DE60036272T2

DE60036272T2 - Reifengeräuschreduzierungsvorrichtung

Info

Publication number: DE60036272T2
Application number: DE60036272T
Authority: DE
Inventors: Naoki Kobe-shi Yukawa; Tokuzo Kobe-shi Nakajima; Masami Kobe-shi Nishikawa; Chieko Kobe-shi Aoki; Hideaki Kobe-shi Sugihara
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 1999-12-24
Filing date: 2000-12-21
Publication date: 2008-01-10
Anticipated expiration: 2020-12-22
Also published as: EP1125771A3; US6588469B2; US20010006084A1; EP1125771A2; JP2001239804A; EP1125771B1; DE60036272D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Reifengeräuschverminderungssystem, im Spezielleren einen verbesserten Resonanzdämpfer, der in einem Reifenhohlraum angeordnet und an einer Radfelge befestigt ist.
Da in jüngster Vergangenheit die mechanischen Geräusche von Autos, insbesondere von Personenwagen, stark reduziert wurden, besteht die große Notwendigkeit, dass die Geräusche von Reifen, insbesondere von Personenwagenreifen, reduziert werden. Es gibt viele Faktoren bei Reifengeräuschen, eine Umfangsresonanz der Luft in dem ringförmiger Reifenhohlraum ist jedoch ein Hauptfaktor. Das heißt, der Ring aus Luft im Inneren des Reifens, der kontinuierlich um die Felge herum vorhanden ist, wird während eines Laufes durch Schwingungen erregt und schwingt in der Umfangsrichtung mit. Üblicherweise tritt eine Resonanzspitze in Übereinstimmung mit der Reifengröße in einem Frequenzbereich von 50 bis 400 Hz auf.
In dem veröffentlichten japanischen Patent JP-B-7-14682 wird eine Anordnung einer Radfelge und eines Luftreifens, der darauf aufgezogen ist, offenbart, wobei ein kugelförmiger Körper, der aus Gummi, einem Schwammmaterial oder dergleichen hergestellt ist, in dem ringförmigen Reifenhohlraum angeordnet ist, um dessen Durchgängigkeit in Umfangsrichtung zu sperren und eine Resonanz zu beherrschen.
Es besteht jedoch die Tendenz, dass solch ein kugelförmiger Körper das Rotationsgleichgewicht des Reifens bei hohen Geschwindigkeiten stört, da die Innenfläche des Reifens das volle Gewicht des kugelförmigen Körpers, das sich mit zunehmender Drehgeschwindigkeit erhöht, aufnimmt. Ferner besteht die Tendenz, dass es schwierig wird, den Reifen auf eine Radfelge aufzuziehen.
Die EP 0 737 597 1 A beschreibt ein Geräuschverminderungssystem für Fahrzeugreifen gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, umfassend eine Radfelge, einen Luftreifen, der auf die Radfelge aufgezogen werden soll, um einen ringförmigen Reifenhohlraum zu bilden, und einen Resonanzdämpfer, der in dem ringförmigen Reifenhohlraum, welcher durch flexible Prallbleche gebildet ist, die an einem ihrer Enden an der Felge befestigt sind, angeordnet werden soll.
Die US 4,392,522 offenbart ein Reifengeräuschverminderungssystem umfassend ein geräuschdämmendes Mittel, das in der Form eines offenporigen Schaumstoffes im Inneren eines Abschnitts des inneren Reifenvolumens vorgesehen ist. Das geräuschdämmende Mittel ist an der Innenfläche des Reifens oder an der Felge befestigt.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Reifengeräuschverminderungssystem bereitzustellen, in dem eine Resonanz in dem Reifenhohlraum gesteuert wird, um Reifengeräusche zu vermindern, ohne das Gleichgewicht bei hohen Geschwindigkeiten und den Vorgang des Aufziehens auf die Felge zu verschlechtern.
Dieses Ziel wird mit einem Reifengeräuschverminderungssystem mit den Merkmalen von Anspruch 1 erreicht.
Mit dem erfindungsgemäßen Reifengeräuschverminderungssystem nimmt die Innenfläche des Reifens keine oder nur einen Teil der Schwerkraft auf und das Rotationsgleichgewicht des Reifens bei hohen Geschwindigkeiten wird stark verbessert.
Die vorliegende Erfindung wird im Detail in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen beschrieben:
1 ist eine Querschnittsansicht eines Systems, das für das Verständnis der vorliegenden Erfindung von Nutzen ist;
2 und 3 sind schematische Schnittansichten, die jeweils eine Reifen- und eine Felgenanordnung entlang des Reifenäquators zeigen, um Beispiele von Resonanzdämpfern zu zeigen, die für das Verständnis der vorliegenden Erfindung von Nutzen sind; und
4 und 5 sind Schnittansichten, die jeweils ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Resonanzdämpfers zeigen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst ein Reifengeräuschverminderungssystem 1 einen Luftreifen 2, eine Radfelge 3a und einen Resonanzdämpfer 6.
In den Zeichnungen ist der Luftreifen 2 auf die Radfelge 3a aufgezogen und ein ringförmiger, geschlossener Hohlraum 4 ist um die Radfelge 3a herum gebildet. Der Resonanzdämpfer 6 ist in dem ringförmigen Hohlraum 4 angeordnet.
Der Reifen 2 ist ein schlauchloser Reifen, der einen Laufflächenabschnitt 2T, ein Paar Seitenwandabschnitte 2S und ein Paar Wulstabschnitte 2B umfasst.
In dieser Ausführungsform ist der Reifen 2 ein Radialreifen für Personenwagen.
Die Radfelge 3a ist um eine Platte 3b herum vorgesehen, und diese bilden ein Rad 3. Die Felge 3a umfasst ein Paar axial beabstandeter Wulstsitze, auf denen die Reifenwulstabschnitte 2B sitzen, ein Felgenbett zwischen den Wulstsitzen und ein Paar Hörner 10, die sich jeweils radial von einem der Wulstsitze entlang der axialen Außenfläche des Wulstabschnitts 2B nach außen erstrecken.
Der Resonanzdämpfer 6 gemäß der vorliegenden Erfindung ist aus einem relativ dünnen, flexiblem Material hergestellt und derart aufgebaut, dass er sich während eines Laufes auf Grund einer Zentrifugalkraft von der Radfelge 3a in Richtung des Reifens anhebt und somit den ringförmigen Hohlraum 4 sperrt.
Für den Resonanzdämpfer 6 können verschiedene gummiartige, feste Materialien, gummiartige, poröse Materialien, faserartige Materialien und dergleichen verwendet werden.
Für die gummiartigen, festen Materialien kann zum Beispiel Dienkautschuk wie z. B. Naturkautschuk (NR), Isoprenkautschuk (IR), Butadienkautschuk (BR), Styrol-Butadienkautschuk (SBR), Nitrilkautschuk (NBR), Chloroprenkautschuk (CR) und dergleichen verwendet werden.
Für die porösen Materialien können verschiedene Schwammgummis oder Schaumgummis entweder aus geschlossenporigem oder offenporigem Schaumstoff verwendet werden.
Für die faserartigen Materialien kann ein Faserstoff, der aus organischen Fasern wie z. B. Filz, einer Art von Papier und dergleichen hergestellt ist, verwendet werden.
Vorzugsweise werden Schaumgummis wie z. B. Polyethylenschaumstoff und Polyurethanschaumstoff verwendet.
In 1 und 2, die nicht der Erfindung entsprechen, ist ein loses Band 5 als ein Beispiel des Resonanzdämpfers 6 gezeigt. Das lose Band 5 ist eine geschlossene Schlinge, die aus einem elastischen Material hergestellt ist und um die Radfelge 3a herum angeordnet ist. Somit ist es an der Radfelge 3a befestigt.
Der Innendurchmesser D des losen Bandes 5 ist in einem Bereich von mehr als dem 1,02-, vorzugsweise mehr als dem 1,07-, noch bevorzugter mehr als dem 1,10-fachen des Durchmessers Dr der Radfelge 3a festgelegt. Der Innendurchmesser D beträgt jedoch vorzugsweise weniger als das 0,98-, bevorzugter weniger als das 0,96-fache des Innendurchmessers Di des Reifens, gemessen an dem Reifenäquator in dem Zustand, in dem der Reifen normal aufgepumpt, aber mit keiner Reifenbelastung belastet ist.
In 1 ist das lose Band 5 der Einfachheit halber derart veranschaulicht, als ob es ein Kreis wäre und zwischen dem Reifen und der Felge koaxial mit dem Reifen schweben würde.
In dem in 2 gezeigten Beispiel ist das lose Band 5 nur um die Radfelge 3a herum gelegt und weder an dem Reifen 2 noch an dem Rad 3 befestigt. Daher verhält sich das lose Band 5 in dem ringförmigen Hohlraum 4 auf Grund einer Kraft F wie der Schwerkraft, Zentrifugalkraft etc. derart, dass ein Abschnitt mit der Radfelge 3a in Kontakt tritt, ein gegenüberliegender Abschnitt 5c jedoch in Kontakt mit oder in die Nähe der Innenfläche des Laufflächenabschnitts 2T gelangt, wie in 2 gezeigt. Diese Abschnitte sind nicht immer feste Abschnitte. Ihre Positionen andern sich in Über einstimmung mit der Drehung, da das lose Band 5 frei ist. Infolgedessen teilt das lose Band 5 den ringförmige Hohlraum 4 in unbestimmte Teile wie z. B. zwei Teile 4a und 4b in 2. Demgemäß kann das Auftreten von stehenden Wellen in Grundschwingung und Oberschwingungen vollständig verhindert werden.
Hingegen ist das lose Band 5 in 3, die eine Abwandlung des in 2 gezeigten Beispiels zeigt, an der Radfelge 3a an einem Punkt (A) befestigt.
In 4, die ferner ein erfindungsgemäßes System zeigt, ist das lose Band 5 an der Radfelge 3a an einer Vielzahl von Punkten (A) befestigt, sodass die Abschnitte 5c zwischen den befestigten Punkten (A) locker sind. Üblicherweise sind die befestigten Punkte (A) in der Umfangsrichtung an sowohl dem losen Band als auch dem Umfang der Felge 3a gleichmäßig vorgesehen, um die lockeren Abschnitte 5c gleichmäßig um die Radfelge 3a herum zu bilden.
5 zeigt eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei der Resonanzdämpfer 6 ein lockerer Streifen 7 mit einer bestimmten Länge ist und wobei beide Enden 7a und 7b davon an der Radfelge 3a befestigt sind und der Abschnitt 7c zwischen den befestigten Punkten (A) locker ist.
In 5 ist ein einzelner lockerer Streifen 7 angeordnet, es ist jedoch auch möglich, zwei oder mehr lockere Streifen 7 vorzusehen.
Die lockeren Abschnitte 5c des losen Bandes 5s und die lockeren Abschnitte 7c des lockeren Streifens 7 werden daher während eines Laufes auf Grund einer Zentrifugalkraft F angehoben.
Um die losen Bänder den 5 in 3 und 4 und den lockeren Streifen 7 an der Radfelge 3a zu befestigen, können verschiedene Klebstoffe, Schrauben, Bolzen und dergleichen verwendet werden. Vorzugsweise sind sie am Grund des Felgenbettes befestigt, um ein Aufziehen eines Reifens nicht zu behindern. Aus demselben Grund ist auch der lockere Abschnitt während des Aufziehens des Reifens gefaltet.
Um die Durchgängigkeit in Umfangsrichtung des ringförmigen Hohlraums 4 wirksam zu sperren, sind die Größen der lockeren Abschnitte 5c und 7c derart festgelegt, dass diese Abschnitte auf eine Höhe Ha von zumindest 50 %, vorzugsweise mehr als 70 %, noch bevorzugter mehr als 100 % () und noch bevorzugter in einen Bereich von 80 bis 95 % der Querschnittshöhe des ringförmigen Hohlraums 4 {=(Di – Dr)/2} angehoben werden.
In einem Meridianquerschnitt des Reifens in dem normal aufgepumpten Zustand muss die Sperrfläche Sb oder die Querschnittsfläche eines Teils des ringförmigen Hohlraums, wobei der Teil durch das Anheben der lockeren Abschnitte 5c, 7c gesperrt wird, mehr als 30 %, vorzugsweise mehr als 40 % der gesamten Querschnittsfläche Sa betragen.
Daher ist in dem Fall der oben erwähnten porösen Materialien die Breite BW in einem Bereich von nicht weniger als 20 % der maximalen Breite W des ringförmigen Hohlraums 4 festgelegt und die Dicke ist in einem Be reich von 2 bis 30 mm, vorzugsweise 3 bis 20 mm, bevorzugter 3 bis 10 mm festgelegt.
Im Fall von gummiartigen, festen Materialien und faserartigen Materialen ist die Breite BW in einem Bereich von nicht weniger als 40 %, vorzugsweise nicht weniger als 45 %, bevorzugter 50 bis 95 % der maximalen Breite W festgelegt und die Dicke ist in einem Bereich von 0,5 bis 6 mm, vorzugsweise 0,5 bis 3 mm, noch bevorzugter 0,5 bis 2 mm festgelegt.
Vergleichstests
Geräuschtest
Während einer Fahrt mit einem japanischen FR-Personenwagen mit 2000 ccm auf einer Geräuschteststrecke (raue Asphaltstraße) bei einer Geschwindigkeit von 60 km/h, wurde ein Gesamtgeräuschpegel von 226, 240 und 253 Hz in der Nähe der Ohren des Fahrers gemessen. In den Tabellen 1A, 1B und 1C sind die Ergebnisse in dB angegeben, wobei eine Differenz von Ref. 1 verwendet wird.

Reifengröße 195/65R15
Felgengröße 15X6JJ (Felgendurchmesser 380,2 mm)
Reifendruck 200 KPa

Felgenaufziehtest

Der Einbau des Dämpfers und das händische Aufziehen des Reifens auf das Rad in solch einem Zustand, in dem der Dämpfer bereits eingebaut ist, wurden von einem Fachmann bewertet. Tabelle 1A

Reifen	Ref	Bsp.1	Bsp.2	Bsp.3	Bsp.4	Bsp.5	Bsp.6	Bsp.7	Bsp.8	Bsp.9
Dämpfer	-	Fig.2	Fig.3	Fig.4	Fig.5	Fig.5	Fig.5	Fig.5	Fig.5	Fig.5
Material	-	Gummi	Gummi	Gummi	Gummi	Gummi	Gummi	Gummi	Gummi	Gummi
Dicke (mm)	-	1,1	1,1	1,1	1,1	1,1	1,1	1,1	1,1	1,1
Breite BW(mm)	-	110	110	110	110	110	110	140	80	110
BW/W(%)	-	58	58	58	58	58	58	73	42	58
Loses Band
D(mm)	-	446	446	477	-	-	-	-	-	-
D/Dr	-	1,17	1,17	1,25	-	-	-	-	-	-
Lockerer Streifen
Anzahl	-			-	1	2	1	1	1	1
Anhebehöhe Ha(mm)	-			-	130	130	110	130	130	80
Ha/H(%) *1	-			-	100	100	84	100	100	62
Sb/Sa(%) *2	-			-	64	64	60	64	46	46
Geräusch (dB)	0	–4	–4,2	–1,4	–6,8	–7,9	–5	–7,2	–3,6	–3,5
Aufziehen auf Felge	gut	gut	gut	gut	gut	nicht gut	gut	gut	gut	gut

Tabelle 1B

Reifen	Bsp.10	Bsp.11	Bsp.12	Bsp.13	Bsp.14	Bsp.15	Bsp.16	Bsp.17	Bsp.18
Dämpfer	Fig.2	Fig.3	Fig.4	Fig.5	Fig.5	Fig.5	Fig.5	Fig.5	Fig.5
Material *3	Schwamm	Schwamm	Schwamm	Schwamm	Schwamm	Schwamm	Schwamm	Schwamm	Schwamm
Dicke (mm)	5	5	5	5	5	5	5	5	5
Breite BW(mm)	110	110	110	110	110	110	140	80	110
BW/W(%)	58	58	58	58	58	58	73	42	58
Loses Band
D(mm)	446	446	477						-
D/Dr	1,17	1,17	1,25						-
Lockerer Streifen
Anzahl			-	1	2	1	1	1	1
Anhebehöhe Ha(mm)			-	130	130	110	130	130	80
Ha/H(%)*1			-	100	100	84	100	100	62
Sb/Sa(%)*2			-	64	64	60	64	46	46
Geräusch (dB)	–5,7	–5,8	–6,2	–7,2	–8	–6	–7,7	–4,5	–5
Aufziehen auf Felge	gut	gut	gut	gut	nicht gut	gut	gut	gut	gut

Tabelle 1C

Reifen	Bsp.19	Bsp.20	Bsp.21	Bsp.22
Dämpfer	Fig.2	Fig.2	Fig.2	Fig.2
Material *3	Schwamm	Schwamm	Schwamm	Schwamm
Dicke (mm)	10	10	10	10
Breite BW(mm)	110	90	70	50
BW/W(%)	58	47	37	26
Loses Band
D(mm)	446	446	446	446
D/Dr	1,17	1,17	1,17	1,17
Anhebehöhe Ha(mm)				-
Ha/H(%) *1				-
Sb/Sa(%) *2				-
Geräusch (dB)	–6,4	–4,8	–4	–3,6
Aufziehen der Felge	gut	gut	gut	gut

*1) Querschnittshöhe H = (Di – Dr)/2 des ringförmige Reifenhohlraumes = 130 mm
*2) Querschnittfläche Sa des ringförmige Reifenhohlraumes = 189,8 cm²
*3) Polyurethanschaum (spezifisches Gewicht 0,022)

Claims

Reifengeräuschverminderungssystem, das umfasst: – eine Radfelge (3a), – einen Luftreifen (11) zum Aufziehen auf die Radfelge, um einen ringförmigen Reifenhohlraum (4) zu bilden, und – einen Resonanzdämpfer (6) zum Anordnen in dem ringförmigen Reifenhohlraum, dadurch gekennzeichnet, dass – der Dämpfer (6) eines von einem ringförmigen, elastischen, losen Band, das um die Felge herum angeordnet ist, und einem flexiblen, lockeren Streifen mit einer bestimmten Länge ist, und – der Dämpfer (6) an der Radfelge (3a) zumindest an zwei Punkten (A) befestigt ist, sodass ein Abschnitt (5c, 7c) zwischen den zwei befestigten Punkten (A) locker ist, wodurch der lockere Abschnitte (5c, 7c) während eines Laufes auf Grund einer Zentrifugalkraft angehoben wird, um den ringförmigen Reifenhohlraum zu blockieren.
Reifengeräuschverminderungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Anhebehöhe des lockeren Abschnitts zumindest 50 % der Querschnittshöhe des ringförmigen Hohlraumes beträgt.
Reifengeräuschverminderungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Anhebehöhe des lockeren Abschnitts mehr als 70 % der Querschnittshöhe des ringförmigen Hohlraumes beträgt.
Reifengeräuschverminderungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Anhebehöhe des lockeren Abschnitts mehr als 100 % der Querschnittshöhe des ringförmigen Hohlraumes beträgt.
Reifengeräuschverminderungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Anhebehöhe (Ha) des lockeren Abschnitts in einem Bereich von 80 bis 95 % der Querschnittshöhe des ringförmigen Hohlraumes liegt.
Reifengeräuschverminderungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Resonanzdämpfer aus einem gummiartigen, porösen Material hergestellt ist.
Reifengeräuschverminderungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Resonanzdämpfer aus einem gummiartigen, kompakten Material hergestellt ist.
Reifengeräuschverminderungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Resonanzdämpfer aus einem faserartigen Material hergestellt ist.
Reifengeräuschverminderungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Resonanzdämpfer (6) eine Breite (BW) in einem Bereich von nicht weniger als 20 % der maximalen Breite des ringförmigen Reifenhohlraumes und eine Dicke in einem Bereich von 2 bis 30 mm aufweist.
Reifengeräuschverminderungssystem nach einem der Ansprüche 7 oder 8, wobei der Resonanzdämpfer eine Breite in einem Bereich von nicht weniger als 40 % der maximalen Breite des ringförmigen Reifenhohlraumes und eine Dicke in einem Bereich von 0,5 bis 6 mm aufweist.
Reifengeräuschverminderungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpfer (6) an der Radfelge an zumindest drei Punkten (A) befestigt ist.
Reifengeräuschverminderungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpfer (6) aus einem Streifen (7) gebildet ist, der an der Radfelge (3a) an seinen beiden Enden befestigt ist.