DE4007760C2 - Fahrzeugluftreifen - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Fahrzeugluftreifen in
Radialbauart mit einem
gürtelverstärkten, profilierten Laufstreifen.
Rillen in Profilelementen sind beispielsweise aus der US
4,934,424, aus der DE 14 80 982 B2 oder aus der EP 0 282 765
A1 bekannt.
Profilelemente in der Lauffläche nach Umfangsteilungsmaßnahmen
anzuordnen, geschieht auch zu dem Zweck, Reifengeräusche zu
mindern. Ein Fahrzeugluftreifen erzeugt beim Abrollen auf
einer Kontaktfläche, z. B. Straße, ein mehr oder weniger
deutlich wahrnehmbares Geräusch. Zum einen wird es durch ein
Schlaggeräusch erzeugt, wenn die Profilelementkante auf eine
Kontaktfläche aufschlägt und zum anderen wird es durch
Schwingungen hervorgerufen, die entstehen, wenn ein
Profilelement mit seiner Profilkante die Kontaktfläche wieder
verläßt. Zusätzlich liegen Geräusche vor, die durch
Schwingungen der Profilelemente auf der wie eine Membrane
gespannten Karkasse hervorgerufen und durch angeregte
Luftsäulen in den Rillen des Reifenprofils verursacht werden.
Das Austrittsgeräusch des Profilelements ist gegenüber dem
Eintrittsgeräusch in der Regel größer. Die Schwingungsfrequenz
ist zwischen diesen beiden Geräuschquellen unterschiedlich.
Um das Geräuschniveau eines Fahrzeugluftreifens insgesamt zu
senken, ist es bekannt, das Geräuschfrequenzband durch
bestimmte, jedoch wählbare Umfangsteilungssequenzen zu
verbreitern, wobei die Gleichmäßigkeit durch unterschiedlich
große Sequenzlängen bewußt gestört wird.
Umfangsteilungsmaßnahmen sind beispielsweise beschrieben in
den DE 29 05 051 A1 und DE 36 09 488 A1.
Ziel der Erfindung ist es, das Geräuschniveau an Fahrzeug
luftreifen der eingangs beschriebenen Gattung weiter zu
verbessern
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Rillen in den
Profilelementen so anzuordnen und auszubilden, daß zusätzliche
Schwingungsresonanzen erzeugt werden, durch die das insgesamte
Geräuschniveau des Reifens weiter abgesenkt wird.
Die Lösung dieser Aufgabe ist im
Patentanspruch 1 angegeben.
Durch derart unterschiedlich lang ausgebildete Rillen in den
Profilelementen wird zusätzlich zur
Umfangsteilungsverschiedenheit eine bewußte Störung, die
ungleichmäßig über einen Umfangsabschnitt vorliegt, in die
Anregungs- und Schwingungsresonanz des Laufflächenprofils an
der jeweiligen Stelle eines Schulterprofilelements
eingebracht. Diese Störung kann in Form von abwechselnd langen
und kurzen Rillen, kann von paarweise abwechselnd langen und
kurzen Rillen oder von teils geraden und teils abgewinkelt
langen und kurzen Rillen, kann aber auch von kurzen Rillen
über einen Teilbereich nach Umfangsteilung und daran
anschließend durch unterschiedlich lange Rillen in Folge
vorgesehen werden.
Die hier in Frage stehende Rille weist eine Rillentiefe von
1/5 bis 4/5 der normalen Profiltiefe auf. Die Breite der Rille
ist variabel und kann das 0,2- bis zu 2,5fache der Rillen
betragen.
Durch derart angeordnete und ausgebildete Rillen in den
Profilelementen des Schulterbereichs wird zum einen die dem
Schulterprofilelement eigene Schwingungsfrequenz geändert und
zum anderen wird die Anregungsfrequenz in der Aufstandsfläche
gezielt beeinflußt.
Diese Maßnahme verkleinert die Amplitude der Eigenresonanz des
Reifenunterbaus an jeder Stelle, an der sich ein Profilelement
befindet und dadurch wird das ingesamte Abrollgeräusch des
Reifenprofils auf ein verhältnismäßig niedriges Geräuschniveau
abgesenkt. Angestrebt wird, daß insgesamt ein weißes leises
Rauschen beim Abrollgeräusch erreicht wird.
Zusätzlich kann die Rille in dem Profilelement mit einem an
sich bekannten Feineinschnitt, der auch als Lamelle bezeichnet
wird, kombiniert vorliegen. Der Feineinschnitt kann sich in
die Rille anschließen und/oder er kann sich in diese
hineinerstrecken, wobei der Feineinschnitt dann im Rillengrund
ausgebildet ist. Durch diese weiteren Maßnahmen werden die
Schwingungsfrequenzen der Profilelemente weiter abgeändert und
beeinflussen zusätzlich die Anregungsintensität der
Schwingungen in der jeweiligen Aufstandsfläche. Die Rillen in
den Profilelementen mit gerade ausgebildeten Begrenzungskanten
sind ebenfalls gerade und parallel zu diesen Kanten verlaufend
ausgebildet. Die Rillen in den Profilelementen mit gewinkelten
Begrenzungskanten sind teils gerade und parallel und
mindestens zu einer dieser Begrenzungskanten parallel
verlaufend ausgebildet. In Profilelementen mit gebogenen
Begrenzungskanten sind auch die Rillen im wesentlichen gebogen
und parallel zu den Begrenzungskanten des Profilelements
verlaufend ausgebildet.
Die Erfindung wird an Hand von Ausführungsbeispielen
erläutert. Es zeigt
Fig. 1 ein Laufflächenprofil (Ausschnitt) mit Schulterprofil
elementen, die teils längere und teils kürzere
Einschnitte aufweisen,
Fig. 2 einen Querschnitt nach der Linie A bis A in Fig. 1,
Fig. 3 die Einzelheit eines Schulterprofilelements mit einem
rillenförmigen Einschnitt, der an der reifenmittigen
Seite seine Öffnung hat,
Fig. 4 die Einzelheit eines Schulterprofilelements mit einem
rillenförmigen Einschnitt, der seine Öffnung an der
Schulterseite hat und bei dem sich ein Feineinschnitt
zur Reifenmitte hin anschließt,
Fig. 5 die Einzelheit eines Schulterprofilelements mit einem
rillenförmigen Einschnitt und einem abgewandelt ange
ordneten Feineinschnitt,
Fig. 6 die Einzelheit eines winkelförmig ausgebildeten Schulter
profilelements mit einem rillenförmigen, geknickt ausgebildeten
Einschnitt,
Fig. 7 die Einzelheit eines gebogen ausgebildeten Schulterprofil
elements mit einem ebenfalls gebogen ausgebildeten, rillen
förmigen Einschnitt und einem kombiniert vorliegenden fein
einschnitt,
Fig. 8 die Einzelheit eines weiteren Schulterprofilelements mit einer
abgewandelten Anordnungs- und Ausbildungsform des Einschnitts,
Fig. 9 eine Gruppe von in Umfangsteilung angeordneten Schulterprofil
elementen, die jeweils unterschiedlich lange Einschnitte auf
weisen.
Das Laufflächenprofil 1 nach Fig. 1, das im Ausschnitt dargestellt
ist, besteht im wesentlichen aus einer zentralen Umfangsrippe 2, die
seitliche Ausnehmungen 3 aufweist, die der Geräuschbeeinflussung
dienen, und aus einer Vielzahl von Profilelementen 4, die in den
Schulterbereichen angeordnet sind und aus Gründen einer vereinfachten
Darstellung und Erläuterung als Rechteckblöcke dargestellt sind. Diese
Profilelemente bilden je eine Laufflächenhälfte HL, HR beiderseits der
Reifenmittenebene x-x. Diese Profilelemente sind von der zentralen
Rippe 2 durch Umfangsrillen 5 l und 5 r getrennt und erstrecken sich
schräg zur Mittenebene x-x unter einem Winkel α vom Laufflächenmit
tenbereich bis in den Schulterbereich S. Die Winkelanordnung kann 45°
bis 90° betragen.
Anstelle einer Rippe können mehrere Umfangsrippen oder ein oder
mehrere Blockreihen vorgesehen sein.
In jeder Laufflächenhälfte sind die Profilelemente in Umfangsrichtung
mit Abstand zueinander angeordnet und durch jeweils eine Querrille 6
begrenzt. Die Profilelemente sind in bestimmten, jedoch wählbaren
Umfangsteilungen t angeordnet, wobei die Abstände t₁, t₂ von einem
Profilelement zum anderen ungleich sein können. Des weiteren sind die
Breiten b der Profilelemente unterschiedlich ausgebildet. Durch eine
solche Grundanordnung der Profilelemente wird bereits ein Geräusch
frequenzband gebildet, das aufgrund der unterschiedlichen Teilungs
längen t das Frequenzniveau gegenüber dem mit aus gleichen Teil
ungslängen bestehenden Profilelementen absenkt.
Um die bei einem rollend bewegten Fahrzeugluftreifen erzeugten Schall
energien des Profils über ein breites Frequenzband auszubreiten, werden
zusätzlich die in den Profilelementen, insbesondere in den Schulter
bereichen, vorliegenden rillenförmigen Einschnitte unterschiedlich
lang ausgebildet.
Das Laufflächenprofil 1 zeigt dies vereinfacht dargestellt durch
teils lange, teils mittellange und teils kurze Rillen 7, wobei die
lange Rille Rl, die mittellange Rille Rml und die kurze Rille mit
Rk angegeben ist. Durch derartige, in der Lange unterschiedliche
Profilelementeinschnitte werden die durch die unterschiedlichen Um
fangsteilungen erzielten Schwingungsresonanzen zusätzlich gestört.
Durch die Einschnitte werden die Amplituden der Eigenresonanzen der
Profilelemente geändert und in den Profilelementen der Umfangstei
lung folgend gezielt in Frequenzen mit niedrigem und höherem Frequenz
bereich unterteilt. Die Amplituden der Eigenresonanzen des die Profil
elemente tragenden Unterbaus werden dadurch ebenfalls geändert.
Lange Einschnitte verfügen über eine Einschnittlänge von 1,0 bzw.
0,9 der Länge des Profilelementes und kurze Einschnitte verfügen
über eine Länge von 0,1 der Länge des Profilelements und die da
zwischen liegenden Längen der Einschnitte sind variabel zwischen den
vorgenannten beiden Grenzwerten.
Die in Umfangsrichtung in jeweiligen Querreihen vorliegenden Profil
elemente weisen in der linken Profilhälfte HL im Profilelement 4₁
beispielsweise einen Einschnitt 7 mit einer Einschnittlänge von 75%
der Profilelementlänge auf. Der in Umfangsrichtung folgende Block 4₂
weist einen kurzen Einschnitt mit einer Länge von 15% der Profilele
mentlänge auf. Dieser Block weist in der Aufstandsfläche mit der Auf
standsbreite A, vgl. hierzu Fig. 2 den Querschnitt, keinen Einschnitt
auf, so daß sich die kurze Einschnittlänge nur im Schulterbereich
auswirkt. Der in Umfangsrichtung weitere Block 4₃ weist einen Ein
schnitt mit der Länge Rl von 85% und der weiter folgende Block 4₄
eine Einschnittlänge mit 17% auf. Der weiter folgende Block 4₅ weist
eine Einschnittlänge Rml von 65% und der weiter folgende Block 4₆ eine
Einschnittlänge von 45% und der weiter folgende Block 4₇ eine Ein
schnittlänge von 85% auf.
Die in Umfangsrichtung in Querrichtung vorliegende Profilelemente
weisen in der rechten Profilhälfte HR Profilelemente 4₁₁ bis 4₁₇
mit vergleichbaren Einschnitten 7 auf, die jedoch mit anderen Ein
schnittlängen als die der ihnen gegenüber angeordneten Profilelemente
vorliegen.
Durch Ermitteln der Amplitude bei festgelegten Teilungslängen läßt
sich die Anordnung und Ausbildung der Einschnitte jeweils so be
stimmen, daß ein breites Frequenzband niedriger Frequenzen erhalten
wird mit dem Ziel, nur ein leicht wahrnehmbares Rauschen im Abroll
geräusch zu erreichen.
Die weiteren Maßnahmen sind in den Fig. 3 bis 9 dargestellt und
erläutert. Nach Fig. 3 liegt ein Profilelement 8₃ mit einem Ein
schnitt 7′ vor, dessen Öffnung an der reifenmittigen Seite x-x
liegt und der sich in Richtung der Schulter S erstreckt, jedoch vor
dem Ende des Profilelementes blind endet. Nach Fig. 4 weist das
Profilelement 8₄ einen Einschnitt 7 auf, dessen Öffnung sich an der
Schulterseite befindet und der in der Mitte des Profilelementes blind
endet, hier jedoch einen weiteren Einschnitt in Form eines an sich
bekannten Feineinschnitts 9 aufweist. Hierdurch wird der Einschnitt
7 als Rille mit einer Breite s und anschließend durch einen schmäleren
und querschnittskleineren Feineinschnitt mit der Breite ss verlängert
und stellt insofern eine Störstelle mit zwei verschiedenen Frequenzen
dar.
Bevorzugt sind die Einschnitte angenähert halb so tief wie die normale
Profil tiefe zwischen den Profilelementen in den Hauptumfangs- und Quer
rillen ausgebildet oder aber sie sind von der Reifenmitte bis zur
Reifenschulter leicht abnehmend bis auf 1/5 der Profiltiefe ausge
bildet. Die Breite s des Einschnitts kann 0,1 dieser Einschnittiefe
betragen und bis zu 300% variieren, so daß je nach Breite des Profil
elements auch eine breite Rille von bis zu 2,5 der Einschnittiefe
vorliegen kann. Bevorzugte Breiten liegen zwischen 1,5 und 4 mm.
Nach Fig. 5 liegt eine abgewandelte Form eines Einschnitts und eines
Feineinschnitts vor. Die Feineinschnittöffnung befindet sich an der
Schulterseite und endet blind im Profilelement. Der zusätzlich vor
gesehene Feineinschnitt ist im Grund des Feineinschnitts ausgebildet
und erstreckt sich über dessen endliche Länge weiter in das Profil
element hinein.
Nach Fig. 6 liegt ein winkelförmig ausgebildetes Profilelement 8₆
vor, dessen Einschnitt 10 ebenfalls eine Winkelform aufweist. Der
Einschnitt kann jedoch im Bereich der Knickstelle enden.
Nach Fig. 7 liegt ein Profilelemente 8₇ vor, das einen Feineinschnitt
zeigt, der in der Mitte des Einschnitts beginnt und im Profil
element endet.
Der Feineinschnitt ist teils im Grund des Einschnitts ausgebildet
und erstreckt sich weiter in das Profilelement hinein und endet auch
hier blind.
Nach Fig. 8 ist ein Profilelement 8₈ dargestellt, das Winkelform auf
weist und bei dem der Einschnitt ebenfalls winkelförmig ausgebildet
ist.
Fig. 9 zeigt eine Gruppe von gebogen ausgebildeten Profilelementen 8₉,
die über im jeweiligen Profilelement unterschiedliche Einschnitt
längen verfügt. Beispielsweise reicht der Einschnitt im unteren
Profilelement etwa bis zu der Stelle, an der sich die Reifenaufstands
fläche befindet. Die Fläche F₁ ist daher frei von jeglicher Einschnitt
kante. Bei dem weiteren Profilelement ist die Aufstandsfläche F₂
mit zusätzlichen Kanten aus dem dort befindlichen, mittig angeordneten
Einschnitt versehen. In dem weiteren Profilelement ist die Fläche F₃
insgesamt durch einen über die gesamte Länge des Profilelements ver
laufenden Einschnitt unterteilt. In dem weiter folgenden Profilelement
ist ebenfalls die Fläche F₄ in der Aufstandsfläche durch die Kanten
des Einschnittes unterteilt. Diese vier unterschiedlichen Einschnitte
erzeugen unterschiedliche Eigenfrequenzen und bilden zusammen gesehen
einen Teil eines Geräuschfrequenzbandes mit kurz aufeinanderfolgenden
Eigenfrequenzen, deren Frequenzspitzen niedrig sind.
Durch die wie vorgeschriebenen, unterschiedlich lang ausgebildeten
Einschnitte und/oder in Kombination angeordneten Feineinschnitte kann
gezielt in jedem Profilelement ein bestimmter Frequenzbereich im
frequenzband erzeugt und auf diese Art und Weise das Profilgeräusch
beeinflußt werden.
Claims (4)
1. Radial-Fahrzeugluftreifen mit einem gürtelverstärkten
profilierten Laufstreifen, bei dem das
Laufflächenprofil (1) aus durch Umfangs- und Quer
bzw. Schrägrillen voneinander getrennten Profil
elementen (4₁, 4₂, . . . ) besteht, die im Laufflächen
bereich unter einem Orientierungswinkel α von 45° bis
90° zur Reifenumfangslinie x-x angeordnet sind, in
bestimmten, jedoch wählbaren Umfangsteilungen (t)
vorliegen und die jeweils mindestens eine Rille (7, 7′,
10) aufweisen, die unterschiedlich lang ausgebildet ist
und über dem Umfang unregelmäßig verteilt vorliegt,
wobei die Rille (7, 7′, 10) eine Länge (RL) von 0,1
bis 1 der Profilelementlänge (R) aufweist.
2. Radial-Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Rille (7, 7′) eine Tiefe (h)
von 4/5 bis 1/5 der Profiltiefe (H) und eine Breite (s)
von 0,2 h bis zu 2,5 h aufweist.
3. Radial-Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Rille (7, 7′) mit einem
Feineinschnitt (9) kombiniert vorliegt, wobei der
Feineinschnitt an die Rille anschließend ausgebildet
und angeordnet ist und/oder sich in diese hinein
erstreckt, wobei der letztere dabei im Rillengrund
ausgebildet ist.
4. Radial-Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Rillen (7, 7′) in den
Profilelementen des Schulterbereichs (8₃ bis 8₅)
mit geraden Begrenzungskanten gerade und parallel
verlaufend ausgebildet und in den Profilelementen
(8₆, 8₈) mit gewinkelten Begrenzungskanten gerade
und parallel, mindestens jedoch zu einer der Begren
zungskanten parallel verlaufend ausgebildet und in den
Profilelementen (8₇, 8₉) mit gebogen ausgebildeten
Profilkanten im wesentlichen gebogen und parallel zu
diesen Kanten verlaufend ausgebildet sind.
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