DE2824348A1

DE2824348A1 - Verfahren zur beeinflussung der erregerfrequenz des schwingungssystems luftreifen/rad/radaufhaengung

Info

Publication number: DE2824348A1
Application number: DE19782824348
Authority: DE
Inventors: Siegfried Dipl Ing Hagl
Original assignee: Metzeler Kautschuk AG
Current assignee: Metzeler Kautschuk AG
Priority date: 1978-06-02
Filing date: 1978-06-02
Publication date: 1979-12-06

Description

Verfahren zur Beeinflussung der Erregerfrequenz
des Schwingungssystems "LuftreifenlRad/Radaufhängung" Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beeinflussung der Erregerfrequenz des Schwingungssystems "Luftreifen/Rad/Radaufhängung" eines Fahrzeugs.
Ein wesentliches Problem bei der Entwicklung und insbesondere Fertigung eines Luftreifens, beispielsweise eines Stahl-Gürtelreifens, ist die sogenannte "Reifengleichförmigkeit", die mit der Abkürzung des englischen Begriffs "Tyre Uniformity" auch als TU bezeichnet wird.
Abweichungen in der Reifengleichförmigkeit machen sich, insbesondere bei Hochgeschwindigkeits-Reifen, auf verschiedene Weise bemerkbar, beispielsweise im nicht optimalen Rundlauf-Verhalten, das Schwingungen der Radaufhängung oder Pendelschwingungen des Lenkrades anregen kann.
So kommt es nahezu bei allen modernen Personenkraftwagen in bestimmten Geschwindigkeitsbereichen zu Schwingungen der Radaufhängung.
Diese Schwingungen hängen von der Ausgestaltung der Radaufhängung, der Konstruktion des Rades sowie von dem verwendeten Luftreifen, insbesondere seiner Reifengleichförmigkeit, ab. Es sind deshalb verschiedene Lösungen vorgeschlagen-worden, diese Schwingungen durch entsprechende kontruktive Ausgestaltung des Rades und der Radaufhängung zu verringern.
Gleichzeitig~wird auch versucht, den Einfluß des Luftreifens durch Verbesserung der Reifengleichförmigkeit, d.h., durch die Fertigung von Luftreifen mit geringeren Herstellungstolewanzen, zu verringern. Alle diese Wege sind jedoch konstruktiv sehr aufwendig und damit kostspielig Es ist deshalb ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Beeinflussung der Erregerfrequenz des Schwingungssystems "Luftreifen/Rad/Radaufhängung" eines Fahrzeugs zu schaffen, bei dem die oben erwähnten Nachteile vermieden werden.
Insbesondere soll ein Verfahren vorgeschlagen werden, mit dem sich die Auswirkungen der Erregerfrequenz auf das Fahrverhalten wesentlich verringern lassen.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die drehzahlabhängige Störfrequenz des Luftreifens erhöht wird.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile beruhen auf folgenden t3berlegungen: Durch die zwar zu beeinflussende, jedoch aus fertigungstechnischen Gründen nie ganz zu vermeidende Ungleichförmigkeit von Luftreifen werden Schwingungen mit bestimmten Frequenzen erzeugt, die von der Drehzahl, d.h., von der Laufgeschwindigkeit, des Luftreifens abhängen.
Eine Analyse dieser Schwingungen hat gezeigt, daß sich insbesondere ihre erste Harmonische auf das Rad und insbesondere die Radaufhängung auswirkt.
Probleme treten dann auf, wenn die Störfrequenz des Luftreifens mit der Eigenfrequenz des Rades bzw. der Radaufhängung zusammenfällt, so daß es zu Resonanzschwingungen kommt. Für die. Vorderachse eines Personenkraftwagens liegt diese Erregerfrequenz im allgemeinen bei einer Geschwindigkeit von 70 bis 110 nach, also in einem Geschwindigkeitsbereich, wie er ins- besondere bei Fahrten auf Landstraßen olt auftritt.
Für die Hinterachse treten solche Schwingungen z. B. im Ge-.schwindigkeitsbereich von 110 bis 150 km/h, also schon bei relativ hohen Geschwindigkeiten auf.
Gestaltet man nun durch bestimmte, noch zu erläutende, konstruktive Maßnahmen den Luftreifen so, daß sich seine drehzahlabhängige Störfrequenz erhöht; so bedeutet dies, daß die Frequenz, bei der die Eigenfrequenz der Radaufhängung mit der Störfrequenz des Rades zusammenfällt, zu tieferen Geschwindigkeiten hin verschoben wird, also nicht mehr in dem oben erwähnten, kritischen Geschwindigkeitsbereich liegt. Gelingt es beispielsweise, wie es konstruktiv durchaus möglich ist, das Auftreten dieser Resonanzschwingungen in den Geschwindigkeitsbereich von 40 bis 50 km/h zu verlagern, so heißt dies, daß solche Resonanzschwingungen nur bei langsamer Fahrt, also im allgemeinen im Stadtverkehr, auftreten, wo sie sich aufgrund der ständigen Beschleunigung und Abbremsung des Fahrzeugs bzw aufgrund der ständigen Anderung der Lenklage kaum bemerkbar machen. Außerdem sind bei diesen geringen Geschwindigkeiten auch die Erregerkräfte geringer.
Konstruktive Möglichkeiten, die drehzahlabhängige Störfrequenz des Luftreifens zu erhöhen, sind in den Unteransprüchen zusammengestellt Dabei wird insbesondere der Grundgedanke ausgenutzt, am Luftreifen als Schwingungserreger dienende Unstetigkeitsstellen vorzusehen, welche die Störfrequenz erhöhen und unter Umständen sogar verdoppeln, so daß sich die oben angedeutete Verschiebung der Resonanzschwingungen zu niedrigeren Geschwindigkeiten hin ergibt.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von mehreren konstruktiven Möglichkeiten, die drehzahlabhängige Störfrequenz des Luftreifens zu erhöhen, näher erläutert.
Bei vielen Gürtelreifen mit nicht gefalteten Gürteln werden Gürtelabdeckungen verwendet, die sich zumindest über den Schulterbereichen befinden.
Verwendet man nun eine einlagige Gürtelabdeckung, deren Lage aus mehreren, einander überlappenden Stücken besteht, so bilden die einzelnen Stöße dieser Lage Unstetigkeitsstellen und damit Schwingungserreger, welche die auf die Gürtel abdeckung und die durch sie verursachte Reifenungleichförmigkeit zurückzuführende Störfrequenz erhöhen, wodurch das Zusammenfallen von Erregerfrequenz des Rades und kritischer Eigenfrequenz der Radaufhängung in harmlosere Geschwindigkeitsbereiche verlagert wird.
Zur näheren Erläuterung dieser konstruktiven Lösung darf auf die am gleichen Tag eingereichte, parallele Patentanmeldung der Metzeler Kautschuk AG, amtl. Aktenzeichen ..............
(internes Aktenzeichen MK llO.P 78 . ) verwiesen werden.
Bei einer anderen Lösung werden zwei übereinander angeordnete, voneinander getrennte Lagen als Gürtelabdeckung verwendet, wobei die Stöße der jeweiligen Lagen in einem bestimmten Winkel, beispielsweise um 1800, zueinander versetzt sind. Auch dadurch entstehen Unstetigkeitsstellen, welche die Störfrequenz des Luftreifens erhöhen.
Zur näheren Erläuterung dieser Lösung sowie einer theoretischen Erklärung ihres Effektes darf ebenfalls auf die am gleichen Tag eingereichte, parallele Patentanmeldung der Metzeler Kautschuk AG, amtl. Aktenzeichen .................. (internes Aktenzeichen .MK..l 9 P ?8 .) verwiesen werden.
Bei anderen Reifenkonstruktionen, beispielsweise beiFaitgArtelreifen ist es möglich, die Stöße der einzelnen Lagen so zu verteilen, daß sich eine gewisse Verstimmung des Schwingungssystems, ausgehend von den Laufeigenschaften des:Luftrel-tens, ergibt.
Ein üblicher Gürtelreifen besteht im allgemeinen aus einer Innenplatte, einer ersten und zweiten Lage, einer ersten und zweiten Gürtellage, einem Laufstreifen sowie Seitenwände. Alle diese Lagen weisen mindestens eine Stoßstelle auf. Konzentriert man nun diese Stoßstellen an zwei Punkten, die beispielsweise um 1800 zueinander versetzt sind, so läßt sich eine gezielte Beeinflussung der Störfrequenz, nämlich eine Erhöhung, erreichen, welche die oben erläuterte, vorteilhafte Wirkung hat.
Als Alternative zu den oben erwähnten Lösungen ist es auch möglich, die Geometrie des Luftreifens an bestimmten Stellen gezielt zu variieren, insbesondere den Luftreifen an bestimmten Stellen mit einem definierten Höhenschlag zu versehen. Auch eine solche, bewußte Anderung der Reifengleichförmigkeit wirkt als Unstetigkeitsstelle und damit als Schwingungserreger, wodurch sich eine entsprechende Erhöhung der Störfrequenz des Luftreifens ergibt.
Ein solcher definierter Höhenschlag des Reifens kann beispielsweise durch gezielte Beeinflussung der Geometrie der Heizform, die zur Vulkanisation des Luftreifens verwendet wird, oder durch gezielte Anderung der Materialdicke zumindest einer Lage des Luftreifens, erreicht werden.

Claims

Patentansprüche Verfahren zur Beeinflussung der Erregerfrequenz des Schwingungssystems "Luftreifen/Rad/Radaufhängung" eines Fahrzeuges, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die drehzahlabhängige Störfrequenz des.Luftreifens erhöht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Störfrequenz durch gezielte Ausgestaltung der Reifenkonstruktion erhöht wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Luftreifen als Schwingungserreger dienende Unstetigkeitsstellen vorgesehen werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine aus zwei übereinander angeordneten, getrennten Lagen bestehende Gürtelabdeckung verwendet wird, wobei die Stöße der einzelnen Lagen zueinander versetzt sind.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gürtelabdeckung mit einer einzigen Lage mit mindestens zwei Stoßstellen verwendet wird
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stöße aller Lagen des Luftreifens ungleichmäßig verteilt werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,-daß die Stöße aller Lagen des Luftreifens an zwei Punkten des Reifenumfangs konzentriert werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Geometrie des Luftreifens an bestimmten Stellen gezielt variiert wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftreifen mit einem definierten Höhenschlag versehen wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Höhenschlag durch gezielte Beeinflussung der Geometrie der bei der Vulkanisation verwendeten Heizform erzeugt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Höhenschlag durch gezielte Anderung der Materialdicke zumindest einer Lage erzeugt wird.