DE102018207695A1

DE102018207695A1 - Fahrzeugradbauteil aufweisend eine Vielzahl an Hohlraum-Resonatoren

Info

Publication number: DE102018207695A1
Application number: DE102018207695.2A
Authority: DE
Inventors: Makram Zebian; Oliver Schürmann
Original assignee: Continental Reifen Deutschland GmbH
Current assignee: Continental Reifen Deutschland GmbH
Priority date: 2018-05-17
Filing date: 2018-05-17
Publication date: 2019-11-21

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeugradbauteil (1, 2) aufweisend eine innere Oberfläche (11) welche bei dem an einem Fahrzeugrad montierten Fahrzeugradbauteil (1, 2) einen Reifeninnenraum (10) des Fahrzeugrades mitbegrenzt, wobei am Fahrzeugradbauteil (1, 2) eine Vielzahl an Hohlraum-Resonatoren (4) angeordnet ist, wobei jeder Hohlraum-Resonator (4) einen Hohlraum (6) und eine Öffnung (7), über welche der Hohlraum (6) mit dem Reifeninnenraum (10) in Verbindung steht, aufweist. Aufgabe ist ein Fahrzeugradbauteil, das bei vereinfachter Herstellung verbesserte akustische Eigenschaften aufweist.Dies wird dadurch erreicht, dass im Reifeninnenraum (10) des Fahrzeugradbauteils (1,2) an der inneren Oberfläche (11) ein zusammenhängend ausgebildetes Akustikelement (3) angeordnet ist, dass das Akustikelement (3) die Vielzahl an Hohlraum-Resonatoren (4) aufweist und dass jeder Hohlraum-Resonator (4) der Vielzahl an Hohlraum-Resonatoren (4) ein Material mit einer Massendichte von mindestens 600 kg/maufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeugradbauteil aufweisend eine innere Oberfläche welche bei dem an einem Fahrzeugrad montierten Fahrzeugradbauteil einen Reifeninnenraum des Fahrzeugrades mitbegrenzt, wobei am Fahrzeugradbauteil eine Vielzahl an Hohlraum-Resonatoren angeordnet ist, wobei jeder Hohlraum-Resonator einen Hohlraum und eine Öffnung, über welche der Hohlraum mit dem Reifeninnenraum in Verbindung steht, aufweist.
Bei einem auf einer Fahrbahn abrollenden Fahrzeugluftreifen, welcher luftdicht auf einer Felge montiert ist, entstehen Geräusche durch Vibrationen der Luft im von dem Reifen und der Felge eingeschlossenen Reifeninnenraum. Hierbei bilden sich Resonanzen, d.h. Frequenzen, bei welchen der Schalldruckpegel besonders hoch ist, aus. Bei Reifen für Personenkraftwagen liegen übliche Resonanzfrequenzen bei 200 Hz bis 250 Hz. Die Geräusche werden im Wesentlichen in den Fahrgastraum übertragen.
Als Maßnahme zur Reduzierung solcher Geräusche wird in der DE 199 01 820 A1 ein Fahrzeugluftreifen offenbart, der von seiner Innenschicht nach radial außen hin in den Reifen an sich integriert eine Vielzahl an Hohlraum-Resonatoren aufweist, wobei jeder Hohlraum-Resonator einen Hohlraum und einen den Hohlraum mit der inneren Reifenoberfläche verbindenden Mündungskanal aufweist. Die Resonanz-Frequenz eines solchen Hohlraum-Resonators kann über die Geometrie des Hohlraum-Resonators bestimmt und somit an die gewünschten akustischen Eigenschaften angepasst werden. Einen solchen Hohlraum-Resonator in den Reifen selbst einzubringen ist allerdings aufwändig und schwierig. Insbesondere die zerstörungsfreie Entformung des Formmittels ist aufwändig.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Fahrzeugradbauteil zur Verfügung zu stellen, das bei vereinfachter Herstellung verbesserte akustische Eigenschaften aufweist.
Die Aufgabe wird gelöst, indem im Reifeninnenraum des Fahrzeugradbauteils an der inneren Oberfläche ein zusammenhängend ausgebildetes Akustikelement angeordnet ist, indem das Akustikelement die Vielzahl an Hohlraum-Resonatoren aufweist und indem jeder Hohlraum-Resonator der Vielzahl an Hohlraum-Resonatoren ein Material mit einer Massendichte von mindestens 600 kg/m³ aufweist.
Die Vielzahl an Hohlraum-Resonatoren ist als zusammenhängendes Akustikelement ausgebildet. Sie sind Teil des Akustikelements, welches im Reifeninnenraum an der inneren Oberfläche angeordnet ist. Aufwändige Maßnahmen zur Integration der Hohlraum-Resonatoren in das Fahrzeugradbauteil an sich, d.h. eine Integration der Hohlraum-Resonatoren auf der vom Reifeninnenraum abgewandten Seite der inneren Oberfläche des Fahrzeugradbauteils, sind nicht nötig. Das Akustikelement kann als eigenständiges Bauteil an der inneren Oberfläche angeordnet sein. Vorteile wie das einfache Anbringen des Gehäuses an der inneren Oberfläche, die Nachrüstbarkeit eines jeden Reifenbauteils sowie die einfache Montage und Demontage eines Reifenbauteils aufweisend ein solches Akustikelement können dabei genannt werden.
Der Reifeninnenraum eines Fahrzeugradbauteils ist dabei der vom Fahrzeugradbauteil abgewandte an die innere Oberfläche anschließende Bereich oder Raum, der beim am Fahrzeugrad montierten Fahrzeugradbauteil den von Fahrzeugluftreifen und Felge eingeschlossenen Reifeninnenraum bildet oder mitbildet. Das Volumen außerhalb des Hohlraum-Resonators kann der Reifeninnenraum des Fahrzeugradbauteils sein.
Bei dem Radbauteil kann es sich um eine Felge oder um einen Fahrzeugluftreifen handeln. Dementsprechend kann die innere Oberfläche eine radial äußere Felgenoberfläche oder eine luftundurchlässige Innenschicht eines Fahrzeugluftreifens sein.
Die Hohlraum-Resonatoren können durch akustische Schwingungen im Reifeninnenraum, insbesondere bei ihrer jeweiligen Eigenfrequenz, angeregt werden und den Schalldruckpegel zumindest teilweise mindern. In der Regel mindert ein Hohlraum-Resonator Geräusche in einem schmalen Frequenzbereich um seine Eigenfrequenz. Über die Geometrie des Hohlraum-Resonators kann dessen Eigenfrequenz gezielt, z.B. auf eine typische Resonanzfrequenz eines Fahrzeugrades, eingestellt werden. Eine besonders effiziente Geräuschminderung kann erfolgen, wenn für die Frequenzabstimmung des Hohlraum-Resonators oder der Hohlraum-Resonatoren die Resonanzfrequenzen berücksichtigt werden, die sich im Betrieb des Rades inklusive aller Einbauten, insbesondere inklusive des Gehäuses, einstellt. Des Weiteren können die Lufttemperatur im Reifeninnenraum und der durch die Drehgeschwindigkeit erzeugte Doppler-Effekt berücksichtigt werden.
Über die Vielzahl an Hohlraum-Resonatoren kann die Geräuschminderung besonders effizient an die jeweiligen akustischen Gegebenheiten des Fahrzeugradbauteils angepasst werden. Die Vielzahl an Hohlraum-Resonatoren entspricht gemäß der Erfindung zumindest 10 Hohlraum-Resonatoren, bevorzugt zumindest 20 Hohlraum-Resonatoren, besonders bevorzugt zumindest 200 Hohlraum-Resonatoren. Durch entsprechende Positionierung und Auswahl der Eigenfrequenzen kann die Geräuschminderung optimiert werden. Bei gleichen oder weitgehend gleichen Eigenfrequenzen der Vielzahl an Hohlraum-Resonatoren kann eine eventuell bekannte Resonanz des Reifeninnenraums hervorragend gemindert werden. Bei einer breiteren Streuung der Eigenfrequenzen können Geräusche in einem breiteren Frequenzspektrum gemindert werden.
Die Vielzahl an Hohlraum-Resonatoren weist dabei ein Material mit einer Massendichte von mindestens 600 kg/m³ auf. Ein solches Material eignet sich hervorragend zum Einsatz in einem Hohlraum-Resonator.
Hierdurch ist ein Fahrzeugradbauteil zur Verfügung zu gestellt, das bei vereinfachter Herstellung verbesserte akustische Eigenschaften aufweist.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist das Akustikelement mittels eines Haftmittels mit der inneren Oberfläche des Fahrzeugradbauteils verbunden. Es handelt sich bevorzugt um ein Dichtmittel. Dies erlaubt eine feste Verbindung des Akustikelements mit der inneren Oberfläche. Hierdurch ist eine einfache Anbringung und/oder Nachrüstung des Fahrzeugradbauteils mit dem Akustikelement ermöglicht.
Bei dem Haftmittel kann es sich um ein Dichtmittel und / oder um ein Klebemittel handeln. Bei Anbringung des Akustikelements an der Reifenoberfläche handelt es sich bevorzugt um ein Dichtmittel, besonders bevorzugt um ein selbsttätig abdichtendes Dichtmittel. Bei der Anbringung des Akustikelements an der Felge handelt es sich bevorzugt um ein Klebemittel.
Bei dem Dichtmittel handelt es sich insbesondere um ein Polyurethan-Gel oder um ein butylkautschukbasiertes Dichtmittel. Bevorzugt handelt es sich um ein butylkautschukbasiertes Dichtmittel in Kombination mit einem Klebemittel. Bei dem Klebemittel kann es sich um ein Klebeband und/oder einen silikonbasierten Kleber und/oder einen Zwei-Komponenten-Kleber und/oder einen Baukleber und/oder einen Polyurethan-Kleber und/oder einen kautschukbasierten Kleber und/oder einen Reifenreparaturkleber und/oder einen Sekundenkleber und/oder einen Kleber basierend auf Cyanacrylat und/oder basierend auf einem wasserbasierten Acryl-System mit einer Polyethylenterephthalat-Struktur und/oder basierend auf Acryl-Nitril-Butadien-Kautschuk in Verbindung mit einem in Aceton gelösten Formaldehyd-Harz und/oder basierend auf einem Silan-Polyether und/oder basierend auf einem mit Butyl-Kautschuk vernetzten Polybuten und/oder basierend auf einem Alkoxy-Silikon handeln.
Vorteilhaft ist es, wenn zumindest ein Hohlraum-Resonator der Vielzahl an Hohlraum-Resonatoren als bauchiger Hohlraum-Resonator ausgeführt ist. Ein bauchiger Hohlraum-Resonator weist einen Mündungskanal auf, wobei der Hohlraum mit der Öffnung über den Mündungskanal in Verbindung steht und wobei der Mündungskanal einen kleineren Innendurchmesser aufweist als der Hohlraum. Der Innendurchmesser eines Raums ist der maximale Durchmesser einer Kugel, welche in den jeweiligen Raum einbeschrieben werden kann. Es kann sich bei dem bauchigen Hohlraum-Resonator dabei um einen sogenannten Helmholtz-Resonator handeln. Die Dämpfungseigenschaften eines solchen Hohlraum-Resonators sind besonders effizient und können sehr gezielt eingestellt werden. Die Wirkungsweise ist durch ein Feder-Masse System veranschaulichbar: Dem Volumen innerhalb des Mündungskanal kann eine Masse und dem Volumen des Hohlraums kann eine Federkonstante zugeordnet werden. Durch Vibrationen der Luft im Reifeninnenraum kann dieses Feder-Masse System angeregt und somit der Schalldruck im Reifeninnenraum verringert werden. Eine besonders starke Geräuschreduktion ergibt sich hierbei bei der Eigenfrequenz des bauchigen Hohlraum-Resonators.
Zweckmäßig ist es, wenn alle der Vielzahl an Hohlraum-Resonatoren als bauchige Hohlraum-Resonatoren ausgeführt sind. Es kann aber auch nur ein Teil der Hohlraum-Resonatoren als bauchige Hohlraum-Resonatoren ausgeführt sein.
Die Resonanzfrequenz eines solchen bauchigen Hohlraum-Resonators kann über die geometrischen Eigenschaften hervorragend eingestellt und an die Anforderungen des jeweiligen Einsatzes angepasst werden. Der Mündungskanal kann dabei zylinderförmig ausgestaltet sein. Als vorteilhaft hat es sich dabei herausgestellt, wenn eine Länge L des Mündungskanals 0,01 mm bis 20 mm, bevorzugt 1 mm bis 10 mm, beträgt und / oder wenn eine Fläche F der Öffnung 1% bis 1000 % der quadrierten Länge L des jeweiligen Mündungskanals beträgt und / oder wenn ein Volumen V des Hohlraums 10 bis 10¹⁰ mal größer ist als ein Volumen des Mündungskanals.
Vorteilhaft ist es auch, wenn zumindest ein erster und ein zweiter Hohlraum-Resonator der Vielzahl an Hohlraum-Resonatoren als bauchiger Hohlraum-Resonator ausgeführt ist, wobei der erste und der zweite Hohlraum-Resonator benachbart zueinander angeordnet sind und wobei der Mündungskanal des ersten Hohlraum-Resonators benachbart zum Hohlraum des zweiten Hohlraum-Resonators und der Mündungskanal des zweiten Hohlraum-Resonators benachbart zum Hohlraum des ersten Hohlraum-Resonators angeordnet ist. Durch diese alternierende Anordnung ist eine sehr kompakte und platzsparende Anordnung der Hohlraum-Resonatoren ermöglicht. Die Öffnungen des ersten und des zweiten Hohlraum-Resonators können in entgegengesetzte Richtungen weisen. Bevorzugt sind mehr als zwei, besonders bevorzugt alle, der bauchigen Hohlraum-Resonatoren bandförmig oder in einem zweidimensionalen Gitter alternierend angeordnet.
Vorteilhaft ist es auch, wenn der Hohlraum des Hohlraum-Resonators zylinderförmig ausgebildet ist und wenn der Hohlraum-Resonator eine oder zwei Öffnungen aufweist. Bei dem zylinderförmigen Hohlraum kann es sich um einen Hohlraum in Form eines allgemeinen Zylinders handeln. Der Geometrie des Hohlraums kann ein gerader oder ein schiefer Zylinder zugrunde gelegt sein. Die Grundflächen des zylinderförmigen Hohlraums können kreisförmig, elliptisch oder quadratisch oder polygonal sein. Die beiden Grundflächen des zylinderförmigen Hohlraums können parallel zueinander oder unter einem Winkel angeordnet sein. Der zylinderförmige Hohlraum kann auch eine geschwungene Form aufweisen. Eine oder beide Grundflächen des zylinderförmigen Hohlraums können als Öffnung ausgebildet sein. Solche zylinderförmigen Hohlraum-Resonatoren sind besonders einfach zu fertigen und ermöglichen eine effiziente Geräuschminderung.
Es kann sich um einen sogenannten λ/2-Resonator handeln. Ein λ/2-Resonator weist üblicherweise einen zylinderförmigen Hohlraum auf, wobei beide Zylindergrundflächen als Öffnungen des Hohlraum-Resonators ausgebildet sind. Üblicherweise entspricht die Wellenlänge der Eigenfrequenz des λ/2-Resonators in etwa der doppelten Zylinderlänge.
Es kann sich auch um einen sogenannten λ/4-Resonator handeln. Ein λ/4-Resonator weist üblicherweise einen zylinderförmigen Hohlraum auf wobei genau eine der Zylindergrundflächen als die Öffnung des Hohlraum-Resonators ausgebildet. Die zweite Zylindergrundfläche ist geschlossen ausgebildet. Üblicherweise entspricht die Wellenlänge der Eigenfrequenz des λ/4-Resonators in etwa der vierfachen Zylinderlänge.
Zweckmäßig ist es, wenn das Material ausgewählt ist aus einer Gruppe welche gebildet ist aus einem Metall, insbesondere einem Aluminium, und/oder einem Kunststoff, beispielsweise einem Thermoplast, einem Duroplast, einem Elastomer, einem Polyamid, einem Polycarbonat, einem Acrylnitril-Butadien-Styrol oder einem Glasfaserverstärkten Polyester, und/oder einem Festigkeitsträger aufweisenden Elastomer. Ein solches Material eignet sich hervorragend zur Bildung oder Mitbildung eines Hohlraum-Resonators.
Zweckmäßig ist es, wenn das Material für eine auf das Material treffende Schallwelle einen Schall-Reflexionsgrad von mindestens 0,80, bevorzugt von mindestens 0,95, besonders bevorzugt von mindestens 0,99, aufweist, gemessen bei einer Referenzfrequenz von f₀ = 250 Hz. Ein solches Material eignet sich hervorragend für einen Hohlraum-Resonator. Der Schall-Reflexionsgrad kann gemessen werden für eine senkrecht auf das Material vom Medium Luft bei Normalbedingungen, d.h. bei einem Luftdruck von 1013,25 hPa und einer Temperatur von 293,15 Kelvin, treffende Schallwelle. Der Schall-Reflexionsgrad kann gemessen werden gemäß DIN EN ISO 10534-2.
Das Material kann insbesondere eine Massendichte von 600 kg/m³ bis 6000 kg/m³ aufweisen.
Zweckmäßig ist es, wenn zumindest einer, mehrere oder alle der Vielzahl an Hohlraum-Resonatoren aus dem Material gebildet sind.
In einer zweckmäßigen Ausführungsform ist die Öffnung zumindest eines Hohlraum-Resonators der Vielzahl an Hohlraum-Resonatoren weitgehend in die radiale Richtung oder weitgehend entgegen der radialen Richtung ausgerichtet. Weitgehend ausgerichtet in eine Richtung heißt, dass eine Gerade, die durch den geometrischen Mittelpunkt des Hohlraum-Resonators und durch die Öffnung verläuft, mit der entsprechenden Richtung einen Winkel von maximal 10° einschließt. In einer anderen zweckmäßigen Ausführungsform ist die Öffnung des Hohlraum-Resonators weitgehend senkrecht zur radialen Richtung ausgerichtet. In einer weiteren zweckmäßigen Ausführungsform ist die Öffnung des Hohlraum-Resonators weitgehend in einem Winkel von 45° zur radialen Richtung ausgerichtet. Zweckmäßig ist es, wenn zumindest ein Hohlraum-Resonator, oder mehrere oder alle Hohlraum-Resonatoren der Vielzahl an Hohlraum-Resonatoren in die entsprechende Richtung weisen. Je nach Ausrichtung können unterschiedliche Raummoden reduziert werden.
Zweckmäßig ist es, wenn die Öffnungen von zumindest zwei Hohlraum-Resonatoren der Vielzahl an Hohlraum-Resonatoren in die entgegengesetzte oder in der gleichen Richtung ausgerichtet sind. Insbesondere bei länglichen Hohlraum-Resonatoren ist somit eine besonders kompakte Anordnung ermöglicht.
Es ist es zweckmäßig, wenn zumindest zwei der Hohlraum-Resonatoren gleich, insbesondere in ihrer Form gleich, ausgebildet sind. Sie können die gleiche Eigenfrequenz aufweisen. Eine besonders einfache Ausführungsform ergibt sich, wenn alle Hohlraum-Resonatoren gleich, insbesondere in ihrer Form gleich, ausgebildet sind.
Vorteilhaft kann es aber auch sein, wenn sich zumindest zwei der Hohlraum-Resonatoren voneinander unterscheiden. Sie können sich in der Resonator-Art, in ihrer Geometrie, der Ausrichtung ihrer Öffnung und/oder in ihrer Eigenfrequenz, bevorzugt in ihrer Eigenfrequenz, unterscheiden.
Eine unterschiedliche Eigenfrequenz kann dadurch erreicht werden, dass sich die Hohlraum-Resonatoren in ihrer Geometrie, insbesondere im Volumen ihres Hohlraumes und/oder in zumindest einer Erstreckungslänge ihres Hohlraums und/oder in der Geometrie des Mündungskanals und/oder in der Form der Öffnung voneinander unterscheiden. Bei zylinderförmigen Hohlraum-Resonatoren können dabei die Zylinderlänge und/oder der Zylinderdurchmesser variieren. Mehrere zylinderförmige Hohlraum-Resonatoren unterschiedlicher Zylinderlänge können wie eine Panflöte angeordnet sein.
Bedeutend ist hierbei, dass über die Einstellung der Eigenfrequenz der Hohlraum-Resonatoren das Absorptionsspektrum des Hohlraum-Resonators gezielt beeinflussbar ist. Besonders bedeutend ist hierbei, dass die Absorption gezielt auf ein ganzes Frequenzspektrum oder auch auf mehrere einzelne Resonanzfrequenzen des Rades aufweisend das Fahrzeugradbauteil eingestellt werden kann. Auch können typische Resonanzfrequenzen unterschiedlicher Räder durch die mehreren Hohlraum-Resonatoren berücksichtigt werden, wodurch ein breiter Einsatz der Hohlraum-Resonatoren für eine Vielzahl an unterschiedlichen Radbauteilen berücksichtigbar ist.
Vorteilhaft ist es, wenn die Vielzahl an Hohlraum-Resonatoren weitgehend parallel zueinander bandförmig angeordnet ist. Die Hohlraum-Resonatoren sind weitgehend parallel zueinander nebeneinander angeordnet, so dass sich ein bandförmiges Akustikelement mit einer Erstreckungsrichtung ergibt. Ein solches bandförmiges Akustikelement kann auf einfache Art und Weise vorgefertigt und an der gekrümmten inneren Oberfläche eines vorproduzierten Fahrzeugradbauteils angebracht und/oder nachgerüstet werden. Die Öffnungen der Hohlraum-Resonatoren können weitgehend in einer senkrechten Richtung zu dieser Erstreckungsrichtung ausgerichtet sein. Die Hohlraum-Resonatoren können mit ihren jeweils nächsten Nachbarn fest, insbesondere über eine Haftverbindung, verbunden sein. Die Hohlraum-Resonatoren können auch auf einem bandförmigen sich in der Erstreckungsrichtung erstreckenden Trägermittel angeordnet und an diesem Trägermittel befestigt sein. Das Trägermittel kann ein Gewebe sein oder ein oder mehrere fadenförmige Elemente aufweisen. Das Trägermittel kann zumindest teilweise fest mit der inneren Oberfläche verbunden sein. Parallel zueinander angeordnete Hohlraum-Resonatoren mit zylinderförmigem Hohlraum können eine unterschiedliche Länge aufweisen und panflötenartig angeordnet sein.
Vorteilhaft ist es auch, wenn zumindest zwei oder die Vielzahl an Hohlraum-Resonatoren der Vielzahl an Hohlraum-Resonatoren in axialer Richtung und/oder in Umfangsrichtung nebeneinander angeordnet sind.
Zweckmäßig ist es, wenn das Akustikelement rundführend angeordnet ist. Hierdurch kann der Bauraum optimal ausgenutzt werden und das Fahrzeugradbauteil verfügt über gute Rundlaufeigenschaften. Das Akustikelement kann dabei in Umfangsrichtung geschlossen ausgeführt werden. Die Erstreckungsrichtung eines bandförmigen Akustikelements kann in Umfangsrichtung erfolgen. Das Fahrzeugradbauteil kann auch mehrere Akustikelemente aufweisen.
Das Fahrzeugradbauteil kann eine Felge oder ein Fahrzeugluftreifen sein. Bevorzugt handelt es sich um einen Fahrzeugluftreifen. Diese Fahrzeugradbauteile weisen eine besonders große innere Oberfläche auf, wodurch sie besonders gut zur Anbringung eines solchen Akustikelements zur Geräuschreduzierung geeignet sind.
Die Erfindung umfasst auch ein Fahrzeugrad aufweisend ein solches Akustikelement an der inneren Oberfläche des Fahrzeugluftreifens und/oder der Felge.
Es kann sich um ein Rad oder ein Fahrzeugradbauteil für einen Personenkraftwagen, einen Van, ein SUV, einen Light-Truck, ein Nutzfahrzeug, ein Kraftrad oder einen Bus handeln.
Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden nun anhand der schematischen Zeichnungen, die Ausführungsbeispiele darstellen, näher erläutert. Dabei zeigt die

1 einen radialen Teilquerschnitt durch ein Fahrzeugrad mit einem Fahrzeugluftreifen aufweisend ein Akustikelement gemäß der Erfindung;
2 einen Teilquerschnitt durch einen Fahrzeugluftreifen aufweisend ein Akustikelement mit bauchförmigen Hohlraum-Resonatoren;
3 eine perspektivische Ansicht eines Teilquerschnitts durch einen Fahrzeugluftreifen aufweisend ein Akustikelement.

Die 1 zeigt einen radialen Teilquerschnitt durch ein Fahrzeugrad mit den zwei Fahrzeugradbauteilen 1, 2 Felge 1 und dem auf der Felge 1 montierten Fahrzeugluftreifen 2 üblicher Bauart. Die wesentlichen Bauteile, aus welchen sich ein solcher Fahrzeugluftreifen 2 zusammensetzt, sind (nicht dargestellt) eine weitgehend luftundurchlässige Innenschicht, eine zumindest eine Verstärkungslage aufweisende Karkasse, die in herkömmlicher Weise vom Zenitbereich des Fahrzeugluftreifens 2 über die Seitenwände bis in die Wulstbereiche reicht und dort durch Umschlingen zugfester Wulstkerne verankert ist, einen radial außerhalb der Karkasse befindlichen profilierten Laufstreifen und einen zwischen dem Laufstreifen und der Karkasse angeordneten mehrlagigen Gürtelverband, welcher eine Gürtelbandage aufweisen kann.
Der Reifen 2 kann luftdicht auf der Felge 1 montiert werden. Der von Felge 1 und Reifen 2 mitbegrenzte Raum wird als Reifeninnenraum 10 bezeichnet, die den Reifeninnenraum 10 mitbegrenzende Oberfläche von Reifen 2 und Felge 1 jeweils als innere Oberfläche 11.
An der inneren Oberfläche 11 sowohl des Fahrzeugluftreifens 2 als auch der Felge 1 ist ein Akustikelement 3 angebracht. Das Akustikelement 3 ist zusammenhängend ausgebildet und im Reifeninnenraum 10 an der inneren Oberfläche 11 angeordnet. Wie aus den in den 2 und 3 gezeigten Beispielen verdeutlicht weist jedes Akustikelement 3 eine Vielzahl an Hohlraum-Resonatoren 4, d.h. zumindest 10 Hohlraum-Resonatoren, bevorzugt zumindest 20 Hohlraum-Resonatoren, besonders bevorzugt zumindest 200 Hohlraum-Resonatoren, auf. Jeder Hohlraum-Resonator 4 weist einen Hohlraum 6 und eine Öffnung 7, über welche der Hohlraum 6 mit dem Reifeninnenraum 10 in Verbindung steht, auf. Die Hohlraum-Resonatoren 4 weisen ein Material mit einer Massendichte von mindestens 600 kg/m³ auf.
Das Akustikelement 3 kann mittels eines nicht dargestellten Haftmittels mit der inneren Oberfläche 11 des Fahrzeugradbauteils 1,2 verbunden sein. Bei dem Haftmittel kann es sich um ein Dichtmittel und / oder um ein Klebemittel handeln. Bei Anbringung des Akustikelements 3 an der inneren Oberfläche 11 des Reifens 2 handelt es sich bevorzugt um ein Dichtmittel, besonders bevorzugt um ein selbsttätig abdichtendes Dichtmittel. Bei der Anbringung des Akustikelements 3 an der Felge 1 handelt es sich bevorzugt um ein Klebemittel. Bei einem Fahrzeugrad kann auch nur ein Fahrzeugradbauteil 1, 2 mit einem Akustikelement 3 ausgestattet sein. Das Akustikelement 3 kann rundführend, insbesondere in Umfangsrichtung geschlossen, ausgeführt sein. Das Fahrzeugradbauteil 1, 2 kann auch mehrere Akustikelement 3 aufweisen.
Das Material kann ausgewählt sein aus einer Gruppe welche gebildet ist aus einem Metall, insbesondere einem Aluminium, und/oder einem Kunststoff, beispielsweise einem Thermoplast, einem Duroplast, einem Elastomer, einem Polyamid, einem Polycarbonat, einem Acrylnitril-Butadien-Styrol oder einem Glasfaserverstärkten Polyester, und/oder einem Festigkeitsträger aufweisenden Elastomer. Das Material kann für eine auf das Material treffende Schallwelle einen Schall-Reflexionsgrad von mindestens 0,80, bevorzugt von mindestens 0,95, besonders bevorzugt von mindestens 0,99, aufweist, gemessen bei einer Referenzfrequenz von f₀ = 250 Hz. Die Hohlraum-Resonatoren 4 können ganz oder teilweise aus einem solchen Material gebildet sein.
Die 2 und 3 zeigen Beispiele für mögliche Ausführungsformen des Akustikelements 3. Das Akustikelement 3 ist dabei am Fahrzeugluftreifen 2 angeordnet dargestellt. Das jeweils gezeigte Akustikelement 3 kann auch entsprechend an der Felge 1 angeordnet sein.
Die 2 zeigt einen Teilquerschnitt durch einen Fahrzeugluftreifen 2 aufweisend ein an seiner inneren Oberfläche 11 im Reifeninnenraum 10 angebrachtes Akustikelement 3. Die Vielzahl an Hohlraum-Resonatoren 4 sind dabei als bauchige Hohlraum-Resonatoren ausgeführt. Sie weisen jeweils einen Mündungskanal 8 auf, wobei der Hohlraum 6 mit der Öffnung 7 über den Mündungskanal 8 in Verbindung steht und wobei der Mündungskanal einen kleineren Innendurchmesser aufweist als der Hohlraum. Es kann sich dabei um einen sogenannten Helmholtz-Resonator handeln. Zueinander benachbarte Hohlraum-Resonatoren sind dabei wie ein erster Hohlraum-Resonator 41 und ein zweiter Hohlraum-Resonator 42 zueinander angeordnet. Der Mündungskanal 8 des ersten Hohlraum-Resonators 41 ist benachbart zum Hohlraum 6 des zweiten Hohlraum-Resonators 42 und der Mündungskanal 8 des zweiten Hohlraum-Resonators 42 benachbart zum Hohlraum 6 des ersten Hohlraum-Resonators 41 angeordnet ist Die Öffnungen 7 des ersten Hohlraum-Resonators 41 und des zweiten Hohlraum-Resonators 42 sind in entgegengesetzter Richtung ausgerichtet. Die Öffnungen 7 des ersten und des zweiten Hohlraum-Resonators weisen in entgegengesetzte Richtungen. Die Hohlraum-Resonatoren sind mit ihren jeweils nächsten Nachbarn zum zusammenhängend ausgebildeten Akustikelement (3)verbunden (nicht gezeigt). Sie können mit ihren jeweils nächsten Nachbarn fest, insbesondere über eine Haftverbindung, verbunden sein.
Die 3 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Teilquerschnitts durch einen Fahrzeugluftreifen aufweisend ein an seiner inneren Oberfläche 11 im Reifeninnenraum 10 angebrachtes Akustikelement 3. Die Hohlräume 6 der Vielzahl an Hohlraum-Resonatoren 4 sind dabei zylinderförmig ausgebildet. Eine oder beide der Zylindergrundflächen sind als Öffnungen 7 ausgebildet. Die zylinderförmigen Hohlräume 6 sind als gerade Zylinder ausgebildet. Es kann sich aber auch um einen allgemeinen Zylinder handeln. Der Zylinder kann auch eine geschwungene Form aufweisen. Es kann sich um λ/2-Resonatoren und/oder um λ/4-Resonatoren handeln.
Die Hohlraum-Resonatoren 4 sind bandförmig angeordnet. Weisen benachbarte Hohlraum-Resonatoren 4 genau eine Öffnung 7 auf, so können die Öffnungen in entgegengesetzter Richtung oder in gleicher Richtung ausgerichtet sein. Die Hohlraum-Resonatoren 4 können alle die gleiche Form, insbesondere die gleiche Länge aufweisen. Sie können alle die gleiche Eigenfrequenz aufweisen. Sie können sich aber auch in ihrer Form, insbesondere in ihrer Länge voneinander unterscheiden. Sie können dabei panflötenartig angeordnet sein. Sie können unterschiedliche Eigenfrequenzen aufweisen.
Die Hohlraum-Resonatoren 4 sind weitgehend parallel zueinander nebeneinander angeordnet, so dass sich ein bandförmiges Akustikelement 3 mit einer Erstreckungsrichtung in Umfangsrichtung U ergibt. Die Öffnungen 7 sind weitgehend in axialer Richtung aR ausgerichtet. Die Hohlraum-Resonatoren können auch auf einem bandförmigen sich in der Erstreckungsrichtung erstreckenden Trägermittel 9 angeordnet und an diesem Trägermittel 9 befestigt sein. Das Akustikelement 3 kann radial außerhalb der Hohlraum-Resonatoren 4 ein nicht dargestelltes weiteres Trägermittel 9 aufweisen. Das weitere Trägermittel kann zumindest teilweise fest mit der inneren Oberfläche 11 verbunden sein.
Bezugszeichenliste
(Teil der Beschreibung)

1: Felge
2: Fahrzeugluftreifen
3: Akustikelement
4: Hohlraum-Resonator
41: erster Hohlraum-Resonator
42: zweiter Hohlraum-Resonator
6: Hohlraum
7: Öffnung
8: Mündungskanal
9: Trägermittel
10: Reifeninnenraum
11: innere Oberfläche
rR: radiale Richtung
aR: axiale Richtung
U: Umfangsrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19901820 A1 [0003]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

DIN EN ISO 10534-2 [0024]

Claims

Fahrzeugradbauteil (1, 2) aufweisend eine innere Oberfläche (11) welche bei dem an einem Fahrzeugrad montierten Fahrzeugradbauteil (1, 2) einen Reifeninnenraum (10) des Fahrzeugrades mitbegrenzt, wobei am Fahrzeugradbauteil (1, 2) eine Vielzahl an Hohlraum-Resonatoren (4) angeordnet ist, wobei jeder Hohlraum-Resonator (4) einen Hohlraum (6) und eine Öffnung (7), über welche der Hohlraum (6) mit dem Reifeninnenraum (10) in Verbindung steht, aufweist dadurch gekennzeichnet, dass im Reifeninnenraum (10) des Fahrzeugradbauteils (1,2) an der inneren Oberfläche (11) ein zusammenhängend ausgebildetes Akustikelement (3) angeordnet ist, dass das Akustikelement (3) die Vielzahl an Hohlraum-Resonatoren (4) aufweist und dass jeder Hohlraum-Resonator (4) der Vielzahl an Hohlraum-Resonatoren (4) ein Material mit einer Massendichte von mindestens 600 kg/m³ aufweist.
Fahrzeugradbauteil (1, 2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Akustikelement (3) mittels eines Haftmittels, insbesondere eines Dichtmittels, mit der inneren Oberfläche (11) verbunden ist.
Fahrzeugradbauteil (1, 2) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Hohlraum-Resonator (4) der Vielzahl an Hohlraum-Resonatoren als bauchiger Hohlraum-Resonator (4) einen Mündungskanal (8) aufweist, dass der Hohlraum (6) des bauchigen Hohlraum-Resonators mit der Öffnung (7) über den Mündungskanal (8) in Verbindung steht und dass der Mündungskanal (8) einen kleineren Innendurchmesser aufweist als der Hohlraum (6).
Fahrzeugradbauteil (1, 2) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein erster Hohlraum-Resonator (41) und ein zweiter Hohlraum-Resonator (42) als bauchiger Hohlraum-Resonator ausgeführt ist, dass der erste und der zweite Hohlraum-Resonator (41, 42) benachbart zueinander angeordnet sind und dass der Mündungskanal (8) des ersten Hohlraum-Resonators (41) benachbart zum Hohlraum (6) des zweiten Hohlraum-Resonators (42) und der Mündungskanal (8) des zweiten Hohlraum-Resonators (42) benachbart zum Hohlraum (6) des ersten Hohlraum-Resonators (41) angeordnet ist.
Fahrzeugradbauteil (1, 2) nach zumindest einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (5) des Hohlraum-Resonators (4) zylinderförmig ausgebildet ist und dass der Hohlraum-Resonator (4) eine oder zwei Öffnungen (7) aufweist.
Fahrzeugradbauteil (1, 2) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (7) von zwei benachbarten Hohlraum-Resonatoren (4, 41, 42) weitgehend in entgegengesetzter Richtung ausgerichtet sind.
Fahrzeugradbauteil (1, 2) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Hohlraum-Resonatoren (4) der Vielzahl an Hohlraum-Resonatoren (4) eine unterschiedliche Eigenfrequenz aufweisen.
Fahrzeugradbauteil (1, 2) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vielzahl an Hohlraum-Resonatoren (4) weitgehend parallel zueinander bandförmig angeordnet sind.
Fahrzeugradbauteil (1, 2) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder alle Hohlraum- Resonatoren (4) der Vielzahl an Hohlraum-Resonatoren (4) in axialer Richtung aR und/oder in Umfangsrichtung U nebeneinander angeordnet sind.
Fahrzeugradbauteil (1, 2) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeugradbauteil (1, 2) ein Fahrzeugluftreifen (2) und/oder eine Felge (1) ist.