, wobei sich die Gürteldecklage in ihrer Breite quer zur Reifenhauptebene im Wesentlichen zwischen den Reifenschultern erstreckt. Eine im Sinne der Erfindung ebenfalls besonders günstige Beeinflussung des Schwingungsverhaltens des Luftreifens zeigt sich, wenn der Gürteldecklagenaufbau über seine gesamte Breite eine konstante Dicke aufweist im Vergleich zu einem Vergleichsgürteldecklagenaufbau des Vergleichsluftreifens, der im Bereich der Reifenschultern eine größere Dicke aufweist als im Bereich seines an die Reifenhauptebene angrenzenden Mittenabschnitts. Die Dicke der Gürteldecklage bzw. des Gürteldecklagenaufbaus entspricht hierbei ihrer/seiner Ausdehnung bzw. Erstreckung in radialer Richtung des Luftreifens.
Es ist an dieser Stelle anzumerken, dass der hier erwähnte Karkassenaufbau und/oder der hier erwähnte Gürtelaufbau des Luftreifens gemäß dieser Ausgestaltung zu dem bereits weiter oben erwähnten Karkassenaufbau und/oder Gürtelaufbau der ebendort bereits beschriebenen anderen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Luftreifens mit verändertem Verlaufswinkel der Gürtelkorde identisch sein kann/können.
Reifenkonstruktionen mit variierender Dicke des Gürteldecklagenaufbaus über seine sich im Wesentlichen zwischen den Reifenschultern erstreckende Breite werden in allgemein bekannter Weise zum Beispiel realisiert, indem der Gürteldecklagenaufbau im Bereich der Reifenschultern eine Gürteldecklage mehr aufweist als in seinem mittleren, an die Reifenhauptebene angrenzenden Bereich. Wenn der Gürteldecklagenaufbau beispielsweise in seinem mittleren Bereich eine einzige Gürteldecklage aufweist, weist er dementsprechend in seinem an die Reifenschultern angrenzenden Randbereich wenigstens zwei Gürteldecklagen auf. In diesem Fall wird allgemein auch von einer 2-1-2-Konstruktion des Gürteldecklagenaufbaus gesprochen. Allgemein kann der Vergleichsluftreifen mit variierender Dicke des Gürteldecklagenaufbaus im Bereich der Reifenschultern dementsprechend wenigstens eine Gürteldecklage mehr aufweisen als in seinem mittleren Abschnitt.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung beinhalten die Konstruktionselemente ferner einen auf jeder Seite der Reifenhauptebene am jeweiligen Reifenwulst verankerten, wenigstens eine Karkassenlage aufweisenden Karkassenaufbau und einen wenigstens eine Gürtellage aufweisenden Gürtelaufbau, der zwischen dem Laufflächenband und dem Karkassenaufbau letzteren koaxial umgebend eingefügt ist. Die Gürtellage weist eine sich quer zur Reifenhauptebene erstreckende, vorherbestimmbare Gürtelbreite auf. Eine im Sinne der Erfindung ebenfalls besonders günstige Beeinflussung des Schwingungsverhaltens des Luftreifens zeigt sich, wenn die Gürtelbreite kleiner gewählt ist als eine Vergleichsgürtelbreite einer Vergleichsgürtellage eines Vergleichsgürtelaufbaus des Vergleichsluftreifens.
Es ist an dieser Stelle erneut anzumerken, dass der hier erwähnte Karkassenaufbau und/oder der hier erwähnte Gürtelaufbau des erfindungsgemäßen Luftreifens gemäß dieser Ausgestaltung zu dem/den bereits weiter oben erwähnten Karkassenaufbau/ten und/oder Gürtelaufbau/ten der ebendort bereits beschriebenen anderen Ausgestaltung/en des erfindungsgemäßen Luftreifens mit verändertem Verlaufswinkel der Gürtelkorde und/oder mit konstanter Dicke der Gürteldecklage identisch sein kann/können.
Gemäß noch weiteren vorteilhaften Ausgestaltungen der Erfindung weist wenigstens eine Seitenwand eine geringere Steifigkeit auf als eine Vergleichsseitenwand des Vergleichsluftreifens und/oder weist das Laufflächenband eine geringere Steifigkeit auf als ein Vergleichslaufflächenband des Vergleichsluftreifens. Auch durch diese beiden Ausgestaltungen entweder alleine oder in Kombination lässt sich das Schwingungsverhalten des Luftreifens im Sinne der Erfindung besonders günstig beeinflussen.
Es sei an dieser Stelle erneut angemerkt, dass die vorstehend beschriebenen unterschiedlichen Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Luftreifens auch beliebig miteinander kombiniert werden können, um eine im Sinne der Erfindung wie hierin beschriebene günstige Beeinflussung des Schwingungsverhaltens des Luftreifens herbeizuführen. Da sich mit manchen der vorstehend beschriebenen Ausgestaltungen eine Vergrößerung des Frequenzabstands zwischen den jeweiligen Radialschwingungsfrequenzen und den Transversalschwingungsfrequenzen lediglich in einem bestimmten Frequenzbereichsabschnitt des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Frequenzbereichs kleiner 350 Hz und bevorzugt kleiner 300 Hz erzielen lässt, können durch unterschiedliche Kombinationen der vorstehend beschriebenen verschiedenen Ausgestaltungen Vergrößerungen der Frequenzabstände in mehreren Frequenzbereichsabschnitten, zum Beispiel in aneinandergrenzenden Frequenzbereichsabschnitten, je nach Anforderung erzielt werden, um hierdurch ein vorteilhaftes Schwingungsverhalten des Luftreifens im Sinne der vorliegenden Erfindung in einem größeren Frequenzbereich bereitzustellen als es zum Beispiel durch die Anpassung lediglich eines einzigen Konstruktionselements des erfindungsgemäßen Luftreifens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausgestaltungen möglich wäre.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines Luftreifens für ein Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, bereitgestellt. Der Luftreifen weist Konstruktionselemente auf, die wenigstens ein entlang eines Reifenumfangs verlaufendes, sich in seiner Breite quer zu einer Reifenhauptebene erstreckendes Laufflächenband, das zu beiden Seiten der Reifenhauptebene über jeweilige Reifenschultern in jeweilige Seitenwände übergeht, deren Enden jeweils durch einen Reifenwulst gebildet sind, beinhalten. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Vergleichsluftreifen, der ebenso die Konstruktionselemente ihrer Art nach aufweist, mit einer vorherbestimmbaren Schwingungsanregung zu Schwingungen angeregt, die bei wenigstens einem Teil der Konstruktionselemente zur Ausbildung von Radialschwingungsmoden bestimmter Radialschwingungsfrequenzen mit Auslenkungen parallel zur Reifenhauptebene und zur Ausbildung von Transversalschwingungsmoden bestimmter Transversalschwingungsfrequenzen mit Auslenkungen quer zur Reifenhauptebene führen. Die unterschiedlichen Radialschwingungsmoden sowie die unterschiedlichen Transversalschwingungsmoden weisen jeweils verschiedene geradzahlige und/oder verschiedene ungeradzahlige Anzahlen an Schwingungsknoten auf. Ferner werden die Radialschwingungsfrequenzen der verschiedenen Radialschwingungsmoden und die Transversalschwingungsfrequenzen der verschiedenen Transversalschwingungsmoden gemessen. Anschließend werden für die Radialschwingungsmoden und die Transversalschwingungsmoden mit jeweiligen Schwingungsfrequenzen (d. h. Radialschwingungsfrequenzen bzw. Transversalschwingungsfrequenzen) kleiner 350 Hz die Frequenzabstände wenigstens zwischen den Radialschwingungsfrequenzen der Radialschwingungsmoden und den Transversalschwingungsfrequenzen der Transversalschwingungsmoden mit jeweils ungeradzahliger Schwingungsknotenanzahl und/oder zwischen den Radialschwingungsfrequenzen der Radialschwingungsmoden und den Transversalschwingungsfrequenzen der Transversalschwingungsmoden mit jeweils geradzahliger Schwingungsknotenanzahl ermittelt. Anschließend wird in Abhängigkeit von wenigstens einem aus den ermittelten Frequenzabständen bestimmten Frequenzabstand wenigstens ein Konstruktionselement derart verändert ausgebildet und/oder verändert angeordnet, dass der bestimmte Frequenzabstand bei dem herzustellenden Luftreifen vergrößert wird.
Bezüglich verfahrensbezogener Begriffsdefinitionen sowie der Wirkungen und Vorteile verfahrensgemäßer Merkmale wird auf die vorstehenden Erläuterungen sinngemäßer Definitionen, Wirkungen und Vorteile bezüglich des erfindungsgemäßen Luftreifens verwiesen. Offenbarungen hierin bezüglich des erfindungsgemäßen Luftreifens sollen in sinngemäßer Weise auch zur Definition des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens herangezogen werden können, sofern dies hierin nicht ausdrücklich ausgeschlossen ist. Ebenso sollen Offenbarungen hierin bezüglich des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens in sinngemäßer Weise zur Definition des erfindungsgemäßen Luftreifens herangezogen werden können, sofern dies hierin nicht ebenfalls ausdrücklich ausgeschlossen ist. Insofern wird hierin auf eine Wiederholung derartiger, sinngemäß gleicher Erläuterungen zugunsten einer kompakteren Beschreibung verzichtet.
Die Schwingungsanregung zur Untersuchung des Schwingungsverhaltens des Vergleichsluftreifens kann mittels einer an sich bekannten Prüf- bzw. Testvorrichtung durchgeführt werden, wobei bevorzugt über eine Schwingplatte, an welcher das Laufflächenband des zu untersuchenden Vergleichsluftreifens anliegt, eine Kraftanregung des Luftreifens in vorzugsweise lediglich einer Raumrichtung, bevorzugt lediglich in radialer Richtung des Luftreifens, ausgeführt wird. Die Radialschwingungsfrequenzen der hierbei auftretenden Radialschwingungsmoden sowie die Transversalschwingungsfrequenzen der ebenfalls hierbei auftretenden Transversalschwingungsmoden sowie die Anzahl der Schwingungsknoten der jeweiligen Radial- und Transversalschwingungsmoden können in herkömmlicher Weise über entsprechende Messaufnehmer bestimmt werden.
Nach der Ermittlung der Frequenzabstände, wie vorstehend beschrieben, wird/werden besonders bevorzugt derjenige/diejenigen Frequenzabstand/abstände zur Festlegung einer Änderung (z. B. Materialeigenschaft und/oder Anordnung) wenigstens eines Konstruktionselements des erfindungsgemäßen Luftreifens bestimmt, der/die einen besonders niedrigen Wert, insbesondere kleiner als 10 Hz, bevorzugt kleiner als 5 Hz, aufweisen, da bei diesen Radial- und Transversalschwingungsmoden eine besonders starke wechselseitige Energiebeeinflussung zu erwarten ist.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung beträgt der wenigstens eine bestimmte Frequenzabstand bei dem Vergleichsluftreifen weniger als 5 Hz und wird durch die Veränderung des wenigstens einen Konstruktionselements auf 5 Hz oder mehr vergrößert.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung nicht einschränkend zu verstehender Ausführungsbeispiele der Erfindung, die im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert werden. In dieser Zeichnung zeigen schematisch:

1 eine Querschnittsteilansicht eines Ausführungsbeispiels eines Luftreifens gemäß der Erfindung,
2 eine perspektivische Ansicht einer Testvorrichtung zur Schwingungsanregung eines Luftreifens zur Durchführung eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens gemäß der Erfindung,
3 in Ansicht (a) die ersten drei möglichen radialen Schwingungsmoden mit ungeradzahliger Anzahl an Schwingungsknoten, in Ansicht (b) die ersten drei möglichen radialen Schwingungsmoden mit geradzahliger Anzahl an Schwingungsknoten, in Ansicht (c) die ersten drei möglichen transversalen Schwingungsmoden mit ungeradzahliger Anzahl an Schwingungsknoten und in Ansicht (d) die ersten drei möglichen transversalen Schwingungsmoden mit geradzahliger Anzahl an Schwingungsknoten,
4 in Ansicht (a) zwei eine radiale und eine transversale Kraftantwort infolge der in 2 gezeigten Schwingungsanregung darstellende Graphen eines Vergleichsluftreifens nach dem Stand der Technik und Ansicht (b) zwei eine radiale und eine transversale Kraftantwort infolge der in 2 gezeigten Schwingungsanregung darstellende Graphen eines Ausführungsbeispiels eines Luftreifens gemäß der Erfindung,
5 in Ansicht (a) einen Vergleichsluftreifen mit einem zu verändernden Konstruktionselement, in Ansicht (b) ein Ausführungsbeispiel eines Luftreifens gemäß der Erfindung mit einem gegenüber dem Vergleichsluftreifen aus Ansicht (a) veränderten Konstruktionselement und in Ansicht (c) zwei Graphen zur Darstellung der Frequenzverschiebung von Radialschwingungsfrequenzen und Transversalschwingungsfrequenzen infolge des in Ansicht (b) dargestellten, veränderten Konstruktionselements,
6 in Ansicht (a) den Vergleichsluftreifen aus 5(a) mit dem zu verändernden Konstruktionselement, in Ansicht (b) ein Ausführungsbeispiel eines Luftreifens gemäß der Erfindung mit einem gegenüber dem Vergleichsluftreifen aus Ansicht (a) veränderten Konstruktionselement und in Ansicht (c) zwei Graphen zur Darstellung der Frequenzverschiebung von Radialschwingungsfrequenzen und Transversalschwingungsfrequenzen infolge des in Ansicht (b) dargestellten, veränderten Konstruktionselements,
7 in Ansicht (a) einen Reifenwulst im Querschnitt eines Vergleichsluftreifens mit einem weiteren zu verändernden Konstruktionselement, in Ansicht (b) einen Reifenwulst im Querschnitt eines Ausführungsbeispiels eines Luftreifens gemäß der Erfindung mit einem gegenüber dem Vergleichsluftreifen aus Ansicht (a) veränderten Konstruktionselement und in Ansicht (c) zwei Graphen zur Darstellung der Frequenzverschiebung von Radialschwingungsfrequenzen und Transversalschwingungsfrequenzen infolge des in Ansicht (b) dargestellten, veränderten Konstruktionselements,
8 in Ansicht (a) den Reifenwulst des Vergleichsluftreifens aus 7(a) mit dem zu verändernden Konstruktionselement, in Ansicht (b) einen Reifenwulst im Querschnitt eines Ausführungsbeispiels eines Luftreifens gemäß der Erfindung mit einem gegenüber dem Vergleichsluftreifen aus Ansicht (a) veränderten Konstruktionselement und in Ansicht (c) zwei Graphen zur Darstellung der Frequenzverschiebung von Radialschwingungsfrequenzen und Transversalschwingungsfrequenzen infolge des in Ansicht (b) dargestellten, veränderten Konstruktionselements,
9 in Ansicht (a) einen Vergleichsluftreifen mit einem weiteren zu verändernden Konstruktionselement, in Ansicht (b) ein Ausführungsbeispiel eines Luftreifens gemäß der Erfindung mit einem gegenüber dem Vergleichsluftreifen aus Ansicht (a) veränderten Konstruktionselement und in Ansicht (c) zwei Graphen zur Darstellung der Frequenzverschiebung von Radialschwingungsfrequenzen und Transversalschwingungsfrequenzen infolge des in Ansicht (b) dargestellten, veränderten Konstruktionselements,
10 in Ansicht (a) einen Vergleichsluftreifen mit einem weiteren zu verändernden Konstruktionselement, in Ansicht (b) ein Ausführungsbeispiel eines Luftreifens gemäß der Erfindung mit einem gegenüber dem Vergleichsluftreifen aus Ansicht (a) veränderten Konstruktionselement und in Ansicht (c) zwei Graphen zur Darstellung der Frequenzverschiebung von Radialschwingungsfrequenzen und Transversalschwingungsfrequenzen infolge des in Ansicht (b) dargestellten, veränderten Konstruktionselements,
11 zwei Graphen zur Darstellung der Frequenzverschiebung von Radialschwingungsfrequenzen und Transversalschwingungsfrequenzen infolge eines weiteren veränderten Konstruktionselements eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Luftreifens gemäß der Erfindung,
12 zwei Graphen zur Darstellung der Frequenzverschiebung von Radialschwingungsfrequenzen und Transversalschwingungsfrequenzen infolge eines weiteren veränderten Konstruktionselements eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Luftreifens gemäß der Erfindung,
13 zwei Graphen zur Darstellung des Unterschieds zwischen einem gegenüber einem eine erste Steifigkeit aufweisenden ersten Gummimaterial weicheren zweiten Gummimaterial und
14 in Ansicht (a) einen Vergleichsluftreifen mit einem weiteren zu verändernden Konstruktionselement, in Ansicht (b) ein Ausführungsbeispiel eines Luftreifens gemäß der Erfindung mit einem gegenüber dem Vergleichsluftreifen aus Ansicht (a) veränderten Konstruktionselement und in Ansicht (c) zwei Graphen zur Darstellung der Frequenzverschiebung von Radialschwingungsfrequenzen und Transversalschwingungsfrequenzen infolge des in Ansicht (b) dargestellten, veränderten Konstruktionselements.

In den unterschiedlichen Figuren sind hinsichtlich ihrer Funktion gleichwertige Teile stets mit denselben Bezugszeichen versehen, so dass diese in der Regel auch nur einmal beschrieben werden.
1 stellt schematisch eine Querschnittsteilansicht eines Ausführungsbeispiels eines Luftreifens 1 gemäß der Erfindung zur Erläuterung eines allgemeinen Aufbaus des Luftreifens 1 dar. Die Schnittebene der Darstellung verläuft hierbei parallel zu einer in 1 nicht sichtbaren Axial- oder Rotationsachse des Luftreifens 1, wobei in 1 lediglich die obere Hälfte des quergeschnittenen Luftreifens 1 zu sehen ist. Die Verlaufsrichtung der axialen Achse des Luftreifens 1 ist in 1 durch einen mit A bezeichneten Pfeil angegeben, eine Radialrichtung des Luftreifens 1 mit der Bezeichnung R.
Wie in 1 zu erkennen ist, ist der Luftreifen 1 auf eine Radfelge 2 aufgezogen dargestellt. Die auf diese Weise gebildete Reifen-Felgen-Anordnung 1, 2 bildet in an sich bekannter Weise ein Fahrzeugrad für ein nicht näher gezeigtes Kraftfahrzeug, zum Beispiel einen Personenkraftwagen. Allgemein ist der erfindungsgemäße Luftreifen 1 jedoch nicht auf die Verwendung an Personenkraftwagen beschränkt. Andere ein- oder mehrspurige Fahrzeugtypen, zum Beispiel Motorräder, Lastkraftwagen und dergleichen, sind ebenfalls denkbar. Die in 1 gezeigte Radfelge 2 ist für die vorliegende Erfindung ohne Bedeutung, sie ist hier lediglich zur Beschreibung der vollständigen Reifen-Felgen-Anordnung 1, 2 dargestellt.
Wie 1 zu entnehmen ist, weist der Luftreifen 1 verschiedene Konstruktionselemente auf. Insbesondere beinhalten diese Konstruktionselemente bei dem in 1 dargestellten Luftreifen 1 wenigstens ein entlang eines Reifenumfangs verlaufendes, sich in seiner Breite B quer zu einer Reifenhauptebene 3 erstreckendes Laufflächenband 4. Die Reifenhauptebene 3 ist die durch den Reifenmittelpunkt bzw. Reifenschwerpunkt (nicht sichtbar) senkrecht zur Reifenrotationsachse (ebenfalls nicht sichtbar) verlaufende Reifensymmetrieebene.
Bei dem in 1 dargestellten Luftreifen 1 ist das Laufflächenband 4 auf seiner radialen Außenseite profiliert bzw. strukturiert. Dies ist für die vorliegende Erfindung jedoch nicht zwingend erforderlich. Wie in 1 weiterhin zu erkennen ist, geht das Laufflächenband 4 zu beiden Seiten der Reifenhauptebene 3 über jeweilige Reifenschultern 5 in jeweilige Seitenwände 6 über. Die jeweiligen Enden der Seitenwände 6 sind jeweils durch einen Reifenwulst 7 gebildet, der jeweils luftdicht in einem in axialer Richtung A von einem Felgenhorn 8 und einem Hump 9 begrenzten Wulstsitz 10 der Radfelge 2 eingesetzt ist, so dass nach der Montage des Luftreifens 1 auf die Radfelge 2 zwischen dem Luftreifen 1 und der Radfelge 2 ein mit Druckluft befüllter Lufthohlraum 11 ausbildbar ist.
1 ist weiterhin zu entnehmen, dass die Konstruktionselemente des Luftreifens 1 ferner einen auf jeder Seite der Reifenhauptebene 3 am jeweiligen Reifenwulst 7 verankerten, wenigstens eine Karkassenlage 12 aufweisenden Karkassenaufbau beinhalten. Auf der dem Lufthohlraum 11 zugewandten Seite der Karkassenlage 12 ist eine Innenauskleidung 13 (auch als Innerliner bezeichnet) aufgebracht, die gewöhnlich als Gummilage zur Abdichtung des Luftreifens 1 bzw. des Lufthohlraums 11 ausgebildet ist.
Des Weiteren ist in 1 zu erkennen, dass die Konstruktionselemente des Luftreifens 1 weiterhin einen den Reifenwulst 7 bildenden, eine Vielzahl von Stahlkorde 14 aufweisenden Wulstkern 15 sowie einen Wulstkeil 16 (auch als Kernreiter, Kernprofil oder Apex bezeichnet) beinhalten, der den Wulstkern 15 entlang seines Außenumfangs rotationssymmetrisch umschließt.
2 stellt schematisch eine perspektivische Ansicht einer Testvorrichtung 17 zur Schwingungsanregung eines Luftreifens 18 zur Durchführung eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens gemäß der Erfindung dar. Es ist zu verstehen, dass der in 2 dargestellte Luftreifen 18 sowohl ein gemäß der vorliegenden Erfindung ausgestalteter erfindungsgemäßer Luftreifen, zum Beispiel der in 1 dargestellte Luftreifen 1, als auch ein Vergleichsluftreifen nach dem Stand der Technik sein kann, der bis auf wenigstens ein Konstruktionselement alle übrigen Konstruktionselemente des erfindungsgemäßen Luftreifens aufweisen kann, jedoch nicht muss.
Wie 2 zu entnehmen ist, weist die Testvorrichtung 17 eine Schwingplatte 19 auf, an welcher das Laufflächenband 4 des Luftreifens 18 anliegt. Mittels der Schwingplatte 19 wird der Luftreifen 18 zu Schwingungen angeregt. Insbesondere erfolgt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Schwingungsanregung des Luftreifens 18 bzw. wenigstens eines Teils seiner Konstruktionselemente wie zum Beispiel dem Laufflächenband 4 und/oder den Seitenwänden 6, indem die Schwingplatte 19 eine Kraftanregung 20 des Luftreifens 18 in vorzugsweise lediglich einer Raumrichtung x, y, z ausführt. Bei der in 2 dargestellten Testvorrichtung 17 erfolgt die Schwingungs- bzw. Kraftanregung 20 mit an sich bekanntem weißen Rauschen, um eine Schwingungsanregung in einem Frequenzband von vorzugsweise 25 Hz bis 350 Hz abzudecken, lediglich in der in 2 dargestellten z-Raumrichtung, das heißt in radialer Richtung R des Luftreifens 18. Die durch diese Schwingungsanregung hervorgerufene Kraftantwort, zum Beispiel an einem von der Schwingplatte 19 entfernten Messpunkt 21 auf dem Laufflächenband 4, kann in herkömmlicher Weise über entsprechende, hier nicht dargestellte Messaufnehmer bestimmt werden. Eine Kraftantwort in x- oder z-Richtung wird hierin als in Bezug auf den Luftreifen 18 radiale Kraftantwort, eine Kraftantwort in y-Richtung als transversale Kraftantwort definiert.
Die Schwingungsanregung des Luftreifens 18 bzw. wenigstens eines Teils seiner Konstruktionselemente, wie zum Beispiel dem Laufflächenband 4 und/oder den Seitenwänden 6, führt bei wenigstens diesem Teil der Konstruktionselemente zur Ausbildung von Radialschwingungsmoden Rui, Rei (mit i = 1, 2, 3, ...; u = „uneven“; e = „even“) bestimmter Radialschwingungsfrequenzen f_Rui bzw. f_Rei mit Auslenkungen parallel zur Reifenhauptebene 3 (siehe 1) und zur Ausbildung von Transversalschwingungsmoden Tuj, Tej (mit j = 1, 2, 3, ...... ; u = „uneven“; e = „even“) bestimmter Transversalschwingungsfrequenzen f_Tuj , f_Tej mit Auslenkungen quer zur Reifenhauptebene 3, wobei die unterschiedlichen Radialschwingungsmoden sowie die unterschiedlichen Transversalschwingungsmoden jeweils verschiedene geradzahlige („even“) und/oder verschiedene ungeradzahlige („uneven“) Anzahlen an Schwingungsknoten aufweisen.
Die jeweils ersten drei möglichen Radialschwingungsmoden Ru1, Ru2, Ru3, Re1, Re2, Re3 und Transversalschwingungsmoden Tu1, Tu2, Tu3, Te1, Te2, Te3 sowohl mit ungerader als auch mit gerader Anzahl an Schwingungsknoten sind schematisch in 3 dargestellt. Hierbei zeigt Ansicht a) in 3 die ersten drei möglichen radialen Schwingungsmoden Ru1 (Spalte (1) in 3), Ru2 (Spalte (2) in 3), Ru3 (Spalte (3) in 3) mit ungeradzahliger Anzahl an Schwingungsknoten, Ansicht (b) die ersten drei möglichen radialen Schwingungsmoden Re1, Re2, Re3 mit geradzahliger Anzahl an Schwingungsknoten, Ansicht (c) die ersten drei möglichen transversalen Schwingungsmoden Tu1, Tu2, Tu3 mit ungeradzahliger Anzahl an Schwingungsknoten und Ansicht (d) die ersten drei möglichen transversalen Schwingungsmoden Te1, Te2, Te3 mit geradzahliger Anzahl an Schwingungsknoten.
In den Ansichten (a) und (b) der 3 entspricht die Reifenhauptebene 3 der Zeichenebene. Folglich ist zu erkennen, dass die Radialschwingungsmoden Rui, Rei Auslenkungen parallel zur Reifenhauptebene 3 (radiale bzw. z- oder x-Raumrichtung) ausbilden und die Transversalschwingungsmoden Tuj, Tej Auslenkungen quer zur Reifenhauptebene 3 (transversale bzw. y-Raumrichtung) ausbilden. Die Bezugszeichen der einzelnen Ansichten in 3 sind der Übersichtlichkeit halber lediglich in den Darstellungen der Radialschwingungsmode Ru1 und der Transversalschwingungsmode Tu1 explizit angegeben, da sich die Bezugszeichen der restlichen Darstellungen unmittelbar eindeutig hieraus ergeben. Jede Darstellung der Radialschwingungsmoden Ru1..3 und Re1..3 sowie der Transversalschwingungsmoden Tu1..3 und Te1..3 zeigt jeweils zwei extreme Schwingungspositionen der sich am Luftreifen 18 infolge seiner Schwingungsanregung ausbildenden entsprechenden stehenden Wellen.
Die nachstehende Tabelle 1 gibt die Anzahl an Schwingungsknoten für alle in 3 dargestellten jeweiligen Radial- bzw. Transversalschwingungsmoden an: Tabelle 1:

i, j = 1 i, j = 2 i, j = 3

Rui 1 3 5

Rei 2 4 6

Tuj 1 3 5

Tej 2 4 6
Mit der in 2 schematisch dargestellten Testvorrichtung 17 lassen sich allgemein die den Radialschwingungsmoden Rui und Rei sowie die den Transversalschwingungsmoden Tuj und Tej jeweils zugeordneten Radialschwingungsfrequenzen f_Rui und f_Rei sowie f_Tuj , f_Tej bestimmen. Die Anzahl der untersuchten Radialschwingungsmoden und Transversalschwingungsmoden ist selbstverständlich nicht lediglich auf jeweils drei (i = 1..3; j = 1..3) beschränkt. Es können je nach mit der Testvorrichtung 17 erzielbarer Messauflösung auch jeweils mehr als drei Schwingungsmoden Rui, Rei, Tuj, Tej und ihre zugehörigen radialen und/oder transversalen Schwingungsfrequenzen f_Rui , f_Rei , f_Tuj , f_Tej ermittelt werden.
Die für zwei unterschiedliche Luftreifen 18 (2) aufgenommenen Kraftantworten in z- (radial) und y-Richtung (transversal) sind in den beiden Ansichten (a) und (b) der 4 dargestellt. Hierbei zeigt Ansicht (a) die radiale Kraftantwort 22 (z-Raumrichtung) sowie die transversale Kraftantwort 23 (y-Raumrichtung) eines mit der in 2 dargestellten Testvorrichtung 17 gemessenen Vergleichsluftreifens nach dem Stand der Technik und Ansicht (b) die radiale Kraftantwort 24 (z-Raumrichtung) sowie die transversale Kraftantwort 25 (y-Raumrichtung) eines mit der in 2 dargestellten Testvorrichtung 17 gemessenen Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Luftreifens, bei dem wenigstens ein Konstruktionselement gegenüber dem Vergleichsluftreifen, der ansonsten dieselben Konstruktionselemente wie der erfindungsgemäße Luftreifen aufweisen kann, verändert ausgebildet und/oder relativ zu anderen Konstruktionselementen verändert angeordnet ist.
In 4 stellt die Abszisse in beiden Ansichten (a) und (b) eine Schwingungsfrequenz in Hz dar, die Ordinate stellt eine Kraft in N dar.
Wie insbesondere in dem eingerahmten Frequenzbereich 26 der Ansicht (a) zu erkennen ist, weist die transversale Kraftantwort 23 des gemessenen Vergleichsluftreifens eine deutliche Erhöhung auf, wohingegen im selben Frequenzbereich 27 der Kraftantwort 25 des Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Luftreifens keine solche Erhöhung der transversalen Kraftantwort 25 zu erkennen ist, sondern vielmehr sogar eine deutliche Verringerung der transversalen Kraftantwort 25 in diesem Bereich 27 feststellbar ist.
Der Unterschied zwischen dem mit der Testvorrichtung 17 aus 2 gemessenen Vergleichsluftreifen und dem mit derselben Testvorrichtung 17 gemessenen erfindungsgemäßen Luftreifen besteht, wie bereits vorstehend erwähnt wurde, darin, dass wenigstens ein Konstruktionselement beim erfindungsgemäßen Luftreifen gegenüber dem seiner Art nach selben Konstruktionselement des Vergleichsluftreifens verändert ausgebildet und/oder relativ zu anderen Konstruktionselementen verändert angeordnet ist. Hierdurch wird erreicht, dass bei dem erfindungsgemäßen Luftreifen für die Radialschwingungsmoden Rui, Rei und für die Transversalschwingungsmoden Tuj, Tej mit jeweiligen Schwingungsfrequenzen f_Rui , f_Rei , f_Tuj , f_Tej kleiner 350 Hz wenigstens ein bestimmter Frequenzabstand Δfuab und/oder Δfeab (mit a: bestimmtes i; b: bestimmtes j; u: „uneven“; e: „even“) aus ermittelbaren Frequenzabständen Δfuij, Δfeij wenigstens zwischen den Radialschwingungsfrequenzen f_Rui der Radialschwingungsmoden Rui und den Transversalschwingungsfrequenzen f_Tuj der Transversalschwingungsmoden Tuj mit jeweils ungeradzahliger („uneven“) Schwingungsknotenanzahl und/oder zwischen den Radialschwingungsfrequenzen f_Rei der Radialschwingungsmoden Rei und den Transversalschwingungsfrequenzen f_Tej der Transversalschwingungsmoden Tej mit jeweils geradzahliger („even“) Schwingungsknotenanzahl gegenüber dem Vergleichsluftreifen vergrößert ist.
Es sei an dieser Stelle erneut angemerkt, dass eine Berücksichtigung ebenso von Frequenzabständen Δfuiej und/oder Δfeiuj möglich ist und von der vorliegenden Erfindung mit umfasst ist, das heißt die Berücksichtigung von Frequenzabständen zwischen Rui und Tej und/oder zwischen Rei und Tuj. Die Erfinder haben jedoch herausgefunden, dass sich bereits mit der Berücksichtigung der Frequenzabstände Δfuij und/oder Δfeij alleine eine wesentliche Verbesserung des Schwingungsverhaltens des Luftreifens mit der im Sinne der Erfindung gewünschten Wirkung erzielen lässt.
Ganz besonders bevorzugt wird der wenigstens eine bestimmte Frequenzabstand Δfuab und/oder Δfeab aus denjenigen ermittelten Frequenzabständen Δfuij, Δfeij ausgewählt, die beim Vergleichsluftreifen lediglich relativ gering sind, beispielsweise im Bereich weniger Hz liegen, zum Beispiel innerhalb eines Frequenzbereichs von etwa 0 Hz bis weniger als etwa 10 Hz, insbesondere weniger als etwa 5 Hz. Durch die veränderte Ausbildung und/oder Anordnung des wenigstens einen Konstruktionselements beim erfindungsgemäßen Luftreifen wird dieser bestimmte Frequenzabstand Δfuab und/oder Δfeab dann besonders bevorzugt auf einen Wert größer 5 Hz vergrößert. Dieser Fall ist beispielhaft in der Ansicht (b) der 4 dargestellt. Hierdurch wird eine wechselseitige Energieübertragung zwischen den Radialschwingungsmoden und den Transversalschwingungsmoden mit jeweils ungeradzahligen Schwingungsknoten und/oder den Radialschwingungsmoden und den Transversalschwingungsmoden mit jeweils geradzahligen Schwingungsknoten weitestgehend unterbunden, was die hierin beschriebene vorteilhafte Wirkung in Bezug auf das Schwingungsverhalten des erfindungsgemäßen Luftreifens in überraschender Weise mit sich bringt.
Anhand der 5 bis 12 werden nachfolgend konkrete Veränderungen von Konstruktionselementen zur Erzielung der erfindungsgemäßen Wirkung an einem Luftreifen gemäß der Erfindung vorgeschlagen. Alle im Zusammenhang mit der Beschreibung der in den 5 bis 12 erläuterten unterschiedlichen Ausgestaltungen der Erfindung lassen sich selbstverständlich auch beliebig miteinander kombinieren und stellen noch weitere Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Luftreifens dar, die von der vorliegenden Erfindung mit umfasst sind, auch wenn die Beschreibung jeder nachfolgenden Ausführungsform des erfindungsgemäßen Luftreifens jeweils nur die Veränderung eines einzigen Konstruktionselements zum Gegenstand hat.
5 stellt schematisch in Ansicht (a) einen Vergleichsluftreifen 28 mit einem zu verändernden Konstruktionselement 29, in Ansicht (b) ein Ausführungsbeispiel eines Luftreifens 30 gemäß der Erfindung mit einem gegenüber dem Vergleichsluftreifen aus Ansicht (a) veränderten Konstruktionselement 31 und in Ansicht (c) zwei Graphen zur Darstellung der Frequenzverschiebung Δf von Radialschwingungsfrequenzen f_Rui , f_Rei und Transversalschwingungsfrequenzen f_Tuj , f_Tej entsprechender Radial- bzw. Transversalschwingungsmoden Rui, Rei, Tuj, Tej infolge des in Ansicht (b) dargestellten, veränderten Konstruktionselements 31 dar.
Es ist zu verstehen, dass sowohl der Vergleichsluftreifen 28 als auch der erfindungsgemäße Luftreifen 30 die im Zusammenhang mit der 1 beschriebenen Konstruktionselemente 4-7 und 12-16 ihrer Art nach aufweisen können. Darüber hinaus ist in 5 bei dem Vergleichsluftreifen 28 ein wenigstens eine Vergleichsgürtellage 29 aufweisender Vergleichsgürtelaufbau zu erkennen und bei dem erfindungsgemäßen Luftreifen 30 ein wenigstens eine Gürtellage 31 aufweisender Gürtelaufbau. Sowohl der Vergleichsgürtelaufbau des Vergleichsluftreifens 28 als auch der Gürtelaufbau des erfindungsgemäßen Luftreifens 30 sind jeweils zwischen dem Laufflächenband 4 und dem Karkassenaufbau (siehe 1) letzteren koaxial umgebend eingefügt. Ferner sind in 5 Vergleichsgürtelkorde 32 der wenigstens einen Vergleichsgürtellage 29 und Gürtelkorde 33 der wenigstens einen Gürtellage 31 dargestellt. Die Vergleichsgürtelkorde 32 der Vergleichsgürtellage 29 weisen einen ersten Verlaufswinkel α1 zur Reifenhauptebene 3 auf und die Gürtelkorde 33 der Gürtellage 31 einen zweiten Verlaufswinkel α2 zur Reifenhauptebene 3. Beide Verlaufswinkel α1 und α2 entsprechen jeweils dem durch die Gürtelkorde 32 bzw. 33 mit der Reifenhauptebene 3 jeweils eingeschlossenen spitzen Winkel, wie in den Ansichten (a) und (b) der 5 jeweils dargestellt ist.
5(a) und 5(b) ist außerdem bei beiden Luftreifen 28 und 30 ein wenigstens eine Gürteldecklage 34 aufweisender Gürteldecklagenaufbau zu entnehmen, der jeweils zwischen dem Laufflächenband 4 und dem die wenigstens eine Vergleichsgürtellage 29 bzw. Gürtellage 31 aufweisenden Vergleichsgürtelaufbau bzw. Gürtelaufbau jeweils letzteren koaxial umgebend eingefügt ist. Die Gürteldecklage 34 erstreckt sich im Wesentlichen in ihrer Breite quer zur Reifenhauptebene 3 zwischen den Reifenschultern 5 des Vergleichsluftreifens 28 bzw. Luftreifens 30.
Der Unterschied zwischen den Konstruktionselementen 29 und 31 des Vergleichsluftreifens 28 und des Luftreifens 30 gemäß der Erfindung besteht bei dem in 5 dargestellten Ausführungsbeispiel darin, dass der Verlaufswinkel α2 der Gürtelkorde 33 der Gürtellage 31 des Luftreifens 30 kleiner ist als der Verlaufswinkel α1 der Vergleichsgürtelkorde 32 der Vergleichsgürtellage 29 des Vergleichsluftreifens 28. Insbesondere beträgt der Verlaufswinkel α1 bei dem in 5(a) dargestellten Vergleichsluftreifen 28 etwa 27° und bei dem in 5(b) dargestellten erfindungsgemäßen Luftreifen 30 etwa 25°.
In Ansicht (c) der 5 sind die im Vergleich zum Vergleichsluftreifen 28 infolge der veränderten Gürtellage 31 beim erfindungsgemäßen Luftreifen 30 resultierenden Frequenzverschiebungen Δf in Hz (Ordinate) sowohl der Radialschwingungsfrequenzen f_Rui , f_Rei in Hz der jeweiligen Radialschwingungsmoden Rui, Rei als auch der Transversalschwingungsfrequenzen f_Tuj , f_Tej in Hz der jeweiligen Transversalschwingungsmoden Tuj, Tej aufgetragen. Die Radialschwingungsmoden Rui, Rei sind in der Ansicht (c) als kreisförmige Punkte, die Transversalschwingungsmoden Tuj, Tej als quadratische Punkte dargestellt. Jeweils von links nach rechts, das heißt von niedrigen Frequenzen f zu höheren Frequenzen f, sind der Reihe nach bei den Radialschwingungsmoden Rui, Rei die erste mit ungerader Schwingungsknotenanzahl Ru1, die erste mit gerader Schwingungsknotenanzahl Re1, die zweite mit ungerader Schwingungsknotenanzahl Ru2, die zweite mit gerader Schwingungsknotenanzahl Re2 usw. aufgetragen. Für die Transversalschwingungsmoden Tuj, Tej erfolgt eine analoge Abfolge, das heißt von links nach rechts, zuerst Tu1, dann Te1, Tu2, Te2 usw. Der Übersichtlichkeit halber sind in der Ansicht (c) der 5 lediglich die jeweils ersten zwei ungeraden und geraden Radial- bzw. Transversalschwingungsmoden explizit gekennzeichnet.
Im Übrigen gilt diese Anordnung und Reihenfolge der Radial- und Transversalschwingungsmoden Rui, Rei bzw. Tuj, Tij jeweils gleichermaßen für die Ansichten (c) der nachfolgenden 6-10, sowie für die 11 und 12 und für Ansicht (c) der 14, auch wenn diese in jenen Figuren aus Gründen einer übersichtlicheren Darstellung nicht vollständig oder überhaupt nicht explizit gekennzeichnet sind.
5(c) kann deutlich entnommen werden, dass sich lediglich durch die veränderte Anordnung der Gürtelkorde 33 in der wenigstens einen Gürtellage 31 (α2 < α1) insbesondere im Frequenzbereich zwischen etwa 175 Hz und etwa 200 Hz eine Anhebung der Radialschwingungsfrequenzen f_Rui , f_Rei im Vergleich zu den Transversalschwingungsfrequenzen f_Tuj , f_Tej erzielen lässt und damit eine Vergrößerung wenigstens eines bestimmten Frequenzabstands Δfuxy und/oder Δfexy der Frequenzabstände Δfuij und Δfeij in der hierin beschrieben Weise mit der hierin offenbarten vorteilhaften Wirkung, wobei der wenigstens eine bestimmte Frequenzabstand Δfuxy und/oder Δfexy vorzugsweise bei dem Vergleichsluftreifen 28 kleiner als 5 Hz beträgt und bei dem erfindungsgemäßen Luftreifen 30 auf wenigstens 5 Hz vergrößert ist.
6 stellt in Ansicht (a) den Vergleichsluftreifen 28 aus 5(a) mit dem zu verändernden Konstruktionselement 29, in Ansicht (b) ein Ausführungsbeispiel eines Luftreifens 35 gemäß der Erfindung mit einem gegenüber dem Vergleichsluftreifen 28 aus Ansicht (a) veränderten Konstruktionselement 36 und in Ansicht (c) zwei Graphen zur Darstellung der Frequenzverschiebung Δf von Radialschwingungsfrequenzen f_Rui , f_Rei und Transversalschwingungsfrequenzen f_Tuj , f_Tej entsprechender Radial- bzw. Transversalschwingungsmoden Rui, Rei, Tuj, Tej infolge des in Ansicht (b) dargestellten, veränderten Konstruktionselements 36 dar, wobei das zu verändernde Konstruktionselement 36 einer Gürtellage 36 eines Gürtelaufbaus des Luftreifens 35 entspricht.
Die Gürtellage 36 des in 6(b) dargestellten Luftreifens 35 entspricht im Wesentlichen der Gürtellage 31 des in 5(b) dargestellten Luftreifens 30 mit der einzigen Ausnahme, dass ein Verlaufswinkel α3 von Gürtelkorden 37 der Gürtellage 36 zur Reifenhauptebene 3 größer ist als der Verlaufswinkel α1 der Vergleichsgürtelkorde 32 der Vergleichsgürtellage 29 des in Ansicht (a) dargestellten Vergleichsluftreifens 28. Insbesondere beträgt der Verlaufswinkel α1 bei dem in Ansicht (a) dargestellten Vergleichsluftreifen 28 etwa 27° und bei dem in Ansicht (b) der 6 dargestellten erfindungsgemäßen Luftreifen 35 etwa 29°.
Wie der Ansicht (c) der 6 zu entnehmen ist, führt der auf diese Weise geänderte Verlaufswinkel α3 (α3 > α1) zu deutlich kleineren Transversalschwingungsfrequenzen f_Tuj , f_Tej relativ zu den Radialschwingungsfrequenzen f_Rui , f_Rei im Frequenzbereich von etwa 50 Hz bis etwa 200 Hz und damit zu einer Vergrößerung wenigstens eines bestimmten Frequenzabstands Δfuxy und/oder Δfexy der Frequenzabstände Δfuij und Δfeij in der hierin beschrieben Weise mit der hierin offenbarten vorteilhaften Wirkung, wobei der wenigstens eine bestimmte Frequenzabstand Δfuxy und/oder Δfexy vorzugsweise bei dem Vergleichsluftreifen 28 kleiner als 5 Hz beträgt und bei dem erfindungsgemäßen Luftreifen 35 auf wenigstens 5 Hz vergrößert ist.
7 stellt in Ansicht (a) einen Vergleichsreifenwulst 38 im Querschnitt eines nicht weiter gezeigten Vergleichsluftreifens mit einem weiteren zu verändernden Konstruktionselement 39, in Ansicht (b) einen Reifenwulst 40 im Querschnitt eines Ausführungsbeispiels eines nicht näher gezeigten Luftreifens gemäß der Erfindung mit einem gegenüber dem Konstruktionselement 39 des Vergleichsluftreifens aus Ansicht (a) veränderten Konstruktionselement 41 und in Ansicht (c) zwei Graphen zur Darstellung der Frequenzverschiebung Δf von Radialschwingungsfrequenzen f_Rui , f_Rei und Transversalschwingungsfrequenzen f_Tuj , f_Tej entsprechender Radial- bzw. Transversalschwingungsmoden Rui, Rei, Tuj, Tej infolge des in Ansicht (b) dargestellten, veränderten Konstruktionselements 41 dar. Die beiden Konstruktionselemente 39 und 41 entsprechen ihrer Art nach einem Wulstkeil, wie zum Beispiel dem Wulstkeil 16 des in 1 dargestellten Luftreifens 1.
Wie den 7(a) und 7(b) zu entnehmen ist, weist der Vergleichswulstkeil 39 der Vergleichsreifenwulst 38 des Vergleichsluftreifens eine Breite b1 (axiale oder y-Raumrichtung) und eine Höhe h1 (radiale oder z-Raumrichtung) auf. Der Wulstkeil 41 der Reifenwulst 40 des erfindungsgemäßen Luftreifens weist eine Breite b2 (axiale oder y-Raumrichtung) und eine Höhe h2 (radiale oder z-Raumrichtung) auf.
Den 7(a) und (b) ist deutlich zu entnehmen, dass bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel des Luftreifens gemäß der Erfindung dessen Wulstkeil 41 eine geringere Breite b2 als der Vergleichswulstkeil 39 der Vergleichsreifenwulst 38 mit der Breite b1 aufweist, jedoch eine größere Höhe h2 als der Vergleichswulstkeil 39 der Vergleichsreifenwulst 38 mit der Höhe h1.
Wie der Ansicht (c) der 7 gut zu entnehmen ist, lässt sich durch diese Veränderung des Wulstkeils 41 eine erhebliche Spreizung, das heißt ein größerer Frequenzabstand, der Radialschwingungsfrequenzen f_Rui , f_Rei und Transversalschwingungsfrequenzen f_Tuj , f_Tej entsprechender Radial- bzw. Transversalschwingungsmoden Rui, Rei, Tuj, Tej insbesondere im Frequenzbereich von etwa 50 Hz bis etwa 180 Hz mit der hierin offenbarten vorteilhaften Wirkung erzielen. Wenigstens ein bestimmter Frequenzabstand Δfuxy und/oder Δfexy, der vorzugsweise bei dem den Vergleichsreifenwulst 38 aufweisenden Vergleichsluftreifen kleiner als 5 Hz beträgt, lässt sich hierdurch bei dem den Reifenwulst 40 aufweisenden erfindungsgemäßen Luftreifen vergrößern, bevorzugt auf wenigstens 5 Hz.
8 stellt in Ansicht (a) den Reifenwulst 38 des nicht näher gezeigten Vergleichsluftreifens aus 7(a) mit dem zu verändernden Konstruktionselement 39, in Ansicht (b) einen Reifenwulst 42 im Querschnitt eines Ausführungsbeispiels eines nicht näher gezeigten Luftreifens gemäß der Erfindung mit einem gegenüber dem Vergleichsluftreifen aus Ansicht (a) veränderten Konstruktionselement 43 und in Ansicht (c) zwei Graphen zur Darstellung der Frequenzverschiebung Δf von Radialschwingungsfrequenzen f_Rui , f_Rei und Transversalschwingungsfrequenzen f_Tuj , f_Tej entsprechender Radial- bzw. Transversalschwingungsmoden Rui, Rei, Tuj, Tej infolge des in Ansicht (b) dargestellten, veränderten Konstruktionselements 43 dar. Die Konstruktionselemente 39 und 43 entsprechen ihrer Art nach jeweils einem Wulstkeil.
Wie einem Vergleich der Darstellungen der Ansichten (a) und (b) der 8 zu entnehmen ist, sind sowohl eine Breite b3 des Wulstkeils 43 als auch eine Höhe h3 des Wulstkeils 43 der Reifenwulst 42 des Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Luftreifens größer gewählt als die Breite b1 und die Höhe h1 des Vergleichswulstkeils 39 der Vergleichsreifenwulst 38 des Vergleichsluftreifens.
Wie in 8(c) dargestellt ist, lässt sich durch diese Veränderung eine deutliche Absenkung der Radialschwingungsfrequenzen f_Rui , f_Rei der entsprechenden Radialschwingungsmoden Rui, Rei im Vergleich zu den Transversalschwingungsfrequenzen f_Tuj , f_Tej der Transversalschwingungsmoden Tuj, Tej im Frequenzbereich zwischen etwa 80 Hz und etwa 200 Hz mit der hierin offenbarten Wirkung erzielen. Die erste Radialschwingungsmode Ru1 mit ungerader Schwingungsknotenanzahl zeigt hiergegen eine deutliche Anhebung ihrer Schwingungsfrequenz f_Ru1 gegenüber den Transversalschwingungsfrequenzen f_Tuj , f_Tej der Transversalschwingungsmoden Tuj, Tej im Frequenzbereich unterhalb von etwa 75 Hz, die jedoch auch zu einem wesentlich vergrößerten Frequenzabstand Δfu11 zwischen der Radialschwingungsfrequenz f_Ru1 und der Transversalschwingungsfrequenz f_Tu1 mit dem hierin beschriebenen Vorteil führt. Auf diese Weise lässt sich wenigstens ein bestimmter Frequenzabstand Δfuxy und/oder Δfexy, der vorzugsweise bei dem den Vergleichsreifenwulst 38 aufweisenden Vergleichsluftreifen kleiner als 5 Hz beträgt, bei dem den Reifenwulst 42 aufweisenden erfindungsgemäßen Luftreifen vergrößern, bevorzugt auf wenigstens 5 Hz.
9 stellt in Ansicht (a) einen Vergleichsluftreifen 44 mit einem weiteren zu verändernden Konstruktionselement 45, in Ansicht (b) ein Ausführungsbeispiel eines Luftreifens 46 gemäß der Erfindung mit einem gegenüber dem Vergleichsluftreifen 44 aus Ansicht (a) veränderten Konstruktionselement 47 und in Ansicht (c) zwei Graphen zur Darstellung der Frequenzverschiebung Δf von Radialschwingungsfrequenzen f_Rui , f_Rei und Transversalschwingungsfrequenzen f_Tuj , f_Tej entsprechender Radial- bzw. Transversalschwingungsmoden Rui, Rei, Tuj, Tej infolge des in Ansicht (b) dargestellten, veränderten Konstruktionselements 47 dar. Die Konstruktionselemente 45 und 47 entsprechen ihrer Art nach einem wenigstens eine Gürteldecklage (Vergleichsgürteldecklage 45 des Vergleichsluftreifens 44 und Gürteldecklage 47 des Luftreifens 46) aufweisenden Gürteldecklagenaufbau (Vergleichsgürteldecklagenaufbau des Vergleichsluftreifens 44 und Gürteldecklagenaufbau des Luftreifens 46), der sowohl bei dem Vergleichsluftreifen 44 als auch bei dem erfindungsgemäßen Luftreifen 46 jeweils zwischen dem Laufflächenband 4 und dem wenigstens eine Gürtellage 29 mit Gürtelkorden 32 aufweisenden Gürtelaufbau letzteren koaxial umgebend eingefügt ist. Wie den Ansichten (a) und (b) der 9 zu entnehmen ist, erstrecken sich die Vergleichsgürteldecklage 45 wie auch die Gürteldecklage 47 in ihren Breiten quer zur Reifenhauptebene 3 jeweils zwischen den Reifenschultern 5 des Vergleichsluftreifens 44 bzw. erfindungsgemäßen Luftreifens 46.
Im Vergleich zum die Vergleichsgürteldecklage 45 aufweisenden Vergleichsgürteldecklagenaufbau des Vergleichsluftreifens 44 weist der die Gürteldecklage 47 aufweisende Gürteldecklagenaufbau des erfindungsgemäßen Luftreifens 46 über seine gesamte Breite eine konstante Dicke auf, wohingegen der Vergleichsgürteldecklagenaufbau des Vergleichsluftreifens 44, hier insbesondere die Vergleichsgürteldecklage 45 im Bereich der Reifenschultern 5 des Vergleichsluftreifens 44 eine größere Dicke aufweist als im Bereich seines an die Reifenhauptebene 3 angrenzenden Mittenabschnitts, was in 9(a) durch zwei zusätzliche im Bereich der Reifenschultern 5 angeordnete Gürteldecklagen 48 des Vergleichsgürteldecklagenaufbaus der Vergleichsluftreifens 44 dargestellt ist. Der Dickenunterschied des Vergleichsgürteldecklagenaufbaus des Vergleichsluftreifens 44 kann selbstverständlich auch durch entsprechende Dickenvariierung über die Gürteldecklagenbreite lediglich einer einzigen Gürteldecklage 45 realisiert sein. Der in 9(a) dargestellte Vergleichsgürteldecklagenaufbau weist jedoch eine 2-1-2-Konstruktion auf, das heißt zwei Gürteldecklagen 45, 48 im Bereich der Reifenschultern und lediglich eine Gürteldecklage 45 im Mittenbereich des Vergleichsgürteldecklagenaufbaus des Vergleichsluftreifens 44.
Wie 9(c) zu entnehmen ist, kann eine derartige Veränderung der Gürteldecklage 47 dazu verwendet werden, insbesondere die Transversalschwingungsfrequenzen f_Tu2 , f_Tu3 und f_Tu4 gegenüber den Radialschwingungsfrequenzen f_Ru3 , f_Ru4 bzw. f_Ru5 im Frequenzbereich zwischen etwa 140 Hz und etwa 200 Hz wesentlich voneinander zu entfernen, so dass sich auf diese Weise wenigstens ein bestimmter Frequenzabstand Δfuxy und/oder Δfexy, der vorzugsweise bei dem Vergleichsluftreifen 44 kleiner als 5 Hz beträgt, bei dem erfindungsgemäßen Luftreifen 46 vergrößern lässt, bevorzugt auf wenigstens 5 Hz, mit der hierin offenbarten vorteilhaften Wirkung.
10 stellt in Ansicht (a) einen Vergleichsluftreifen 49 mit einem weiteren zu verändernden Konstruktionselement 50, in Ansicht (b) ein Ausführungsbeispiel eines Luftreifens 51 gemäß der Erfindung mit einem gegenüber dem Vergleichsluftreifen 49 aus Ansicht (a) veränderten Konstruktionselement 52 und in Ansicht (c) zwei Graphen zur Darstellung der Frequenzverschiebung Δf von Radialschwingungsfrequenzen f_Rui , f_Rei und Transversalschwingungsfrequenzen f_Tuj , f_Tej entsprechender Radial- bzw. Transversalschwingungsmoden Rui, Rei, Tuj, Tej infolge des in Ansicht (b) dargestellten, veränderten Konstruktionselements 52 dar. Die Konstruktionselemente 50 und 52 entsprechen ihrer Art nach einer Gürtellage eines Gürtelaufbaus (Vergleichsgürtellage 50 des Vergleichsluftreifens 49 bzw. Gürtellage 52 des Luftreifens 51), der zwischen dem Laufflächenband 4 und dem in 10 nicht dargestellten Karkassenaufbau (siehe z. B. 1) letzteren koaxial umgebend eingefügt ist.
Wie den Ansichten (a) und (b) der 10 zu entnehmen ist, weist die Vergleichsgürtellage 50 eine sich quer zur Reifenhauptebene 3 des Vergleichsluftreifens 49 erstreckende Gürtelbreite g1 auf und die Gürtellage 52 eine sich quer zur Reifenhauptebene 3 des Luftreifens 51 erstreckende Gürtelbreite g2. Es ist zu erkennen, dass die Gürtelbreite g2 der Gürtellage 52 des erfindungsgemäßen Luftreifens 51 kleiner gewählt ist als die Gürtelbreite g1 der Vergleichsgürtellage 50 des Vergleichsluftreifens 49.
Wie 10(c) zu entnehmen ist, kann eine solche Veränderung der Gürtelbreite g2 der Gürtellage 52 gegenüber der Gürtelbreite g1 der Vergleichsgürtellage 50 dazu verwendet werden, die Transversalschwingungsfrequenzen f_Tuj , f_Tej der entsprechenden Transversalschwingungsmoden Tuj, Tej insbesondere in einem Frequenzbereich zwischen etwa 130 Hz und etwa 180 Hz in erheblicher Weise von den Radialschwingungsfrequenzen f_Rui , f_Rei der entsprechenden Radialschwingungsmoden Rui, Rei zu entfernen, so dass sich auf diese Weise wenigstens ein bestimmter Frequenzabstand Δfuxy und/oder Δfexy, der vorzugsweise bei dem Vergleichsluftreifen 49 kleiner als 5 Hz beträgt, bei dem erfindungsgemäßen Luftreifen 51 vergrößern lässt, bevorzugt auf wenigstens 5 Hz, mit der hierin offenbarten vorteilhaften Wirkung. Unterhalb einer Frequenz von etwa 100 Hz ist die erzielbare Trennung der Radialschwingungsfrequenzen f_Rui , f_Rei von den Transversalschwingungsfrequenzen f_Tuj , f_Tej etwas geringer.
Bevorzugt ist die Gürtelbreite g2 gegenüber der Gürtelbreite g1 um etwa 4 mm verkleinert.
11 stellt zwei Graphen zur Darstellung der Frequenzverschiebung Δf von Radialschwingungsfrequenzen f_Rui , f_Rei und Transversalschwingungsfrequenzen f_Tuj , f_Tej entsprechender Radial- bzw. Transversalschwingungsmoden Rui, Rei, Tuj, Tej infolge eines weiteren veränderten Konstruktionselements (nicht dargestellt) eines ebenfalls nicht dargestellten Luftreifens gemäß der Erfindung gegenüber einem Vergleichsluftreifen des Stands der Technik (ebenfalls nicht dargestellt) dar. Die Änderung betrifft wenigstens eine Seitenwand, zum Beispiel die Seitenwand 6 aus 1, dieses erfindungsgemäßen Luftreifens, die im Vergleich zu einer Vergleichsseitenwand des Vergleichsluftreifens eine geringere Steifigkeit aufweist, also weicher ausgebildet ist. Wie 11 zeigt, lässt sich hierdurch insbesondere für Frequenzen oberhalb von etwa 120 Hz eine deutliche Trennung der Radialschwingungsfrequenzen f_Rui , f_Rei gegenüber den Transversalschwingungsfrequenzen f_Tuj , f_Tej entsprechender Radial- bzw. Transversalschwingungsmoden Rui, Rei, Tuj, Tej erzielen, so dass sich auf diese Weise wenigstens ein bestimmter Frequenzabstand Δfuxy und/oder Δfexy, der vorzugsweise bei dem Vergleichsluftreifen kleiner als 5 Hz beträgt, bei dem erfindungsgemäßen Luftreifen vergrößern lässt, bevorzugt auf wenigstens 5 Hz, mit der hierin offenbarten vorteilhaften Wirkung.
12 stellt zwei Graphen zur Darstellung der Frequenzverschiebung Δf von Radialschwingungsfrequenzen f_Rui , f_Rei und Transversalschwingungsfrequenzen f_Tuj , f_Tej entsprechender Radial- bzw. Transversalschwingungsmoden Rui, Rei, Tuj, Tej infolge eines weiteren veränderten Konstruktionselements (nicht dargestellt) eines ebenfalls nicht dargestellten Luftreifens gemäß der Erfindung gegenüber einem ebenfalls nicht dargestellten Vergleichsluftreifen des Stands der Technik dar. Die Änderung betrifft das Laufflächenband, zum Beispiel das Laufflächenband 4 aus 1, dieses erfindungsgemäßen Luftreifens, das im Vergleich zu einem Vergleichslaufflächenband des Vergleichsluftreifens eine geringere Steifigkeit aufweist, also weicher ausgebildet ist. Wie 12 zeigt, lässt sich hierdurch insbesondere für Frequenzen oberhalb von etwa 100 Hz eine deutliche Trennung der Transversalschwingungsfrequenzen f_Tuj , f_Tej gegenüber den Radialschwingungsfrequenzen f_Rui , f_Rei entsprechender Radial- bzw. Transversalschwingungsmoden Rui, Rei, Tuj, Tej erzielen, so dass sich auf diese Weise wenigstens ein bestimmter Frequenzabstand Δfuxy und/oder Δfexy, der vorzugsweise bei dem Vergleichsluftreifen kleiner als 5 Hz beträgt, bei dem erfindungsgemäßen Luftreifen vergrößern lässt, bevorzugt auf wenigstens 5 Hz, mit der hierin offenbarten vorteilhaften Wirkung.
13 stellt zwei Graphen zur Darstellung des Unterschieds zwischen einem gegenüber einem eine erste Steifigkeit aufweisenden ersten Gummimaterial 53 (Graph in 13 mit breiter Strichstärke) weicheren zweiten Gummimaterial 54 (Graph in 13 mit dünner Strichstärke) dar. Die Abszisse stellt die Temperatur T in ° C dar, die Ordinate den Wert des Verlustfaktors tan δ, der in allgemein bekannter Weise definiert ist als der Quotient aus dem Verlustmodul E" und dem Speichermodul E'. Hierbei wird der bei einer Deformation eines viskoelastischen Materials wieder zurückgewinnbare Energieanteil (elastischer Anteil) durch die Größe des Speichermoduls E' bestimmt, während der bei diesem Vorgang aufgezehrte (dissipierte) Energieanteil durch die Größe des Verlustmoduls E" beschrieben wird. Bei der materialspezifischen Glasübergangstemperatur des viskoelastischen Materials nimmt der Verlustfaktor tan δ seinen maximalen Wert an.
Wie 13 zu entnehmen ist, weist das weichere Gummimaterial 54 (geringere Steifigkeit) bei seiner Glasübergangstemperatur einen größeren Verlustfaktor tan δ auf als das härtere Gummimaterial 53 (höhere Steifigkeit). Dementsprechend können die vorstehenden Definitionen bezüglich der Beschreibungen der 11 und 12, dass die wenigstens eine Seitenwand eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Luftreifens (11) bzw. das Laufflächenband eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Luftreifens (12) jeweils eine geringere Steifigkeit aufweisen als das jeweils entsprechende Vergleichskonstruktionsmerkmal eines Vergleichsluftreifens, auch über den Verlustfaktor tan δ definiert werden. Folglich weist die wenigstens eine Seitenwand des erfindungsgemäßen Luftreifens gemäß 11 bei ihrer Glasübergangstemperatur einen höheren Verlustfaktor tan δ auf als die entsprechende Vergleichsseitenwand des Vergleichsluftreifens. Ebenso weist das Laufflächenband des erfindungsgemäßen Luftreifens gemäß 12 bei seiner Glasübergangstemperatur einen höheren Verlustfaktor tan δ auf als das entsprechende Vergleichslaufflächenband des Vergleichsluftreifens.
14 stellt in Ansicht (a) einen Vergleichsluftreifen 55 des Stands der Technik mit einem weiteren zu verändernden Konstruktionselement 56, in Ansicht (b) ein Ausführungsbeispiel eines Luftreifens 57 gemäß der Erfindung mit einem gegenüber dem Vergleichsluftreifen 55 aus Ansicht (a) veränderten Konstruktionselement 58 und in Ansicht (c) zwei Graphen zur Darstellung der Frequenzverschiebung Δf von Radialschwingungsfrequenzen f_Rui , f_Rei und Transversalschwingungsfrequenzen f_Tuj , f_Tej entsprechender Radial- bzw. Transversalschwingungsmoden Rui, Rei, Tuj, Tej infolge des in Ansicht (b) dargestellten, veränderten Konstruktionselements 58 dar. Die Konstruktionselemente 56 und 58 entsprechen ihrer Art nach einem Material unterhalb des jeweiligen Laufflächenbands 4 (Vergleichsmaterial 56 unterhalb des Laufflächenbands 4 des Vergleichsluftreifens 55 bzw. Material 58 unterhalb des Laufflächenbands 4 des Luftreifens 57). Wie 14 zu entnehmen ist, ist das jeweilige Material 56 bzw. 58 bei dem entsprechenden Luftreifen 55 bzw. 57 zwischen das Laufflächenband 4 und der Gürteldecklage 34 diese koaxial umgebend eingefügt.
Wie den Ansichten (a) und (b) der 14 zu entnehmen ist, weist das Vergleichsmaterial 56 des Vergleichsluftreifens 55 eine in der Ansicht (a) dargestellte Dicke d1 auf, die geringer ist als eine in der Ansicht (b) dargestellte Dicke d2 des Materials 58 des erfindungsgemäßen Luftreifens 57. Folglich weist das Vergleichsmaterial 56 auch eine geringere Masse auf als das Material 58, wenn die Materialien 56 und 58 bezüglich ihrer Zusammensetzung identisch sind.
In 14(c) ist zu erkennen, dass die durch die Massenzunahme des Materials 58 des Luftreifens 57 bewirkte Frequenzverschiebung Δf der Transversalschwingungsfrequenzen f_Tuj , f_Tej der entsprechenden Transversalschwingungsmoden Tuj, Tej in etwa denselben Betrag aufweist wie bei den Radialschwingungsfrequenzen f_Rui , f_Rei der entsprechenden Radialschwingungsmoden Rui, Rei. Damit führt eine in 14 dargestellte Änderung des Konstruktionselements 58 beim erfindungsgemäßen Luftreifen 57 gegenüber dem Vergleichskonstruktionselement 56 des Vergleichsluftreifens 55 zwar lediglich zu einer geringfügigen Vergrößerung der Frequenzabstände Δfuij, Δfeij, zum Beispiel ab Frequenzen f oberhalb von etwa 100 Hz, jedoch kann diese Änderung des Konstruktionselements 58 speziell dazu verwendet werden, Schwingungsresonanzen zwischen dem erfindungsgemäßen Luftreifen 57 und einer diesen haltenden Radaufhängung des Fahrzeugs erheblich zu verringern bzw. zu vermeiden, da sich die Transversalschwingungsfrequenzen f_Tuj , f_Tej und die Radialschwingungsfrequenzen f_Rui , f_Rei aller entsprechenden Transversal- bzw. Radialschwingungsmoden Tuj, Tej, Rui, Rei mit zunehmender Frequenz f gemeinsam wesentlich verringern lassen, wie Ansicht (c) der 14 unmittelbar zu entnehmen ist.
Bevorzugt beträgt die Erhöhung der Dicke des Materials 58 gegenüber dem Vergleichsmaterial 56 etwa 0,9 mm, wobei diese Dickenerhöhung vorzugsweise in einem sich um die Reifenhauptebene 3 erstreckenden Mittenbereich unterhalb des Laufflächenbands 4 angeordnet ist. Es ist zu verstehen, dass das Material 58 sowohl einstückig zum Beispiel mit dem Laufflächenband 4 ausgebildet sein kann als auch separat und zusätzlich zwischen dem Laufflächenband 4 und beispielsweise der Gürteldecklage 34 eingefügt sein kann.
Der hierin offenbarte erfindungsgemäße Luftreifen für ein Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, sowie das hierin offenbarte erfindungsgemäße Verfahren zu seiner Herstellung ist nicht auf die hierin jeweils offenbarten Ausführungsformen beschränkt, sondern umfasst auch gleich wirkende weitere Ausführungsformen, die sich aus in technisch sinnvoller Weise zusammengestellten, weiteren Kombinationen der hierin beschriebenen technischen Merkmale sowohl des Luftreifens als auch seines Herstellungsverfahrens ergeben.
In bevorzugter Ausführung wird der erfindungsgemäße Luftreifen, auf eine Radfelge aufgezogen, als wenigstens ein Fahrzeugrad an einem Fahrzeug, insbesondere an einem ein- oder mehrspurigen Kraftfahrzeug, verwendet.
Bezugszeichenliste

1: Luftreifen gemäß Erfindung
2: Radfelge
3: Reifenhauptebene
4: Laufflächenband
5: Reifenschulter
6: Seitenwand
7: Reifenwulst
8: Felgenhorn
9: Hump
10: Wulstsitz
11: Lufthohlraum
12: Karkassenlage
13: Innenauskleidung
14: Stahlkorde
15: Wulstkern
16: Wulstkeil
17: Testvorrichtung
18: Luftreifen
19: Schwingplatte
20: Kraftanregung
21: Messpunkt Kraftantwort
22: Radiale Kraftantwort
23: Transversale Kraftantwort
24: Radiale Kraftantwort
25: Transversale Kraftantwort
26: Frequenzbereich von 23
27: Frequenzbereich von 25
28: Vergleichsluftreifen
29: Vergleichsgürtellage von 28
30: Luftreifen gemäß Erfindung
31: Gürtellage von 30
32: Vergleichsgürtelkorde von 29
33: Gürtelkorde von 31
34: Gürteldecklage
35: Luftreifen gemäß Erfindung
36: Gürtellage von 35
37: Gürtelkorde von 36
38: Vergleichsreifenwulst
39: Vergleichswulstkeil
40: Reifenwulst
41: Wulstkeil
42: Reifenwulst
43: Wulstkeil
44: Vergleichsluftreifen
45: Vergleichsgürteldecklage
46: Luftreifen gemäß Erfindung
47: Gürteldecklage
48: Zusätzliche Gürteldecklage
49: Vergleichsluftreifen
50: Vergleichsgürtellage von 49
51: Luftreifen gemäß Erfindung
52: Gürtellage von 51
53: Erstes Gummimaterial
54: Zweiter Gummimaterial
55: Vergleichsluftreifen
56: Vergleichsmaterial unterhalb 4 bei 55
57: Luftreifen
58: Material unterhalb 4 bei 57
A: Axialrichtung
α1: Verlaufswinkel von 32
α2: Verlaufswinkel von 33
α3: Verlaufswinkel von 37
B: Breite von 4
b1: Breite von 39
b2: Breite von 41
b3: Breite von 43
d1: Dicke von 56
d2: Dicke von 58
f: Frequenz in Hz
f_Rei: Radialschwingungsfrequenz der i-ten Radialschwingungsmode mit gerader Anzahl an Schwingungsknoten
f_Rui: Radialschwingungsfrequenz der i-ten Radialschwingungsmode mit ungerader Anzahl an Schwingungsknoten
f_Tej: Radialschwingungsfrequenz der j-ten Transversalschwingungsmode mit gerader Anzahl an Schwingungsknoten
f_Tuj: Transversalschwingungsfrequenz der j-ten Transversalschwingungsmode mit ungerader Anzahl an Schwingungsknoten
Δf: Frequenzverschiebung in Hz
Δfeab: Ein aus Δfeij bestimmter Frequenzabstand
Δfeij: Frequenzabstand zwischen Rei und Tej
Δfuij: Frequenzabstand zwischen Rui und Tuj
Δfeiuj: Frequenzabstand zwischen Rei und Tuj
Δfuab: Ein aus Δfuij bestimmter Frequenzabstand
Δfuiej: Frequenzabstand zwischen Rui und Tej
g1: Gürtelbreite von 50
g2: Gürtelbreite von 52
h1: Erste Höhe von 39
h2: Zweite Höhe von 41
h3: Dritte Höhe von 43
R: Radialrichtung
Rei: i-te Radialschwingungsmode mit gerader Anzahl an Schwingungsknoten
Rui: i-te Radialschwingungsmode mit ungerader Anzahl an Schwingungsknoten
T: Temperatur
tan δ: Verlustfaktor
Tej: j-te Transversalschwingungsmode mit gerader Anzahl an Schwingungsknoten
Tuj: j-te Transversalschwingungsmode mit ungerader Anzahl an Schwingungsknoten
x: Erste Raumrichtung
y: Zweite Raumrichtung
z: Dritte Raumrichtung

Claims

Luftreifen für ein Fahrzeug, der Konstruktionselemente aufweist, die wenigstens ein entlang eines Reifenumfangs verlaufendes, sich in seiner Breite (B) quer zu einer Reifenhauptebene (3) erstreckendes Laufflächenband (4), das zu beiden Seiten der Reifenhauptebene (3) über jeweilige Reifenschultern (5) in jeweilige Seitenwände (6) übergeht, deren Enden jeweils durch einen Reifenwulst (7, 40, 42) gebildet sind, beinhalten, wobei wenigstens ein Teil der Konstruktionselemente bei vorgegebener Schwingungsanregung Radialschwingungsmoden (Rui, Rei) bestimmter Radialschwingungsfrequenzen (f_Rui, f_Rei) mit Auslenkungen parallel zur Reifenhauptebene (3) und Transversalschwingungsmoden (Tuj, Tej) bestimmter Transversalschwingungsfrequenzen (f_Tuj, f_Tei) mit Auslenkungen quer zur Reifenhauptebene (3) ausbildet und die unterschiedlichen Radialschwingungsmoden (Rui, Rei) sowie die unterschiedlichen Transversalschwingungsmoden (Tuj, Tej) jeweils verschiedene geradzahlige und/oder verschiedene ungeradzahlige Anzahlen an Schwingungsknoten aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass gegenüber einem Vergleichsluftreifen (28, 44, 49, 55), der ebenso die Konstruktionselemente ihrer Art nach aufweist, wenigstens ein Konstruktionselement derart verändert ausgebildet und/oder verändert angeordnet ist, dass für die Radialschwingungsmoden (Rui, Rei) und die Transversalschwingungsmoden (Tuj, Tej) mit jeweiligen Schwingungsfrequenzen (f_Rui, f_Rei, f_Tuj, f_Tej) kleiner 350 Hz wenigstens ein bestimmter Frequenzabstand (Δfuab, Δfeab) aus ermittelbaren Frequenzabständen (Δfuij, Δfeij) wenigstens zwischen den Radialschwingungsfrequenzen (f_Rui) der Radialschwingungsmoden (Rui) und den Transversalschwingungsfrequenzen (f_Tuj) der Transversalschwingungsmoden (Tuj) mit jeweils ungeradzahliger Schwingungsknotenanzahl und/oder zwischen den Radialschwingungsfrequenzen (f_Rei) der Radialschwingungsmoden (Rei) und den Transversalschwingungsfrequenzen (f_Tej) der Transversalschwingungsmoden (Tej) mit jeweils geradzahliger Schwingungsknotenanzahl vergrößert ist.
Luftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine bestimmte Frequenzabstand (Δfuab, Δfeab) bei dem Vergleichsluftreifen (28, 44, 49, 55) kleiner 5 Hz beträgt und auf 5 Hz oder mehr vergrößert ist.
Luftreifen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Konstruktionselemente ferner einen auf jeder Seite der Reifenhauptebene (3) am jeweiligen Reifenwulst (7, 40, 42) verankerten, wenigstens eine Karkassenlage (12) aufweisenden Karkassenaufbau und einen wenigstens eine Gürtellage (31, 36) aufweisenden Gürtelaufbau beinhalten, der zwischen dem Laufflächenband (4) und dem Karkassenaufbau letzteren koaxial umgebend eingefügt ist, wobei die wenigstens eine Gürtellage (31, 36) Gürtelkorde (33, 37) aufweist, deren Verlaufsrichtung einen vorherbestimmbaren Verlaufswinkel (α2, α3) zur Reifenhauptebene (3) einschließt, der kleiner (α2) oder größer (α3) gewählt ist als ein Vergleichsverlaufswinkel (α1) von Vergleichsgürtelkorden (32) einer Vergleichsgürtellage (29) eines Vergleichsgürtelaufbaus des Vergleichsluftreifens (28).
Luftreifen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Konstruktionselemente ferner einen den Reifenwulst (40, 42) bildenden, eine Vielzahl von Stahlkorde (14) aufweisenden Wulstkern (15) sowie einen eine vorherbestimmbare Wulstkeilbreite (b2) und eine vorherbestimmbare Wulstkeilhöhe (h2) aufweisenden Wulstkeil (41) beinhalten, der den Wulstkern (15) entlang seines Außenumfangs rotationssymmetrisch umschließt, wobei die Wulstkeilbreite (b2) geringer und die Wulstkeilhöhe (h2) größer gewählt sind oder die Wulstkeilbreite (b3) sowie die Wulstkeilhöhe (h3) größer gewählt sind als eine Vergleichswulstkeilbreite (b1) und eine Vergleichswulstkeilhöhe (h1) einer Vergleichsreifenwulst (39) des Vergleichsluftreifens.
Luftreifen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Konstruktionselemente ferner einen auf jeder Seite der Reifenhauptebene (3) am jeweiligen Reifenwulst (7, 40, 42) verankerten, wenigstens eine Karkassenlage (12) aufweisenden Karkassenaufbau, einen wenigstens eine Gürtellage (29, 31, 36) aufweisenden Gürtelaufbau, der zwischen dem Laufflächenband (4) und dem Karkassenaufbau letzteren koaxial umgebend eingefügt ist, und einen wenigstens eine Gürteldecklage (47) aufweisenden Gürteldecklagenaufbau beinhalten, der zwischen dem Laufflächenband (4) und dem Gürtelaufbau letzteren koaxial umgebend eingefügt ist, wobei sich die Gürteldecklage (47) in ihrer Breite quer zur Reifenhauptebene (3) zwischen den Reifenschultern (5) erstreckt und der Gürteldecklagenaufbau über seine gesamte Breite eine konstante Dicke aufweist im Vergleich zu einem Vergleichsgürteldecklagenaufbau (45, 48) des Vergleichsluftreifens (44), der im Bereich der Reifenschultern (5) eine größere Dicke aufweist als im Bereich seines an die Reifenhauptebene (3) angrenzenden Mittenabschnitts.
Luftreifen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Konstruktionselemente ferner einen auf jeder Seite der Reifenhauptebene (3) am jeweiligen Reifenwulst (7, 40, 42) verankerten, wenigstens eine Karkassenlage (12) aufweisenden Karkassenaufbau und einen wenigstens eine Gürtellage (52) aufweisenden Gürtelaufbau beinhalten, der zwischen dem Laufflächenband (4) und dem Karkassenaufbau letzteren koaxial umgebend eingefügt ist, wobei die Gürtellage (52) eine sich quer zur Reifenhauptebene (3) erstreckende, vorherbestimmbare Gürtelbreite (g2) aufweist, die kleiner gewählt ist als eine Vergleichsgürtelbreite (g1) einer Vergleichsgürtellage (50) eines Vergleichsgürtelaufbaus des Vergleichsluftreifens (49).
Luftreifen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Seitenwand (6) eine geringere Steifigkeit aufweist als eine Vergleichsseitenwand des Vergleichsluftreifens.
Luftreifen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Laufflächenband (4) eine geringere Steifigkeit aufweist als ein Vergleichslaufflächenband des Vergleichsluftreifens.
Verfahren zur Herstellung eines Luftreifens (1, 30, 35, 46, 51, 57) insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche für ein Fahrzeug, der Konstruktionselemente aufweist, die wenigstens ein entlang eines Reifenumfangs verlaufendes, sich in seiner Breite (B) quer zu einer Reifenhauptebene (3) erstreckendes Laufflächenband (4), das zu beiden Seiten der Reifenhauptebene (3) in Seitenwände (6) übergeht, deren Enden jeweils durch einen Reifenwulst (7, 40, 42) gebildet sind, beinhalten, wobei ein Vergleichsluftreifen (28, 44, 49, 55), der ebenso die Konstruktionselemente ihrer Art nach aufweist, mit einer vorherbestimmbaren Schwingungsanregung zu Schwingungen angeregt wird, die bei wenigstens einem Teil der Konstruktionselemente zur Ausbildung von Radialschwingungsmoden (Rui, Rei) bestimmter Radialschwingungsfrequenzen (f_Rui, f_Rei) mit Auslenkungen parallel zur Reifenhauptebene (3) und von Transversalschwingungsmoden (Tuj, Tej) bestimmter Transversalschwingungsfrequenzen (f_Tuj, f_Tej) mit Auslenkungen quer zur Reifenhauptebene (3) führen, wobei die unterschiedlichen Radialschwingungsmoden (Rui, Rei) sowie die unterschiedlichen Transversalschwingungsmoden (Tuj, Tej) jeweils verschiedene geradzahlige und/oder verschiedene ungeradzahlige Anzahlen an Schwingungsknoten aufweisen, wobei die Radialschwingungsfrequenzen (f_Rui, f_Rei) der verschiedenen Radialschwingungsmoden (Rui, Rei) und die Transversalschwingungsfrequenzen (f_Tuj, f_Tej) der verschiedenen Transversalschwingungsmoden (Tuj, Tej) gemessen werden, dadurch gekennzeichnet, dass für die Radialschwingungsmoden (Rui, Rei) und die Transversalschwingungsmoden (Tuj, Tej) mit jeweiligen Schwingungsfrequenzen (f_Rui, f_Rei, f_Tuj, f_Tej) kleiner 350 Hz die Frequenzabstände (Δfuij, Δfeij) wenigstens zwischen den Radialschwingungsfrequenzen (f_Rui) der Radialschwingungsmoden (Rui) und den Transversalschwingungsfrequenzen (f_Tuj) der Transversalschwingungsmoden (Tuj) mit jeweils ungeradzahliger Schwingungsknotenanzahl und/oder zwischen den Radialschwingungsfrequenzen (f_Rei) der Radialschwingungsmoden (Rei) und den Transversalschwingungsfrequenzen (f_Tej) der Transversalschwingungsmoden (Tej) mit jeweils geradzahliger Schwingungsknotenanzahl ermittelt werden und in Abhängigkeit von wenigstens einem aus den ermittelten Frequenzabständen (Δfuij, Δfeij) bestimmten Frequenzabstand (Δfuab, Δfeab) wenigstens ein Konstruktionselement derart verändert ausgebildet und/oder verändert angeordnet wird, dass der bestimmte Frequenzabstand (Δfuab, Δfeab) vergrößert wird.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine bestimmte Frequenzabstand (Δfuab, Δfeab) bei dem Vergleichsluftreifen (28, 44, 49, 55) kleiner 5 Hz beträgt und auf 5 Hz oder mehr vergrößert wird.