DE102018207699A1

DE102018207699A1 - Fahrzeugradbauteil aufweisend ein elektronisches Bauteil

Info

Publication number: DE102018207699A1
Application number: DE102018207699.5A
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

Fahrzeugradbauteil (1, 2) aufweisend zumindest ein elektronisches Bauteil (3), wobei das Fahrzeugradbauteil (1, 2) eine innere Oberfläche (11) aufweist, welche bei dem an einem Fahrzeugrad montierten Fahrzeugradbauteil (1, 2) einen Reifeninnenraum (10) des Fahrzeugrades mitbegrenzt, wobei das elektronische Bauteil (3) in einem Gehäuse (4) angeordnet ist und wobei das Gehäuse (4) an der inneren Oberfläche (11) angeordnet ist. Aufgabe ist es, ein Fahrzeugradbauteil aufweisend ein elektronisches Bauteil in einem Gehäuse zur Verfügung zu stellen, das mit geringem Bauteilaufwand verbesserte akustische Eigenschaften aufweist. Dies wird erreicht, indem das Gehäuse (4) als Hohlraum-Resonator ausgebildet ist, indem der Hohlraum-Resonator zumindest einen Hohlraum (5) und eine Öffnung (6), über welche der Hohlraum (5) mit einem Volumen (10) außerhalb des Hohlraum-Resonators in Verbindung steht, aufweist und indem das zumindest eine elektronische Bauteil (3) im Inneren des Hohlraum-Resonators angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeugradbauteil aufweisend zumindest ein elektronisches Bauteil, wobei das Fahrzeugradbauteil eine innere Oberfläche aufweist, welche bei dem an einem Fahrzeugrad montierten Fahrzeugradbauteil einen Reifeninnenraum des Fahrzeugrades mitbegrenzt, wobei das elektronische Bauteil in einem Gehäuse angeordnet ist und wobei das Gehäuse an der inneren Oberfläche angeordnet ist.
Bekannt ist es, elektronische Bauteile wie Sensoren an der inneren Oberfläche eines Fahrzeugluftreifens oder an der inneren Oberfläche einer Felge im von Reifen und Felge eingeschlossenen Reifeninnenraum anzubringen. Üblicherweise sind solche elektronischen Bauteile in ein Gehäuse, beispielsweise in ein Gehäuse aus einem Kunststoff, eingebracht. Das Gehäuse ist auf bekannte Art und Weise an der jeweiligen inneren Oberfläche angeordnet.
Verschiedene Anstrengungen sind auch bekannt, um den im Fahrbetrieb eines Rades im Reifeninnenraum auftretenden Schalldruckpegel zu senken. Auch hierfür werden Bauteile in den Reifeninnenraum eingebracht.
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 sowohl in den Fahrgastraum als auch an die Umgebung außerhalb des Fahrzeuges übertragen.
Als Maßnahme zur Reduzierung solcher Geräusche wird in der DE 10 2007 028932 A1 ein Schaumstoffring offenbart, der an der inneren Oberfläche des Fahrzeugluftreifens angeordnet ist. Dieses Dämpfungselement reduziert die Luftvibrationen im Radinnenraum, was das Geräuschverhalten des Fahrzeuges verbessert. Die Frequenzverteilung der Absorption eines solchen Schaumstoffkörpers ist materialabhängig und in der Regel breitbandig und damit nicht gut einstellbar. Einen entsprechenden Effekt erzielt der Einsatz eines an der Felge angeordneten Schaumstoffrings als Dämpfungselement, wie beispielsweise aus der DE 198 20 590 A1 bekannt.
Allerdings ist die Einbringung von zusätzlichen Bauteilen in den Reifeninnenraum und deren Anbringung an einer inneren Oberfläche aufwendig und erhöht die Komplexität der Montage des entsprechenden Fahrzeugradbauteils.
Weiter ist in der DE 199 01 820 A1 ein Fahrzeugluftreifen offenbart, der im Reifen selbst 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 aufweisend ein elektronisches Bauteil in einem Gehäuse zur Verfügung zu stellen, das mit geringem Bauteilaufwand verbesserte akustische Eigenschaften aufweist.
Die Aufgabe wird gelöst, indem das Gehäuse als Hohlraum-Resonator ausgebildet ist, indem der Hohlraum-Resonator zumindest einen Hohlraum und eine Öffnung, über welche der Hohlraum einem Volumen außerhalb des Hohlraum-Resonators in Verbindung steht, aufweist und indem das zumindest eine elektronische Bauteil im Inneren des Hohlraum-Resonators, insbesondere im Hohlraum, angeordnet ist.
Das elektronische Bauteil ist somit mittels des Gehäuses im Reifeninnenraum angeordnet und geschützt. Zusätzlich zu diesen Funktionen erfüllt das Gehäuse noch die Funktion der Geräuschreduzierung. Bei gleicher Bauteilmenge ist somit eine zusätzliche Geräuschreduktion ermöglicht und die akustischen Eigenschaften des Fahrzeugradbauteils sind verbessert. Ein zusätzliches Bauteil im Reifeninnenraum ist somit nicht nötig.
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 elektronisches Bauteil in einem solchen Gehäuse bleiben erhalten.
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.
Das als Hohlraum-Resonator ausgebildete Gehäuse kann durch akustische Schwingungen im Reifeninnenraum, insbesondere bei seiner 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.
Hierdurch ist ein Fahrzeugradbauteil zur Verfügung gestellt, das ein elektronisches Bauteil in einem Gehäuse aufweist und gleichzeitig ohne weitere Bauteile, also mit geringem Bauteilaufwand, verbesserte akustische Eigenschaften aufweist.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist das Gehäuse direkt mittels eines Haftmittels fest mit der inneren Oberfläche des Fahrzeugradbauteils verbunden. Dies erlaubt eine einfache Anbringung und/oder Nachrüstung des Fahrzeugradbauteils.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform ist dadurch gegeben, dass das Gehäuse mittels eines Dämpfungselements an der inneren Oberfläche angeordnet ist. Das Dämpfungselement weist poröses zur Minderung von Geräuschen geeignetes weiteres Material auf und ist zumindest teilweise zwischen dem Gehäuse und der inneren Oberfläche angeordnet. Hierdurch ist eine zumindest teilweise Entkopplung des Gehäuses von den im Fahrbetrieb auftretenden Erschütterungen der inneren Oberfläche ermöglicht. Auch ist durch das poröse zur Minderung von Geräuschen geeignete weitere Material eine zusätzliche Geräuschminderung insbesondere durch Schallabsorption erreicht. Das Dämpfungselement kann auf bekannte Art und Weise mit der inneren Oberfläche des Fahrzeugradbauteils, insbesondere über ein Haftmittel, fest verbunden sein. Das Gehäuse kann mit dem Dämpfungselement stoffschlüssig, insbesondere über ein Haftmittel, fest verbunden sein. Das Gehäuse kann an einer dem Reifeninnenraum zugewandten Oberfläche des Dämpfungselements angeordnet sein. Das Gehäuse kann auch ganz oder teilweise in das Dämpfungselement eingebettet sein und/oder formschlüssig und/oder kraftschlüssig mit diesem verbunden sein. Eine kraftschlüssige Verbindung kann erreicht werden, indem das Gehäuse rundführend unter Spannung auf dem Dämpfungselement angebracht ist.
Bei dem Haftmittel kann es sich um ein Dichtmittel und / oder um ein Klebemittel handeln. Bei Anbringung des Gehäuses und/oder des Dämpfungselements an der Reifenoberfläche handelt es sich bevorzugt um ein Dichtmittel, besonders bevorzugt um ein selbsttätig abdichtendes Dichtmittel. Bei der Anbringung des Gehäuses und/oder des Dämpfungselements an der Felge und/oder des Gehäuses am Dämpfungselement handelt es sich bevorzugt um ein Klebemittel.
Bei dem Dichtmittel handelt es sich insbesondere um ein Polyurethan-Gel oder um eine 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.
In einer besonders zweckmäßigen Ausführungsform ist das weitere Material ein poröses Material, bevorzugt ein Schaumstoff, und zur Minderung von Geräuschen geeignet. Durch gezielte Kombination von porösem Material und Hohlraum-Resonator ist eine noch effizientere Geräuschreduktion bei geringem Materialeinsatz möglich.
Bei dem porösen weiteren Material des Dämpfungselements kann es sich um Standard ContiSilent®-Schaum und/oder um einen Schaumstoff und/oder um beispielsweise Polyurethan oder Polyester handeln. Das poröse weitere Material kann eine Dichte von 20 kg/m³ bis 85 kg/m³ und einer Härte von 3,5 kilo-pascal bis 10 kilo-pascal aufweisen. Weitere mögliche poröse Materialien weisen eine Mischung aus Polyurethan und/oder Polyester und/oder Polyether, oder Polyurethanschäume auf einer Polyetherbasis oder einer Polyesterbasis auf, und/oder sie weisen eine beliebige, schallabsorbierende Materialienmischung, beispielsweise Glas- oder Steinwolle, Schlingenware oder Hochflor oder Vliesmaterialien oder Kork auf. Weitere mögliche poröse Materialien, die sich für die Nutzung als Dämpfungselement eignen, sind beispielsweise ein Melaminharzschaum oder ein Bauschaum. Ferner weist das weitere Material des Dämpfungselementes insbesondere eine Dichte von beispielsweise bis zu 100 kg/m³ und/oder eine Stauchhärte von beispielswiese 1,5 kilo-pascal auf. Es kann sich bei dem porösen Material um einen offenzelligen Schaumstoff oder um einen gemischtzelligen Schaumstoff oder um einen geschlossenzelligen Schaumstoff handeln.
Die geometrische Form des Hohlraums des Hohlraum-Resonators kann sich zur Öffnung hin verjüngen oder konstant bleiben. Es kann sich beispielsweise um einen Quader, eine Pyramide, einen Pyramidenstumpf, einen umgedrehten Pyramidenstumpf, ein Parallelepiped oder einen allgemeinen Zylinder handeln. Es kann sich auch um eine senkrechte oder eine schiefe dreidimensionale Form handeln. Auch Kombinationen der genannten Formen sind möglich. Die Öffnung ist insbesondere kreisförmig, ellipsoid oder polygonal.
Vorteilhaft ist es, wenn der Hohlraum-Resonator einen Mündungskanal aufweist, 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 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 Mündungskanals 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 Hohlraum-Resonators.
Die Resonanzfrequenz eines solchen Hohlraum-Resonators kann über die geometrischen Eigenschaften hervorragend eingestellt und an die Anforderungen des jeweiligen Einsatzes angepasst werden. 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 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.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Gehäuse ein Material 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, auf. Ein solches Material eignet sich hervorragend zur Bildung oder Mitbildung eines Hohlraum-Resonators.
Vorteilhaft 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.
In einer zweckmäßigen Ausführungsform weist das Material des Gehäuses einen höheren Reflexionskoeffizienten für Schall auf als das weitere Material. Solche Materialien sind hervorragend für den Einsatz für einen Hohlraum-Resonator geeignet.
In einer zweckmäßigen Ausführungsform weist das Material des Gehäuses eine höhere Massendichte auf als das weitere Material. Solche Materialien sind hervorragend für den Einsatz für einen Hohlraum-Resonator geeignet. Das zweite Material kann insbesondere eine Massendichte von 600 kg/m³ bis 6000 kg/m³ aufweisen.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Öffnung des Hohlraum-Resonators weitgehend in die radiale Richtung oder weitgehend entgegen der radialen Richtung ausgerichtet. Weitgehend ausgerichtet in einer 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 vorteilhaften Ausführungsform ist die Öffnung des Hohlraum-Resonators weitgehend senkrecht zur radialen Richtung ausgerichtet.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Öffnung des Hohlraum-Resonators weitgehend in einem Winkel von 45° zur radialen Richtung ausgerichtet.
Je nach Ausrichtung können unterschiedliche Raummoden reduziert werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Gehäuse als das zumindest eine elektronische Bauteil einen Sensor, insbesondere einen Drucksensor und/oder einen Temperatursensor, und/oder eine Stromquelle und/oder eine Antenne aufweist. Vorteilhaft ist hierbei die Kombination von zumindest einem Sensor und einer den zumindest einen Sensor mit Strom versorgenden Stromquelle sowie gegebenenfalls einer Antenne, um ein Signal zu oder von dem zumindest einen Sensor zu einem anderen elektronischen Gerät zu übertragen.
Zweckmäßig ist es, wenn das Gehäuse zumindest zwei, bevorzugt mindestens 4, besonders bevorzugt mindestens 10, elektronische Bauteile aufweist. In dem als Hohlraum-Resonator ausgebildete Gehäuse können somit bei geringer Bauteilzahl mehrere elektronische Bauteile im Reifeninnenraum angeordnet sein.
Vorteilhaft ist es weiter, wenn das Fahrzeugradbauteil mehrere als Hohlraum-Resonatoren ausgebildete ein elektronisches Bauteil beinhaltende Gehäuse aufweist. Somit können elektronische Bauteile an unterschiedlichen Stellen im Reifeninnenraum angeordnet und über die erhöhte Anzahl an Hohlraum-Resonatoren die Geräuschminderung weiter verbessert werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das Fahrzeugradbauteil zumindest einen zu einem Gehäuse mit einem elektronischen Bauteil verschiedenen weiteren Hohlraum-Resonator auf. Das Fahrzeugradbauteil weist somit ein als Hohlraum-Resonator ausgebildetes zumindest ein elektronisches Bauteil beinhaltendes Gehäuse sowie einen weiteren Hohlraum-Resonator, der kein elektronisches Bauteil beinhaltet, auf. Hierdurch kann auf einfache Art und Weise eine verbesserte Geräuschminderung erreicht werden. Der weitere Hohlraum-Resonator kann beabstandet zum Gehäuse angeordnet sein. Hierdurch ist eine Geräuschminderung an unterschiedlicher Position im Reifeninnenraum ermöglicht und die Rundlaufeigenschaften können verbessert werden. Der weitere Hohlraum-Resonator kann aber auch an einer äußeren Oberfläche des Gehäuses angeordnet sein. Hierdurch ist keine aufwändige Anbringung des weiteren Hohlraum-Resonators an der inneren Oberfläche nötig.
Weist das Fahrzeugradbauteil zumindest zwei Hohlraum-Resonatoren auf, so kann es sich um ein Gehäuse sowie um zumindest ein Gehäuse und/oder sowie um zumindest einen weiteren Hohlraum-Resonator handeln.
Es ist es zweckmäßig, wenn zumindest zwei der Hohlraum-Resonatoren gleich, insbesondere in ihrer Form gleich, ausgebildet sind. Sie können die gleiche Eigenfrequenz aufweisen.
Zwei Hohlraum-Resonatoren können beabstandet voneinander und über den Umfang des Fahrzeugradbauteils verteilt angeordnet sein. Hierdurch ergeben sich verbesserte Rundlaufeigenschaften.
Vorteilhaft kann es im Falle von zumindest zwei Hohlraum-Resonatoren 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 unterscheiden. Bei zylinderförmigen Hohlraum-Resonatoren kann 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.
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.
Bei dem Luftreifen kann es sich beispielsweise um einen PKW-Luftreifen oder um einen LWK-Luftreifen oder um einen Spezialreifen, wie er beispielsweise im agrarischen oder militärischen Bereich oder im Bergbau oder im Katastrophenschutz verwendet wird, handeln.
Die Erfindung umfasst auch ein Fahrzeugrad aufweisend ein elektronisches Bauteil in einem als Hohlraum-Resonator ausgebildeten Gehäuse an seiner Felge und/oder an seinem Fahrzeugluftreifen.
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 zumindest ein elektronisches Bauteil in einem Gehäuse gemäß der Erfindung;
2 einen Querschnitt durch eine Felge aufweisend zumindest ein elektronisches Bauteil in einem Gehäuse gemäß der Erfindung;
3 eine Draufsicht auf ein Gehäuse gemäß der Erfindung.

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 begrenzende Oberfläche von Reifen 2 und Felge 1 jeweils als innere Oberfläche 11.
Es kann sich hierbei um ein Rad für einen Personenkraftwagen oder für ein Nutzfahrzeug oder für ein Motorrad handeln.
Der Fahrzeugluftreifen 2 weist als Reifenbauteil ein elektronisches Bauteil 3 auf, wobei das elektronische Bauteil 3 in einem Gehäuse 4 angeordnet ist und wobei das Gehäuse 4 an der inneren Oberfläche 11 des Fahrzeugluftreifens 2 angeordnet ist. Das Gehäuse 4 ist dabei als Hohlraum-Resonator ausgebildet. Der Hohlraum-Resonator weist zumindest einen Hohlraum 5 und eine Öffnung 6, über welchen der Hohlraum 5 mit dem Reifeninnenraum 10 in Verbindung steht, auf. Das zumindest eine elektronische Bauteil 3 ist im Inneren des Hohlraums 5 angeordnet. Das Gehäuse 4 kann entsprechend auch an der inneren Oberfläche 11 der Felge 1 angeordnet sein.
Das Gehäuse weist ein Material gebildet aus einem Kunststoff, insbesondere einem Thermoplast, einem Duroplast, einem Elastomer, einem Polyamid, einem Polycarbonat, einem Acrylnitril-Butadien-Styrol oder einem Glasfaserverstärkten Polyester, oder einem elastomeren Material, insbesondere einem Festigkeitsträger aufweisenden elastomeren Material, auf.
Das Gehäuse 4 weist als das zumindest eine elektronische Bauteil einen Sensor, insbesondere einen Drucksensor und/oder einen Temperatursensor, du/oder eine Stromquelle und/oder eine Antenne auf. Wie in der 1 dargestellt, kann das Gehäuse 4 mehrere elektronische Bauteile 3 aufweisen.
In der 1 weist der Hohlraum-Resonator einen Mündungskanal 7 auf, über den der Hohlraum 5 mit der Öffnung 6 in Verbindung steht. Der Hohlraum 5 hat dabei einen größeren Innendurchmesser als der Mündungskanal 7. Es kann sich dabei um einen Helmholtz-Resonator handeln.
Das Gehäuse 4 ist mittels eines Haftmittels, insbesondere mittels eines Klebe- oder Dichtmittels, an der inneren Oberfläche 11 angeordnet und mit dieser fest verbunden.
Die Öffnung 6 des Hohlraum-Resonators ist weitgehend entgegen der radialen Richtung rR ausgerichtet.
Der Fahrzeugluftreifen 2 kann nicht dargestellte zusätzliche an seiner inneren Oberfläche 11 angeordnete Hohlraum-Resonatoren aufweisen. Dabei kann es sich um als Hohlraum-Resonatoren ausgebildete zumindest ein elektronisches Bauteil beinhaltende Gehäuse 4 und/oder um weitere Hohlraum-Resonatoren 13 handeln. Sie können über den Umfang des Reifenbauteils verteilt angeordnet sein. Zumindest zwei der Hohlraum-Resonatoren 4, 13 können eine gleiche Eigenfrequenz oder unterschiedliche Eigenfrequenzen aufweisen.
Die 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein Fahrzeugradbauteil 1, 2 mit einer inneren Oberfläche 11 aufweisend zumindest ein elektronisches Bauteil 3, welches in einem Gehäuse 4 angeordnet ist. Bei dem Fahrzeugradbauteil handelt es sich um eine Felge 1. Es kann sich aber auch um einen Fahrzeugluftreifen handeln.
Das Gehäuse 4 mit dem zumindest einen elektronischen Bauteil kann weitgehend wie in der 1 gezeigt ausgebildet sein. Es unterscheidet sich insbesondere in den folgenden Eigenschaften:

Der Hohlraum 5 des Hohlraum-Resonators ist zylinderförmig ausgebildet und weist eine oder zwei Öffnungen 6 auf. Der Hohlraum-Resonator kann als λ/2-Resonator ausgebildet sein. Der Hohlraum 5 ist dabei zylinderförmig ausgebildet und beide Zylindergrundflächen sind als Öffnung 6 ausgebildet. Der Hohlraum-Resonator kann aber auch als λ/4-Resonator ausgebildet sein. Dann ist genau eine Zylindergrundfläche als Öffnung 6 ausgebildet. Die zweite Zylindergrundfläche 8 ist geschlossen ausgebildet.

Das Gehäuse 4 ist mittels eines porösen zur Minderung von Geräuschen geeigneten weiteren Materials 9 an der inneren Oberfläche 11 angeordnet. Das Gehäuse 4 ist ganz oder teilweise in das weitere Material 9 eingebettet. Das weitere Material 9 kann ein Schaumstoff sein. Das Material des Gehäuses 4 kann einen höheren Schall-Reflexionskoeffizienten aufweisen als das weitere Material 9. Die Öffnung 6 des Hohlraum-Resonators ist weitgehend in einem Winkel 12 von 45° zur radialen Richtung rR ausgerichtet.
Die 3 zeigt eine Draufsicht auf ein an einer inneren Oberfläche 11 einer Felge 1 oder eines Fahrzeugluftreifens 2 angeordnetes als Hohlraum-Resonator ausgebildetes Gehäuse 4 mit einem Hohlraum 5 und zumindest einer Öffnung 6. Die Öffnung 6 ist weitgehend senkrecht zur radialen Richtung rR angeordnet. Auf der äußeren Oberfläche des Gehäuses 4 sind mehrere weitere Hohlraum-Resonatoren 13 angeordnet. Dabei handelt es sich um zylinderförmige Hohlraum-Resonatoren, die sich in ihrer Länge und damit in ihrer Eigenfrequenz unterscheiden und wie bei einer Panflöte angeordnet sind.
Bezugszeichenliste
(Teil der Beschreibung)

1: Felge
2: Fahrzeugluftreifen
3: elektronisches Bauteil
4: Gehäuse
5: Hohlraum
6: Öffnung
7: Mündungskanal
8: dem Reifeninnenraum zugewandte äußere Oberfläche
9: weiteres Material
10: Reifeninnenraum
11: innere Oberfläche
12: Winkel
13: weiterer Hohlraum-Resonator
rR: radiale Richtung
aR: axiale Richtung
U: Umfangsrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102007028932 A1 [0005]
DE 19820590 A1 [0005]
DE 19901820 A1 [0007]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

DIN EN ISO 10534-2 [0029]

Claims

Fahrzeugradbauteil (1, 2) aufweisend zumindest ein elektronisches Bauteil (3), wobei das Fahrzeugradbauteil (1, 2) eine innere Oberfläche (11) aufweist, welche bei dem an einem Fahrzeugrad montierten Fahrzeugradbauteil (1, 2) einen Reifeninnenraum (10) des Fahrzeugrades mitbegrenzt, • wobei das elektronische Bauteil (3) in einem Gehäuse (4) angeordnet ist und • wobei das Gehäuse (4) an der inneren Oberfläche (11) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass • das Gehäuse (4) als Hohlraum-Resonator ausgebildet ist, • dass der Hohlraum-Resonator zumindest einen Hohlraum (5) und eine Öffnung (6), über welche der Hohlraum (5) mit einem Volumen (10) außerhalb des Hohlraum-Resonators in Verbindung steht, aufweist und • dass das zumindest eine elektronische Bauteil (3) im Inneren des Hohlraum-Resonators angeordnet ist.
Fahrzeugradbauteil (1, 2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (4) mittels eines Haftmittels und/oder eines porösen zur Minderung von Geräuschen geeigneten weiteren Materials an der inneren Oberfläche (11) angeordnet ist.
Fahrzeugradbauteil (1, 2) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum-Resonator einen Mündungskanal (7) aufweist, dass der Hohlraum (5) mit der Öffnung (6) über den Mündungskanal (7) in Verbindung steht und dass der Mündungskanal (7) einen kleineren Innendurchmesser aufweist als der Hohlraum (5).
Fahrzeugradbauteil (1, 2) nach zumindest einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (5) des Hohlraum-Resonators zylinderförmig ausgebildet ist und dass der Hohlraum-Resonator eine oder zwei Öffnungen (6) aufweist.
Fahrzeugradbauteil (1, 2) nach zumindest einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (4) ein Material ausgewählt aus einer Gruppe gebildet aus einem Metall, insbesondere einem Aluminium, und/oder einem Kunststoff und/oder einem Elastomer, und/oder einem Festigkeitsträger aufweisenden Elastomer, aufweist.
Fahrzeugradbauteil (1, 2) nach zumindest einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Material 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.
Fahrzeugradbauteil (1, 2) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (6) des Hohlraum-Resonators weitgehend in die radiale Richtung rR oder weitgehend entgegen der radialen Richtung rR oder weitgehend senkrecht zur radialen Richtung rR oder weitgehend in einem Winkel von 45° zur radialen Richtung rR ausgerichtet ist.
Fahrzeugradbauteil (1, 2) nach zumindest einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (4) als das zumindest eine elektronische Bauteil (3) einen Sensor, insbesondere einen Drucksensor und/oder einen Temperatursensor, und/oder eine Stromquelle und/oder eine Antenne aufweist.
Fahrzeugradbauteil (1, 2) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeugradbauteil (1, 2) mehrere als Hohlraum-Resonatoren ausgebildete jeweils ein elektronisches Bauteil (3) beinhaltende Gehäuse (4) aufweist.
Fahrzeugradbauteil (1, 2) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeugradbauteil (1, 2) zumindest einen zu einem Gehäuse (4) mit einem elektronischen Bauteil (3) verschiedenen weiteren Hohlraum-Resonator (13) aufweist.
Fahrzeugradbauteil (1, 2) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei der Hohlraum-Resonatoren eine unterschiedliche Eigenfrequenz aufweisen.
Fahrzeugradbauteil (1, 2) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeugradbauteil (1, 2) ein Fahrzeugluftreifen (2) oder eine Felge (1) ist.