-
Die Erfindung betrifft ein Fahrzeugradbauteil aufweisend ein Akustikelement zur Geräuschreduzierung für ein Fahrzeugrad, wobei das Fahrzeugradbauteil eine innere Oberfläche aufweist, welche beim am Fahrzeugrad montierten Fahrzeugradbauteil einen Reifeninnenraum mitbegrenzt, wobei das Akustikelement mindestens einen ersten Dämpfungselementbereich und mindestens einen zweiten Dämpfungselementbereich aufweist, wobei der mindestens eine erste Dämpfungselementbereich und der mindestens eine zweite Dämpfungselementbereich jeweils ein Ende mindestens eines Dämpfungselements zumindest mitbilden, wobei das mindestens eine Dämpfungselement zumindest teilweise aus einem zur Minderung von Geräuschen geeignetem ersten Material ausgebildet und zur Verminderung von Geräuschen vorgesehen sind und wobei das Akustikelement im Reifeninnenraum an der inneren Oberfläche angeordnet ist.
-
Bei einem auf einer Fahrbahn abrollenden Fahrzeugluftreifen, welcher luftdicht auf einer Felge montiert ist, entstehen Geräusche durch Vibrationen der Luft im von dem Reifen und der Felge eingeschlossenen Reifeninnenraum. Hierbei bilden sich Resonanzen, d.h. Frequenzen, bei welchen der Schalldruckpegel besonders hoch ist, aus. Bei Reifen für Personenkraftwagen liegen übliche Resonanzfrequenzen bei 200 Hz bis 250 Hz. Die Geräusche und auch ihre Harmonischen werden sowohl in den Fahrgastraum als auch an die Umgebung außerhalb des Fahrzeuges übertragen.
-
Gemäß des eingangs geschilderten Gegenstands ist es aus der
DE 10 2007 028932 A1 zur Reduzierung solcher Geräusche bekannt, einen Schaumstoffring als Akustikelement bzw. als Dämpfungselement an der Innenseite des Fahrzeugluftreifens anzubringen. Dieses Dämpfungselement reduziert die Luftvibrationen im Reifeninnenraum, was das Geräuschverhalten des Fahrzeuges verbessert. Die Frequenzverteilung der Absorption eines solchen Schaumstoffkörpers ist materialabhängig und damit nicht gut einstellbar. Typischerweise absorbiert ein solcher Schaumstoffring breitbandig, wobei die Absorption mit höheren Frequenzen ansteigt. Typische Resonanzfrequenzen von Reifen liegen dabei unterhalb des Frequenzbereichs optimaler Absorption. Die Absorptionseigenschaften eines solchen Schaumstoffrings sind somit nicht optimal. Gleichzeitig ist der Einsatz von Material für solche Dämpfungselemente mit hohen Kosten verbunden.
-
Einen entsprechenden Effekt erzielt der Einsatz eines an der Felge angebrachten Schaumstoffrings als Dämpfungselement, wie beispielsweise aus der
DE 198 20 590 A1 bekannt.
-
Für die aus dem Stand der bekannten Vorrichtungen zur Dämpfung von Geräuschen ist eine bestimmte Menge eines als Haftmittel wirkenden Dichtmittels unterhalb des Dämpfungselementes oder einer Mehrzahl von Dämpfungselementen erforderlich. Das Haftmittel ist erforderlich, um eine definierte Position der Dämpfungselemente auch unter der Einwirkung von Kräften, die bei einem regulären Betrieb des Luftreifens auftreten können, sicherzustellen. Die Dämpfungselemente sind insbesondere an der Reifeninnenfläche angeordnet. Auch bei der Anbringung der Dämpfungselemente an der Felge müssen ist ein möglichst geringer Einsatz an Haftmittel vorteilhaft.
-
Weiter ist in der
DE 199 01 820 A1 ein Fahrzeugluftreifen offenbart, der eine Vielzahl an Hohlraum-Resonatoren aufweist, wobei jeder Hohlraum-Resonator einen Hohlraum und einen den Hohlraum mit der inneren Reifenoberfläche verbindenden Mündungskanal aufweist, wobei der Hohlraum einen größeren Durchmesser aufweist als der Mündungskanal. Einen solchen sich zur inneren Reifenoberfläche hin verjüngenden Hohlraum-Resonator in den Reifen einzubringen ist allerdings aufwändig und schwierig. Insbesondere die zerstörungsfreie Entformung des Formmittels ist aufwändig. Auch durchbrechen die Mündungskanäle die in der Regel luftdicht ausgeführte Innenschicht des Reifens.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Fahrzeugradbauteil der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, das bei verringerten Kosten verbesserte akustische Eigenschaften aufweist.
-
Gelöst wird die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass der mindestens eine erste Dämpfungselementbereich und der mindestens eine zweite Dämpfungselementbereich über mindestens ein Verbindungsmittel miteinander verbunden sind, dass das Verbindungsmittel zumindest einen Hohlraum-Resonator aufweisend ein zum ersten Material verschiedenes zweites Material umfasst, dass das zweite Material eine höhere Massendichte aufweist als das erste Material und dass der zumindest eine Hohlraum-Resonator zumindest einen Hohlraum und eine Öffnung, über welche der Hohlraum mit einem Volumen außerhalb des Hohlraum-Resonators in Verbindung steht, aufweist.
-
Das mindestens eine Verbindungsmittel aufweisend den zumindest einen Hohlraum-Resonator ist sowohl zur mechanischen Stabilisierung des mindestens einen ersten Dämpfungselementbereichs mit dem mindestens einen zweiten Dämpfungselementbereich als auch zur Geräuschminderung vorgesehen.
-
Mechanische Stabilisierung bedeutet insbesondere, dass der erste Dämpfungselementbereich und der zweite Dämpfungselementbereich derart miteinander verbunden sind, dass diese mechanische Verbindung auch unter Einwirkung solcher Kräfte, die bei regulärem Betrieb auftreten, nicht gelöst wird und die Position der Dämpfungselementbereiche definiert bleibt.
-
Dadurch, dass der mindestens eine erste Dämpfungselementbereich und der mindestens eine zweite Dämpfungselementbereich über mindestens ein Verbindungsmittel miteinander verbunden sind, wobei das mindestens eine Verbindungsmittel zum Beispiel zur mechanischen Stabilisierung des mindestens eine ersten Dämpfungselementbereichs mit dem mindestens einen zweiten Dämpfungselementbereich vorgesehen ist, wird sichergestellt, dass der mindestens eine Dämpfungselementbereich mit dem mindestens einen zweiten Dämpfungselementbereich stabil verbunden ist. Durch diese Stabilisierung wird auch mindestens ein Dämpfungselement, dessen Bestandteil der erste Dämpfungselementbereich und/oder der zweite Dämpfungselementbereich ist, mechanisch stabilisiert. Dadurch werden Dämpfungselemente über den Einsatz des Verbindungsmittels mechanisch stabilisiert. Durch diese mechanische Stabilisation wird die erforderliche Menge des Haftmittels verringert.
-
Gleichzeitig vereint das Akustikelement mindestens ein Dämpfungselement, welches ein zur Minderung von Geräuschen geeignetes erstes Material, welches zur Minderung von Geräuschen geeignet ist, beinhaltet und in der Regel in einem breiten Frequenzbereich Geräusche absorbiert, und den zumindest einen Hohlraum-Resonator des Verbindungsmittels, welcher durch akustische Schwingungen insbesondere bei seiner Eigenfrequenz angeregt werden und in einem im Vergleich zum breiten Frequenzbereich schmalen Frequenzbereich Geräusche mindern kann. Über die Geometrie des Hohlraum-Resonators kann dessen Eigenfrequenz gezielt, z.B. auf eine typische Resonanzfrequenz des Reifeninnenraums, eingestellt werden. Eine besonders effiziente Geräuschminderung kann erfolgen, wenn für die Frequenzabstimmung des Hohlraum-Resonators oder der Hohlraum-Resonatoren die Resonanzfrequenzen berücksichtigt werden, die sich im Betrieb des Rades inklusive aller Einbauten, insbesondere inklusive des oder der Akustikelemente, einstellt. Bedeutend ist auch, dass das Wirkprinzip des Hohlraum-Resonators weitgehend unabhängig von der Wahl es zweiten Materials ist, wodurch das zweite Material hinsichtlich Funktion und Kosten optimiert werden kann. Hierdurch ist die Geräuschreduzierung des Akustikelements gezielter einstellbar und auch kostenintensives erstes Material kann eingespart werden.
-
Vorteile wie das einfache Anbringen eines solchen Akustikelements an der inneren Oberfläche, die Nachrüstbarkeit eines jeden Reifenbauteils sowie die einfache Montage und Demontage eines Reifenbauteils aufweisend ein solches Akustikelements bleiben erhalten.
-
Somit sind Verbesserungen in den akustischen Eigenschaften als auch ein effizienter und kostengünstigerer und ressourcenschonender Einsatz an erstem Material sowie an Haftmittel, mit dem die Dämpfungselemente an der inneren Oberfläche angebracht sind, ermöglicht. Insgesamt ist somit ein kostengünstigeres Fahrzeugradbauteil mit Akustikelement mit gleichzeitig verbesserten akustischen Eigenschaften ermöglicht.
-
Der Reifeninnenraum eines Fahrzeugradbauteils ist dabei der vom Fahrzeugradbauteil abgewandte an die innere Oberfläche anschließende Bereich oder Raum, der beim am Fahrzeugrad montierten Fahrzeugradbauteil den von Fahrzeugluftreifen und Felge eingeschlossenen Reifeninnenraum bildet oder mitbildet. Das Volumen außerhalb des Hohlraum-Resonators kann der Reifeninnenraum des Fahrzeugradbauteils sein.
-
Bei dem Radbauteil kann es sich um eine Felge und/ oder um einen Fahrzeugluftreifen handeln. Dementsprechend kann die innere Oberfläche eine radial äußere Felgenoberfläche oder eine luftundurchlässige Innenschicht eines Fahrzeugluftreifens sein.
-
Die Erfindung betrifft ferner insbesondere ein Rad, vorzugsweise ein Kraftfahrzeugrad, aufweisend einen erfindungsgemäßen Luftreifen und/oder eine erfindungsgemäße Felge.
-
Bei dem Luftreifen kann es sich beispielsweise um einen PKW-Luftreifen oder um einen LWK-Luftreifen oder um einen Luftreifen jeglicher Größe und für jeglichen Verwendungszweck handeln.
-
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
-
Die geometrische Form des Hohlraums des zumindest einen Hohlraum-Resonators kann sich zur Öffnung hin verjüngen oder konstant bleiben. Es kann sich beispielsweise um einen Polyeder, eine Tropfenform, eine Kugelform oder eine kugelartige Form, einen Quader, eine Pyramide, einen Pyramidenstumpf, einen umgedrehten Pyramidenstumpf, ein Parallelepiped oder einen allgemeinen Zylinder handeln. Es kann sich auch um eine senkrechte oder eine schiefe dreidimensionale Form handeln. Auch Kombinationen der genannten Formen sind möglich. Die Öffnung ist insbesondere kreisförmig, ellipsoid oder polygonal.
-
Vorteilhaft ist es, wenn das Akustikelement als den zumindest einen Hohlraum-Resonator zumindest einen oder mehrere Helmholtz-Resonatoren aufweist. Ein Helmholtz Resonator weist einen Mündungskanal auf, wobei der Hohlraum mit der Öffnung über den Mündungskanal in Verbindung steht und wobei der Mündungskanal einen kleineren Innendurchmesser aufweist als der Hohlraum. Der Innendurchmesser eines Raums ist der maximale Durchmesser einer Kugel, welche in den jeweiligen Raum einbeschrieben werden kann. Die Dämpfungseigenschaften eines solchen Hohlraum-Resonators sind besonders effizient und können sehr gezielt eingestellt werden. Die Wirkungsweise ist durch ein Feder-Masse System veranschaulichbar: Dem Volumen innerhalb des Mündungskanal kann eine Masse und dem Volumen des Hohlraums kann eine Federkonstante zugeordnet werden. Durch Vibrationen der Luft im Reifeninnenraum kann dieses Feder-Masse System angeregt und somit der Schalldruck im Reifeninnenraum verringert werden. Eine besonders starke Geräuschreduktion ergibt sich hierbei bei der Eigenfrequenz des Hohlraum-Resonators.
-
Die Eigenfrequenz des Helmholtz-Resonators kann über die geometrischen Eigenschaften hervorragend eingestellt und an die Anforderungen des jeweiligen Einsatzes angepasst werden. Als vorteilhaft hat es sich dabei herausgestellt, wenn eine Länge L des Mündungskanals 0,01 mm bis 20 mm, bevorzugt 1 mm bis 10 mm, beträgt und / oder wenn eine Fläche F der Öffnung 1% bis 1000 % der quadrierten Länge L des jeweiligen Mündungskanals beträgt und / oder wenn ein Volumen V des Hohlraums 10 bis 1010 mal größer ist als ein Volumen des Mündungskanals.
-
Vorteilhaft ist es auch, wenn das Akustikelement als den zumindest einen Hohlraum-Resonator einen Hohlraum-Resonator mit zylinderförmig ausgebildetem Hohlraum sowie mit einer Öffnung oder mit zwei Öffnungen aufweist. Vorteilhaft ist es auch, wenn das Akustikelement als den zumindest einen Hohlraum-Resonator einen Hohlraum-Resonator mit zylinderförmig ausgebildetem Hohlraum sowie mit einer Öffnung oder mit zwei Öffnungen aufweist. Bei dem zylinderförmigen Hohlraum kann es sich um einen Hohlraum in Form eines allgemeinen Zylinders handeln. Der Geometrie des Hohlraums kann ein gerader oder ein schiefer Zylinder zugrunde gelegt sein. Die Grundfläche des zylinderförmigen Hohlraums kann kreisförmig, elliptisch oder quadratisch oder polygonal sein. Der zylinderförmige Hohlraum kann auch eine geschwungene Form aufweisen. Eine oder beide Grundflächen des zylinderförmigen Hohlraums können als Öffnung ausgebildet sein. Solche zylinderförmigen Hohlraum-Resonatoren sind besonders einfach zu fertigen und ermöglichen eine effiziente Geräuschminderung.
-
Es kann sich bei dem zumindest einen Hohlraum-Resonator um einen sogenannten Lambda/2-Resonator handeln. Ein Lambda/2-Resonator weist üblicherweise einen zylinderförmigen Hohlraum auf, wobei beide Zylindergrundflächen als Öffnungen des Hohlraum-Resonators ausgebildet sind. Üblicherweise entspricht die Wellenlänge der Eigenfrequenz des Lambda/2-Resonators in etwa der doppelten Zylinderlänge.
-
Es kann sich auch um einen sogenannten Lambda/4-Resonator handeln. Ein Lambdal4-Resonator weist üblicherweise einen zylinderförmigen Hohlraum auf, wobei genau eine der Zylindergrundflächen als die Öffnung des Hohlraum-Resonators ausgebildet ist. Die zweite Zylindergrundfläche ist geschlossen ausgebildet. Üblicherweise entspricht die Wellenlänge der Eigenfrequenz des Lambda/4-Resonators in etwa der vierfachen Zylinderlänge.
-
Bevorzugt ist nur eine Zylindergrundfläche als Öffnung ausgebildet.
-
Gemäß einer vorzugsweisen Ausführungsform der Erfindung ist in einem der Öffnung des zumindest einen Hohlraum-Resonators vorgelagerten Volumen und/oder im Hohlraum-Resonator, bevorzugt im Mündungskanal des zumindest einen Hohlraum-Resonators, geräuschminderndes erstes Material angeordnet. Das erste Material kann auch im Hohlraum des zumindest einen Hohlraum-Resonators angeordnet sein. Es kann sich hierbei um das gleiche erste Material wie das erste Material des mindestens einen Dämpfungselements oder um ein zum ersten Material des mindestens einen Dämpfungselements verschiedenes erstes Material handeln. Hierdurch ist eine zusätzliche Bedämpfung und eine Frequenzverbreiterung des Hohlraum-Resonators erwirkt. Das erste Material ist somit zumindest teilweise innerhalb des Hohlraum-Resonators und/oder zumindest teilweise außerhalb des Hohlraum-Resonators angeordnet.
-
Gemäß einer vorzugsweisen Ausführungsform der Erfindung ist das mindestens eine Verbindungsmittel räumlich, insbesondere räumlich in Umlaufrichtung und/oder räumlich parallel zu der Rotationsachse und/oder räumlich radial, zwischen dem mindestens einen ersten Dämpfungselementbereich und dem mindestens einen zweiten Dämpfungselementbereich angeordnet. Hierdurch wird eine mechanische Stabilisierung erwirkt.
-
Zweckmäßig ist es, wenn sich das Ende, das durch den zumindest einen ersten Dämpfungselementbereich zumindest mitgebildet wird, das Ende, das durch den zumindest einen zweiten Dämpfungselementbereich zumindest mitgebildet wird, kontaktiert.
-
Zweckmäßig kann es aber auch sein, wenn der zumindest eine erste Dämpfungselementbereich und der zumindest eine zweite Dämpfungselementbereich beabstandet voneinander angeordnet sind. Hierdurch kann erstes Material eingespart werden.
-
Gemäß einer nächsten vorzugsweisen Ausführungsform der Erfindung sind der mindestens eine erste Dämpfungselementbereich und der mindestens eine zweite Dämpfungselementbereich Bestandteil eines gleichen Dämpfungselementes. Dabei sind der mindestens eine erste Dämpfungselementbereich und der mindestens eine zweite Dämpfungselementbereich von einem Zentralbereich des mindestens einen gleichen Dämpfungselementes aus weg orientiert und zueinander hin orientiert.
-
Bei einem Zentralbereich des mindestens einen Dämpfungselements, der räumlich insbesondere in Umlaufrichtung oder parallel zu der Rotationsachse oder radial zwischen dem mindestens einen ersten Dämpfungselementbereich und dem mindestens einen zweiten Dämpfungselementbereich angeordnet ist, handelt es sich beispielsweise um einen solchen Bereich, in dem der geometrische Mittelpunkt und/oder der physikalische Schwerpunkt des mindestens einen gleichen Dämpfungselements liegen können.
-
Durch den erfindungsgemäßen Umstand, wonach dass der mindestens eine erste Dämpfungselementbereich und der mindestens eine zweite Dämpfungselementbereich Bestandteil eines gleichen Dämpfungselementes sind, wobei der mindestens eine erste Dämpfungselementbereich und der mindestens eine zweite Dämpfungselementbereich von einem Zentralbereich des mindestens einen gleichen Dämpfungselementes aus weg orientiert und zueinander hin orientiert sind, wird ein ringförmiges Dämpfungselement ermöglicht mit insbesondere einer beliebigen Orientierung dieses Dämpfungselements im Luftreifen. Bevorzugt ist dabei eine in Umfangsrichtung geschlossene ringförmige Geometrie des gleichen Dämpfungselements. Hierdurch kann die Dämpfung der im Reifeninnenraum entstehenden und entstandenen Schallwellen weiter verstärkt werden.
-
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der zumindest eine Hohlraum-Resonator ein von dem zumindest einen Dämpfungselement verschiedenes Bauteil des Akustikelements. Der Hohlraum-Resonator wird somit als Verbindungsmittel oder Teil des Verbindungsmittels in der Herstellung und/oder Montage des Akustikelements als eigenständiges Bauteil mit den Dämpfungselementbereichen verbunden. Der Hohlraum-Resonator kann unabhängig von der Bereitstellung des zumindest einen Dämpfungselements aufweisend das erste Material produziert werden. Vorteilhaft kann es aber auch sein, wenn der erste Dämpfungselementbereich in einem vorrangigen Produktionsschritt mit dem Hohlraum-Resonator verbunden wird. In beiden Fällen ist eine Modulbauweise ermöglicht. Ein Zusammensetzen des Akustikelements kann jeweils direkt vor der Montage oder bei der Montage des Akustikelements am Fahrzeugradbauteil erfolgen.
-
Der Hohlraum-Resonator kann vollständig von dem ersten Dämpfungselementbereich und dem zweiten Dämpfungselementbereich umgeben sein. Der Hohlraum-Resonator kann insbesondere vollständig von erstem Material umgeben sein. Hierdurch ist kein zusätzlicher Bauraum für den für die akustischen Eigenschaften vorteilhaften Hohlraum-Resonator nötig.
-
Gemäß einer nächsten vorzugsweisen Ausführungsform der Erfindung ist das zumindest eine Verbindungsmittel, insbesondere der zumindest eine Hohlraum-Resonator, zumindest teilweise stoffschlüssig und/oder kraftschlüssig und/oder formschlüssig mit dem mindestens einen ersten Dämpfungselementbereich und/oder mit dem mindestens einen zweiten Dämpfungselementbereich verbunden. Somit werden über die Verbindungen zwischen dem Verbindungsmittel, insbesondere dem zumindest einen Hohlraum-Resonator, und den Dämpfungselementbereichen ausreichend belastbare Verbindungen zwischen den Dämpfungselementbereichen ermöglicht.
-
Die kraftschlüssige und/oder die formschlüssige Verbindung können in Umlaufrichtung, parallel zu der Rotationsachse, radial und/oder in einem Winkel zwischen 0° und 90° zu der Umlaufrichtung, der Rotationsachse oder zu dem Radius des Luftreifens erzeugt werden.
-
Bei einer stoffschlüssigen Verbindung kann es sich um eine Haftverbindung, insbesondere um eine Klebeverbindung mit einem der genannten Klebemittel, handeln. Bei einer formschlüssigen Verbindung ist Verbindungsmittel zumindest teilweise in dem entsprechenden Dämpfungselementbereich eingebettet. Eine kraftschlüssige Verbindung kann erreicht werden, indem das Verbindungsmittel rundführend unter Spannung auf dem Dämpfungselement angebracht ist.
-
Das Verbindungsmittel kann zur Gänze durch den zumindest einen Hohlraum-Resonator gebildet sein. Dies ermöglicht eine besonders einfache Ausführung des Verbindungsmittels.
-
Die Verbindungen zwischen erstem Dämpfungselementbereich und dem Verbindungsmittel, insbesondere dem zumindest einen Hohlraum-Resonator, sowie dem zweiten Dämpfungselementbereich und dem Verbindungsmittel, insbesondere dem zumindest einen Hohlraum-Resonator, können gleich oder verschieden voneinander ausgebildet sein. So kann es sich jeweils um eine stoffschlüssige oder um jeweils eine kraftschlüssige oder um jeweils eine formschlüssige Verbindung handeln. Es kann aber auch zum ersten Dämpfungselementbereich eine formschlüssige Verbindung und zum zweiten Dämpfungselementbereich eine stoffschlüssige Verbindung ausgebildet sein. Die Verbindung zu zumindest einem der beiden Dämpfungselementbereiche kann durch genau eine Art oder durch verschiedene Arten von Verbindungen erreicht werden. Die Verbindung kann somit nur stoffschlüssig oder nur kraftschlüssig oder nur formschlüssig ausgeführt sein. Die Verbindung kann aber auch unterschiedliche Arten kombinieren und beispielsweise stoffschlüssig und formschlüssig ausgeführt sein.
-
In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist zumindest ein Hohlraum-Resonator des Akustikelements zumindest eine Ausbuchtung auf, die in eine zumindest teilweise korrespondierende Einbuchtung des ersten Dämpfungselementbereichs oder des zweiten Dämpfungselementbereichs eingebracht ist, bevorzugt dass die Ausbuchtung und die korrespondierende Einbuchtung als Feder-Nut-Verbindung, besonders bevorzugt als Feder-Nut-Verbindung mit Hinterschneidung, ausgebildet sind. Der Hohlraum-Resonator kann zwei solche Ausbuchtungen aufweisen, wobei die eine Ausbuchtung in eine zumindest teilweise korrespondierende Einbuchtung des ersten Dämpfungselementbereichs und die zweite Ausbuchtung in eine korrespondierende Einbuchtung des zweiten Dämpfungselementbereichs eingebracht ist. Der Hohlraum-Resonator kann für die Verbindung zum ersten Dämpfungselementbereich und/oder zum zweiten Dämpfungselementbereich die Rolle der Feder bzw. der Spunde übernehmen.
-
Bei der Feder-Nut-Verbindung kann der Hohlraum-Resonator eine zylinderförmige äußere Form, insbesondere auch einen zylinderförmigen Hohlraum, aufweisen und als Feder oder Spunde in eine entsprechende als Nut ausgeformte Einbuchtung des entsprechenden Dämpfungselementbereichs eingebracht sein. Hierdurch ist eine formschlüssige Verbindung in einer Raumrichtung erreicht.
-
Bei der Feder-Nut-Verbindung mit Hinterschneidung weist der Hohlraum-Resonator eine Ausbuchtung mit einer Hinterschneidung auf. Der Dämpfungselementbereich weist eine zumindest teilweise korrespondierende Einbuchtung auf. Hierdurch ist in zwei Raumrichtungen eine formschlüssige Verbindung erreicht. Es kann sich um eine Schwalbenschwanzverbindung handeln. Beispielsweise kann der Hohlraum des Hohlraum-Resonators eine entsprechende Form schwalbenschwanzähnliche Form aufweisen. Aber auch der Mündungskanal eines Helmholtz-Resonators kann eine entsprechende schwalbenschwanzähnliche äußere Form aufweisen. Es kann sich auch um eine puzzleteilähnliche Form bei der Ausbuchtung handeln.
-
Die äußere Oberfläche des zumindest einen Hohlraum-Resonators kann konkave und/oder konvexe und/oder wellenförmige und/oder gezackte Bereiche aufweisen. Hierdurch ist die äußere Oberfläche des Hohlraum-Resonators erhöht, wodurch sowohl bei einer kraftschlüssigen als auch einer stoffschlüssigen Verbindung zwischen dieser äußeren Oberfläche und einem der Dämpfungselementbereich die Verbindung verbessert ist.
-
Gemäß einer nächsten vorzugsweisen Ausführungsform der Erfindung ist der mindestens eine Hohlraum-Resonator zumindest teilweise oder vollständig aus einem Aluminium und/oder einem Kunststoff, beispielsweise einem Thermoplast, einem Duroplast, einem Elastomer, einem Polyamid, einem Polycarbonat, einem Acrylnitril-Butadien-Styrol oder einem glasfaserverstärkten Polyester, ausgeführt.
-
Durch den erfindungsgemäßen Umstand, wonach das mindestens eine Verbindungsmittel zumindest teilweise oder vollständig aus einem Aluminium und/oder einem Kunststoff, beispielsweise einem Thermoplast, einem Duroplast, einem Elastomer, einem Polyamid, einem Polycarbonat, einem Acrylnitril-Butadien-Styrol oder einem Glasfaserverstärkten Polyester, ausgeführt ist, werden eine ausreichende mechanische Stabilität, ein räumlich definiertes Ende des Hohlraum-Resonators zu einer Weiterverarbeitung und ein geometrisch exakter Abschluss des Hohlraum-Resonators ermöglicht. Hintergrund sind die physikalischen und chemischen Eigenschaften dieser Materialien.
-
Zweckmäßig ist es, wenn das zweite Material einen höheren Schall-Reflexionskoeffizient aufweist als das erste Material.
-
Bei dem ersten Material kann es sich um poröses Material handeln. Es kann sich beispielsweise um Standard ContiSilent®-Schaum handeln und/oder beispielsweise Polyurethan oder Polyester mit einer Dichte von 20 bis 85kg/m3 und bevorzugt von 25 bis 35kg/m3 und einer Härte von 1 bis 10 Kilopascal, bevorzugt von 2 bis 8 Kilopascal und besonders bevorzugt von 3,5 bis 6,5 Kilopascal. Weitere mögliche poröse Materialien weisen eine Mischung aus Polyurethan und/oder Polyester und/oder Polyether, oder Polyurethanschäume auf einer Polyetherbasis oder einer Polyesterbasis mit einer Dichte von 20 bis 85kg/m3 und bevorzugt von 25 bis 35kg/m3und einer Härte von 1 bis 10 Kilopascal, bevorzugt von 2 bis 8 Kilopascal und besonders bevorzugt von 3,5 bis 6,5 Kilopascal, eine beliebige poröse, schallabsorbierende Materialienmischung, beispielsweise Glas- oder Steinwolle, Schlingenware oder Hochflor oder Vliesmaterialien oder Kork auf. Weitere mögliche poröse Materialien, die sich für die Nutzung als Dämpfungselement eignen, sind beispielsweise ein Melaminharzschaum oder ein Bauschaum.
Ferner weist das poröse Material des Dämpfungselementes insbesondere eine Dichte von beispielsweise bis zu 100 kg/m3 und/oder eine Stauchhärte von beispielsweise 1,5 Kilopascal auf. Es kann sich bei dem porösen Material um einen offenzelligen Schaumstoff oder um einen gemischtzelligen Schaumstoff oder um einen geschlossenzelligen Schaumstoff handeln.
-
Vorzugsweise kann das poröse Material mindestens eines Dämpfungselementes von dem porösen Material mindestens einen anderen Dämpfungselementes hinsichtlich der Zusammensetzung seiner Materialien verschieden sein. Insbesondere können Gruppen von Dämpfungselementen hinsichtlich der porösen Materialien und der mit den porösen Materialien verbundenen Eigenschaften sowie ihrer Zusammensetzungen von anderen Gruppen von Dämpfungselementen verschieden sein.
Beispielsweise können einzelne Dämpfungselemente oder Gruppen von Dämpfungselementen somit auf Absorptionsmaxima, je nach auftretender Raummode, abgestimmt sein. Die Absorptionsmaxima beziehen sich auf die Absorption der mit den Raummoden verbundenen Schallwellen im Innenraum des Luftreifens.
Ferner kann mindestens ein Dämpfungselement aus verschiedenen porösen Materialien ausgebildet sein.
-
Zweckmäßig ist es weiter, wenn das Dämpfungselement mittels eines Haftmittels fest mit der inneren Oberfläche verbunden ist. Bei dem Haftmittel kann es sich um ein Dichtmittel und / oder um ein Klebemittel handeln. Bei Anbringung eines Dämpfungselements an der Reifenoberfläche handelt es sich bevorzugt um ein Dichtmittel, besonders bevorzugt um ein selbsttätig abdichtendes Dichtmittel. Bei der Anbringung des Dämpfungselements an der Felge handelt es sich bevorzugt um ein Klebemittel.
-
Zweckmäßig ist es dabei auch, wenn der Hohlraum-Resonator des Verbindungsmittels beabstandet zur inneren Oberfläche angeordnet ist. Die Befestigung des Hohlraum-Resonators am Fahrzeugradbauteil erfolgt somit ganz oder teilweise über das zumindest eine Dämpfungselement. Somit ist der Hohlraum-Resonator zumindest teilweise von den Schwingungen und/oder Erschütterungen der inneren Oberfläche, welche beim Betrieb des Fahrzeugradbauteils auftreten, entkoppelt.
-
Bei dem Dichtmittel handelt es sich insbesondere um ein Polyurethan-Gel oder Butylkautschuk in Kombination mit einem Klebeband und/oder mit einem silikonbasierten Kleber und/oder mit einem Zwei-Komponenten-Kleber und/oder mit einem Baukleber und/oder mit einem Polyurethan-Kleber und/oder mit einem kautschukbasierten Kleber und/oder mit einem Reifenreparaturkleber und/oder mit einem Sekundenkleber und/oder in Kombination mit einem Kleber basierend auf Cyanacrylat und/oder basierend auf einem wasserbasierten Acryl-System mit einer Polyethylenterephthalat-Struktur und/oder basierend auf Acryl-Nitril-Butadien-Kautschuk in Verbindung mit einem in Aceton gelösten Formaldehyd-Harz und/oder basierend auf einem Silan-Polyether und/oder basierend auf einem mit Butyl-Kautschuk vernetzten Polybuten und/oder basierend auf einem Alkoxy-Silikon.
-
Insbesondere kann für mindestens ein Dämpfungselement ein anderes Dichtmittel und/oder ein anderes Haftmittel verwendet werden als für mindestens ein anderes Dämpfungselement. Die Wahl des Dichtmittels kann von der Geometrie und/oder der Masse des porösen Materials des jeweiligen Dämpfungselements abhängen. Dabei betrifft die Wahl des Dichtmittels insbesondere seine chemische Zusammensetzung. Ferner kann die Dicke des verwendeten Dichtmittels oder Haftmittels je nach Dämpfungselement variiert werden.
-
Zweckmäßig ist es, wenn das Fahrzeugradbauteil mehrere Dämpfungselementbereiche aufweist, die mit einem Verbindungsmittel verbunden sind. Hierbei kann es sich um mehrere voneinander beabstandete Akustikelement handeln oder um drei oder mehr Dämpfungselementbereiche, die miteinander verbunden sind. Zweckmäßig ist es auch, wenn das Akustikelement in Umfangsrichtung geschlossen ausgeführt ist. Hierdurch sind gute Rundlaufeigenschaften ermöglicht.
-
Das Fahrzeugradbauteil kann eine Felge oder ein Fahrzeugluftreifen sein. Bevorzugt handelt es sich um einen Fahrzeugluftreifen. Diese Fahrzeugradbauteile weisen eine besonders große innere Oberfläche auf, wodurch sie besonders gut zur Anbringung eines solchen Akustikelements zur Geräuschreduzierung geeignet sind.
-
Die Erfindung umfasst auch ein Fahrzeugrad aufweisend ein Akustikelement an seiner Felge und/oder an seinem Fahrzeugluftreifen.
-
Es kann sich um ein Rad oder ein Fahrzeugradbauteil für einen Personenkraftwagen, einen Van, ein SUV, einen Light-Truck, ein Nutzfahrzeug, ein Kraftrad, ein Multi-Purpose Vehicle oder einen Bus handeln.
-
Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten, auf die die Erfindung in ihrem Umfang aber nicht beschränkt ist, werden nun anhand der Zeichnungen näher beschrieben.
-
Es zeigt:
- 1 einen radialen Teilquerschnitt durch ein Fahrzeugrad mit einem erfindungsgemäßen Fahrzeugluftreifen aufweisend ein Akustikelement gemäß der Erfindung;
- 2 einen radialen Teilquerschnitt durch ein erfindungsgemäßes Fahrzeugradbauteil aufweisend ein Akustikelement gemäß der Erfindung;
- 3 einen radialen Teilquerschnitt durch ein erfindungsgemäßes Fahrzeugradbauteil aufweisend ein Akustikelement gemäß der Erfindung;
-
Die 1 zeigt einen radialen Teilquerschnitt durch ein Fahrzeugrad mit den zwei Fahrzeugradbauteilen 1, 2 Felge 1 und dem auf der Felge 1 montierten Fahrzeugluftreifen 2 üblicher Bauart. Die wesentlichen Bauteile, aus welchen sich ein solcher Fahrzeugluftreifen 2 zusammensetzt, sind eine weitgehend luftundurchlässige Innenschicht 21, eine zumindest eine Verstärkungslage aufweisende Karkasse 22, die in herkömmlicher Weise vom Zenitbereich des Fahrzeugluftreifens 2 über die Seitenwände bis in die Wulstbereiche reicht und dort durch Umschlingen zugfester Wulstkerne 23 verankert ist, einen radial außerhalb der Karkasse befindlichen profilierten Laufstreifen 24 und einen zwischen dem Laufstreifen und der Karkasse angeordneten mehrlagigen Gürtelverband 25, welcher eine Gürtelbandage aufweisen kann.
-
Der Reifen 2 kann luftdicht auf der Felge 1 montiert werden. Der von Felge 1 und Reifen 2 mitbegrenzte Raum wird als Reifeninnenraum 10 bezeichnet, die den Reifeninnenraum 10 begrenzende Oberfläche von Reifen 2 und Felge 1 jeweils als innere Oberfläche 11.
-
Beim dargestellten Rad weist der Fahrzeugluftreifen 2 ein Akustikelement 3 zur Geräuschreduzierung auf. Das Akustikelement 3 weist mindestens einen ersten Dämpfungselementbereich 8 und mindestens einen zweiten Dämpfungselementbereich 9 auf, welche jeweils Bestandteil mindestens eines Dämpfungselements 6 sind und jeweils ein Ende des mindestens einen Dämpfungselements 6 zumindest mitbilden. Das mindestens eine Dämpfungselement 6 ist zumindest teilweise aus einem zur Minderung von Geräuschen geeignetem ersten Material ausgebildet und zur Verminderung von Geräuschen vorgesehen sind. Das Akustikelement 3 ist im Reifeninnenraum 10 an der inneren Oberfläche 11 angeordnet. Das Ende des Dämpfungselements 6, das durch den zumindest einen ersten Dämpfungselementbereich 8 zumindest mitgebildet wird, kontaktiert das Ende, das durch den zumindest einen zweiten Dämpfungselementbereich 9 zumindest mitgebildet wird.
-
Der mindestens eine erste Dämpfungselementbereich 8 und der mindestens eine zweite Dämpfungselementbereich 9 sind über mindestens ein Verbindungsmittel 14 miteinander verbunden. Das mindestens eine Verbindungsmittel 14 ist räumlich zwischen dem ersten Dämpfungselementbereich 8 und dem mindestens einen zweiten Dämpfungselementbereich 9 angeordnet.
-
Das Verbindungsmittel 14 umfasst zumindest einen Hohlraum-Resonator 5 aufweisend ein zum ersten Material verschiedenes zweites Material. Das zweite Material weist dabei eine höhere Massendichte auf als das erste Material. Der zumindest eine Hohlraum-Resonator 5 ist ein zu dem zumindest einen Dämpfungselement 6 verschiedenes Bauteil des Akustikelements 3. Der zumindest eine Hohlraum-Resonator 5 weist zumindest einen Hohlraum 62 und zumindest eine Öffnung 7, über welche der Hohlraum 62 mit einem Volumen 16 außerhalb des Hohlraum-Resonators 5 in Verbindung steht, auf. In dem der Öffnung 7 vorgelagerten Volumen 16 kann geräuschminderndes erstes Material angeordnet sein. Der dargestellte Hohlraum-Resonator 5 ist ein zylinderförmiger Hohlraum-Resonator, wobei genau eine Zylindergrundfläche als Öffnung 7 ausgebildet ist. Es handelt sich um einen sogenannten Lambda/4-Resonator.
-
Der Hohlraum-Resonator 5 des Akustikelements 3 weist eine Ausbuchtung auf, die in eine zumindest teilweise korrespondierende Einbuchtung des ersten Dämpfungselementbereichs eingebracht ist. Die Ausbuchtung und die korrespondierende Einbuchtung sind als Feder-Nut-Verbindung ausgeführt. Der Hohlraum-Resonator 5 des Akustikelements 3 weist auch eine Ausbuchtung auf, die in eine zumindest teilweise korrespondierende Einbuchtung des zweiten Dämpfungselementbereichs eingebracht ist. Die Ausbuchtung und die korrespondierende Einbuchtung sind als Feder-Nut-Verbindung ausgeführt. Hierdurch ist jeweils eine formschlüssige Verbindung erwirkt. Der Hohlraum-Resonator 5 kann zusätzlich stoffschlüssig mittels eines Haftmittels mit dem ersten Dämpfungselementbereich 8 und/oder dem zweiten Dämpfungselementbereich 9 verbunden sein. Für eine entsprechende Verbindung eignen sich auch andere Resonator-Arten wie ein Helmholtz-Resonator oder ein Lambda/2-Resonator oder ein anderer zylinderförmiger Hohlraum-Resonator.
-
Das erste Material kann ein poröses Material welches zur Minderung von Geräuschen geeignet ist, bevorzugt ein Schaumstoff, sein. Das zweite Material kann einen höheren Schall-Reflexionskoeffizient aufweisen als das erste Material. Es kann insbesondere ausgewählt sein aus einer Gruppe gebildet aus einem Metall, insbesondere einem Aluminium, und/oder einem Kunststoff, beispielsweise einem Thermoplast, einem Duroplast, einem Elastomer, einem Polyamid, einem Polycarbonat, einem Acrylnitril-Butadien-Styrol oder einem glasfaserverstärkten Polyester.
-
Das zumindest eine Dämpfungselement 6 kann mittels eines nicht dargestellten Haftmittels fest mit der inneren Oberfläche 11 verbunden sein. Bei dem Haftmittel kann es sich um ein Dichtmittel und / oder ein Klebemittel handeln. Bei Anbringung des zumindest einen Dämpfungselements 6 an der inneren Reifenoberfläche 11 handelt es sich bevorzugt um ein Dichtmittel, besonders bevorzugt um ein selbsttätig abdichtendes Dichtmittel. Bei Anbringung des Dämpfungselements 6 an der inneren Felgenoberfläche 11 (siehe 2) handelt es sich bevorzugt um ein Klebemittel.
-
Zusätzlich oder alternativ kann die Felge 1 als Fahrzeugradbauteil ein Akustikelement 3 aufweisen.
-
2 zeigt ein im Reifeninnenraum 10 an einer inneren Oberfläche 11 angeordnetes Akustikelement 3. Das Akustikelement 3 unterscheidet sich von dem in der 1 dargestellten Akustikelement 3 unter anderem dadurch, dass der Hohlraum-Resonator 5 durch einen Helmholtz-Resonator gebildet ist. Der Helmholtz Resonator weist einen Mündungskanal 61 auf, wobei der Hohlraum 62 mit der Öffnung 7 über den Mündungskanal 61 in Verbindung steht und wobei der Mündungskanal 61 einen kleineren Innendurchmesser aufweist als der Hohlraum 6.
-
Weiter ist die Feder-Nut-Verbindung zwischen dem Hohlraum-Resonator 5 und dem ersten Dämpfungselementbereich 8 mit einer Hinterschneidung des Hohlraum-Resonators 5 ausgeführt. Hierbei weist der Hohlraum-Resonator 5 im Bereich seines Hohlraums 6 eine Ausbuchtung mit einer Hinterschneidung und der erste Dämpfungselementbereich 8 eine korrespondierende Einbuchtung auf. Die Hinterschneidung weist eine schwalbenschwanzähnliche Form auf. Hierdurch ist eine formschlüssige Verbindung erwirkt. Auch der Hohlraum 62 folgt in seiner Form der Hinterschneidung.
-
Das dargestellte Akustikelement 3 kann sowohl an der inneren Oberfläche 11 eines Fahrzeugluftreifens 2 oder an der inneren Oberfläche 11 einer Felge angeordnet sein.
-
Die 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung. Wie in der 2 zeigt der Hohlraum-Resonator 5 eine Hinterschneidung und der erste Dämpfungselementbereich 8 eine damit korrespondierende Einbuchtung. Ein weiterer Unterschied zu den in den 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispielen besteht darin, dass im Hohlraum-Resonator 5 geräuschminderndes erstes Material angeordnet ist. Das geräuschmindernde erste Material ist insbesondere im Mündungskanal 61 angeordnet. Das zumindest eine Dämpfungselement 6 kann in Umfangsrichtung U geschlossen ausgeführt sein. Der zumindest eine erste Dämpfungselementbereich 8 und der zumindest eine zweite Dämpfungselementbereich 9 sind dann Bestandteil eines gleichen Dämpfungselements 63, wobei der mindestens eine erste Dämpfungselementbereich 8 und der mindestens eine zweite Dämpfungselementbereich 9 von einem nicht dargestellten Zentralbereich des mindestens einen gleichen Dämpfungselementes 63 aus weg orientiert und zueinander hin orientiert sind.
-
Bezugszeichenliste
-
(Teil der Beschreibung)
- 1
- Felge
- 2
- Fahrzeugluftreifen
- 3
- Akustikelement
- 5
- Hohlraum-Resonator
- 6
- Dämpfungselement
- 7
- Öffnung
- 8
- erster Dämpfungselementbereich
- 9
- zweiter Dämpfungselementbereich
- 10
- Reifeninnenraum
- 11
- innere Oberfläche
- 14
- Verbindungsmittel
- 16
- Volumen
- 21
- Innenschicht
- 22
- Karkasse
- 23
- Wulstkern
- 24
- Laufstreifen
- 25
- Gürtelpaket
- 61
- Mündungskanal
- 62
- Hohlraum
- 63
- gleiches Dämpfungselement
- U
- Umfangsrichtung
- aR
- axiale Richtung
- rR
- radiale Richtung
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102007028932 A1 [0003]
- DE 19820590 A1 [0004]
- DE 19901820 A1 [0006]
