DE4007760C2 - Fahrzeugluftreifen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Fahrzeugluftreifen in Radialbauart mit einem gürtelverstärkten, profilierten Laufstreifen.

Rillen in Profilelementen sind beispielsweise aus der US 4,934,424, aus der DE 14 80 982 B2 oder aus der EP 0 282 765 A1 bekannt.

Profilelemente in der Lauffläche nach Umfangsteilungsmaßnahmen anzuordnen, geschieht auch zu dem Zweck, Reifengeräusche zu mindern. Ein Fahrzeugluftreifen erzeugt beim Abrollen auf einer Kontaktfläche, z. B. Straße, ein mehr oder weniger deutlich wahrnehmbares Geräusch. Zum einen wird es durch ein Schlaggeräusch erzeugt, wenn die Profilelementkante auf eine Kontaktfläche aufschlägt und zum anderen wird es durch Schwingungen hervorgerufen, die entstehen, wenn ein Profilelement mit seiner Profilkante die Kontaktfläche wieder verläßt. Zusätzlich liegen Geräusche vor, die durch Schwingungen der Profilelemente auf der wie eine Membrane gespannten Karkasse hervorgerufen und durch angeregte Luftsäulen in den Rillen des Reifenprofils verursacht werden. Das Austrittsgeräusch des Profilelements ist gegenüber dem Eintrittsgeräusch in der Regel größer. Die Schwingungsfrequenz ist zwischen diesen beiden Geräuschquellen unterschiedlich.

Um das Geräuschniveau eines Fahrzeugluftreifens insgesamt zu senken, ist es bekannt, das Geräuschfrequenzband durch bestimmte, jedoch wählbare Umfangsteilungssequenzen zu verbreitern, wobei die Gleichmäßigkeit durch unterschiedlich große Sequenzlängen bewußt gestört wird. Umfangsteilungsmaßnahmen sind beispielsweise beschrieben in den DE 29 05 051 A1 und DE 36 09 488 A1.

Ziel der Erfindung ist es, das Geräuschniveau an Fahrzeug­ luftreifen der eingangs beschriebenen Gattung weiter zu verbessern

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Rillen in den Profilelementen so anzuordnen und auszubilden, daß zusätzliche Schwingungsresonanzen erzeugt werden, durch die das insgesamte Geräuschniveau des Reifens weiter abgesenkt wird.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch 1 angegeben.

Durch derart unterschiedlich lang ausgebildete Rillen in den Profilelementen wird zusätzlich zur Umfangsteilungsverschiedenheit eine bewußte Störung, die ungleichmäßig über einen Umfangsabschnitt vorliegt, in die Anregungs- und Schwingungsresonanz des Laufflächenprofils an der jeweiligen Stelle eines Schulterprofilelements eingebracht. Diese Störung kann in Form von abwechselnd langen und kurzen Rillen, kann von paarweise abwechselnd langen und kurzen Rillen oder von teils geraden und teils abgewinkelt langen und kurzen Rillen, kann aber auch von kurzen Rillen über einen Teilbereich nach Umfangsteilung und daran anschließend durch unterschiedlich lange Rillen in Folge vorgesehen werden.

Die hier in Frage stehende Rille weist eine Rillentiefe von 1/5 bis 4/5 der normalen Profiltiefe auf. Die Breite der Rille ist variabel und kann das 0,2- bis zu 2,5fache der Rillen betragen.

Durch derart angeordnete und ausgebildete Rillen in den Profilelementen des Schulterbereichs wird zum einen die dem Schulterprofilelement eigene Schwingungsfrequenz geändert und zum anderen wird die Anregungsfrequenz in der Aufstandsfläche gezielt beeinflußt.

Diese Maßnahme verkleinert die Amplitude der Eigenresonanz des Reifenunterbaus an jeder Stelle, an der sich ein Profilelement befindet und dadurch wird das ingesamte Abrollgeräusch des Reifenprofils auf ein verhältnismäßig niedriges Geräuschniveau abgesenkt. Angestrebt wird, daß insgesamt ein weißes leises Rauschen beim Abrollgeräusch erreicht wird.

Zusätzlich kann die Rille in dem Profilelement mit einem an sich bekannten Feineinschnitt, der auch als Lamelle bezeichnet wird, kombiniert vorliegen. Der Feineinschnitt kann sich in die Rille anschließen und/oder er kann sich in diese hineinerstrecken, wobei der Feineinschnitt dann im Rillengrund ausgebildet ist. Durch diese weiteren Maßnahmen werden die Schwingungsfrequenzen der Profilelemente weiter abgeändert und beeinflussen zusätzlich die Anregungsintensität der Schwingungen in der jeweiligen Aufstandsfläche. Die Rillen in den Profilelementen mit gerade ausgebildeten Begrenzungskanten sind ebenfalls gerade und parallel zu diesen Kanten verlaufend ausgebildet. Die Rillen in den Profilelementen mit gewinkelten Begrenzungskanten sind teils gerade und parallel und mindestens zu einer dieser Begrenzungskanten parallel verlaufend ausgebildet. In Profilelementen mit gebogenen Begrenzungskanten sind auch die Rillen im wesentlichen gebogen und parallel zu den Begrenzungskanten des Profilelements verlaufend ausgebildet.

Die Erfindung wird an Hand von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Laufflächenprofil (Ausschnitt) mit Schulterprofil­ elementen, die teils längere und teils kürzere Einschnitte aufweisen,

Fig. 2 einen Querschnitt nach der Linie A bis A in Fig. 1,

Fig. 3 die Einzelheit eines Schulterprofilelements mit einem rillenförmigen Einschnitt, der an der reifenmittigen Seite seine Öffnung hat,

Fig. 4 die Einzelheit eines Schulterprofilelements mit einem rillenförmigen Einschnitt, der seine Öffnung an der Schulterseite hat und bei dem sich ein Feineinschnitt zur Reifenmitte hin anschließt,

Fig. 5 die Einzelheit eines Schulterprofilelements mit einem rillenförmigen Einschnitt und einem abgewandelt ange­ ordneten Feineinschnitt,

Fig. 6 die Einzelheit eines winkelförmig ausgebildeten Schulter­ profilelements mit einem rillenförmigen, geknickt ausgebildeten Einschnitt,

Fig. 7 die Einzelheit eines gebogen ausgebildeten Schulterprofil­ elements mit einem ebenfalls gebogen ausgebildeten, rillen­ förmigen Einschnitt und einem kombiniert vorliegenden fein­ einschnitt,

Fig. 8 die Einzelheit eines weiteren Schulterprofilelements mit einer abgewandelten Anordnungs- und Ausbildungsform des Einschnitts,

Fig. 9 eine Gruppe von in Umfangsteilung angeordneten Schulterprofil­ elementen, die jeweils unterschiedlich lange Einschnitte auf­ weisen.

Das Laufflächenprofil 1 nach Fig. 1, das im Ausschnitt dargestellt ist, besteht im wesentlichen aus einer zentralen Umfangsrippe 2, die seitliche Ausnehmungen 3 aufweist, die der Geräuschbeeinflussung dienen, und aus einer Vielzahl von Profilelementen 4, die in den Schulterbereichen angeordnet sind und aus Gründen einer vereinfachten Darstellung und Erläuterung als Rechteckblöcke dargestellt sind. Diese Profilelemente bilden je eine Laufflächenhälfte H_L, H_R beiderseits der Reifenmittenebene x-x. Diese Profilelemente sind von der zentralen Rippe 2 durch Umfangsrillen 5 _l und 5 _r getrennt und erstrecken sich schräg zur Mittenebene x-x unter einem Winkel α vom Laufflächenmit­ tenbereich bis in den Schulterbereich S. Die Winkelanordnung kann 45° bis 90° betragen.

Anstelle einer Rippe können mehrere Umfangsrippen oder ein oder mehrere Blockreihen vorgesehen sein.

In jeder Laufflächenhälfte sind die Profilelemente in Umfangsrichtung mit Abstand zueinander angeordnet und durch jeweils eine Querrille 6 begrenzt. Die Profilelemente sind in bestimmten, jedoch wählbaren Umfangsteilungen t angeordnet, wobei die Abstände t₁, t₂ von einem Profilelement zum anderen ungleich sein können. Des weiteren sind die Breiten b der Profilelemente unterschiedlich ausgebildet. Durch eine solche Grundanordnung der Profilelemente wird bereits ein Geräusch­ frequenzband gebildet, das aufgrund der unterschiedlichen Teilungs­ längen t das Frequenzniveau gegenüber dem mit aus gleichen Teil­ ungslängen bestehenden Profilelementen absenkt.

Um die bei einem rollend bewegten Fahrzeugluftreifen erzeugten Schall­ energien des Profils über ein breites Frequenzband auszubreiten, werden zusätzlich die in den Profilelementen, insbesondere in den Schulter­ bereichen, vorliegenden rillenförmigen Einschnitte unterschiedlich lang ausgebildet.

Das Laufflächenprofil 1 zeigt dies vereinfacht dargestellt durch teils lange, teils mittellange und teils kurze Rillen 7, wobei die lange Rille R_l, die mittellange Rille R_ml und die kurze Rille mit R_k angegeben ist. Durch derartige, in der Lange unterschiedliche Profilelementeinschnitte werden die durch die unterschiedlichen Um­ fangsteilungen erzielten Schwingungsresonanzen zusätzlich gestört. Durch die Einschnitte werden die Amplituden der Eigenresonanzen der Profilelemente geändert und in den Profilelementen der Umfangstei­ lung folgend gezielt in Frequenzen mit niedrigem und höherem Frequenz­ bereich unterteilt. Die Amplituden der Eigenresonanzen des die Profil­ elemente tragenden Unterbaus werden dadurch ebenfalls geändert. Lange Einschnitte verfügen über eine Einschnittlänge von 1,0 bzw. 0,9 der Länge des Profilelementes und kurze Einschnitte verfügen über eine Länge von 0,1 der Länge des Profilelements und die da­ zwischen liegenden Längen der Einschnitte sind variabel zwischen den vorgenannten beiden Grenzwerten.

Die in Umfangsrichtung in jeweiligen Querreihen vorliegenden Profil­ elemente weisen in der linken Profilhälfte H_L im Profilelement 4₁ beispielsweise einen Einschnitt 7 mit einer Einschnittlänge von 75% der Profilelementlänge auf. Der in Umfangsrichtung folgende Block 4₂ weist einen kurzen Einschnitt mit einer Länge von 15% der Profilele­ mentlänge auf. Dieser Block weist in der Aufstandsfläche mit der Auf­ standsbreite A, vgl. hierzu Fig. 2 den Querschnitt, keinen Einschnitt auf, so daß sich die kurze Einschnittlänge nur im Schulterbereich auswirkt. Der in Umfangsrichtung weitere Block 4₃ weist einen Ein­ schnitt mit der Länge R_l von 85% und der weiter folgende Block 4₄ eine Einschnittlänge mit 17% auf. Der weiter folgende Block 4₅ weist eine Einschnittlänge R_ml von 65% und der weiter folgende Block 4₆ eine Einschnittlänge von 45% und der weiter folgende Block 4₇ eine Ein­ schnittlänge von 85% auf.

Die in Umfangsrichtung in Querrichtung vorliegende Profilelemente weisen in der rechten Profilhälfte H_R Profilelemente 4₁₁ bis 4₁₇ mit vergleichbaren Einschnitten 7 auf, die jedoch mit anderen Ein­ schnittlängen als die der ihnen gegenüber angeordneten Profilelemente vorliegen.

Durch Ermitteln der Amplitude bei festgelegten Teilungslängen läßt sich die Anordnung und Ausbildung der Einschnitte jeweils so be­ stimmen, daß ein breites Frequenzband niedriger Frequenzen erhalten wird mit dem Ziel, nur ein leicht wahrnehmbares Rauschen im Abroll­ geräusch zu erreichen.

Die weiteren Maßnahmen sind in den Fig. 3 bis 9 dargestellt und erläutert. Nach Fig. 3 liegt ein Profilelement 8₃ mit einem Ein­ schnitt 7′ vor, dessen Öffnung an der reifenmittigen Seite x-x liegt und der sich in Richtung der Schulter S erstreckt, jedoch vor dem Ende des Profilelementes blind endet. Nach Fig. 4 weist das Profilelement 8₄ einen Einschnitt 7 auf, dessen Öffnung sich an der Schulterseite befindet und der in der Mitte des Profilelementes blind endet, hier jedoch einen weiteren Einschnitt in Form eines an sich bekannten Feineinschnitts 9 aufweist. Hierdurch wird der Einschnitt 7 als Rille mit einer Breite s und anschließend durch einen schmäleren und querschnittskleineren Feineinschnitt mit der Breite ss verlängert und stellt insofern eine Störstelle mit zwei verschiedenen Frequenzen dar.

Bevorzugt sind die Einschnitte angenähert halb so tief wie die normale Profil tiefe zwischen den Profilelementen in den Hauptumfangs- und Quer­ rillen ausgebildet oder aber sie sind von der Reifenmitte bis zur Reifenschulter leicht abnehmend bis auf 1/5 der Profiltiefe ausge­ bildet. Die Breite s des Einschnitts kann 0,1 dieser Einschnittiefe betragen und bis zu 300% variieren, so daß je nach Breite des Profil­ elements auch eine breite Rille von bis zu 2,5 der Einschnittiefe vorliegen kann. Bevorzugte Breiten liegen zwischen 1,5 und 4 mm.

Nach Fig. 5 liegt eine abgewandelte Form eines Einschnitts und eines Feineinschnitts vor. Die Feineinschnittöffnung befindet sich an der Schulterseite und endet blind im Profilelement. Der zusätzlich vor­ gesehene Feineinschnitt ist im Grund des Feineinschnitts ausgebildet und erstreckt sich über dessen endliche Länge weiter in das Profil­ element hinein.

Nach Fig. 6 liegt ein winkelförmig ausgebildetes Profilelement 8₆ vor, dessen Einschnitt 10 ebenfalls eine Winkelform aufweist. Der Einschnitt kann jedoch im Bereich der Knickstelle enden.

Nach Fig. 7 liegt ein Profilelemente 8₇ vor, das einen Feineinschnitt zeigt, der in der Mitte des Einschnitts beginnt und im Profil­ element endet.

Der Feineinschnitt ist teils im Grund des Einschnitts ausgebildet und erstreckt sich weiter in das Profilelement hinein und endet auch hier blind.

Nach Fig. 8 ist ein Profilelement 8₈ dargestellt, das Winkelform auf­ weist und bei dem der Einschnitt ebenfalls winkelförmig ausgebildet ist.

Fig. 9 zeigt eine Gruppe von gebogen ausgebildeten Profilelementen 8₉, die über im jeweiligen Profilelement unterschiedliche Einschnitt­ längen verfügt. Beispielsweise reicht der Einschnitt im unteren Profilelement etwa bis zu der Stelle, an der sich die Reifenaufstands­ fläche befindet. Die Fläche F₁ ist daher frei von jeglicher Einschnitt­ kante. Bei dem weiteren Profilelement ist die Aufstandsfläche F₂ mit zusätzlichen Kanten aus dem dort befindlichen, mittig angeordneten Einschnitt versehen. In dem weiteren Profilelement ist die Fläche F₃ insgesamt durch einen über die gesamte Länge des Profilelements ver­ laufenden Einschnitt unterteilt. In dem weiter folgenden Profilelement ist ebenfalls die Fläche F₄ in der Aufstandsfläche durch die Kanten des Einschnittes unterteilt. Diese vier unterschiedlichen Einschnitte erzeugen unterschiedliche Eigenfrequenzen und bilden zusammen gesehen einen Teil eines Geräuschfrequenzbandes mit kurz aufeinanderfolgenden Eigenfrequenzen, deren Frequenzspitzen niedrig sind.

Durch die wie vorgeschriebenen, unterschiedlich lang ausgebildeten Einschnitte und/oder in Kombination angeordneten Feineinschnitte kann gezielt in jedem Profilelement ein bestimmter Frequenzbereich im frequenzband erzeugt und auf diese Art und Weise das Profilgeräusch beeinflußt werden.

Claims (4)

1. Radial-Fahrzeugluftreifen mit einem gürtelverstärkten profilierten Laufstreifen, bei dem das Laufflächenprofil (1) aus durch Umfangs- und Quer­ bzw. Schrägrillen voneinander getrennten Profil­ elementen (4₁, 4₂, . . . ) besteht, die im Laufflächen­ bereich unter einem Orientierungswinkel α von 45° bis 90° zur Reifenumfangslinie x-x angeordnet sind, in bestimmten, jedoch wählbaren Umfangsteilungen (t) vorliegen und die jeweils mindestens eine Rille (7, 7′, 10) aufweisen, die unterschiedlich lang ausgebildet ist und über dem Umfang unregelmäßig verteilt vorliegt, wobei die Rille (7, 7′, 10) eine Länge (R_L) von 0,1 bis 1 der Profilelementlänge (R) aufweist.

2. Radial-Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rille (7, 7′) eine Tiefe (h) von 4/5 bis 1/5 der Profiltiefe (H) und eine Breite (s) von 0,2 h bis zu 2,5 h aufweist.

3. Radial-Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rille (7, 7′) mit einem Feineinschnitt (9) kombiniert vorliegt, wobei der Feineinschnitt an die Rille anschließend ausgebildet und angeordnet ist und/oder sich in diese hinein erstreckt, wobei der letztere dabei im Rillengrund ausgebildet ist.

4. Radial-Fahrzeugluftreifen nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rillen (7, 7′) in den Profilelementen des Schulterbereichs (8₃ bis 8₅) mit geraden Begrenzungskanten gerade und parallel verlaufend ausgebildet und in den Profilelementen (8₆, 8₈) mit gewinkelten Begrenzungskanten gerade und parallel, mindestens jedoch zu einer der Begren­ zungskanten parallel verlaufend ausgebildet und in den Profilelementen (8₇, 8₉) mit gebogen ausgebildeten Profilkanten im wesentlichen gebogen und parallel zu diesen Kanten verlaufend ausgebildet sind.