DE60209053T2

DE60209053T2 - Reifengeräusch reduzierende Vorrichtung

Info

Publication number: DE60209053T2
Application number: DE60209053T
Authority: DE
Inventors: Naoki łc/o Sumitomo Rubber Industrie Kobe-shi Yukawa; Masami łc/o Sumitomo Rubber Indus. L Kobe-shi Nishikawa; Tokuzo łc/o Sumitomo Rubber Indus. L Kobe-shi Nakajima; Ltd. Chieko łc/o Sumitomo Rubber Industri Kobe-shi Aoki; Hideaki łc/o Sumitomo Rubber Indus. Kobe-shi Sugihara
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2001-04-16
Filing date: 2002-04-15
Publication date: 2006-09-28
Anticipated expiration: 2022-04-16
Also published as: US6726289B2; EP1253025A2; US6755483B2; US20030188817A1; EP1253025A3; DE60209053D1; EP1253025B1; US20030020320A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein System zur Reifengeräuschverminderung, insbesondere auf einen Geräuschdämpfer, der an einem/r dem Reifenhohlraum zugewandten Luftreifen oder Radfelge angeordnet ist.
Wie allgemein bekannt ist, bildet beim Aufziehen eines Luftreifens auf eine Radfelge die Reifenvertiefung einen geschlossenen, kreisringförmigen, mit Luft gefüllten Hohlraum. Beim Fahren wird die Luft durch Schwingungen angeregt und es wird eine Resonanz in bestimmten, von der Größe des Hohlraums abhängigen Frequenzen verursacht. Solche Resonanz verschlechtert das Fahrgeräusch von dem Reifen.
Es war bekannt, dass solch ein Resonanzgeräusch vermindert werden kann, indem ein schwammartiges Material in den Hohlraum gelegt wird. Wenn jedoch ein großer Dämpfer verwendet wird, um das Resonanzgeräusch vollständig zu reduzieren, zeigt das Rad die Tendenz sein Rotationsgleichgewicht zu verlieren, selbst wenn der Dämpfer aus einem leichten, schwammartigen Material hergestellt ist. Dies ist besonders bemerkenswert, wenn der Dämpfer mit der Reifeninnenseite in Kontakt steht.
Die DE-A-198 06 935 offenbart einen Luftreifen mit einer Schall absorbierenden Schaumschicht, die vor dem Vulkanisieren des Reifens auf den Innerliner aufgebracht und während des Vulkanisierens an dem Innerliner befestigt wird.
Die US-A-4 392 522 offenbart einen Reifen mit einem Geräusch absorbierenden Material, das entweder mit der inneren Reifenfläche oder mit der in den Reifen weisenden Felgenfläche verbunden ist. Der von den inneren Reifenwänden umschlossene Raum kann teilweise oder vollständig mit dem Geräusch absorbierenden Material gefüllt sein.
Die JP-A-7 266 802 offenbart ein Schallschutzmaterial für ein Rad, das an dem Boden einer Ringnut zum Einrasten des Reifens des Rads angeordnet ist. Das Schallschutzmaterial ist durch verschiedene Schichten gebildet.
Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein System zur Geräuschverminderung mit einem Geräuschdämpfer bereitzustellen, der in der Lage ist, eine maximale Geräuschverminderung mit einer minimalen Dämpfergröße zu erreichen.
Dieses Ziel wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche erreicht.
Vorzugsweise ist der Geräuschdämpfer mit einer unebenen Fläche oder einer dem Hohlraum zugewandten äußeren Schicht für eine geringere Schallreflexion versehen. Das Verhältnis T/W der Dicke T zu der Breite W des Dämpfers beträgt vorzugsweise nicht weniger als 1.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun im Detail in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
1 ist eine Querschnittsansicht einer Reifen- und Felgenanordnung, die eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist eine perspektivische Ansicht eines Beispiels des Geräuschdämpfers mit einer geschichteten Struktur.
3–8 sind perspektivische Ansichten, die verschiedene Beispiele der unebenen Fläche zeigen, die optional an dem Geräuschdämpfer vorgesehen ist.
9 ist eine Querschnittsansicht einer Reifen- und Felgenanordnung, die ein weiteres Beispiel der Querschnittsform des Geräuschdämpfers zeigt.
10a, 10b, 10c, 10d und 10e zeigen jeweils ein weiteres Beispiel der Querschnittsform des Geräuschdämpfers.
11 ist eine Querschnittsansicht einer Reifen- und Felgenanordnung, die eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
12 ist eine Abwicklung, die die Radfelge davon zeigt.
13–16 sind Abwicklungen, die jeweils ein weiteres Beispiel der Radfelge zeigen.
17 ist ein Graph, der eine Beziehung zwischen dem Volumenverhältnis S2/S1 und dem Geräusch zeigt.
18 ist ein Graph, der eine Beziehung zwischen dem Formindex E und dem Geräusch zeigt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst ein System zur Reifengeräuschverminderung einen Luftreifen 2, eine Radfelge 3, auf die der Reifen 2 aufgezogen ist, und einen Geräuschdämpfer 5, der in einem Hohlraum 4 angeordnet ist, wobei der Hohlraum 4 als von dem Luftreifen 2 und der Radfelge 3 umgeben definiert ist, wenn der Luftreifen 2 auf der Radfelge 3 aufgezogen ist.
Der Luftreifen 2 ist ein schlauchloser Reifen mit einem Laufflächenabschnitt 2t, einem Paar Wulstabschnitte 2b und einem Paar Seitenwandabschnitte, die sich dazwischen erstrecken. Die dem Hohlraum 4 zugewandte Innenseite ist mit einem aus luftundurchlässigem Gummi hergestellten Innerliner bedeckt.
Die Radfelge 3 umfasst ein Paar Wulstsitze 3s, ein Paar Felgenhörner 3f, die sich jeweils von einem der Wulstsitze 3s radial nach außen erstrecken, und ein Bett 3w zwischen den Wulstsitzen zum Aufziehen des Reifens.
Der Geräuschdämpfer 5 ist aus zumindest einer Art von porösem Material mit einem spezifischen Gewicht in einem Bereich von 0,005 bis 0,06, vorzugsweise 0,010 bis 0,05, bevorzugter 0,016 bis 0,05, noch bevorzugter 0,016 bis 0,035 hergestellt.
Das poröse Material bedeutet hier nicht nur einen offenzelligen oder geschlossenzelligen Elastomer- oder Kunststoffschaum, sondern auch geformte, miteinander verflochtene Fasern wie Kunstfasern, Pflanzenfasern und Tierfasern. In den unten erwähnten Beispielen wird offenzelliger Polyurethanschaum verwendet.
Das Volumen S2 des Geräuschdämpfers 5 sollte zumindest das 0,004-fache des Volumens S1 des Hohlraums 4 betragen. Vorzugsweise ist das Volumen S2 in einem Bereich von nicht weniger als dem 0,01-fachen, bevorzugter nicht weniger als dem 0,02-fachen, noch bevorzugter nicht weniger als dem 0,04-fachen, aber nicht mehr als dem 0,2-fachen des Volumens S1 festgelegt.
Das Volumen S1 des Hohlraums 4 ist hier unter dem normalen aufgepumpten Zustand durch die folgende Näherungsgleichung definiert: S1 = A × {(Di – Dr)/2 + Dr} × piwobei

„A": die Querschnittsfläche des Hohlraums 4 ist,
„Di": der maximale Außendurchmesser des Hohlraums 4 ist, und
„Dr": der Radfelgendurchmesser ist.

Der oben erwähnte normale aufgepumpte Zustand ist derart, dass der Reifen 2 auf die Radfelge 3 aufgezogen und auf einen Standarddruck aufgepumpt, aber nicht mit einer Reifenbelastung belastet ist.
Der Standarddruck ist der „maximale Luftdruck" gemäß JATMA, der „Aufpumpdruck" nach ETRTO, der maximale in der Tabelle „Tire Load Limits at Various Cold Inflation Pressures" (Reifenbelastungsgrenzen bei verschiedenen kalten Aufpumpdrücken) gemäß TRA angegebene Druck oder dergleichen. Im Fall von Personenwagenreifen werden jedoch 200 kPa als Standarddruck verwendet.
Die unten erwähnte Laufflächenbreite ist die maximale axiale Breite des Bodenkontaktbereichs in einem Standardbelastungszustand. Der Standardbelastungszustand ist ein derartiger Zustand, dass der Reifen auf die Radfelge aufgezogen und auf den Standarddruck aufgepumpt und dann mit einer Standardbelastung belastet wird, wobei die Standardbelastung die „maximale Tragfähigkeit" gemäß JATMA, die „Tragfähigkeit" gemäß ETRTO, der maximale in der oben erwähnten Tabelle angegebene Wert gemäß TRA oder dergleichen ist.
17 zeigt Ergebnisse eines Tests der Erfinder, bei dem ein Resonanzgeräusch beim Ändern des Dämpfervolumens S2 gemessen wurde. Wie aus dieser Zeichnung ersichtlich, korreliert das Resonanzgeräusch mit dem Verhältnis S2/S1. Dadurch, dass das Verhältnis S2/S1 auf über 0,004 erhöht wird, kann das Resonanzgeräusch effektiv vermindert werden. Aber selbst wenn das Verhältnis S2/S1 auf über 0,2 erhöht wird, kann keine weitere Verringerung erwartet werden, oder das Reifengewicht nimmt derart ungünstig zu, dass das Rad die Tendenz zeigt, aus dem Rotationsgleichgewicht zu geraten.
Die 1 und 9 zeigen Ausführungsformen, in denen der Geräuschdämpfer 5 an dem Luftreifen 2 befestigt ist.
Die 11–16 zeigen Ausführungsformen, in denen der Geräuschdämpfer 5 an der Radfelge 3 befestigt ist.
Luftreifen mit Geräuschdämpfer
1 zeigt ein Beispiel des Luftreifens 2, in dem der Geräuschdämpfer 5 an der Rückfläche der Lauffläche 2t mit Hilfe eines Klebstoffs befestigt ist. Für den Klebstoff wird vorzugsweise ein auf synthetischem Kautschuk basierender Klebstoff verwendet.
Als der auf synthetischem Kautschuk basierende Klebstoff kann mit einem organischen Lösungsmittel gelöster synthetischer Kautschuk (Lösungstyp) und in Wasser dispergierter synthetischer Kautschuk (Kolloidtyp) verwendet werden. Insbesondere wird aufgrund des Haftvermögens, der Elastizität und dergleichen vorzugsweise mit einem organischen Lösungsmittel gelöster Chloroprenkautschuk verwendet. Als organisches Lösungsmittel werden vorzugsweise Cyclohexan, Azeton und Hexan alleine oder in Kombination verwendet. Der Anteil des Chloroprenkautschuks ist in einem Bereich von 25 bis 35 Gewichtsteilen auf der Basis festgelegt, dass die Gesamtheit des auf synthetischem Kautschuk basierenden Klebstoffs 9 100 Gewichtsteile beträgt. Beträgt er weniger als 25 Gewichtsteile, ist es schwierig, ein notwendiges Haftvermögen zu erhalten. Beträgt er mehr als 35 Gewichtsteile, wird es auf Grund einer zu hohen Viskosität schwierig, den Klebstoff aufzubringen.
Im Allgemeinen ist die Innenseite eines vulkanisierten Reifens mit einem Formtrennmittel wie Silikonöl und dergleichen bedeckt. Im Fall des auf synthetischem Kautschuk basierenden Klebstoffs wird das Haftvermögen durch solch ein Formtrennmittel verringert und es besteht die Tendenz, dass sich der Geräuschdämpfer 5 beim Gebrauch ablöst, insbesondere während eines Schnelllaufes. Demgemäß muss das Formtrennmittel vor dem Aufbringen des Klebstoffs von der Reifeninnenseite entfernt werden. Wenn jedoch ein organisches Lösungsmittel verwendet wird, zeigt der Innerlinerkautschuk die Tendenz, seine Qualität zu verändern. Es wird daher vorzugsweise Anschleifen eingesetzt.
Dadurch, dass ein auf synthetischem Kautschuk basierender Klebstoff über eine gesamte oder Punkte einer angeschliffene/n Fläche aufgebracht wird, wird der Geräuschdämpfer 5 an der Reifeninnenseite 4s befestigt.
In 1 ist der Geräuschdämpfer 5 aus einer Art eines offenzelligen Polyurethanschaums hergestellt. In diesem Fall ist es vorzuziehen, dass das Volumenverhältnis s2/s1 höchstens 0,1 beträgt. Die Umfangslänge des Geräuschdämpfers 5 beträgt zumindest 20 mm und die Breite W ist in ei nem Bereich von 20 mm zu der oben erwähnten Laufflächenbreite plus 40 mm festgelegt. Die Dicke T ist in einem Bereich von 3,0 mm bis 80% der Abschnittshöhe des Hohlraums 4 festgelegt. Die Abschnittshöhe wird in dem oben erwähnten normalen aufgepumpten Zustand gemessen.
Dieses Beispiel ist eine Einzelschicht aus einem porösen Material. Es ist aber auch möglich, dass der Geräuschdämpfer 5 aus mehreren Schichten aus porösen Materialien gebildet ist.
Geschichtete Struktur
2 zeigt den Geräuschdämpfer 5 mit einer doppelt geschichteten Struktur, die eine äußere Schicht 5B, die aus einem porösen Material mit einem geringeren Schallreflexionskoeffizienten hergestellt ist, und eine innere Schicht 5A, die aus einem porösen Material mit einem höheren Schallabsorptionsfaktor hergestellt ist, umfasst.
In diesem Beispiel werden zwei Arten von offenzelligem Polyurethanschaum für die innere Schicht 5A und äußere Schicht 5B verwendet. Dessen Ausweitungsverhältnis ist in der äußeren Schicht 5B im Vergleich mit der inneren Schicht 5A deutlich erhöht, so dass das Verhältnis α2/α1 des spezifischen Gewichts α2 der äußeren Schicht 5B zu dem spezifischen Gewicht α1 der inneren Schicht 5A in einem Bereich von nicht mehr als 0,7, vorzugsweise nicht mehr als 0,5 verringert ist. Die Dicke (t) der äußeren Schicht 5B ist vorzugsweise in einem Bereich vom 0,05- bis 0,3-fachen der Gesamtdicke T des Geräuschdämpfers 5 festgelegt.
Solch eine geschichtete Struktur kann unter Verwendung eines Klebstoffes hergestellt werden. In diesem Fall besteht jedoch die Tendenz, dass solch ein Abschnitt Schallwellen reflektiert und die Geräuschdämpfungs wirkung verringert, wenn der Klebstoff auf einen breiten Bereich aufgebracht wird. Somit ist es vorzuziehen, dass der mit Klebstoff versehene Bereich Sc nicht mehr als das 0,05-fache des Gesamtbereichs 5c beträgt.
Zusätzlich zu dem Verfahren, zwei Schichten 5A und 5B miteinander zu verkleben, kann die geschichtete Struktur auf eine andere Weise hergestellt werden, z. B. indem das Ausweitungsverhältnis während des Schäumens der Materialien geändert wird, und zwar werden ein Material mit einem Schaumbildner für ein höheres Ausweitungsverhältnis und ein Material mit einem Schaumbildner für ein geringeres Ausweitungsverhältnis zusammengegeben, und dann werden die Bildner geschäumt. In diesem Fall sind die Schichten 5A und 5B einteilig miteinander gebildet und das Ausweitungsverhältnis kann in der Nähe ihrer Grenze allmählich geändert werden. Demgemäß kann eine Schallwellenreflexion von dem Grenzabschnitt effektiv verringert werden.
Wie oben beschrieben wird in der inneren Schicht 5A und äußeren Schicht 5B vorzugsweise ein ausgeweitetes Elastomer verwendet. Es können aber auch andere Materialien wie Glaswolle, Filz und dergleichen in der äußeren Schicht 5B verwendet werden.
In dem in 1 gezeigten Beispiel ist die Querschnittsform des Geräuschdämpfer 5 flach und zwar ist die Breite W größer als die Dicke T. Dies ist effektiv beim Verringern des Geräusches, um die Schallwellenreflexion von dem Geräuschdämpfer 5 zu vermindern. Die oben erwähnte doppelt geschichtete Struktur kann die Schallwellenreflexion durch ihre äußere Schicht 5B verringern, während sie die darauf einfallenden Wellen durch ihre innere Schicht 5A absorbiert.
Unebene Fläche
Diese ist auch effektiv beim Dämpfen der Schallwellen, die sich entlang einer Fläche bewegen. Somit ist die Fläche 5S des dem Hohlraum 4 zugewandten Geräuschdämpfers 5 vorzugsweise als eine strukturierte unebene Fläche 10 ausgebildet.
Die Rauheit h2 der unebenen Fläche 10 oder des zwischen oben und unten in der Höhenrichtung oder Tiefenrichtung gemessenen Abstands ist vorzugsweise in einem Bereich von nicht weniger als 5 mm, bevorzugter nicht weniger als 10 mm festgelegt.
3 zeigt ein Beispiel der unebenen Fläche 10, die durch eine Konkavität 10A und eine Konvexität 10B, die glatt miteinander verbunden sind, gebildet ist, und ihre Gesamtheit ist gekrümmt oder gewellt und es gibt keinen flachen Teil. 4 zeigt ein weiteres Beispiel der unebenen Fläche 10, die durch Herstellen konvexer Vorsprünge 10B in einem Teil 11 mit einer flachen Fläche gebildet ist. 5 zeigt ein weiteres Beispiel der unebenen Fläche 10, die durch Herstellen von konkaven Löchern 10A in einem Teil 11 mit flacher Fläche gebildet wird.
Die 6–8 zeigen weitere Beispiele der unebenen Fläche 10, die durch die Verwendung von Rillen 10A oder Rippen 10B, die sich quer zu der Umfangsrichtung erstrecken, gebildet wird. In 6 ist die unebene Fläche 10 durch parallele Rippen 10B in einem flachen Teil 11 gebildet. In 7 ist die unebene Fläche 10 durch parallele Rillen 10A in einem flachen Teil 11 gebildet. In 8 weist die unebene Fläche 10 keinen flachen Teil 11 auf.
Was die Größen, Formen und Bildung der Löcher/Rillen 10A und Vorsprünge/Rippen 10B betrifft, so sind diese in den oben erwähnten Beispiele regelmäßig ausgebildet, es ist aber auch möglich, sie unregelmäßig zu bilden.
In der unebenen Fläche 10 des Geräuschdämpfers 5 ist das Verhältnis Sb/Sa des tatsächlichen Flächenbereichs Sb zu der projizierten Fläche Sa unter der Annahme, dass keine unebene Fläche vorhanden ist, vorzugsweise in einem Bereich von 1,04 bis 5,00 festgelegt.
Die unebene Fläche 10 kann unabhängig davon, ob der Geräuschdämpfer 5 eine Einzelschicht oder eine Doppelschicht aufweist, vorgesehen sein.
Vergleichstest 1
Der folgende Geräuschtest wurde unter Verwendung einer Radfelge der Größe 15 × 6JJ und Radialreifen der Größe 195/65R15, wie in 1 gezeigt, und verschiedenen Geräuschdämpfern, die in Tabelle 1 gezeigt sind, durchgeführt.
1) Geräuschtest
Ein japanischer, an allen vier Rädern mit der Reifen-/Felgenanordnung versehener FF-Wagen mit 2000 cm³ wurde auf einem rauen Asphaltstraßenbelag auf einer Geräuschteststrecke (Geschwindigkeit = 60 km/h, Reifendruck = 200 kPa) im Freilauf gefahren und der Geräuschschall wurde an dem Vordersitz gemessen und analysiert, um eine Spitze des Schalldruckpegels nahe 245 Hz, verursacht durch die Resonanz von Luft in dem Hohlraum, zu erhalten. Der Schalldruckpegel an der Spitze in dB(A) ist als eine Differenz von Ref. 1 angegeben.
Die Testergebnisse und Spezifikationen des Dämpfers sind in Tabelle 1 gezeigt.
In den Beispielen 1 bis 12 und Ref. 2 und 3 besaßen die Dämpfer eine Struktur mit einer Schicht aus offenzelligem Polyurethanschaum mit einem spezifischen Gewicht von 0,022. Die Bsp. 13 bis Bsp. 16 wiesen eine doppelt geschichtete Struktur der inneren Schicht auf, die aus offenzelligem Polyurethanschaum mit einem spezifischen Gewicht von 0,022 hergestellt war, und die äußere Schicht wurde aus offenzelligem Polyurethanschaum mit einem spezifischen Gewicht von 0,010 hergestellt.
Wie aus einem Vergleich zwischen Ref. 1 und Ref. 2 & 3 ersichtlich ist, konnte das Geräusch, selbst wenn der Dämpfer eine ebene Fläche aufwies, von 3,9 auf 4,6 dB vermindert werden. Durch Verwenden des mit der unebenen Fläche versehenen Dämpfers wurde das Geräusch weiter vermindert, wie aus einem Vergleich zwischen Ref. 2 und Bsp. 1 & 2 und einem Vergleich zwischen Ref. 3 und Bsp. 3 bis 12 ersichtlich ist. Im Speziellen zeigt sich die Geräuschverminderung durch die unebene Fläche, wie durch Bsp. 3 bis Bsp. 12 gezeigt, wenn das Verhältnis Sb/Sa größer als 1,04 ist. Ferner konnte durch Verwenden der doppelt geschichteten Struktur eine Geräuschverminderung auf demselben Niveau wie mit der unebenen Fläche erhalten werden, wie aus einem Vergleich zwischen Ref. 2 und Bsp. 13 bis Bsp. 16 ersichtlich. Ferner wurde das Geräusch verbessert, wenn die Fläche, auf die Klebstoff aufgebracht wurde, kleiner wurde, wie aus Bsp. 13 bis Bsp. 15 ersichtlich ist. Durch Verwenden sowohl der unebenen Fläche wie auch der doppelt geschichteten Struktur kann das Geräusch weiter verbessert werden.
Vergleichstest 2
Des Weiteren wurde der folgende Schnelllaufhaltbarkeitstest zusammen mit dem oben erwähnten Geräuschtest unter Verwendung einer Radfelge der Größe 15 × 6JJ und von Radialreifen der Größe 195/65R15, wie in 1 gezeigt, und von Geräuschdämpfern mit einer Struktur aus einer Schicht aus offenzelligem Polyurethanschaum mit einem spezifischen Gewicht von 0,022 durchgeführt.
2) Schnelllaufhaltbarkeitstest
Unter Verwendung einer Reifentestwalze wurde ein zyklischer Test, der ein Fahren für 20 Minuten bei einer Geschwindigkeit, Überprüfen des Geräuschdämpfers auf Beschädigung, Erhöhen der Geschwindigkeit um einen Schritt von 10 km/h von 120 km/h auf 250 km/h wiederholt, bei einem Reifendruck von 280 kPa und einer Reifenbelastung von 4,83 kN durchgeführt, bis der Geräuschdämpfer gebrochen war oder die Geschwindigkeit 250 km/h erreichte, ohne dass er gebrochen war.
Die Testergebnisse und Spezifikationen der Dämpfer sind in Tabelle 2 gezeigt. Tabelle 2

*1) Um den Dämpfer an der Reifeninnenseite zu befestigen, wurde ein auf synthetischem Kautschuk basierender Klebstoff (Chloroprenkautschuk = 30%, Cyclohexan + Azeton + Hexan = 70%) verwendet.

In Ref. 2 nahm das Geräusch von –4,9 dB auf –0,7 dB zu, nachdem der Dämpfer bei 160 km/h gebrochen war.
In Bsp. 2 und Bsp. 3 war die Geräuschverminderungswirkung im Vergleich mit Ref. 2 etwas gering, sie konnte aber bis 250 km/h gehalten werden. In Bsp. 1 löste sich der Dämpfer bei 120 km/h und brach bei 160 km/h, da die Reifeninnenseite nicht angeschliffen war.
In den Bsp. 4 und Bsp. 5 wurde das Geräusch weiter verbessert, da die Dämpferfläche uneben hergestellt war.
Radial rechteckige Querschnittsform
9 zeigt ein weiteres Beispiel des Geräuschdämpfers 5, der eine radial rechteckige Querschnittsform mit einer größeren Dicke T als Breite W aufweist.
Wenn der Luftreifen 2 ein Reifen mit niedrigem Aspektverhältnis oder ein Reifen mit breiter Lauffläche ist, wie sie heute verbreitet verwendet werden, ist es zum Kontrollieren der Luftresonanz des Hohlraums 4 wirksam, die Breite des Hohlraum 4 durch zwei zu teilen.
18 zeigt die Ergebnisse einer Multiregressionsanalyse des Luftresonanzgeräuschpegels und der Größe (Breite W, Dicke T und Länge L) des Geräuschdämpfers 5: Aus den Ergebnissen wurde festgestellt, dass, wenn ein Formindex E definiert ist durch die folgende Gleichung E = 0,42 + 0,45 × (W × T × L/S1 × 100) + 1,11 × (T/W),die Geräuschverminderung in dB direkt proportional zu dem Formindex E wird, wobei die Proportionalitätskonstante 1 ist. Wenn z. B. der Formindex E 1 ist, wird die Geräuschverminderung etwa 1 dB. Somit nimmt das Resonanzgeräusch ab, wenn der Formindex E zunimmt. Da die Geräuschverminderung wahrgenommen werden kann, wenn sie etwa 2 dB überschreitet, sollte der Formindex E in einem Bereich von nicht weniger als 2, vorzugsweise nicht weniger als 5 festgelegt sein.
Der Wert „W × T × L" in dem zweiten Term entspricht dem Volumen S2 des Geräuschdämpfers 5. Daher ist der Beitrag des Volumens S2 zu der Geräuschverminderung 0,45 (45%), während der Wert „T/W" in dem dritten Term 1,11 (111%) ist. Demgemäß ist es zum Erhöhen des Formindex E oder Verringern des Geräuschs effektiver, anstelle des Volumens S2 das Dicke-/Breite-Verhältnis T/W anzupassen. Durch die richtige Wahl eines Wertes für die Dicke/Breite T/W kann dieselbe Geräuschverminderung erhalten werden, während das Volumen S2 verringert wird.
Von dieser Warte aus betrachtet ist das Verhältnis T/W vorzugsweise in einem Bereich von nicht weniger als 0,5, bevorzugter nicht weniger als 1,0, vorzugsweise aber nicht mehr als 3,0 festgelegt.
Wie in den 9 und 10a–10e gezeigt, kann der in der radialen Richtung des Reifens rechteckige Geräuschdämpfer 5 verschiedene Querschnittsformen wie z. B. ein Rechteck (9), ein Dreieck oder eine V-Form (10a), eine U-Form (10b), ein Trapez (10c, 10d), eine herkömmliche Schlüssellochform (10e) und dergleichen aufweisen.
In den in den 9 und 10a–10e gezeigten Beispielen wird ein offenzelliger Polyurethanschaum mit einem spezifischen Gewicht von 0,005 bis 0,06, vorzugsweise 0,010 bis 0,05, bevorzugter 0,016 bis 0,05, noch bevorzugter 0,016 bis 0,035 verwendet. Auch in dem radial rechteckigen Geräuschdämpfer 5 ist es möglich, die dem Hohlraum 4 zugewandte Fläche 5S mit der oben erwähnten unebenen Fläche 10 zu versehen. Ferner ist es möglich, den Geräuschdämpfer 5 mit der oben erwähnten doppelt geschichteten Struktur zu versehen. In diesem Fall ist es vorzuziehen, die äußere Schicht 5B entlang der gesamten Fläche auszubilden, wie in den 10a–10e durch eine unterbrochene Linie gezeigt.
Es ist möglich, an dem Geräuschdämpfer 5 ein Flammschutzfinish herzustellen, indem ein Flammschutzmittel aufgebracht wird.
Vergleichstest 3
Unter Verwendung einer Radfelge der Größe 16 × 6,5JJ und von Radialreifen der Größe 215/60R16 wie in 9 gezeigt und radial rechteckiger Geräuschdämpfer mit einer Struktur aus einer Schicht aus offenzelligem Polyurethanschaum mit einem spezifischen Gewicht von 0,02 wurde der folgende Geräuschtest durchgeführt.
3) Geräuschtest
Ein japanischer, an allen vier Rädern mit der Reifen-/Felgenanordnung versehener FF-Wagen mit 2300 cm³ wurde auf einem rauen Asphaltstraßenbelag auf einer Geräuschteststrecke (Geschwindigkeit = 60 km/h, Reifendruck = 200 kPa) im Freilauf gefahren und der Geräuschschall wurde an dem Vordersitz gemessen und analysiert, um eine Spitze des durch Resonanz verursachten Schalldruckpegels nahe 230 Hz zu erhalten. In Tabelle 1 ist der Schalldruckpegel an der Spitze in dB(A) als eine Differenz von Ref. angegeben.
Die Testergebnisse und Spezifikationen der Dämpfer sind in Tabelle 3 gezeigt.
Radfelge mit Geräuschdämpfer
Die 11–16 zeigen Ausführungsformen, in denen der Geräuschdämpfer 5 an der Radfelge 3 befestigt ist.
Die in den oben erwähnten Ausführungsformen verwendete Radfelge 3 ist eine herkömmliche oder gewöhnliche Radfelge. Der Geräuschdämpfer 5 in der vorliegenden Erfindung kann in Kombination mit solch einer herkömmlichen Felge verwendet werden. Wenn der Geräuschdämpfer 5 aber an der Radfelge 3 befestigt ist, ist es vorzuziehen, die Radfelge 3 mit einer Schutzrille 9 zu versehen, um zu verhindern, dass der Geräuschdämpfer 5 durch die Reifenwülste 2b während des Aufziehens des Reifens auf die Felge beschädigt wird. Im Übrigen kann die Radfelge 3 einteilig mit einem Scheibenabschnitt 3d zum Befestigen an einer Fahrzeugachse ausgebildet sein. Es ist aber auch möglich, die Radfelge 3 und den Scheibenabschnitt 3d getrennt herzustellen und dann aneinander zu befestigen.
Die Schutzrille 9 ist in dem Felgenbett 3w gebildet. Vorzugsweise ist die Rillentiefe T2 in einem Bereich von nicht mehr als 20 mm festgelegt und die Rillenbreite W2 ist in einem Bereich von nicht mehr als 60 mm festgelegt. Die Schutzrille 9 ist mit einer Querschnittsform versehen, die an jene des Geräuschdämpfers 5 angepasst ist. Der gesamte oder ein Großteil des Geräuschdämpfer/s 5 ist in der Schutzrille 9 angeordnet.
Die Schutzrille 9 erstreckt sich üblicherweise kontinuierlich in der Umfangsrichtung, sie kann aber an einer oder mehreren Positionen um den Umfang diskontinuierlich sein.
In dem in 12 gezeigten Beispiel erstreckt sich die Schutzrille 9 gerade. In dem in 13 gezeigten Beispiel erstreckt sie sich jedoch zickzackför mig in der Umfangsrichtung. Im Fall einer zickzackförmigen Rille ist die Amplitude H1 von Spitze zu Spitze jedes Rillenrands vorzugsweise in einem Bereich vom 0,3- bis 1,0-fachen der Rillenbreite W2 in der axialen Richtung festgelegt. Die Anzahl N der Zickzack-Zyklen um das Felgenbett 3w ist vorzugsweise in einem Bereich von 4 bis 20 festgelegt. Daher können die in Richtung der Rille vorstehenden Teile der zickzackförmigen Rillenränder verhindern, dass die Reifenwülste während des Aufziehens des Reifens auf die Felge in die Schutzrille 9 fallen.
14 zeigt ein weiteres Beispiel der Schutzrille 9. Dieses Beispiel ist gerade, es sind jedoch Stege 20 angeordnet, die von zumindest einer Rillenwand in die Rille hinein vorstehen, um zu verhindern, dass Reifenwülste in die Rille 9 fallen. In diesem Fall kann der Geräuschdämpfer 5 mit Einschnitten 21 versehen sein, um Platz für die Stege 20 zu schaffen. In dem in 14 gezeigten Beispiel sind die Stege 20 versetzt an beiden Rillenwänden angeordnet und der Vorsprung H2 jedes Stegs 20 in der axialen Richtung ist in einem Bereich von nicht weniger als dem 0,3-fachen, vorzugsweise nicht weniger als dem 0,5-fachen der Rillenbreite W2 festgelegt. Die Stege 20 können sich zu dem Rillenboden erstrecken. Die oberen Flächen der Stege 20 befinden sich auf demselben Niveau wie der Boden des Felgenbetts 3w und die axialen Enden der Stege 20 sind um einen Radius von etwa 2,0 mm abgerundet, um zu verhindern, dass die Reifenwülste zerkratzt werden.
In den oben erwähnten Beispielen ist der Geräuschdämpfer 5 vorzugsweise unter Verwendung des Klebstoffes an dem Boden der Schutzrille 9 befestigt.
Wenn der Geräuschdämpfer 5 von dem Boden des Felgenbetts 3w vorsteht, ist es vorzuziehen, den Vorsprung H in einem Bereich von nicht mehr als 15 mm von dem Bodenniveau des Felgenbetts 3w zu begrenzen. Der vorstehende Teil des Geräuschdämpfers 5 kann als die oben erwähnte unebene Fläche 10 und/oder äußere Schicht 5B ausgebildet sein.
Schutzeinrichtung
Die 15 und 16 zeigen Schutzeinrichtungen 22 für den Geräuschdämpfer 5. Im Gegensatz zu den oben erwähnten Stegen 20, die einteilig mit der Hauptfelge ausgebildet sind, sind die Schutzeinrichtungen 22 getrennt, aber mit demselben Zweck, nämlich den Geräuschdämpfer 5 während des Aufziehens des Reifens vor den Reifenwülsten zu schützen.
Die Schutzeinrichtung 22 ist eine netzartige Struktur mit sich in Umfangsrichtung erstreckenden Seitenrahmen 22s, die an beiden Seiten der Schutzrille 9 befestigt sind, und Quersprossen 22c, die sich zwischen den Seitenrahmen 22s erstrecken.
In 15 sind die Quersprossen 22c mit den Seitenrahmen 22s unter Verwendung eines starren Materials wie z. B. eines metallischen Materials und Kunststoffmaterials einteilig gebildet.
In 16 sind die Quersprossen 22c in einer Form eines Quernetzes getrennt von den Seitenrahmen 22s unter Verwendung eines anderen Materials als jenes der Seitenrahmen gebildet.
Somit wird verhindert, dass der Geräuschdämpfer 5 aus der Schutzrille 9 geholt und beim Aufziehen des Reifens von Reifenwülsten 2b abgelöst wird. Es wird auch verhindert, dass die Reifenwülste 2b in die Schutzrille 9 fallen.
Der Geräuschdämpfer 5 wird in die Schutzrille 9 gedrückt und dann wird die Schutzeinrichtung 22 befestigt. Im Ergebnis steht auf Grund der schwammartigen Elastizität des Geräuschdämpfers 5 ein der Fläche 5S benachbarter Teil des Geräuschdämpfers 5 durch die Netze vor und dadurch wird die unebene Fläche 10 mit demselben Muster wie die Netze gebildet. Die Größe der Netze ist demgemäß festgelegt.
Vergleichstest 4
Der folgende Reifenmontagetest und Geräuschtest wurde unter Verwendung eines Radialreifens der Größe 165/65R15, von Radfelgen der Größe 15 × 5J mit derselben Struktur wie in 11 gezeigt, mit Ausnahme der Schutzrille 9 und der Schutzeinrichtung 22, und der aus offenzelligem Polyurethanschaum mit einem spezifischen Gewicht von 0,022 hergestellten Geräuschdämpfer 5 durchgeführt.
Die Testergebnisse und Spezifikationen der Radfelgen und Dämpfer sind in Tabelle 4 gezeigt.
4) Montagetest
Die Bearbeitbarkeit beim Aufziehen des Reifens auf die Radfelge wurde in fünf Stufen bewertet, die darauf basieren, dass Ref. 1 gleich 5 ist. Je höher die Stufe, umso besser die Bearbeitbarkeit.
5) Geräuschtest
Ein japanischer, an allen vier Rädern mit der Reifen-/Felgenanordnung versehener Hybridwagen mit 1500 cm³ wurde auf einem rauen Asphaltstraßenbelag auf einer Geräuschteststrecke (Geschwindigkeit = 60 km/h, Reifendruck = 200 kPa) im Freilauf gefahren und der Geräuschschall wurde an dem Vordersitz gemessen und analysiert, um einen Spitze des durch Resonanz verursachten Schalldruckpegels nahe 248 Hz zu erhalten. In Tabelle 4 ist der Schalldruckpegel an der Spitze in dB(A) als eine Differenz von Ref. 1 angegeben. Tabelle 4

*1) Hohlraum: Volumen S1 = 1,99 × 10⁴ cm³. Querschnittsfläche A = 134,64 cm²

Claims

System zur Reifengeräuschverminderung, umfassend einen Luftreifen (2), eine Radfelge (3), auf die der Luftreifen (2) aufgezogen ist, und einen Geräuschdämpfer (5), der in einem Hohlraum (4) angeordnet ist, wobei der Hohlraum (4) zwischen der Felge (3) und dem Reifen (2) gebildet ist, wenn er derart montiert ist, dass er von dem Reifen (2) und der Felge (3) umgeben ist, wobei der Geräuschdämpfer (5) aus einem porösen Material mit einem spezifischen Gewicht von 0,005 bis 0,06 hergestellt und an einer Fläche befestigt ist, die dem Hohlraum (4) zugewandt ist, wobei das Volumen (S2) des Geräuschdämpfers (5) in einem Bereich von 0,4 bis 20,0% des Volumens (S1) des Hohlraums (4) liegt, dadurch gekennzeichnet, dass der Geräuschdämpfer (5) einen Formindex (E) von mehr als 1 aufweist, wobei E = 0,42 + 0,45 × (W × T × L/S1 × 100) + 1,11 × (T/W),wobei W die Breite des Geräuschdämpfers (5) in der axialen Richtung des Reifens ist, T die Dicke des Geräuschdämpfers (5) in der radialen Richtung des Reifens ist, L die Länge L des Geräuschdämpfers (5) in der Umfangsrichtung des Reifens ist, und S1 das oben erwähnte Volumen des Hohlraums (4) ist.
System zur Reifengeräuschverminderung nach Anspruch 1, wobei der Geräuschdämpfer (5) mit einer geschichteten Struktur versehen ist, die eine äußere Schicht (5B) zu einer geringeren Schallreflexion, die dem Hohlraum (4) zugewandt ist, und eine innere Schicht (5A) zur Schallabsorption umfasst.
System zur Reifengeräuschverminderung nach Anspruch 1, wobei der Geräuschdämpfer (5) mit einer unebenen Fläche (10) versehen ist, die dem Hohlraum (4) zugewandt ist.
System zur Reifengeräuschverminderung nach Anspruch 2, wobei die äußere Schicht (5B) mit einer unebenen Fläche (10) versehen ist, die dem Hohlraum (4) zugewandt ist.
System zur Reifengeräuschverminderung nach Anspruch 1, wobei der Formindex E größer als 2 ist.
System zur Reifengeräuschverminderung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Verhältnis T/W der Dicke T zu der Breite W nicht kleiner als 1 ist.
System zur Reifengeräuschverminderung nach Anspruch 1, wobei der Geräuschdämpfer (5) an der Rückfläche der Lauffläche (2t) des Luftreifens (2) befestigt ist.
System zur Reifengeräuschverminderung nach Anspruch 7, wobei der Geräuschdämpfer (5) an der Rückfläche der Lauffläche (2t) unter Verwendung eines auf synthetischem Kautschuk basierenden Klebstoffes, der auf die angeschliffene Rückfläche aufgebracht ist, befestigt ist.
System zur Reifengeräuschverminderung nach Anspruch 8, wobei der auf synthetischem Kautschuk basierende Klebstoff durch ein organisches Lösungsmittel gelösten Chloroprenkautschuk umfasst.
System zur Reifengeräuschverminderung nach Anspruch 1, wobei die Radfelge (3) ein Paar Wulstsitze (3s) und ein Bett (3w) zur Reifenmontage umfasst, das zwischen den Wulstsitzen (3s) gebildet ist, und der Geräuschdämpfer (5) an dem Bett (3w) befestigt ist.
System zur Reifengeräuschverminderung nach Anspruch 10, wobei die Radfelge (3) im Boden des Bettes (3w) mit einer Schutzrille (9) für den Geräuschdämpfer (5) versehen ist, und der Geräuschdämpfer (5) in der Schutzrille (9) befestigt ist.
System zur Reifengeräuschverminderung nach Anspruch 10, wobei die Schutzrille (9) sich in der Umfangsrichtung zickzackförmig erstreckt.
System zur Reifengeräuschverminderung nach Anspruch 10, wobei die Schutzrille (9) mit Stegen (20) versehen ist, wobei die Stege (20) entlang der Schutzrille (9) angeordnet sind und sich von mindestens einem der Ränder der Schutzrille (9) erstrecken, wodurch verhindert wird, dass die Reifenwülste (2b) in die Schutzrille (9) fallen.
System zur Reifengeräuschverminderung nach Anspruch 10, wobei die Radfelge (3) eine netzartige Schutzeinrichtung (22) umfasst, die sich über die Schutzrille (9) hinweg über dem Geräuschdämpfer (5) erstreckt.
Radfelge (3), umfassend ein Paar Wulstsitze (3s) und ein Bett (3w) zur Reifenmontage, das zwischen den Wulstsitzen (3s) gebildet ist, wobei das Bett (3w) im Boden mit einer Schutzrille (9) und einem in der Schutzrille (9) befestigten Geräuschdämpfer (5) versehen ist, wobei die Schutzrille (9) sich in der Umfangsrichtung kontinuierlich oder diskontinuierlich erstreckt, wobei der Geräuschdämpfer (5) aus einem porösen Material mit einem spezifischen Gewicht von 0,005 bis 0,06 hergestellt ist, wobei das Volumen (S2) des Geräuschdämpfers (5) in einem Bereich von 0,4 bis 20% des Volumens (S1) des Hohlraums (4) liegt, dadurch gekennzeichnet, dass der Geräuschdämpfer (5) einen Formindex E von mehr als 1 aufweist, wobei E = 0,42 + 0,45 × (W × T × L/S1 × 100) + 1,11 × (T/W),wobei W die Breite des Geräuschdämpfers (5) in der axialen Richtung des Reifens ist, T die Dicke des Geräuschdämpfers (5) in der radialen Richtung des Reifens ist, L die Länge L des Geräuschdämpfers (5) in der Umfangsrichtung des Reifens ist, und S1 das Volumen eines Hohlraums (4) ist, der zwischen der Felge (3) und einem Reifen (2) gebildet ist, wenn er derart montiert ist, dass er von dem Reifen (2) und der Felge (3) umgeben ist.
Radfelge (3) nach Anspruch 15, wobei die Schutzrille (9) sich in der Umfangsrichtung zickzackförmig erstreckt.
Radfelge (3) nach Anspruch 15, wobei die Schutzrille (9) mit Stegen (20) versehen ist, wobei die Stege (20) entlang der Schutzrille (9) angeordnet sind und sich von mindestens einem der Ränder der Schutzrille (9) erstrecken, wodurch verhindert wird, dass die Reifenwülste (2b) in die Schutzrille (9) fallen.
Radfelge (3) nach Anspruch 15, die ferner eine netzartige Schutzeinrichtung (22) für den Geräuschdämpfer (5) umfasst, wobei die netzartige Schutzeinrichtung (22) sich über die Schutzrille (9) hinweg über dem Dämpfer (5) erstreckt.
Luftreifen (2), umfassend einen Laufflächenabschnitt (2t), ein Paar Wulstabschnitte (2b), ein Paar Seitenwandabschnitte, die sich dazwischen erstrecken, und einen Geräuschdämpfer (5), der an der Rückfläche der Lauffläche (2t) fixiert ist und aus einem porösen Material hergestellt ist, das ein spezifisches Gewicht von 0,005 bis 0,06 aufweist, wobei das Volumen (S2) des Geräuschdämpfers (5) in einem Bereich von 0,4 bis 20% des Volumens (S1) des Hohlraums (4) liegt, dadurch gekennzeichnet, dass der Geräuschdämpfer (5) einen Formindex E von mehr als 1 aufweist, wobei E = 0,42 + 0,45 × (W × T × L/S1 × 100) + 1,11 × (T/W),wobei W die Breite des Geräuschdämpfers (5) in der axialen Richtung des Reifens ist, T die Dicke des Geräuschdämpfers (5) in der radialen Richtung des Reifens ist, L die Länge L des Geräuschdämpfers (5) in der Umfangsrichtung des Reifens ist, und S1 das Volumen eines Hohlraums (4) ist, der zwischen einer Felge (3) und dem Reifen (2) gebildet ist, wenn er derart montiert ist, dass er von dem Reifen (2) und der Felge (3) umgeben ist.
Luftreifen (2) nach Anspruch 19, wobei der Geräuschdämpfer (5) mit einer geschichteten Struktur versehen ist, die eine äußere Schicht (5B) zu einer geringeren Schallreflexion, die dem Reifenhohlraum (4) zugewandt ist, und eine innere Schicht (5A) zur Schallabsorption umfasst.
Luftreifen (2) nach Anspruch 19, wobei der Geräuschdämpfer (5) mit einer unebenen Fläche (10) versehen ist, die dem Reifenhohlraum (4) zugewandt ist.
Luftreifen (2) nach einem der Ansprüche 19 bis 21, wobei das Verhältnis T/W der Dicke T zur Breite W nicht kleiner als 1 ist.