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Die
Erfindung betrifft einen elastischen Fahrzeugreifen mit einem Hohlraum,
eingefasst durch einen die Lauffläche tragenden Laufstreifen
und einer an jeder Seite des Laufstreifens angeformten Seitenwand,
und mit zumindest einem in dem Reifenhohlraum angeordneten schalldämpfenden
Einsatz oder einer in dem Reifenhohlraum angeordneten schalldämpfenden
Einsatzanordnung.
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Derartige
Fahrzeugreifen werden bei Kraftfahrzeugen, Anhängern und
Aufliegern eingesetzt und auch als Fahrzeugluftreifen bezeichnet.
Bei diesen Reifen handelt es sich um Hohlkammerreifen, die ihre
Stabilität maßgeblich durch einen in den Hohlraum
eingebrachten Luftdruck erhalten. Gebildet wird der Hohlraum eines
solchen Fahrzeugreifens durch einen die Lauffläche tragenden
Laufstreifen. An diesen grenzen beidseitig Seitenwände.
Die Seitenwände tragen an ihrem freien Ende jeweils einen
Wulst, mit dem der auf eine Felge eines Rades montierte Reifen am
Felgenbett sowie am Felgenhorn anliegt. Bei schlauchlosen Reifen
liegt der Wulst abgedichtet am Felgenhorn bzw. am Felgenbett an,
so dass der durch den Fahrzeugreifen bereitgestellte Hohlraum durch
die Felge abgeschlossen ist.
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Beim
Abrollen der Lauffläche eines solchen Reifens auf einer
befestigten Fahrbahn entstehen vor allem durch das in die Lauffläche
eingebrachte Reifenprofil Rollgeräusche. Die für
die Rollgeräusche verantwortlichen Resonanzschwingungen
werden als Luftschall an die Umgebung und als Körperschall über
das Rad, die Fahrzeugradaufhängung und das Chassis in den
Innenraum des Fahrzeuges transportiert. Zur Reduzierung der Rollgeräusche,
insbesondere von Resonanzschwingungen, sind Fahrzeugreifen entwickelt
worden, die zur Schalldämpfung einen Einsatz oder eine
entsprechende Einsatzanordnung aufweisen. Ein solcher Schalldämpfungseinsatz
ist typischerweise an der Innenseite des Laufstreifens angeordnet.
Zum Teil erstrecken sich die Einsätze ebenfalls zumindest
teilweise noch entlang der Seitenwände. Als schalldämpfender
Einsatz dient typischerweise eine in den Reifenhohlraum eingebrachte Schaumeinlage.
Diese ist, wie in
DE
30 240 350 A1 beschrieben, mit der Innensei te des Reifens
verbunden, beispielsweise mit dieser verklebt oder an dieser anvulkanisiert.
In
DE 20 2008
009 008 U1 ist ein solcher schaltgedämpft ausgeführter
Fahrzeugreifen beschrieben, bei dem als schalldämpfender
Einsatz eine viskoelastische Schaumeinlage vorgesehen ist.
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Obwohl
der Einsatz von schallgedämpften Fahrzeugreifen vor allem
auch aus Umweltverträglichkeitsgründen sinnvoll
ist, haben diese Reifen noch keine breite Markteinführung
erfahren. Begründet liegt dieses unter anderem wohl darin,
dass sich die Reifen beim Abrollen und vor allem in Kurvenfahrten
erwärmen. Auch wenn eine gewisse Erwärmung des
Laufstreifens mit seiner Lauffläche zur Erhöhung der
Haftung auf einer befestigten Fahrbahn von Vorteil ist, steigt mit
zunehmender Erwärmung des Reifens sein Verschleiß.
Bei schallgedämpften Reifen erfolgt eine Erwärmung
des Laufstreifens allerdings oftmals über einen akzeptablen
Erwärmungswert. Infolgedessen ist der Verschleiß eines
solchen Reifens gegenüber einem Reifen ohne Schalldämpfung
erhöht. Als Grund für die stärkere Erwärmung
schallgedämpfter Reifen wird die an der Innenseite des
Laufstreifens angeordnete schalldämpfende Schaumeinlage
angenommen, die als thermischer Isolator wirkt, wodurch eine Abstrahlung
von Wärme in den Reifeninnenraum hinein, wenn überhaupt
möglich, behindert ist. Um diesem Nachteil von schallgedämpften Fahrzeugreifen
zu begegnen, ist vorgeschlagen worden, in die Schaumeinlage wärmeleitende
Partikel einzubringen, durch die eine wärmeleitende Wegsamkeit
von der Innenwand des Reifens durch den schalldämpfenden
Einsatz hindurch zum Reifenhohlraum bereitgestellt ist, wie dieses
beispielsweise in
JP
2005-104314 A oder
JP 2007-230544 A beschrieben ist. In
DE 20 2008 009 008
U1 wird dagegen vorgeschlagen, zur Verzögerung,
dass der Reifen seine noch zulässige Spitzentemperatur
erreicht, in die Schaumeinlage mikrogekapseltes Phasenübergangsmaterial
als Latentwärmespeichermaterial einzubauen. Bei diesem
Konzept wird Wärme durch den Phasenübergang dieses
Materials verbraucht. Auf diese Weise können Temperaturspitzen
beim Fahrbetrieb im Hinblick auf eine Reifenerwärmung gepuffert
werden.
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Diese
vorbeschriebenen Lösungen zum Abführen von Wärme
von der Innenseite des Laufstreifens des Reifens haben den Nachteil,
dass zusätzliches Material in den Schaum eingebracht werden muss,
was allerdings eine Erhöhung des Gewichts der schalldämpfenden
Schaumeinlage zur Folge hat. Überdies ist bei der Herstellung
der Schaumeinlage Sorge dafür zu tragen, dass die eingebauten
Partikel sich in einer Anordnung befinden, dass die gewünschte
Wärmeabfuhr von der Innenseite des Laufstreifens bestimmungsgemäß erfolgt.
Mithin müssen die Partikel zur Ausbildung der gewünschten
Wärmeableitungspfade durch die schalldämpfende
Schicht hindurch aneinander grenzend sein. Es hat sich gezeigt,
dass die Herstellung von Schäumen mit derartigen eingelagerten
Partikeln nicht unproblematisch ist.
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Ausgehend
von diesem diskutierten Stand der Technik liegt der Erfindung daher
die Aufgabe zugrunde, einen eingangs genannten, gattungsgemäßen
schallgedämpften Fahrzeugreifen dergestalt weiterzubilden,
dass eine wirksame Wärmeabfuhr von der Innenseite des Laufstreifens
unter Vermeidung oder Minimierung der zum Stand der Technik aufgezeigten
Nachteile möglich ist.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Fahrzeugrad
gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 gelöst,
bei dem zwischen dem Schalldämpfungseinsatz oder der Schalldämpfungseinsatzanordnung
an der Innenseite des die Lauffläche tragenden Laufstreifens
anliegend eine sich in Umfangsrichtung des Laufstreifens erstreckende
Ventilationslage mit einer zumindest in Quer- und/oder Längsrichtung
des Laufstreifens luftdurchströmbaren Struktur, geeignet
zum Durchlassen eines zumindest teilweise in Kontakt mit der Innenwand
des Laufstreifens stehenden Luftstroms, angeordnet ist.
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Bei
diesem Fahrzeugreifen befindet sich, an der Innenseite des Laufstreifens
anliegend, mit zumindest einer gewissen Quererstreckung eine Ventilationslage
zwischen der Innenseite des Laufstreifens und einem Schalldämpfungseinsatz.
Durch die Ventilationslage ist eine luftdurchströmbare
Wegsamkeit geschaffen, so dass die Innenseite des Laufstreifens,
zumindest im Bereich der Erstreckung der Ventilationslage, luftgekühlt
ist. Zu diesem Zweck erstreckt sich die Ventilationslage in Umfangsrichtung des
Laufstreifens. Vorgesehen sein kann, dass sich die Ventilationslage
durchgängig über den gesamten Umfang der Innenseite
des Laufstreifens erstreckt. Gleichfalls ist es möglich,
die innere Umfangsfläche des Laufstreifens in einzelne
Ventilationslagensegmente aufzuteilen. Die Ventilationslage ist
konzipiert, dass ein diese durchströmender Luftstrom zumindest teilweise
unmittelbar in Kontakt mit der Innenwand des Laufstreifens steht.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen,
dass die Ventilationslage ebenso wie die Schalldämpfungslage
segmentiert und die einzelnen Elemente mit Abstand zueinander angeordnet
sind. Auf diese Weise ist ein Austausch zwischen der in den Ventilationslagen
bewegten Luft und der im Reifeninneren vorhandenen möglich
und in einem solchen Falle auch beabsichtigt.
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Zur
Generierung des für die Kühlung der Innenseite
des Laufstreifens vorgesehenen Luftstroms wird die Verformung des
Reifens beim Abrollen auf einem Untergrund genutzt. Die Reifenverformung beim
Abrollen des Reifens auf dem Untergrund, bei welcher Verformung
der Laufstreifen umlaufend sukzessive nach innen gedrückt
und nach Verlassen des Untergrundes bzw. Abheben von diesem wieder
in seine ursprüngliche Lage zurückgeformt wird,
wird im Zusammenhang der vorbeschriebenen Luftkühlung genutzt,
um einen die Ventilationslage durchströmenden Luftstrom
zu generieren. Die Reifenverformung wird nach Art einer peristaltischen
Pumpe genutzt. Je nach Konzeption und Geometrie der Ventilationslage und
dem Schalldämpfungseinsatz wird in der Ventilationslage
der Luftstrom durch die vorbeschriebene Reifendeformation beim Abrollen
direkt erzeugt oder ein solcher Luftstrom wird in dem Restreifenhohlraum
erzeugt, der wiederum in luftdurchströmbarer Verbindung
mit der Ventilationstage steht. Auch eine Kombination der beiden
vorbeschriebenen prinzipiellen Luftstromerzeugungsmechanismen ist
möglich. Ist eine Luftstromgenerierung unmittelbar in der
Ventilationslage gewünscht, weist diese typischerweise elastische
Eigenschaften auf. Gemäß dem anderen Prinzip wird
durch die Peristaltik des Reifens der Luftstrom in dem Resthohlraum
generiert, der infolge der vorbeschriebenen Wegsamkeiten ebenfalls
in die Ventilationslage strömt.
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Bei
dem vorbeschriebenen Konzept der Luftkühlung der Innenseite
des Laufstreifens oder zumindest eines Teils desselben wird durch
den vorbeiströmenden Luftstrom wirksam Wärme von
der inneren Oberfläche abgeführt. Besonders wirkungsvoll
ist eine Luftkühlung wenn die Ventilationslage in luftdurchströmbarer
Verbindung mit dem Resthohlraum des Reifens steht, damit ein Luftaustausch
und damit verbunden ein Wärmeaustausch im Zuge der sich
mischenden Luftströme einstellt. In Verbindung stehen kann
die Ventilationslage mit dem Resthohlraum des Reifens beispielsweise
dadurch, dass diese selbst den Resthohlraum, etwa mit ihren Sei tenflächen,
begrenzt. Ebenfalls ist es möglich, dass der Schalldämpfungseinsatz
selbst nicht in Kontakt mit der Innenwand des Laufstreifens und/oder
Seitenwände gelangt und somit innerhalb der Ventilationslage
gehalten ist. Je nach Konzeption der Ventilationslage und dem schalldämpfenden
Einsatz kann jedoch eine bereichsweise Abstützung des Schalldämpfungseinsatzes
an der Innenseite des Reifens sinnvoll sein. Möglich sind
auch Ausgestaltungen, bei denen der Schalldämpfungseinsatz
luftdurchströmbare Durchbrechungen aufweist.
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Die
vorstehenden Ausführungen machen deutlich, dass es sich
bei der Ventilationslage um eine luftstromdurchströmbare
Lage handelt, mit der der Schalldämpfungseinsatz zumindest
weitestgehend von der Innenwand des Reifens beabstandet wird. Die
vorbeschriebene Luftkühlung und damit einhergehende Luftdurchströmbarkeit
in dem Aufbau des Reifeninneren zwischen der Innenseite des Reifens
und der Schalldämpfungseinsatz hat zudem den Vorteil, dass
erstmals auch die zur Innenseite des Laufstreifens weisende Seite
des Schalldämpfungseinsatzes für die Zwecke der
Schalldämpfung genutzt wird. Mithin ist hierdurch die für
die Zwecke der Schalldämpfung wirksame Oberfläche
des verwendeten Schalldämpfungseinsatzes unerheblich vergrößert.
Damit sind bei diesem Fahrzeugreifen nicht nur seine thermischen
Eigenschaften, sondern auch seine Schalldämpfungseigenschaften
verbessert. Damit geht einher, dass zum Erreichen einer gleichen Schalldämpfungswirkung
bei einem Fahrzeugreifen mit einer Ventilationslage wie vorbeschrieben,
der Schalldämpfungseinsatz kleiner und daher gewichtssparender
ausgeführt werden kann.
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Infolge
des Anliegens der Ventilationslage an der Innenseite des die Lauffläche
tragenden Laufstreifens kann die wärmeabgebende Oberfläche
der Innenseite des Laufstreifens nicht unerheblich vergrößert
werden, wenn das zum Aufbau der Ventilationslage verwendete Material
zumindest teilweise gut wärmeleitende Eigenschaften aufweist.
Dann wirkt das die Ventilationslage aufbauende Material zumindest
teilweise nach Art eines an der wärmeabgebenden Innenseite
des Laufstreifens anliegenden Kühlkörpers mit
der Folge, dass die abzugebende Wärme über eine
größere Oberfläche an den vorbeiströmenden
Luftstrom abgegeben wird.
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Als
gut Wärme leitendes Material kann beispielsweise eine aus
Metallfasern bereitgestellte Lage, wie etwa ein Metallfaservlies
oder Metallgestrick vorgesehen sein. Gemäß einer
anderen Ausgestaltung ist vorgesehen, die Ventilationslage aus einem offenporigen
Material auszuführen, wobei der Porenhohlraum für
die Zwecke des Durchlassens des gewünschten Luftstromes
hinreichend groß ist. Eine solche offenporige Lage als
Ventilationslage kann beispielsweise durch eine Kunststoff- und/oder
Metallwabenstruktur, so genannte Höckerprofilstrukturmatten
oder dergleichen bereitgestellt sein. In einem bevorzugtem Ausführungsbeispiel
wird als offenporiges Material ein offenporiger Schaum, insbesondere ein
offenporiger Polyurethanschaum eingesetzt. Auch der Einsatz von
Retikulärschäumen ist möglich, beispielsweise
ausgebildet als Retikulärpolyurethanschaum. In einem solchen
Schaum können gut wärmeleitende Partikel, beispielsweise
die bereits vorerwähnten Metallfasern eingebaut sein. Wenn
der Schalldämpfungseinsatz ein Schaumkörper ist, könnte
es sich anbieten, die Ventilationslage ebenfalls aus einem Schaum
herzustellen, da diese dann aus ein und demselben Grundmaterial
hergestellt werden können.
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Im
Zusammenhang dieser Ausführungen ist zu verstehen, dass
die Ventilationslage im Wesentlichen keine schalldämpfenden
Eigenschaften aufweist und der Schalldämpfungseinsatz im
Wesentlichen nicht luftdurchströmbar ist. Im Wesentlichen nicht
luftdurchströmbar bedeutet, dass der Schalldämpfungseinsatz,
wenn offenporig konzipiert, nicht als luftundurchlässig
angesprochen werden kann, dass diese Luftdurchlässigkeit
jedoch nicht den Anforderungen eines zum Kühlen der Innenseite
des Laufstreifens vorgesehenen Luftstromes genügt.
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Die
Ventilationslage erstreckt sich vorzugsweise umlaufend an der Innenseite
des Laufstreifens entlang. Hierbei handelt es sich um eine oder
mehrere parallel zueinander angeordnete Ventilationslagen. Diese
können einen geraden oder auch mäandrierenden
Verlauf aufweisen.
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Bei
der Ventilationslage des Gegenstandes der Erfindung handelt es sich
somit um eine Lage, durch die zwischen einem Schalldämpfungseinsatz und
der Innenseite des Reifens eine luftdurchströmbare Wegsamkeit
geschaffen ist. Dabei ist vorgesehen, dass der Luftstrom zumindest
teilweise an der Innenseite der Laufstreifens des Fahrzeugreifens entlang
strömt. Als geeignet wird eine Ventilationslage angesehen,
wenn diese eine Luftdurchlässigkeit aufweist, die vorzugsweise
größer ist als 500 l/min auf ei ner Querschnittsfläche
von 1 dm2, gemessen nach EN/ISO
9237 vorhanden ist. Bevorzugt sind Ventilationslagen, die
eine Luftdurchströmbarkeit aufweisen, die größer
als 1000 l/min auf einer Querschnittsfläche von dm2 aufweisen. Dabei versteht es sich, dass
größere Luftdurchlässigkeiten bevorzugt sind.
Bei einem Einsatz einer von aus einem Retikulärschaum gebildeten
Ventilationslage, können auch Werte von 5.000 l/min oder
mehr auf einer Querschnittsfläche von 1 dm2 erreicht
werden. Die vorgenannten Messungen wurden an Proben mit einer Dicke
von 1 cm durchgeführt.
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Die
Dicke der Ventilationslage hat ebenfalls Einfluss auf die Effektivität
des für die Zwecke der Kühlung der Innenseite
des Laufstreifens des Reifens generierten Luftstroms. Die Dicke
der Ventilationslage ist auch abhängig von der Geometrie
und der Größe des Reifens. Einfluss auf die notwendige Dicke
einer solchen Ventilationslage hat auch ihre Luftdurchlässigkeit.
Dieses bedeutet, dass eine Ventilationslage mit einer hohen Luftdurchlässigkeit grundsätzlich
eine geringere Dicke aufweisen kann als eine solche mit einer geringeren
Luftdurchlässigkeit. Unter Berücksichtigung dieser
Vorgaben lassen sich Ventilationslagen mit Dicken von 0,5 cm ausbilden.
Typischerweise wird die Dicke einer solchen Ventilationslage jedoch
1,5 cm bis 3 cm betragen. In Versuchen wurden zufrieden stellende
Ergebnisse mit Ventilationslagen mit einer Dicke von 2 cm und einer
Luftdurchlässigkeit von 3000–4000 l/min auf einer
Querschnittsfläche von 1 dm2 erzielt.
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Untersuchungen
an Reifen ohne einen Schalldämpfungseinsatz, mit einem
solchen und Reifen gemäß dieser Erfindung haben
gezeigt, dass bei den Reifen mit der erfindungsgemäßen
Ventilationslage zwischen der Innenseite des Laufstreifens und dem
Schalldämpfungseinsatz eine stärkere Erwärmung
als bei Reifen ohne jedweden Schalldämpfungseinsatz nicht
gänzlich zu vermeiden ist. Diese ist jedoch, verglichen
mit einer Erwärmung von Reifen mit einem Schalldämpfungseinsatz
jedoch ohne Ventilationslage, moderat. Bei Reifen gemäß der
Erfindung war eine Erwärmung von nur 50% oder weniger verglichen
mit der Erwärmung eines Reifen mit einem gleichen Schalldämpfungseinsatz
jedoch ohne Ventilationslage zu beobachten.
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Weitere
Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der
nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter
Bezug nahme auf die beigefügten Figuren. Es zeigen:
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1:
einen schematisierten Querschnitt durch einen auf die Felge eines
Rades montierten Fahrzeugreifen mit einem Schalldämpfungseinsatz und
einer Ventilationslage gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
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2a–2c:
Prinzipdarstellungen von weiteren Ausführungsbeispielen
eines mit einer Ventilationslage ausgestatteten schallgedämpften
Fahrzeugreifens,
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3a, 3b:
Prinzipdarstellungen eines mit einer Ventilationslage ausgerüsteten
schallgedämpften Fahrzeugreifens in einem Längsschnitt
jeweils seines unteren Abschnittes,
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4:
eine Darstellung entsprechend derjenigen der 3a, 3b mit
einer weiteren Ausgestaltung eines schalldämpfenden Einsatzes
und einer Ventilationslage,
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5:
eine Darstellung entsprechend derjenigen der 4 mit einer
weiteren Ausgestaltung einer Ventilationslage mit einem darauf angeordneten schalldämpfenden
Einsatz,
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6a, 6b:
ein Einsatz für einen elastischen Fahrzeugreifen umfassend
eine Schalldämpfungslage sowie darin eingebrachte Ventilationslagen,
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7a–7e:
Prinzipdarstellungen von verschiedenen Einheiten, jeweils gebildet
aus einer Ventilationslage und einem Schalldämpfungseinsatz in
schematisierten Teilquerschnitten durch ein Fahrzeugreifen und
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8:
ein Teillängsschnitt durch ein Fahrzeugreifen mit einer
darin eingesetzten Einheit, bestehend aus einer Ventilationslage
und einem Schalldämpfungseinsatz.
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Ein
Fahrzeugreifen 1 aus Gummi bzw. einer Gummimischung verfügt über
einen Laufstreifen 2, dessen Außenseite die Lauffläche 3 des
Fahrzeug reifens 1 bildet. An den Laufstreifen 2 sind
zwei Seitenwände 4, 4.1 angeformt. Die
Seitenwände 4, 4.1 tragen an ihrem Ende
jeweils einen Wulst 5, 5.1. Der Einfachheit halber
ist der Fahrzeugreifen 1 ohne eine Verstärkung
und ohne Karkasse gezeigt. Gleichfalls ist der in den Wülsten 5, 5.1 typischerweise
enthaltene Wulstkern nicht dargestellt. Der Fahrzeugreifen 1 ist,
wie in 1 dargestellt, auf die Felge 6 eines
Rades 7 montiert. Die Wülste 5, 5.1 liegen
auf dem Felgenbett auf und sind durch den Reifeninnendruck mit ihren
Wülsten 5, 5.1 gegen das jeweils angrenzende Felgenhorn 8, 8.1 angedrückt.
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In
dem Fahrzeugreifen 1 ist eine insgesamt mit dem Bezugszeichen 9 gekennzeichnete
viskoelastische Schaumeinlage angeordnet. Die Schaumeinlage 9 ist
mit der Innenseite 10 des Fahrzeugreifens 1 an
denjenigen Stellen adhäsiv verbunden, an denen die Schaumeinlage 9 unmittelbar
an der Innenseite 10 des Reifens 1 anliegt. Bei
einer Rotation des Fahrzeugreifens 1 rotiert somit die
mit dem Fahrzeugreifen 1 verbundene Schaumeinlage 9 mit.
Die Schaumeinlage 9 füllt den durch den Laufstreifen 2 und
die Seitenwände 4, 4.1 gebildeten Hohlraum 11 des
Fahrzeugreifens 1 zu etwa 30% aus. Die Schaumeinlage 9 folgt
bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Innenkontur
des Fahrzeugreifens 1, wobei vorgesehen ist, dass die Dicke
der Schaumeinlage 9 im Bereich des Laufstreifens 2 größer
ist als in den angrenzenden Seitenwandabschnitten 12, 12.1, in
denen die Schaumeinlage 9 in Richtung zu den Wülsten 5, 5.1 hin
ausdünnt. Die Seitenwandabschnitte 12, 12.1 verlaufen
mit ihrer den Hohlraum 11 begrenzenden Oberfläche
zumindest teilweise parallel oder in einem geringen Winkel geneigt gegenüber
der inneren Oberfläche des Fahrzeugreifens 1.
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Die
Schaumeinlage 9 dient zur Dämpfung der Resonanzen
des eingeschlossenen Luftvolumens, kombiniert mit einem hohen Dämpfungsvermögen
vor allem in einem Frequenzbereich von weniger als 400 Hz und insbesondere
in einem Frequenzbereich zwischen 200 und 250 Hz. Die gezeigte Geometrie
der Schaumeinlage 9 mit ihrem Basisabschnitt und den Seitenwandabschnitten 12, 12.1 macht
deutlich, dass eine Schwingungsdämpfung des elastischen
Fahrzeugreifens 1 nicht nur im Bereich des Laufstreifens 2,
sondern auch im Bereich der Seitenwände 4, 4.1 stattfindet.
Insgesamt ist somit die Schaumeinlage 9 U-förmig
ausgebildet.
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Durch
die Schaumeinlage 9 ist der durch den Fahrzeugreifen 1 ursprünglich
bereitgestellte Reifenhohlraum reduziert. Daher wird im Rahmen dieser Ausführungen
der verbliebene Reifenhohlraum 11 auch als Restreifenhohlraum
angesprochen.
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Von
der schalldämpfenden Schaumeinlage 9 eingefasst,
ist eine Ventilationslage 13. Die Ventilationslage 13 befindet
sich zwischen der Innenseite 10 des Laufstreifens 2 und
der Schaumeinlage 9. Die Ventilationslage 13 ist
bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel als offenporiges
Schaumteil ausgeführt, geeignet, damit in dieser ein Luftstrom
strömen kann, der zumindest teilweise an der Innenseite 10 des
Laufstreifens 12 vorbei strömt. Die Ventilationslage 13 verfügt über
keine nennenswerten schalldämpfenden Eigenschaften. Die
Schaumeinlage 9 ist hingegen quasi nicht, zumindest nicht
hinreichend, luftdurchströmt. Die Ventilationslage 13 dient
zum Abführen von Wärme von der Innenseite 10 des
Laufstreifens 2 während des Abrollvorganges des
Reifens 1. Ausgenutzt wird hierbei die elastische Arbeit des
Fahrzeugreifens 1 und der Umstand, dass die Wärmeproduktion
Folge der Deformationsarbeit beim Abrollen auf einem Untergrund
und der damit einhergehenden Verformung ist, während ebenfalls infolge
der Rotation der Reifen 1 in seinen übrigen Abschnitten
luftgekühlt wird. Zweckmäßigerweise sind
in die Schaumeinlage 9 beispielsweise versetzt zueinander
angeordnete Durchbrechungen 14 eingebracht, um einen Luftstromaustausch
zwischen der im Hohlraum 11 des Reifens 1 befindlichen
Luft mit dem in der Ventilationslage 13 generierten Luftstrom zu
gestatten. Hierdurch ist eine Wärmeabfuhr von der Innenseite 10 des
Laufstreifens 2 zum Kühlen desselben gegenüber
einer Ausgestaltung ohne Durchbrechungen verbessert. Die Durchbrechungen 14 verfügen
zu diesem Zwecke über einen hinreichend großen
durchströmbaren Querschnitt. Gleichzeitig ist die Anzahl
der Durchbrechungen 14 hinreichend groß, um eine
Luftzirkulation zwischen dem Hohlraum 11 und der Ventilationslage 13 zu
gestatten. Die Ventilationslage 13 ist zu diesem Zweck
in allen Richtungen gleichermaßen luftdurchströmbar.
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Das
Einbringen von Durchbrechungen in die Ventilationslage 13 vergrößert
zudem die nutzbare Oberfläche der Schaumeinlage 9 für
die gewünschten Dämpfungszwecke, da auch die Mantelflächen der
Durchbrechungen 14 schall- bzw. resonanzdämpfend
sind.
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In 2a–2c sind
schematisiert weitere Ausführungsbeispiele von unterschiedlichen
Anordnungen von schalldämpfenden Einsätzen und
Ventilationslagen gezeigt. Bei dem Ausführungsbeispiel der 2a erstreckt
sich die Ventilationslage 15 mit ihrem seitlichen Abschluss
bis zum seitlichen Abschluss des Schalldämpfungseinsatzes 16.
Bei dieser Konzeption wird somit der Resthohlraum des Fahrzeugreifens
R ebenfalls durch Teile der Ventilationslage 15 begrenzt.
Mithin steht diese in unmittelbarem Luftaustausch mit dem Reifenhohlraum.
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Gleiches
ist ebenfalls bei dem Ausführungsbeispiel der 2b gegeben.
Bei diesem erstreckt sich die Ventilationslage 17 seitlich
um den Schalldämpfungseinsatz 18 herum.
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In
dem Ausführungsbeispiel der 2c ist der
Schalldämpfungseinsatz 19 insgesamt in einer Ventilationslage 20 aufgenommen.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist im Wesentlichen der
gesamte Hohlraum des Reifens R mit dem Material der Ventilationslage 20 gefüllt.
Bei einer Ausgestaltung, bei der der Schalldämpfungseinsatz
von dem die Ventilationslage bildenden Material getragen wird oder
der Schalldämpfungseinsatz in die Ventilationslage eingebetet
ist, wobei die Ventilationslage sich zumindest über die
gesamte Breite des Reifenhohlraums erstreckt, kann diese aus Ventilationslage
und Schalldämpfungseinsatz gebildete Einheit form- und/oder kraftschlüssig
innerhalb des Reifens gehalten sein. Bei einer solchen Ausgestaltung
braucht diese Einheit nicht mit der Innenseite des Reifens verklebt
zu werden. Die gewünschte Verbindung mit der Innenseite
des Reifens wird zweckmäßigerweise dadurch erreicht,
dadurch dass die Einheit in ihrer Breite bezogen auf die Breite
des Innenraums des Reifens breiter konzipiert ist und sodann in
dieser Richtung unter einer gewissen Vorspannung stehend zwischen
den Seitenwänden des Reifens gehalten ist. Infolge dieses
Kraftschlusses ist eine Drehmitnahme des Materials der Ventilationslage
und damit ebenfalls des Dämpfungseinsatzes gewährleistet.
Da bei einer solchen Ausgestaltung auf einen Einsatz einer Klebeschicht
zwischen der Innenseite des Fahrzeugreifens und der Ventilationslage
verzichtet werden kann, ist dementsprechend der Kühleffekt
verbessert. Alternativ oder auch ergänzend hierzu kann
eine kraftschlüssige Anlage der aus Ventilationslage bzw. Ventilationsmaterial
und Schalldämpfungseinsatz gebildeten Einheit auch in radialer
Richtung gegeben sein.
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Grundsätzlich
eignen sich für die unterschiedlichen Ausgestaltungen einer
Ventilationslage verschiedene Materialien, solange sichergestellt
ist, dass durch diese ein hinreichender Luftstrom für die gewünschte
Wärmeabfuhr strömen kann. Bei den beschriebenen
Ausführungsbeispielen ist die Ventilationslage aus einem
offenporigen retikulären Polyurethanschaum hergestellt.
Dieser dient letztendlich nur als Stützkörper
zum Freihalten einer luftdurchströmbaren Wegsamkeit an
der Innenseite 10 des Laufstreifens 2.
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Für
die Generierung des bereits vorbeschriebenen luftkühlenden
Luftstroms an der Innenseite 10 des Laufstreifens 2 wird
jeweils die Deformation des Reifens R beim Abrollen genutzt, wie
dieses anhand der Prinzipdarstellungen der 3a und 3b gezeigt
ist. 3a zeigt eine Ausgestaltung, bei der die luftdurchströmbare
Ventilationslage 21 leichter deformierbar ist als der innenseitig
daran angebrachte Schalldämpfungseinsatz. Durch die Deformation
des Reifens R im Bereich seiner in Umfangsrichtung entsprechend
der Rotationsgeschwindigkeit gebildeten Aufstandsfläche
A wird die Ventilationslage 21 umlaufend eingedrückt
und damit hinsichtlich ihrer freien durchströmbaren Querschnittsfläche
reduziert. Infolge der Rotation des Reifens R wird auf diese Weise innerhalb
der Ventilationslage 21 ein Luftstrom generiert, und zwar
nach dem Prinzip einer peristaltischen Pumpe. Infolge des Luftstromes
wird die im Bereich der jeweiligen Deformation der Ventilationslage 21 entstehende
Wärme unverzüglich abgeführt, und zwar
in kühlere Reifenbereiche oder, für den Fall, dass
der Schalldämpfungseinsatz 22 Durchbrechungen
aufweist oder die Ventilationslage 21 in Querrichtung zur
Rotationsrichtung offen ist, erfolgt ein Luftaustausch und dementsprechend
eine Wärmeabfuhr mit der im Reifeninneren enthaltenen Luft.
Somit wird durch die umlaufende Deformation der Ventilationslage 21 bei
einer Rotation des Reifens R durch den entstehenden Luftstrom an
der Innenseite 10 des Laufstreifens 2 im Bereich
der Deformation durch den sich einstellenden Luftstrom die Wärme unmittelbar
mit ihrer Entstehung abgeführt. Ein übermäßiges
Erwärmen durch Wärmestau ist somit wirksam verhindert.
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3b zeigt
eine Ventilationslage 23, die in Bezug auf den daran angrenzenden
Schalldämpfungseinsatz 24 zusammen mit diesem
im Zuge des Abrollvorganges des Reifens R nach innen gedrückt wird.
Auch bei diesem Ausführungsbeispiel wird ein Luftstrom
innerhalb des Reifens R nach den Prinzipien einer peristaltischen
Pumpe erzeugt. Bei diesem Aus führungsbeispiel steht die
Ventilationslage 23 in einem Strömungsaustausch
mit der im Reifeninneren enthaltenen Luft, so dass auf diese Weise
ebenfalls die Ventilationslage 23 luftdurchströmt
ist.
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4 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem eine Schalldämpfungseinsatzanordnung 25 auf
einer durchgehenden Ventilationslage 26 angeordnet ist.
Bei dieser Ausgestaltung ist die Schalldämpfungseinsatzanordnung
durch eine Vielzahl einzelner Schalldämpfungseinsätze
gebildet, die jeweils voneinander beabstandet sind. Auf diese Weise
ist ein Luftstrom innerhalb der Ventilationslage 26 und
infolge der Beabstandung der einzelnen Schalldämpfungseinsätze
auch zwischen diesen hindurch und in den Restreifenhohlraum hinein
möglich. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
sind die Schalldämpfungseinsätze rechteckig konzipiert.
Diese können auch andere geometrische Querschnitte aufweisen,
beispielsweise dreieckförmig sein oder den Querschnitt
eines Viertelkreises aufweisen.
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5 zeigt
noch ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem nicht nur
der Schalldämpfungseinsatz segmentiert ist, sondern ebenfalls
die Ventilationslage. Der Schalldämpfungseinsatz ist bei
diesem Ausführungsbeispiel mit dem Bezugszeichen 27 gekennzeichnet.
Die Ventilationslage trägt das Bezugszeichen 28.
Die in 5 gezeigte geometrische Anordnung der einzelnen
Segmente, jeweils bestehend aus einem Abschnitt der Ventilationslage 28 und
einem Abschnitt eines Schalldämpfungseinsatzes 27 ist
beispielhaft. Auch diesbezüglich können die voneinander
beabstandeten Segmente unterschiedliche Querschnittsformen aufweisen,
ebenso wie diese mit einem unterschiedlichen Abstand zueinander
angeordnet werden können.
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Noch
ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Anordnung, bestehend
aus einem Schalldämpfungseinsatz 29 und einer
Ventilationslage 30, ist in 6a, 6b gezeigt. 6a zeigt
eine Draufsicht auf die innere Oberfläche des Schalldämpfungseinsatzes 29.
Gestrichelt und mit Pfeilen markiert, ist die Anordnung der mehreren
streifenartig konzipierten Ventilationslagen, die diagonal zur Rotationsrichtung, die
der Längserstreckung des Schalldämpfungseinsatzes 29 entspricht,
verlaufen. 6b zeigt einen Querschnitt entlang
der Linie C-C der 6a.
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Das
Ausführungsbeispiel der 6a, 6b zeigt,
dass durchaus eine gewisse Abstützung des Schalldämpfungseinsatzes
an der Innenseite des Laufstreifens eines Fahrzeugreifens möglich
ist. Bei dem Ausführungsbeispiel der 6a, 6b ist
diese Abstützung leistenförmig. Diese kann, wenn
gewünscht, jedoch auch als inselförmige Abstützung
in Form von Säulen oder einzelnen Leisten vorgesehen sein.
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In
den 7a–7e sind
unterschiedliche Anordnungen einer in einen elastischen Fahrzeugreifen
R eingesetzten Einheit, jeweils bestehend aus einer Ventilationslage
V und einer Schalldämpfungslage S, gezeigt. Gestrichelt
sind Luftströmungen eingetragen, die bei einem Abrollen
des Reifens auf einem Untergrund generiert werden. Aufgrund der
Schnittlage sind nur quer zur Rotationsrichtung des Reifens R erzeugte
Luftströme bzw. deren Strömungskomponenten erkennbar.
In allen gezeigten Ausführungsbeispielen der 7 stellt sich zudem ein Luftstrom in Umfangsrichtung
des Reifens R ein.
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In 7a weist
die Ventilationslage V dieselbe Breite auf wie der Schalldämpfungseinsatz
S. Diese Einheit ist weniger breit als die von dem Reifen R bereitgestellte
Innenbreite. Aus diesem Grunde begrenzen die in 7a erkennbaren
Seitenflächen den Reifenhohlraum, sodass die in 7a gezeigten Querluftströme
generiert werden können.
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7b entspricht
im Wesentlichen dem bereits in 1 gezeigten
Ausführungsbeispiel.
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In 7c ist
eine asymmetrische Anordnung einer aus einer Ventilationslage V
und einem Schalldämpfungseinsatz S gebildeten Einheit gezeigt. Asymmetrisch
ist die Anordnung, da diese außermittig bezogen auf die
Mittellängsebene des Reifens R angeordnet ist. Wie in 7c eingezeichnet,
kann bei einer solchen Ausgestaltung eine Luftströmungswalze
ausgebildet werden.
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In 7d ist
die Ventilationslage V der in den Reifen R eingesetzten Einheit
mit einer asymmetrischen Dicke konzipiert. Die Dicke der Ventilationslage
ist an ihrer einen Seite (in der Figur rechts) größer als
an ihrer anderen Seite (in der Figur links). Die Dicke nimmt kontinuierlich
ab. Dem entsprechend komplementär ist die Dicke des in
diesem Ausführungsbei spiel gezeigten Schalldämpfungseinsatzes
S, sodass die aus der Ventilationslage V und dem Schalldämpfungseinsatz
S gebildete Einheit insgesamt einen rechteckförmigen Querschnitt
aufweist. Aufgrund dieses Konzeptes der ausbildenden Ventilationslage
V wird sich typischer Weise ein in eine Richtung (hier: nach rechts)
gerichteter Querluftstrom einstellen. Im Unterschied hierzu stellt
sich bei dem Ausführungsbeispiel der 7a ein
Querluftstrom bzw. eine Querluftstromkomponente in beide Richtungen, d.
h. in der Figur nach links und nach rechts ein.
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7e zeigt
eine weitere Ausgestaltung, die hinsichtlich der Luftstromgenerierung ähnlich
ist, wie diejenige der 7a. Die Ventilationslage V dieses Ausführungsbeispieles
ist zur Mitte hin tailliert und nimmt von der Mitte in Richtung
zu den beiden seitlichen Abschlüssen hin zu.
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Noch
ein weiteres Ausführungsbeispiel einer in einem Fahrzeugreifen
R eingesetzten Einheit bestehend aus einer Ventilationslage V und
einem Schalldämpfungseinsatz S ist in 8 gezeigt.
Bei dieser Ausgestaltung weist der Schalldämpfungseinsatz
S in Richtung zur Innenseite des Reifens R weisend eine gewellte
Struktur auf. Diese wird aufgefüllt durch eine entsprechend
komplementär gewellte Struktur an der Ventilationslage
V. Durch eine solchermaßen konzipierte Struktur des Schalldämpfungseinsatzes
S ist die für die Zwecke der Schalldämpfung wirksame
Oberfläche desselben merklich erhöht, mithin der
Schalldämpfungseffekt verbessert.
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Bei
allen beschriebenen Ausführungsbeispielen ist die peristaltische
Pumpentätigkeit des Reifens durch seine Deformation im
Zuge des Abrollvorganges für die Generierung des Luftstromes
verantwortlich, die zur Erzeugung des zur Kühlung der Innenseite
des Fahrzeugreifens vorgesehenen Luftstromes geschickt genutzt wird.
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Die
in den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen verwendeten
Ventilationslagen sind solche aus einem retikulierten Polyurethanschaum.
Bei derartigen Schäumen handelt es sich um zunächst als
offenporige Schäume hergestellte Körper mit einem
Gerüst, das aus relativ stabilen Fasern besteht, die durch
dünne Membrane, so genannte Fenster verbunden sind. Letztere
bilden die Zellwände. Das Retikulieren betrifft Verfahren,
diese Zellwände zu entfernen oder zu öffnen, mithin
die Durchströmungswegsamkeit zu vergrößern.
Hierzu sind unterschiedliche chemi sche und thermische Verfahren
bekannt. Diese sind beispielsweise in
US
3,405,217 ,
US 3,423,338 ,
US 3,425,890 oder
US 4,670,477 beschrieben.
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Ohne
den Umfang der Ansprüche zu verlassen, ergeben sich für
einen Fachmann zahlreiche weitere Ausgestaltungsmöglichkeiten,
die Erfindung verwirklichen zu können, ohne dass dieses
im Einzelnen im Rahmen dieser Ausführung beschrieben werden
müsste. Dieses betrifft beispielsweise die Kombination
einzelner, zu jeweils einem Ausführungsbeispiel erläuterter
Merkmale der Erfindung.
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- 1
- Fahrzeugreifen
- 2
- Laufstreifen
- 3
- Lauffläche
- 4,
4.1
- Seitenwand
- 5,
5.1
- Wulst
- 6
- Felge
- 7
- Rad
- 8,
8.1
- Felgenhorn
- 9
- Schaumeinlage
- 10
- Innenseite
- 11
- Hohlraum
- 12,
12.1
- Seitenwandabschnitt
- 13
- Ventilationslage
- 14
- Durchbrechung
- 15
- Ventilationslage
- 16
- Schalldämpfungseinsatz
- 17
- Ventilationslage
- 18
- Schalldämpfungseinsatz
- 19
- Schalldämpfungseinsatz
- 20
- Ventilationslage
- 21
- Ventilationslage
- 22
- Schalldämpfungseinsatz
- 23
- Ventilationslage
- 24
- Schalldämpfungseinsatz
- 25
- Schalldämpfungseinsatzanordnung
- 26
- Ventilationslage
- 27
- Schalldämpfungseinsatz
- 28
- Ventilationslage
- 29
- Schalldämpfungseinsatz
- 30
- Ventilationslage
- A
- Aufstandsfläche
- R
- Reifen
- S
- Schalldämpfungseinsatz
- V
- Ventilationslage
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 30240350
A1 [0003]
- - DE 202008009008 U1 [0003, 0004]
- - JP 2005-104314 A [0004]
- - JP 2007-230544 A [0004]
- - US 3405217 [0052]
- - US 3423338 [0052]
- - US 3425890 [0052]
- - US 4670477 [0052]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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