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Luftreifen mit geräuschmindernder Konstruktion
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Die Erfindung bezieht sich auf Luftreifen, wie sie bei Kraftfahrzeugen,
Anhängern und anderen Fahrzeugen zur Anwendung kommen.
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Angesichts der steigenden Zahl der Kraftfahrzeuge muß die Lärmemission
des Straßenverkehrs als starke Belastung der Bevölkerung eingestuft werden. Im Bereich
der hohen Geschwindigkeiten spielt die von den Reifen ausgehende Geräuschemission
eine entscheidende Rolle. Deshalb ist es ein unbefriedigender Zustand, daß man bei
herkömmlichen Reifnkonstruktionen keine lärmmindernden Maßnahmen zur Verfügung hat,
die etwa den Kapselmaßnahmen bei Motoren entsprechen.
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Um diesem Mangel abzuhelfen, ist es Aufgabe der Erfindung, durch Hinzufügen
von das Schwingungsverhalten verstimmenden Rippen oder Stegen oder Wülsten oder
Blockreihen zur herkömmlichen Konstruktion des Reifen an seinen Seitenwänden oder
an der Innenseite der Lauffläche oder an allen genannten Flächen eine wesentliche
Minderung der R.eifengeräusche zu bewirken. Die die herkömmliche Konstruktion des
Reifens ergänzenden Elemente werden in der Regel in die Reifenfertigung einbezogen.
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Bei einer Ausgestaltuslg der Erfindung sind die die herkdmmliche Konstruktion
ergänzenden Elemente so bemessen, daß sie Eigenfrequenzen des Reifens verstimmen.
Dadurch wird erreicht, daß entweder die Kopplung der Schwingungen von Lauffläche
und Seitenwand in günstiger Weise reduziert
wird oder daß Eigenschwingungsformen,
die bei häufig benützten Gesch-nindigkeiten wie beispielsweise bei der innerorts
vorherrschenden Geschwindigkeit von 50 km/h besonders intensiv durch die Profilgestaltung
oder die Fahrbahnunebenheiten erregt werden, so in ihrer Frequenz lage verschoben
werden, daß die Resonanzsituation entschärft wird. Die genannte Verschiebung von
Eigenfrequenzen des Reifens kann entweder durch stark bevorzugte Vermehrung der
örtlichen Masse erfolgen, oder es wird durch besond-re Ausbildung der genannten
Elemente die örtliche Steifigkeit in hohem Maße gesteigert und die Masse nur in
geringerem Maße. Zur bevorzugten Steigerung der örtlichen Masse eignen sich Wülste
und Blockreihen. Zur Steigerung der Steifigkeit sind insbesondere Rippen oder durch
Kordfäden oder Kordbänder armierte Rippen einzusetzen. Je nach Ausgangskonstruktion
des Reifens kann auch die Anwendung von Stegen oder armierten Stegen oder die Kobication
von Rippen und Stegen für die Steif igkeitssteigerung zweckmäßig sein.
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Wenn der Reifen in seiner ursprünglichen Konstruktion keine ausgeprägten
Eigenfrequenzen aufweist oder wenn die Erregung breitbandig erfolgt und deshalb
nicht durch Verschiebung von Resonanz frequenzen in ihrer Wirkung gemildert werden
kann, so ist in einer anderen Ausgestaltung der Erfindung die Bcmessung der die
ursprüngliche Konstrukticn ergänzenden Rippen oder Stege oder Wülste oder Blockreihen
so vorgesehen, daß etwa in gleichem Maße die örtliche Masse und die örtliche Steifigkeit
gesteiaert sind. Bei dieser erfindungsgemäßen Lösung werden die Eigenfrequenzen
zwar nicht wesentlich beeinflußt, es werden aber bei gegebener Größe der Erregerkräfte
die Schwingungsamplituden der Reifenoberfläche reduziert und dementrprechend die
Luftscha abstrahlung gemindert.
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Beispiele für Ausgestaltung der Erfindung sind in den acht Bildern
enthalten. Alle Bilder sind Querschnitte durch Reifen
und Felge.
Auf die Darstellung des Gewebeunterbaues, des Gürtels und anderer Details wurde
verzichtet.
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Bild 1, 2 und 3 zeigen verschiedene Ausgestaltungen von Wülsten oder
Blockreihen, die zur Steigerung der örtlichen Masse der Reifenseitenwände dienen.
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Bild 4 zeigt einen auf der Innenseite der Lauffläche angeordneten
breitflächigen Wulst zur Steigerung der Laufflächenmasse.
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Bild 5 zeigt eine größere Zahl von Wülsten oder Blockreihen auf der
Innenseite der Lauffläche, die in besonders ausgeprägter Weise die örtliche Masse
der Lauffläche steigern, ohne die Steifigkeit nennenswert zu beeinflussen.
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Bild 6 läßt an den Innenseiten der Reifenseitenwände je eine Rippe
erkennen, wobei die auf der rechten Seite dargestellte Rippe durch Kordfäden oder
Kordbänder verstärkt ist.
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Bild 7 enthält in der linken Hälfte eine benachbarte Anordnng von
zwei Rippen auf der Innenseite der Reifenseitenwand, während die zwei in der rechten
Bildhälfte gezeigten benachbarten Rippen an der Außenseite der Seitenwand durch
Armierung verstärkt sind.
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Bild 8 zeigt an einer Seitenwand jeweils innen und außen gegenüberliegende
Rippenpaare mit Gewebeverstärkung.
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In Bild 1 bezeich.net 1 den Reifen herköninillcher Konstruktion, während
mit 2 die Felge bezeichnet ist. Um mit einer aeringen Zahl von Abbildungen auszukommen,
wurden rechts und links jeweils an der Innenseite der Reirenseitenwand unterschiedliche
erfilldunc7sgemäße Wülste dargestellt. Hier wie bei allen fo qencXen Abbildungen
gilt, aß an den Seitenwänden
dargestellte Lösungen in der praktischen
Verwirklichung vorzugsweise symmetrisch, d. h. rechts und links gleichartig, auszuführen
sind. Der mit 3 bezeichnete Wulst ist in seiner Dicke beschränkt, in der Breite
aber recht groß ausgeführt. Dadurch wird eine wesentliche Steigerung der Masse der
Reifenseitenwand und nur eine relativ kleine Steigerung der Steifigkeit der Seitenwand
bewirkt. In diesem Zusammenhang ist zu berücksichtigen, daß die Reifenseitenwand
durch den Gewebeunterbau in ihrer Steifigkeit wesentlich verstärkt ist, während
der Wulst 3 keine Gewebeeinlage hat. Zur Minderung der durch den Wulst 3 verursachten
Steifigkeitszunahme kann der Wulst auch stellenweise unterbrochen sein. Dadurch
entsteht eine sogenannte Blockreihe. Der in der linken Bildhälfte dargestellte Wulst
4 ist ebenfalls in erster Linie massesteigernd wirksam. Er ist auf die mittlere
Zone der Seitenwand, die weder durch die Lauffläche noch durch die Felge nennenswert
abgestützt wird, konzentriert.
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Der in Bild 2 dargestellte Wulst 5 hat eine ähnliche Aufgabe wie der
oben beschriebene Wulst 3. Er befindet sich aber auf aer Außenseite der Seiteliwand.
Diese Ausführung eignet sich besonders für Reifen, die mit Schlauchen betrieben
werden sollen. Auch beim Wulst 5 ist die Dimensionierung in der Richtung vorgenommen,
daß ganz überwiegend die örtliche Masse und nur in gerinem Alaße die Steifigkeit
gesteigert wird. Der in der linken Bildhälfte auf der Innenseite der Seitenwand
dargestellte Wulst 6 ist in etwa eine Kombination der Wülste 3 und 4.
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Bilc 3 zeigt zwei unterschiedliche Lösungen, von denen die mit 7 bezifferten,
auf der Außenseite angebrachten Wulstreihen besonders für Schlauchreifen geeignet
sind. Den Wulstreihen 7 und 8 ist gemeinsam, daß sie in erster Linie die örtliche
Masse der Seitenwand steigern, daß sie aber der Verformunq der Seitenwand, wie sie
im Bereich der Reifenaufstandsfläche erfolgt, nur minimalen Widerstand entgegensetzen.
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Der breit gehaltene Wulst 9 in Bild 4 ist in erster Linie als Steigerung
der Masse der Lauffläche wirksam. Angesichts der hohen Steifigkeitswirkung des Gewebeunterbaues
und gegebenenfalls des Gürtels werden die Steifigkeitsverhältnisse der Lauffläche
durch den Wulst 9 praktisch nur wenig beeinflußt. Dennoch kann bei speziellen Reifen
die Steifigkeitssteigerung durch den Wulst 9 unerwünscht sein. Dies kann dann durch
Unterbrechungen des Wulstes in Umfangsrichtung, d. h. durch eine Art Blockbildung,
berücksichtigt werden. Dadurch wird erreicht, daß der Rollwiderstand durch den Wulst
9 praktisch nicht beeinflußt wird.
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Die Wulstreihen 10 in Bild 5 verfolgen denselben Zweck wie der Wulst
9 in Bild 4. Durch Aufteilung in schmälere Einzelvülste wird aber erreicht, daß
die Steigerung der örtlichen Masse die Steifigkeit, die die Abplattung des Reifens
in der Komponente, die in der Schnittebene darstellbar ist, behindert, nur wenig
steigert. Um auch die andere Steifigkeitskomponente gering zu halten, können, ähnlich
wie bei Wulst 9 erläutert, auch bei den Wülsten 10 Unterbrechungen in Umfangsrichtung
vorgenommen werden, so daß Blockreihen entstehen.
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Im Gegensatz zu den oben beschriebenen Wülsten sind die in Bild 6
gezeigten Rippen 11 und 13 in ihrem Profil so ausgelegt, daß sie ganz überwiegend
die Steifigkeit der Reifenseitenwänae steigern und nur verhältnismäßig wenig zur
örtlichen Massesteigerung beitragen. Die Anordnung der Rippen ist dabei so gewählt,
daß sie trotz ihrer Steifigkeit die Einfederung, die beim Durchlaufen der Reifenaufstandsfläche
erfolgt, nur wenig behindern. Die Steifigkeitssteigerung durch die Rippe 11 ist
besonders ausgeprägt, weil in ihr Kordfäden oder Kordbänder 12 angeordnet sind,
die bezogen auf den Gewebeunterbau der Reifenseitenwand einen nennenswerten Abstand
haben.
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In Bild 7 sind Rippen 14 und 16 dargestellt, die Shnliche
Wirkung
wie die in Bild 6 gezeigten Rippen haben. Durch die paarweise Anordnung wird die
Wirkung aber verstärkt. Dabei sind die mit Kordfäden oder Kordbändern 15 verstärkten
Rippen 14 auf der Außenseite der Reifenseitenwand angeordnet.
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Eide außerordentlich wirksame Verstärkung der Steifigkeit der Reifenseitenwand
ist in Bild 8 dadurch die Anordnung der Rippen 17 mit Kordfäden oder Kordbändern
18 erreicht. Die Anordnung von Rippen auf der Innenseite und auf der Außenseite
und die große Distanz zwischen den Kordfäden oder Kordbändern 18 bewirkt, daß die
Steifigkeit einen sehr hohen Wert erreicht. Zu den Bildern 7 und 8 ist ergänzend
zu bemerken, daß die umlaufenden Rippen auch größeren Abstand voneinander haben
können und daß sie unter Umständen auch durch Querstege verbunden sein können. Die
in den Bildern 7 und 8 dargestellten Kordfäden und Kordbänder 15 bzw. 18 können
auch ersetzt werden durch Ringe aus anderem Material, die in ihrem Querschnitt so
gestaltet sind, daß sie die Steifigkeit der Seitenwand wesentlich erhöhen.