DE60002321T2

DE60002321T2 - Rad mit schalldämpfung

Info

Publication number: DE60002321T2
Application number: DE60002321T
Authority: DE
Inventors: Alain Vaxelaire; Denis Alff; Etienne Renard
Original assignee: Michelin Recherche et Technique SA Switzerland; Societe de Technologie Michelin SAS
Current assignee: Michelin Recherche et Technique SA Switzerland; Societe de Technologie Michelin SAS
Priority date: 1999-06-08
Filing date: 2000-06-05
Publication date: 2004-03-04
Anticipated expiration: 2020-06-06
Also published as: JP2003501305A; EP1187730B1; US20020063468A1; ATE238170T1; EP1187730A1; WO2000074957A1; DE60002321D1; US6726291B2; FR2794683A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Rad für ein Fahrzeug, und besonders ein Rad, das besondere, schalldämpfende Eigenschaften hat.
Wenn sich ein Fahrzeug auf einer Straße bewegt, sitzen der Fahrer und . seine Fahrgäste in einem Fahrgastraum in einer sehr geräuschvollen Umgebung. Und es ist ständige Sorge der Konstrukteure von Kraftfahrzeugen, wie man bestmöglich den Schallpegel ihrer Fahrzeuge begrenzt.
Die Ursprünge dieser Geräusche im Fahrgastraum sind sehr unterschiedlich. Man kann hier die Geräusche aufgrund des Motors oder von aerodynamischem Ursprung benennen, oder die Geräusche, die mit den verschiedenen, hydraulischen Pumpen zusammenhängen, oder die Abrollgeräusche der Reifen auf der Straße.
Diese letztgenannten haben die Stöße zum Ursprung, die beim Abrollen durch die Lauffläche der Reifen auftreten und die durch Körperschall auf den Fahrgastraum des Fahrzeugs übertragen werden. Diese Geräusche liegen in einem sehr großen Frequenzbereich, der zwischen 80 und 800 Hz liegt, besonders mit Spitzen in der Gegend von 250 Hz. Man nennt diese Geräusche "Karosseriedröhnen" oder "Abrollgeräusch".
In diesem Frequenzbereich findet man besonders einen Schwingungsbereich, der für die Schwingung des Lufttorus der inneren Höhlung der Reifen eigentümlich ist, sowie vier Schwingungsbereiche, die für die Schwingung der üblichen Räder eigentümlich sind.
Zahlreiche Untersuchungen wurden unternommen, um zu versuchen, das Geräusch zu begrenzen, das im Fahrgastraum von Fahrzeugen wahr genommen wird. Beispielsweise schlägt die Patentanmeldung JP 4-87 803 vor, eine Wand in den inneren Hohlraum des Reifens einzubringen, um den inneren Lufttorus in zwei Teile zu unterteilen, ihre Schwingungsbereiche wesentlich zu modifizieren, indem man sie jenseits der 500 Hz verlegt, und so die Spitzen des Karosseriedröhnens im Fahrgastraum abzuschwächen, die etwa bei 250 Hz liegen.
Eine andere Vorgehensweise ist in der Anmeldung JP 6-106 903 beschrieben. Diese Anmeldung schlägt vor, in den inneren Hohlraum des Reifens ein alustisches Dämpfungselement einzubringen, zum Beispiel einen Schaum, um die Schwingungen aufgrund der Resonanz des Lufttorus abzuschwächen.
Das Dokument WO 98/02 319 (das dem Oberbegriff der Asprüche 1 und 2 entspricht), schlägt ein Fahrzeugrad vor, in dem die Nase der Kontur der Radscheibe mechanisch verstärkt ist, um die Frequenzen mehrerer Eigenschwingungsbereiche des genannten Rades anzuheben. Dieses Dokument gibt an, daß es ein solches Rad gestattet, die Geräusche abzu- schwächen, die im Fahrgastraum eines Fahrzeugs vernommen werden.
Diese Anmeldungen haben bis heute noch nicht den Gegenstand irgendeiner industriellen Ausführung gebildet, und das Problem, wirksam das Geräusch abzuschwächen, das im Fahrgastraum eines Fahrzeuges wahrgenommen wird, stellt sich nachdrücklich noch immer.
Im folgenden versteht man unter "Profil" eines Rades die Geometrie eines Schnittes des genannten Rades in jeder axialen Ebene des Rades.
Indem man die axialen Ausrichtungen "innen" und "außen" in Bezug auf die Mittelebene eines Rades definiert, versteht man unter "Nase der Kontur" einer Radscheibe den Teil der Scheibe zwischen einer Zone der Anbringung an das Fahrzeug und der Zone der Verbindung mit der Felge, der axial am weitesten außenliegt (siehe 1). Wenn ein Rad in der Seitenansicht und der Ansicht von außen her eine optische Kontinuität zwischen der Scheibe und der äußeren Umstülpung aufweist, dann nennt man ein solches Rad "Full-face"-Rad. Eine solche optische Kontinuität kann besonders dadurch erhalten werden, daß man in. die Scheibe die äußere Umstülpung mit einbezieht und die Scheibe und die Felge auf Höhe des äußeren Endes des äußeren Sitzes zusammenbaut. Ein solches Rad ist im Patent US 5 509 726 dargestellt. Man kann es auch mit einer Scheibe erhalten, die eine mittlere Zone zwischen einer Zone der Verbindung der Scheibe mit der Felge und einer Zone der Anbringung am Fahrzeug aufweist, die sich radial im wesentlichen bis an das äußere Ende des äußeren Felgensitzes erstreckt.
Die Erfindung hat ein Fahrzeugrad zum Gegenstand, das eine Felge und eine Scheibe aufweist, wobei die Scheibe eine im wesentlichen kreisringförmige, zentrale Zone der Anbringung der Scheibe an das Fahrzeug, eine Verbindungszone der Scheibe und der Felge sowie eine Zwischenzone aufweist. Dieses Rad ist dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenzone der Scheibe einen Winkelsektor oder zwei diametral gegenüberliegende Winkelsektoren aufweist, die gegeben sind und in der axialen, federnden Biegsamkeit gegenüber jedem anderen Winkelsektor mit gleichem Winkel zur Mitte versteift sind.
Demzufolge ist die Schwenk-Steifigkeit des genannten Rades bezüglich einer Achse, die durch die Anbringungszone der Scheibe an Fahrzeug hindurchläuft, maximal, wenn die Achse senkrecht zur Mittelachse des oder der gegebenen Winkelsektors bzw. Winkelsektoren steht.
Wie weiter unten noch erläutert wird, weisen die Räder nach der Erfindung eine Doppelung in der Frequenz einer ihrer Eigenschwingungsformen der Scheibe auf, und die mittlere Schwingungsfrequenz dieser beiden Eigenschwingungsformen ist größer als die Frequenz der selben Eigenschwingungsform eines vergleichbaren, üblichen Rades.
Die Anmelderin hat festgestellt, daß dieses Rad bemerkenswerte Eigenschaften der Abschwächung des Karosseriedröhnens bietet, das auf Höhe des Fahrgastraumes eines Fahrzeugs vernommen wird, das mit solchen Rädern ausgestattet ist.
Als Ausführungsbeispiel weist ein Rad nach der Erfindung in dem oder den gegebenen Winkelsektoren) und in mindestens einem Teil des Profils der Scheibe eine Erhöhung mindestens einer Größe auf, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus der Dicke der Scheibe, dem axialen Abstand bezüglich der Mittelebene des Rades und dem radialen Abstand in Bezug auf die Drehachse des Rades besteht.
Wenn die Zwischenzone der Radscheibe eine Durchbruchzone und eine Konturnase aufweist, dann kann man die Dicke, die axiale Position und/ oder radiale Position der Konturnase in dem oder den gegebenen Winkelsektoren) erhöhen.
Diese Erhöhungen können kontinuierlich oder diskontinuierlich sein. Im letzten Fall kann man zum Beispiel örtliche Sickenbildungen vorsehen.
Die Zwischenzone eines Rades nach der Erfindung kann örtlich durch Rippen mit zum Beispiel radialen Ausrichtungen, durch geschweißte Verstärkungen oder durch eine örtliche Verringerung der Oberfläche seiner Durchbrüche ausgesteift sein.
Die Durchbruchzone kann auch örtlich mittels Durchbrüchen ausgesteift werden, die Aussteifungsmittel wie etwa umgeschlagene Ränder aufweisen.
Nach einer anderen Ausführungsweise ist in dem oder den gegebenen Winkelsektoren) die Verbindung zwischen der Scheibe und der Felge unter dem äußeren Sitz der Felge angeordnet, wobei die Verbindung in den anderen Sektoren unter der Montageauskehlung angeordnet ist.
Nach einer alternativen Ausführung ist in dem oder den gegebenen Winkelsektoren) die Verbindung zwischen der Scheibe und der Felge unter der äußeren Umstülpung der Felge angeordnet, wobei die Verbindung in den anderen Sektoren unter der Montageauskehlung angeordnet ist.
Mehrere Ausführungsweisen werden nun nicht einschränkend vorgelegt, wobei man sich auf die folgenden Figuren bezieht:
– 1 stellt einen Halbschnitt eines üblichen Pkw-Rades aus Stahlblech dar;
– 2 stellt eine Frontansicht des Rades der 1 dar;
– 3 stellt den Schwingungsfrequenzgang zweier Räder bei einer Erregung durch einen Stoß dar, mit einem üblichen Rad, das in (a), und einem erfindungsgemäßen Rad, das in (b) abgebildet ist;
– 4 stellt eine übliche Schwingungsform der Scheibe des Rades der 1 und 2 dar, mit einem nicht verformten Rad in (a) und dem selben Rad mit einer verstärkten Verformung in (b);
– 5 stellt eine Frontansicht eines erfingungsgemäßen Rades mit einer ovalen Konturnase dar;
– 6 stellt übereinanderliegend zwei senkrechte Profile der Scheiben der Räder der 1, 2, 5 und 7 dar;
– 7 stellt eine Frontansicht eines anderen, erfindungsgemäßen Rades dar, mit einer Konturnase, deren radiale Position ein Maximum einer Azimutfunktion darstellt;
– 8 stellt in einer Ansicht ähnlich 6 zwei senkrechte Profile einer Scheibe dar, in der der axiale Abstand der Kontur ein oder zwei Maxima darstellt;
– 9 stellt in einer Ansicht ähnlich 6 zwei senkrechte Profile einer Scheibe dar, in der der axiale oder radiale Abstand der Kontur ein oder zwei Maxima darstellen;
– 10 stellt zwei senkrechte Profile einer Full-face-Radscheibe nach der Erfindung dar;
– 11 stellt zwei senkrechte Profile einer zweiten Full-face-Radscheibe nach der Erfindung dar;
– 12 stellt die Ergebnisse einer Analyse in Drittel-Oktav-Bändern eines Versuchsfahrzeugs mit erfindungsgemäßen Rädern dar;
– 13 stellt die Abwicklung in der Azimutfunktion der Biegesteifigkeit zweier Räder nach der Erfindung dar;
– 14 stellt in einer Seitenansicht ein Rad gemäß der Erfindung dar, mit einem Mischverbund unter der Montageauskehlung und unter dem äußeren Sitz; und
– 15 stellt in (a) ein herkömmliches Radprofil und in (b) ein Radprofil mit einem ausgesteiften Durchbruch dar.
In den 1 und 2 ist ein übliches Pkw-Vergleichsrad 1 "5 1/2Jx14CHC-4-36-A" aus Stahlblech dargestellt. Dieses Rad weist eine Felge 10 und eine Scheibe 20 auf. Wenn man als Bezug die Lage der Scheibe 20 relativ zur Mittelebene P des Rades 1 heranzieht, um die axial äußere und inneren Seite zu definieren, dann weist die Felge 10 zwei Krempen, nämlich eine innere 11 und eine äußere 12, einen inneren Sitz 13 und einen äusseren Sitz 14, zwei Wülste oder "humps", nämlich einen inneren 15 und einen äußeren 16, sowie eine Felgenhöhlung 17 auf.
Die Scheibe 20 weist eine mittige Zone der Anbringung am Fahrzeug oder einen Achsträger 21, eine Zone der Verbindung mit der Felge oder Verbundzone 22 und eine Zwischenzone 23 auf. Die Zone der Anbringung am Fahrzeug 21 ist eine im wesentlichen ebene und kreisförmige Zone. Sie weist üblicherweise eine mittige Bohrung und Bohrungen (nicht dargestellt) auf, die dazu bestimmt sind, die Schrauben zur Verbindung mit dem Fahrzeug aufzunehmen. Die Zwischenzone 23 weist eine Konturmulde 24, eine Konturnase 25 und eine Zone 26 mit Durchbrüchen auf, die eine Reihe von Durchbrüchen 27 aufweist (2). Die Konturnase 25 ist der axial am weitesten außenliegende Teil der Scheibe. Der Durchmesser der Konturnase ist d.
Wenn ein solches Rad mechanisch erregt wird, kann es nach mehreren Eigenschwingungsformen in Resonanz treten. Die Bestimmung dieser Eigenformen erfolgt, indem man das Rad zum Beispiel an einem seismischen Massiv befestigt und es dann durch einen Stoß mittels eines dyna mometrischen Hammers erregt, wobei man die relative Beschleunigung bei dieser Erregung mittels Accelerometern aufzeichnet und die Übertragungsfunktion γ/F = ⨍(v) berechnet, wobei y die Beschleunigung ist, gemessen im m/s², F die Kraft des aufgebrachten Stoffes in Newton und v die Schwingungsfrequenz in Hertz ist.
Die 3(A) stellt eine solche Kurve γ/F = ⨍(v) für das Rad der 1 und 2 dar. Auf dieser Kurve vermerkt man die Anwesenheit von drei Spitzen im Bereich von 80–800 Hz. Diese Spitzen entsprechen drei Eigenschwingungsformen, die für das Rad in diesem Frequenzbereich. üblich sind.
Es gibt zwei Eigenschwingungsformen der Scheibe, die hier gesondert angesprochen sind, weil es hauptsächlich die Scheibe 20 ist, die sich verformt, nämlich D₁ und D₂. Man beobachtet auch die erste Eigenschwingungsform der Felge J₁.
Die erste Eigenschwingungsform D₁ wird Kippschwingungsart der Scheibe genannt. Sie entspricht der zweiten Spitze der 3, die gegen 270 Hz hin liegt. Diese Eigenschwingungsform ist in 4 dargestellt. Diese Fig. zeigt in Perspektivdarstellung: in (a) das nicht verformte Rad und in (b) das Rad mit einer stark verstärkten Verformung, die der Eigenschwingungsform entspricht. Diese Eigenschwingungsform ist in der Tat doppelt, denn die Kippbewegung findet in zwei senkrechten Achsen der Kippbewegung mit der selben Frequenz und mit entgegengesetzter Phase statt.
Diese Eigenschwingungsform der Scheibe entspricht einer Kippbewegung der Gruppe der Felge 10 um eine Achse, die in der Ebene des Bereichs der Achse 21 der Scheibe 20 enthalten ist.
Die zweite Eigenschwingungsform der Scheibe ist Pump-Schwingungsform genannt und liegt bei etwa 670 Hz.
In der anderen Eigenschwingungsform ist es in erster Linie die Felge, die sich verformt. Man nennt sie Felgenschwingungsform. Sie liegt bei etwa 240 Hz.
Der Versuch zur Analyse des Karosseriedröhnens auf dem Fahrzeug wird dadurch durchgeführt, daß man einen Dummy, der mit Mikrophonen ausgestattet ist, in den Fahrgastraum eines Fahrzeugs setzt. Die Ausgangssignale der Mikrophone werden aufgezeichnet und analysiert nach akustischer Leistung, und zwar allgemein und in Drittel-Oktav-Bändern. Die Ergebnisse eines solchen Versuchs sind durch die Änderung der akustischen Leistungen der getesteten Lösung dargestellt, in Relation zu den akustischen Leistungen eines Vergleichsmodells.
Im folgenden befaßt man sich besonders mit der Kippschwingungsform der Radscheibe D₁.
5 stellt ein erfindungsgemäßes Rad 2 dar. Dieses Rad weist eine Scheibe auf, deren Konturnase 252 oval ist. Die radiale Lage der Profilnase ändert sich mit dem Azimut und weist in der Achse A zwei diametral gegenüberliegende Maxima sowie in der Achse B zwei diametral gegenüberliegende Minimal auf. Die beiden Achsen A und B sind senkrecht. Die beiden Sektoren S₁ und S₂ haben als Mittelachse die Achse A. Der maxi male Konturnasendurchmesser in der Richtung A ist D, der minimale Durchmesser in der Richtung B ist d. Demzufolge ist, in allen diametral gegenüberliegenden Sektoren S₁ und S₂ der Mittelachse A, wie ihr Winkel zur Mitte auch sein mag, die radiale Höhe der Konturnase 252 wesentlich höher als die, die im Rest der Scheibe des Rades 2 beobachtet wird, sowie die d/2 des üblichen, entsprechenden Rades 1.
6 stellt diese Änderung des radialen Abstands der Konturnase 252 in Funktion des Azimuts dar. Die 6(a) stellt das Profil der Scheibe des Rades 1 dar, gleichgültig, wie ihr Azimut auch sein mal (ausgenommen die nicht dargestellten Durchbrüche). Dieses Profil entspricht auch dem der Scheibe des Rades 2 in einer Axialebene, die durch die Achse B hindurchläuft. Die 6(b) stellt das Profil der Scheibe des Rades 2 in einer axialen Ebene dar, die durch die Achse A hindurchläuft.
Die ovale Form der Konturnase 252 zieht somit eine entsprechende Modifizierung der Zone der Durchbrüche und der Mulde der Scheibenkontur nach sich. Insbesondere ist der Durchmesser der Durchbrüche 272 um so kleiner, je mehr sie sich an die Achse A annähern (5).
Die Erhöhung des radialen Abstandes der Konturnase bezüglich der Achse des Rades 2 zieht eine Erhöhung der Steifigkeit der Scheibe nach sich. Die 13 stellt in der Kurve 1 eine Änderung der axialen Biegesteifigkeit K in Funktion des Azimuts des Rades der 5 dar. Diese axiale Biegesteifigkeit K wird gemessen, indem man den Achsbereich des Rades flach und starr an einer massiven, steifen Unterlage befestigt. Man bringt dann eine örtliche Last in der Folge auf eine Gruppe von Punkten der Felgenkrempe auf, die regelmäßig über den Umfang verteilt sind, und man mißt für jeden Punkt die sich ergebende, axiale Versetzung. Die Abwicklung der Steifigkeit eines Rades unter axialer Biegung K kann auch durch numerische Simulationsmittel zum Beispiel durch finite Elemente bestimmt werden.
13 zeigt deutlich das Vorliegen zweier diametral entgegengesetzter Spitzen dieser axialen Biegesteifigkeit, die unmittelbar der Lageveränderung der Konturnase entspricht.
Demzufolge ist die Schwenksteifigkeit der Scheibe und der Felge relativ zu einer Drehachse, die auf Höhe des Achsenbereiches 21 gelegen ist, maximal, wenn diese Drehachse in Richtung B ausgerichtet ist, die senkrecht zur Richtung A ist.
Diese Änderung der Schwenksteifigkeit des Rades definiert die beiden orthogonalen Richtungen A und B, wie sie den Schwenkbewegungen der ersten Eigenschwingungsform der Radscheibe entsprechen, die beobachtet werden, während man das Rad in Resonanz versetzt. Die erste Resonanz-Eigenschwingungsform wird nun gedoppelt, mit zwei unterschiedlichen Frequenzen an einer, wenn man ein übliches Rad wie das Rad 1 in Resonanz versetzt.
Dies beobachtet man in 3(b): die Eigenschwingungsform der Scheibe D₁ wird zu zwei Spitzen nahe den Frequenzen von 290 und 315 Hz gedoppelt, anstelle der vorigen 270 Hz. Die anderen Schwingungsformen werden nicht wesentlich abgeändert.
7 stellt eines zweite Ausführungsweise eines Rades nach der Erfin dang dar. Wie vorher ändert sich die radiale Lage der Konturnase 253 dieses Rades 3 mit dem Azimut, aber weist nur ein einziges Maximum in Richtung der Achse A auf. Die Form dieser Konturnase ordnet demnach einen Halbkreis einem Halboval zu. Wie im Fall der Scheibe des Rades 2 zieht die Änderung des radialen Abstands der Konturnase eine solche Aussteifung der Scheibe nach sich, daß die Schwenksteifigkeit der Scheibe und der Felge relativ zu einer Drehachse, die auf Höhe des Achsbereiches 21 gelegen ist, maximal ist, wenn diese Drehachse in Richtung B senkrecht zur Richtung A ausgerichtet ist.
Die 13 stellt in ihrer Kurve 2 die Abwicklung der axialen Biegesteifigkeit dieses Rades in Funktion vom Azimut dar. Sehr logisch stellt man eine Spitze der Steifigkeit fest, die einer Spitze der radialen Höhe der Konturnase zugeordnet ist. Man stellt auch bei 180 Grad das Vorliegen einer zweiten, merklich schwächeren Spitze fest.
Das Profil der Scheibe des Rades 3 in einer axialen Ebene, die durch A auf der Seite des Maximums des axialen Abstands der Konturnase D/2 hindurchläuft, entspricht dem der 6(b) und auf der entgegengesetzten Seite dem Profil der 6(a).
Diese beiden ersten Ausführungsweisen eines Rades nach der Erfindung weisen eine ständige Veränderung einer ersten, charakteristischen Größe des Profils der Radscheibe auf: die radiale Position der Konturnase.
Eine andere Ausführungsweise einer Radscheibe nach der Erfindung ist in 8 dargestellt. Diese Figur ist der 6 ähnlich und stellt zwei rechtwinklige Profile der Scheiben 204 des Rades 4 dar. Die Scheibe 204 dieses Rades hat die axiale Position ihrer Konturnase 254, die sich in Funktion des Azimuts ändert. Der axiale Abstand zwischen der Ebene des Achsbereichs 21 und dem axialen Ende der Konturnase 254 ändert sich zwischen h und H. Der Wert H ist einem Durchmesser zugeordnet, der gemäß einer Achse A ausgerichtet ist, und der Wert h dem Durchmesser, der gemäß der Achse B ausgerichtet ist. Wie schon vorher sind A und B rechtwinklig und entsprechen den beiden bevorzugten Richtungen der ersten Resonanz-Eingenschwingungsform der Scheibe. Diese Veränderung des axialen Abstandes der Konturnase in Bezug auf die Mittelebene des Rades kann sehr leicht auf eine örtliche Sickenbildung begrenzt werden.
Die Scheibe 254 kann zwei Maxima des axialen Abstandes der Konturnase oder nur einen einzigen aufweisen.
Die 9 stellt zwei gemäß der Achsen A und B senkrechte Profile einer anderen Scheibe 205 eines Rades 5 der Erfindung dar. Die Konturnase 255 dieser Scheibe 205 hat eine doppelte Änderung des Profils in Funktion des Azimut: In Richtung der Achse A ist der radiale Abstand relativ zur Drehachse maximal und D/2, ebenso wie der axiale Abstand relativ zum Achsbereich 21 H. In Richtung der Achse B ist der radiale Abstand relativ zur Achse des Rades minimal und d/2, und der axiale Abstand relativ zum Achsbereich 21 ist h. Die beiden axialen und radialen Veränderungen der Lage der Konturnase sind somit in Phase. Die axiale Veränderung kann örtlich oder kontinuierlich sein.
Dieses Rad weist so eine wesentlichere Änderung der Schwenksteifigkeit in Funktion des Azimut auf. Die Amplitude des Abstandes zwischen den beiden Schwenk-Eigenschwingungsfrequenzen der Scheibe ist deutlich erhöht. Diese Versetzung erfolgt grundsätzlich zu den hohen Frequenzen hin. Man stellt so fest, daß, während man im wesentlichen die selbe Masse des Rades beibehält, man die Steifigkeit des Rades erhöhen kann.
Die 10 und 11 stellen zwei andere Ausführungsformen einer Radscheibe nach der Erfindung dar, die Full-face-Rädern entsprechen. Wie schon vorher, entsprechen diese Figuren der Überlagerung zweier Profile der Scheibe, um die maximalen Abwicklungen in den senkrechten Richtungen A und B herauszustellen.
Die Scheibe 206 ist eine Scheibe für ein Full-face-Rad. Die Zwischenzone dieser Scheibe weist eine Kontur 29 mit im wesentlichen radialer Ausrichtung sowie eine Mulde 28 auf (10(a)). In der senkrechten Richtung gemäß A (10(b)) stellt man fest, daß die Mulde axial viel mehr geneigt ist, was die Kontur 296 verlängert und oval macht.
Das Beispiel der 11 entspricht einer Erhöhung des axialen Abstands der Kontur 297 in der Richtung A (11(b)), bezogen auf die herkömmliche Kontur 29, die in 11(a) dargestellt ist. Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, daß die Mulde 287 angepaßt ist.
Die in den vorangehenden Figuren vorgelegten Beispiele entsprechen kontinuierlichen Veränderungen eines oder mehrerer, geometrischer Parameter der Zwischenzone der Radscheiben, die dazu bestimmt sind, starke Änderungen der Steifigkeit längs des Azimut einzuführen. Diese Veränderungen können auch durch örtliche Sickenbildung erreicht werden. Unter den nutzbaren Parametern befindet sich auch die Dicke der Scheibe. Man kann so zum Beispiel die Dicke der Konturnase in einem gegebenen Winkelsektor erhöhen, um eine genaue Definition der beiden Achsen A und B zu erhalten.
Die 14 stellt eine andere Ausführungsweise eines Fades 8 nach der Erfindung dar. Dieses Rad 8 hat eine Einpassung der herkömmlichen Scheibe unter der Aushöhlung 17 der Felge 10 im größten Teil seines Umfanges. Aber es hat auch zwei Arme 228, die unmittelbar unter dem äußeren Sitz 14 der Felge 10 angeschweißt sind. Diese beiden Arme 228 sind um 180° zueinander gemäß einer Achse A versetzt: angeordnet und erhöhen wie vorher sehr merklich die axiale Biegesteifigkeit in der Richtung A, das heißt, bei einer Biegung um B.
Die 15(a) stellt im Axialschnitt einen Schnitt eines Rades 9 nach der Erfindung mit einem Durchbruch 27 dar. Dieser Schnitt: ist ähnlich dem eines herkömmlichen Rades. Das Rad 9 weist einen Durchbruch 279 auf, dessen Ränder 280 nach innen durch einen komplementären mechanischen Vorgang zurückgeschlagen wurden. Dieser Durchbruch ist in 15(b) zu sehen. Der einwärts gebogene Rand 280 erhöht erheblich die Biegesteifigkeit der Scheibe gemäß dem entsprechenden Azimut. Dies ist eine andere Ausführungsweise eines Rades der Erfindung.
Die erfindungsgemäßen Scheiben können leicht verwirklicht werden, indem man Herstellungsmethoden verwendet, die herkömmlicherweise bei der Herstellung von Radscheiben verwendet werden: durch Tiefziehen oder Stanzen mit geeigneten Werkzeugen kann man die Scheiben mit einer oval geformten Konturnase oder mit Änderungen der axialen Lagen oder auch Durchbrüche mit veränderten Abmessungen erhalten. Eine Veränderung der örtlichen Dicke kann dadurch erreicht werden, daß man komplementäre Stücke ansetzt.
Die Eigenschwingungsformen eines Rades können experimentell bestimmt werden, wie man bereits gesehen hat. Man kann sie auch durch finite Elemente erhalten.
Die Tabelle 1 stellt Ergebnisse solcher Berechnungen für verschiedene Räder (Vergleichsräder und erfindungsgemäße Räder) dar. Diese Räder sind als Modell nachgebildet, ohne Durchbrüche zu berechnen, und demnach weichen die Ergebnisse von tatsächlichen Versuchen ab.
Die dritte Spalte der Tabelle 1 gibt die beiden Schwingungsfrequenzen der ersten Eigenschwingungsform der Scheibe an, und die vierte die Abweichung der mittleren Frequenz, bezogen auf ein Bezugsrad.
Tabelle 1
Die Ergebnisse zeigen, daß die örtliche Aussteifung der Radscheibe deutlich eine Verdoppelung der Frequenzen der ersten Eigenschwingungsform der Scheibe D i nach sich zieht. Die Amplitude dieser Verdoppelung ist eine Funktion der Amplitude der geometrischen Veränderungen der Scheiben und deren Form.
Die Amplitude der Veränderungen ist besonders bemerkenswert bei Fullface-Rädern, wobei man gleichzeitig die selben Amplituden der Veränderung der geometrischen Parameter in Funktion des Azimuts beachtet.
Diese Ergebnisse werden durch Testergebnisse bestätigt, die in 3(b) vorgelegt sind. Dieser Test wurde mit einem Rad durchgeführt, bei dem zwei Sektoren mit einigen zwanzig Grad und diametral gegenüberliegend durch Verdoppelung der Dicke der Konturnase (Einschweißen von Verstärkungsstücken) ausgesteift wurden. Die in 3(b) dargestellten Ergebnisse zeigen auch eine Doppelung der Frequenz der ersten Eigenschwingungsform der Scheibe: man geht von 270 Hz für das Bezugsrad auf 290 und 315 Hz für das Rad mit verdoppelter Dicke der Konturnase über.
Ein Versuch auf dem Fahrzeug für dieselben beiden Räder wurde durchgeführt, um zu bestimmten, ob diese Doppelung der Schwingungsfrequenz der ersten Eigenschwingungsform der Scheibe D₁ einen Einfluß auf das Karosseriedröhnen hatte, das im Fahrgastraum eines Fahrzeugs vernommen wurde. Das Fahrzeug war ein Renault Megane, der mit vier identischen Rädern ausgestattet war, die dem Bezugsrad 1 entsprachen, und dann mit dem Rad mit verdoppelter Konturnasendicke nach der Erfindung. Die Reifen waren Michelins MXT E, und die Versuchsgeschwin digkeit betrug 80 km/h.
12 legt die Ergebnisse der Analyse des Versuches auf dem vorangehenden Fahrzeug in Drittel-Oktav-Bändern vor. Diese Analyse gibt die Abweichung an, die bei der Lösung 2 gemessen wurde, bezogen auf Bezugsräder, im Frequenzbereich von 80–800 Hz.
Man stellt eine spürbare Verringerung des Karosseriedröhnens fest, die 1,5 dBA in dem Band erreichen konnte, das auf 250 Hz zentriert ist, das Band, auf dem die Spitzen des Karosseriedröhnens liegen.
Dieses Ergebnis zeigt, daß die Räder nach der Erfindung wirksam und wesentlich das Karosseriedröhnen abschwächen konnten, das im Fahrgastraum eines Fahrzeugs wahrgenommen wird.

Claims

Fahrzeugrad (3), das eine Felge (10) und eine Scheibe (20) aufweist, wobei die Scheibe eine Zwischenzone (23) zwischen einer im wesentlichen kreisringförmigen, zentralen Zone (21) der Anbringung der Scheibe am Fahrzeug und einer Verbindungszone (22) der Scheibe und der Felge aufweist, und wobei die Zwischenzone (23) der genannten Scheibe (20) einen Winkelsektor (S) aufweist, der gegeben ist und in der axialen, federnden Biegsamkeit gegenüber anderen Winkelsektoren versteift ist, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte, gegebene Winkelsektor (S) bezüglich jedem anderen Winkelsektor mit gleichem Winkel zur Mitte ausgesteift ist.
Fahrzeugrad (2), das eine Felge (10) und eine Scheibe (20) aufweist, wobei die Scheibe eine Zwischenzone (23) zwischen einer im wesentlichen kreisringförmigen, zentralen Zone (21) der Anbringung der Scheibe am Fahrzeug und einer Verbindungszone (22) der Scheibe und der Felge aufweist, und wobei die Zwischenzone (23) der genannten Scheibe (20) zwei Winkelsektoren (S₁, S₂) aufweist, die diametral gegenüberliegen, gegeben sind und in der axialen, federnden Biegsamkeit gegenüber anderen Winkelsektoren versteift sind, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten, gegebenen Winkelsektoren (S₁, S₂) bezüglich jedem anderen Winkelsektor mit gleichem Winkel zur Mitte ausgesteift sind.
Rad nach einem der Ansprüche 1 oder 2, worin in dem oder den gegebenen Winkelsektoren) mindestens ein Teil des Profils der genannten Scheibe eine Erhöhung mindestens einer Größe aufweist, die aus der Gruppe der Dicke der Scheibe, des axialen Abstands in Bezug auf die Mittelebene des Rades und des radialen Abstands in Bezug auf die Drehach se des Rades ausgewählt ist.
Rad nach einem der Ansprüche 1 bis 3, worin die genannte Zwischenzone eine Durchbruchzone und eine Kontur mit einer Konturnase aufweist, wobei die Dicke der genannten Konturnase in dem oder den genannten, gegebenen Winkelsektoren) erhöht ist.
Rad nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin die genannte Zwischenzone eine Durchbruchzone und eine Kontur mit einer Konturnase aufweist und die axiale Lage der genannten Konturnase in dem oder den gegebenen Winkelsektoren) erhöht ist.
Rad nach einem der Ansprüche 1 bis 5, worin die genannte Zwischenzone eine Durchbruchzone und eine Kontur mit einer Konturnase aufweist und die radiale Lage der genannten Konturnase in dem oder den gegebenen Winkelsektoren) erhöht ist.
Rad nach einem der Ansprüche 1 bis 6, worin die genannte Zwischenzone besonders eine Durchbruchzone aufweist und die Oberfläche der genannten Durchbrüche in dem oder den genannten, gegebenen Winkelsektoren) minimal ist.
Rad nach einem der Ansprüche 1 bis 7, worin die genannte Zwischenzone besonders eine Durchbruchzone aufweist und die Ränder der genannten Durchbrüche in dem oder den genannten, gegebenen Winkelsektoren Mittel zur Aussteifung solcher umgeschlagener Ränder aufweisen.
Rad nach einem der Ansprüche 3 bis 7, worin die genannte Erhöhung in einer Azimut-Funktion durchgehend ist.
Rad nach einem der Ansprüche 3 bis 7, worin die genannte Erhöhung durch örtliche Sickenbildungen erhalten ist.
Rad nach einem der Ansprüche 1 bis 10, worin die genannte Zwischenzone radiale Rippen aufweist.
Rad nach einem der Ansprüche 1 bis 11, worin die genannte Zwischenzone geschweißte Verstärkungen aufweist.
Rad nach einem der Ansprüche 1 bis 12, worin in dem oder den genannten, gegebenen Winkelsektoren) die Verbindung zwischen der Scheibe und der Felge unter dem äußeren Sitz der genannten Felge angeordnet ist und die genannte Verbindung in den anderen Sektoren unter der Montage-Auskehlung angeordnet ist.
Rad nach einem der Ansprüche 1 bis 12, worin in dem oder den genannten, gegebenen Winkelsektoren) die Verbindung zwischen der Scheibe und der Felge unter der äußeren Krempe der genannten Felge angeordnet ist, und die genannte Verbindung in den anderen Sektoren unter der Montage-Auskehlung angeordnet ist.