DE3824897A1 - Fahrzeugluftreifen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Fahrzeugluftreifen nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Fahrzeugluftreifen erzeugen beim Abrollen auf der Kontaktfläche Ge­ räusche, da zum einem die Kanten der Profilelemente auf die Kontakt­ fläche aufschlagen und da zum anderen die strömende Luft in den Profilrillen zu Schwingungen angeregt wird.

Zur Verringerung der durch das Reifengeräusch hervorgerufenen Lärm­ emission ist vorgeschlagen worden, die Lauffläche aufzurauhen. Da­ bei sind Rauhtiefen im Bereich von 100 bis 2000 µm vorgesehen. In den dort vorliegenden Mikrofreiräumen zwischen den Rauhigkeits­ spitzen ergeben sich diffuse Schallwellenreflektionen, durch die auf­ grund von Wellenabsorption der Reifengeräuschpegel abgesenkt wird. Eine aufgerauhte Oberfläche besteht im wesentlichen aus einer Anein­ anderreihung von durch die bei Herstellung sich zufällig ergebenden Rauhspitzen und den dazwischen befindlichen Tälern. Luftverwirbe­ lungen lassen sich jedoch auch durch gezielt angeordnete und ausge­ bildete Strömungswiderstände erreichen.

Ziel der Erfindung ist es, Schallwellenreflektionen in nach Lage und Größe verhältnismäßig genau herstellbaren Kleinräumen an oder in den Seitenflächen der Profilelemente zu erzeugen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, Strömungswiderstände an den Seitenflächen der Profilelemente, insbesondere an den die umfangs­ orientierten Profilrillen bildenden Seitenflächen, in Form einer Kleinstprofilierung auszubilden. Diese Strömungswiderstände sollen für eine ausreichende Verwirbelung der strömenden Luft sorgen. Die Schallwellenreflektionen sollen nach Größe und Lage gezielt erzeugt werden, um dadurch den Geräuschpegel in vorbestimmbarem Umfange her­ abzusetzen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Strömungs­ widerstände als im wesentlichen gleich große Kleinsterhebungen in Form von Mininasen, Minirippen oder dergleichen an den oder/und Kleinstver­ tiefungen in Form von Miniausnehmungen in den Profilelementseiten­ flächen vorliegen.

Die Querschnittsfläche dieser Strömungswiderstände ist verhältnis­ mäßig gering und weist einen Wert von etwa 4 bis 6 mm² auf. Die Toleranz liegt bei etwa 10 bis 15%.

Diese Strömungswiderstände stellen eine Miniprofilierung der Seiten­ flächen, insbesondere der Umfangs- und/oder Schrägrillen dar. In Be­ zug auf die Verwirbelung der strömenden Luft bzw. des Wasserluftge­ misches bei nasser Aufstandsfläche sind diese Strömungswiderstände äußerst wirksam. Je nach der Art und Größe der Laufflächenprofi­ lierung können diese Kleinsterhebungen oder Kleinstvertiefungen mehr oder weniger dicht je Flächeneinheit angeordnet werden. Sie können unmittelbar benachbart vorgesehen sein, wobei dann eine Art Miniver­ zahnung vorliegt. Sie können auch in wählbaren Abständen entfernt voneinander vorgesehen sein, wobei diese Abstände bis zur doppelten Profilteilungslänge vorliegen können.

Die Strömungswiderstände sind von einer bestimmten, jedoch wählbaren Querschnittsform. Der Querschnitt kann zum Beispiel dreieckig, trapez­ förmig oder rund ausgebildet sein. Die größte Erstreckung des Ström­ ungswiderstandes senkrecht zur Seitenfläche des Profilelements ist auf ein Viertel der Breite der Profilrille begrenzt. Die übliche Breite der Profilrille beträgt 7 bis 8 mm.

Zum Zwecke der Beeinflussung der Luftströmung an gegenüberliegenden Stellen der Profilelementseitenflächen sind die Strömungswiderstände gegenüber oder zueinander versetzt angeordnet. Der Luftstrom wird da­ bei mehrfach umgelenkt und verwirbelt. Dadurch werden die Schallwellen mehrfach reflektiert und der Schalldruck durch Absorption der Schall­ wellen gesenkt. Zusätzlich können die Strömungswiderstände gegenüber der Senkrechten zur Reifenachse in oder entgegen der Laufrichtung ge­ neigt angeordnet sein. Der Querschnitt kann dann über die Länge des Strömungswiderstandes unterschiedlich vorliegen. An den Ecken der Profilelemente kann an der in Reifenlaufrichtung zurückliegenden Seite ein Kleinstausschnitt vorgesehen sein, der als Strömungswiderstand einen Querschnitt aufweist, der gleich oder kleiner als 4 mm² ist. Des weiteren kann der Mündung einer Seitenrille an der Profilelement­ seitenfläche gegenüber eine Erhebung vorgesehen sein. Der Luftstrom wird hierdurch so umgeleitet, daß er eine Luftstauung verhindert; denn aufgelöste Luftstauungen sind häufig wesentlich am Reifengeräusch beteiligt.

Sie werden durch die vorgesehene Anordnung vermieden.

Die einzeln oder in Kombinationen getroffenen Maßnahmen der vorge­ schriebenen Strömungswiderstände bilden nicht nur Strömungshinder­ nisse für die in den Rillen strömende Luft, sondern auch für das hindurchströmende Wasser. Die Strömungswiderstände sind insoweit auch bei der Wasserführung nützlich.

Des weiteren sind sie vorteilhaft, wenn bei der Traktion in Schnee hierdurch Reibung erhöhende Mittel in Form der Strömungswiderstände für das Medium Schnee vorliegen.

In erster Linie sind die Ministrömungswiderstände jedoch Verwirbe­ lungsmittel, durch die Schallwellenreflektionen erzeugt werden, die die Schalldrücke senken und dadurch den Geräuschpegel herabsetzen.

An Hand von Ausführungsbeispielen ist die Erfindung erläutert. Es zeigt

Fig. 1 die Aufsicht auf ein Laufflächenprofil mit an den Rillenseiten­ wänden vorliegenden Kleinsterhebungen und Kleinsteinschnitten,

Fig. 2 eine Einzelheit von Strömungswiderständen, die in enger Nach­ barschaft zueinander angeordnet sind,

Fig. 3 Einzelheiten von muldenförmigen Strömungswiderständen in Kom­ bination mit rippenartigen Kleinsterhebungen,

Fig. 4 Einzelheiten von geneigt angeordneten Strömungswiderständen.

Das Laufflächenprofil 1 nach Fig. 1 besteht aus zwei parallel zur Um­ fangsrichtung x-x angeordneten Rippen 2 und 3, die durch eine gerade Umfangsrille 4 getrennt sind, und aus durch Querrillen 5 in Rippen­ teile T unterteilten Rippen 7, 8. Die schmalen Umfangsrillen zwischen Rippe 2 und 7 bzw. 8 sind mit 6 gezeichnet. Die Reifenschulter ist aus schräg zur Umfangsrichtung x-x angeordneten Seitenprofilelementen 9 ge­ bildet. Die benachbarte Umfangsrille ist mit 10 und die Seitenrillen sind mit 11 bezeichnet.

Als Mittel zum Luftverwirbeln sind an den Seitenflächen W der Rillen 4, 6 und 10 Strömungswiderstände in Form von Kleinsterhebungen 13 als Nase oder Rippe bzw. Kleinsteinschnitten 14 als Miniausnehmung vorge­ sehen. Der Querschnitt dieser Strömungswiderstände ist verhältnismäßig klein und beträgt etwa 4 bis 6 mm². Daher ergibt sich eine Art Klein­ profilierung der Rillenseitenflächen, durch die die strömende Luft, je­ doch auch das Luftwassergemisch bei nasser Reifenaufstandsfläche ver­ wirbelbar ist.

Durch die kleinen Strömungswiderstände wird die Luft mehrfach umge­ lenkt, die Schallwellen werden gebrochen und reflektiert und dadurch werden die Schalldrücke herabgesetzt.

Nach Fig. 2 ist ein Teil zweier Laufflächenprofilelemente 20, 21 dar­ gestellt, bei denen die Strömungswiderstände als Kleinverzahnung 22 bzw. 23 ausgebildet vorliegen. Die Luft wird bei der Reifenbewegung dadurch erheblich verwirbelt und es werden diffuse Schallwellenreflek­ tionen erzeugt, wobei infolge der Schallabsorption der durch die Luft in den Rillen erzeugte Schalldruckpegel herabgesetzt wird. Die Klein­ verzahnung ist eine Aneinanderreihung von Kleinsterhebungen mit einem geringen Querschnitt von jeweils etwa 4 bis 6 mm².

In der Erstreckung senkrecht zur Rillenseitenwand ist jede Kleinster­ hebung bzw. Kleinstvertiefung auf ein Viertel der Rillenbreite B be­ grenzt.

Nach Fig. 3 sind vier verschiedene Ausgestaltungen von Strömungswider­ ständen dargestellt. Die Fig. 3a zeigt eine nasenartige Erhebung 31 an der Seitenwand 32 des Profilelements 30 . Die Profilrille, die nur teilweise dargestellt ist, ist mit R bezeichnet. Des weiteren ist eine Kleinstvertiefung 33 dargestellt. Die Querschnitte dieser Strömungs­ widerstände 31, 33 sind dreieckig ausgebildet und liegen im wesent­ lichen gleich groß vor.

Die Fig. 3b zeigt eine nasenartige Erhebung 34 mit einem in Lauf­ richtung sich länger erstreckenden Querschnitt sowie eine muldenförmige Kleinvertiefung 35. Die Schallwelle der durch die Erhebung verwirbelten Luft wird im Bereich der muldenförmigen Vertiefung gebrochen und im weiteren Verlauf teilweise absorbiert. Die in Fig. 3c dargestellte Er­ hebung 36 weist eine trapezartige Form des Querschnitts auf und benach­ bart daneben ist eine kehlartige Kleinstvertiefung 37 dargestellt. Auch diese Ausgestaltungen wirken in gleicher Weise wie die vorgenannten Beispiele. Fig. 3d zeigt eine in unmittelbarer Nachbarschaft angeordnete nasenförmige Erhebung 38 und eine Kleinstvertiefung 39.

Die in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Anordnungen betreffen bewußt und gezielt gewählte Strömungswiderstände in Form von Kleinsterhebungen 13 und Vertiefungen 14 bzw. 22, 23 bzw. 31-39. Die Abstände zwischen zwei Kleinsterhebungen 13 nach Fig. 1 sind hierbei vorteilhaft mit einem Ab­ stand gewählt, der dem Profilteilungsabstand t entspricht.

Des weiteren ist dargestellt, daß sich eine Kleinsterhebung 13 einer Kleinstvertiefung 14 auf der gegenüberliegenden Rillenseite befindet. Des weiteren ist dargestellt, daß eine Kleinsterhebung 15 an einem Profilelement T der Rippe 7 dort angeordnet ist, wo die Mündung 11′ der Seitenrille 11 in die Umfangsrille 10 vorliegt. Auch hierbei wird die Luft wirkungsvoll umgelenkt und eine Luftstauung verhindert. Aufgelöste Luftstauungen sind häufig maßgeblich am Reifengeräusch be­ teiligt. Des weiteren ist die Ecke der Hinterkante eines Profilele­ ments T dargestellt, bei dem diese Ecke durch eine Kleinstvertiefung 16 gebrochen ausgebildet ist. Sie stellt eine Strömungsabrißkante dar.

Nach Fig. 4 sind zwei Ausgestaltungen von Strömungswiderständen darge­ stellt. Fig. 4a zeigt eine Kleinstrippe, die an der Seitenwand 41 des Profilelements 40 vorgesehen ist. Diese Kleinstrippe 42 ist gegenüber der Senkrechten S zu der (nicht dargestellten) Reifenachse unter einem Winkel α in Umfangsrichtung geneigt. Die Profilrille ist mit 43 be­ zeichnet.

Der Querschnitt dieser Kleinstrippe 42 nimmt von der Lauffläche her gesehen mit einem größeren Querschnitt von etwa 5 mm² bis in die Tiefe auf etwa 2 mm² ab.

Nach Fig. 4b ist ein Strömungswiderstand 44 in Form einer Kleinstver­ tiefung in der Seitenwand 44 vorgesehen. Auch dieses Mittel zum Ver­ wirbeln der Luft ist in Umfangsrichtung gegenüber der Senkrechten zur Reifenachse gering geneigt angeordnet. Auf der Länge dieser Vertiefung nimmt der Querschnitt von einem größeren Querschnitt von etwa 4 mm² bis in die Rillentiefe auf etwa 2 mm² ab. Des weiteren ist eine Abfasung 45 als Mittel zum Strömungsabriß an der Hinterkante des Profilelements dargestellt.

Luftschwingungen innerhalb der Reifenaufstandsfläche zwischen Reifen­ profil und Kontaktstelle und der unmittelbaren Umgebung erzeugen Schall­ drücke, die als Geräusch wahrgenommen werden. Durch die gezielte Anord­ nung von Ministrömungswiderständen wird die strömende Luft wirkungsvoll verwirbelt. Es werden diffuse Schallwellenreflektionen erzeugt und deren Absorption hat zur Folge, daß der Geräuschpegel insgesamt abge­ senkt wird. Die Mehrzahl von bewußt angeordneten Kleinsterhebungen bzw. Kleinstausnehmungen mindert das Reifengeräusch und stellt eine Ver­ besserung der Reifenlärmemission dar.

Claims (8)

1. Fahrzeugluftreifen, insbesondere in Radialkarkassenbauart, mit einem gürtelverstärkten, profilierten Laufstreifen, dessen Lauf­ flächenprofil aus Profilelementen besteht, die durch umfangs­ orientierte, aus parallel angeordneten Profilelementseitenflächen gebildete Rillen voneinander getrennt sind, deren parallel oder schräg zur Umfangsmittenrichtung verlaufend angeordnete Profil­ elementseitenflächen Strömungswiderstände aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungswiderstände als im wesentlichen gleich große Kleinsterhebungen (13) an den oder/und Kleinstver­ tiefungen (14) in den Seitenflächen (W) mit einer Querschnitts­ fläche von etwa 4 bis 6 mm² in bestimmten, jedoch wählbaren Ab­ ständen bis zur doppelten Profilteilungslänge (t) vorliegen.

2. Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kleinsterhebungen (13) und Kleinstvertiefungen (14) mit einer bestimmten, jedoch wählbaren Querschnittsform vorliegen, deren größte Erstreckung senkrecht zur Seitenfläche (W) 1/4 der Rillen­ breite (B) beträgt.

3. Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungswiderstände an den Seitenflächen derselben Profil­ rille (4, 6, 10) in Umfangsrichtung x-x versetzt zueinander vor­ liegen.

4. Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kleinsterhebung an der Seitenfläche (W) derselben Profil­ rille (4, 6, 10) auf der gegenüberliegenden Seitenfläche (W) eine Kleinstvertiefung gegenüber angeordnet ist.

5. Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an der Profilelementecke der in Reifenlaufrichtung zurück­ liegenden Seite ein Kleinstausschnitt (16, 45) vorliegt, dessen Querschnitt als 4 mm² ist.

6. Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß einer Rillenmündung (11′) einer Schulterprofilrille (11) eine Kleinsterhebung (15) an der Seitenfläche (W) des Profil­ elements gegenüber angeordnet ist.

7. Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungswiderstand (42, 44) als gegenüber der Senkrechten zur Reifenachse in oder entgegen Laufrichtung geneigte Klein­ rippe oder Kleinvertiefung vorliegt.

8. Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Strömungswiderstandes über dessen Länge unterschiedlich vorliegt.