Mit dem Wunsch nach steigendem Fahrkomfort bei Kraftfahrzeugen kommt in zunehrnendem Maße auf die Fahrzeugindustrie die Forderung zu, den Körper- schall, der beim Abrollen der Reifen entsteht und iiber die Rader, die Achsen, die Achsaufhängung und das Chassis auf den Fahrzeuginnenraum einwirken, zu dämpfen.

Aus WO-A-99/55542, DE-A-198 19 128, DE-A-44 00 912 und EP-A-0 029 120 ist es bekannt, auf der Außenseite der Felge bzw. in Innenraum des Reifens schallabsorbierendes Material anzuordnen. Sofern es sich im Stand der Technik hierbei um Fasern handelt, sind diese nach Art eines Knäuels angeordnet und ineinander geschlungen innerhalb einer perforierten Hülle untergebracht, die sich ringformig um die Felge erstreckt und in den Innenraum des Rades vorsteht (siehe z. B. Fign. 5 und 6 von EP-A-0 029 120). Schließlich ist aus DE-A-38 23 157 ein mit Flockfasern beflocktes Flächengebilde bekannt, das unter anderem zu Schallisolationszwecken eingesetzt werden kann. Auch wenn die bekannten Fahrzeugräder aufgrund des Einbringens schallabsorbierender Materialien gute SchalldampfungseiQenschaften aufweisen, so weisen diese bekannten Systeme den Nachteil auf, dass sich das Schallabsorptionsmaterial und der Reifen auf der Felge nur mit relativ arobe Aufwand montieren lassen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Fahrzeugrad mit einem Schallabsorptionsmaterial zu schaffen, bei dem sich der Reifen bei Anordnung dieses Materials problemlos aufziehen und abnehmen läßt, und zwar ohne dass dabei das Schallabsorptionsmaterial beschädigt wird und damit seine Schallabsorptionseigenschaften beim Betrieb des Rades und die Funktionstüchtigkeit des Rades beeintrdchtigt sind.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird mit der Erfindung ein Fahrzeugrad, insbesondere fUr ein Kraftfahrzeug, wie einen Pkw, vorgeschlagen, wobei das Fahrzeugrad versehen ist mit -einer Radscheibe zur Anbringung an einer Drehachse, -einer Felge, die mit der Radscheibe verbunden ist und eine der Radscheibe abgewandte Auf3enseite aufweist, und -einem luftschallabsorbierendem Fasermaterial, das auf der Außenseite der Felge angeordnet ist, -wobei das Fasermaterial eine auf der Aul3enseite der Felge aufliegende Trägerschicht aufweist, die eine der Außenseite der Felge zugewandte Unterseite und eine dieser abgewandte Außenseite aufweist. von der die Fasern abstehen, und -die Trägerschicht an der Außenseite der Felge gehalten ist.

Jedes Fahrzeugrad weist eine Felge auf, die der Aufnahme und Halterung eines Reifens dient. Die Felge selbst ist tuber die sogenannte Radscheibe mit der Dreh- achse verbunden. Radscheibe und Felge bestehen im allgemeinen aus Metall (Stahl oder Leichtmetall). Erfindungsgemäß wird auf der Außenseite der Felge, die bei auf der Felge aufgeschobenem Reifen dem Reifeninnern zugewandt ist, ein luEtschallabsorbierendes Faserrnaterial angebracht. Dieses Material sollte mechanisch stabil und temperaturbeständig sowie zuverlässig an der Felge befestigt sein, um den mechanischen Beanspruchungen (Fliehkrafte beim Betrieb des Rades und Scherkräfte beim Montieren und Demontieren des Reifens) und den Temperatureinflüssen (im Reifeninnern und an der Felge können Temperaturen von bis zu 120 °C auftreten) standzuhalten.

Das Fasermaterial weist dabei eine Trägerschicht auf, die vorzugsweise in Form eines Streifens um die Felge herum gelegt und an der Felge befestigt ist. Von dieser Trägerschicht stehen Fasern ab, die in Form von Schlingen ausgebildet oder mit freien der Trägerschicht abgewandten Enden versehen sind. Als Fasermaterial eignet sich insbesondere Schlingenware, Plüschware, Einzelfasern, Garne (gedrehte Vliesmaterial,derenFaserninderTrägerschichtoder eingebettet sind.

Um die von dem Fahrzeugrad gebildete"drehende Masse"trotz Aufbringung des luftschallabsorbierenden Material so gering wie möglich zu halten, ist es von Vorteil, wenn das luftschallabsorbierende Fasermaterial leichtgewichtig ist. Hier bietet sich insbesondere Kunstfasermaterial (Polyamid, Polyacryl, Polyester, PP, Viscose) an, wobei die Fasern in einer leichtgewichtigen Trägerschicht verankert sind. Diese Trägerschicht sollte mechanisch stabil und hohen Zugspannungen aussetzbar sein. um den mitunter extremen Zentriiùgalkräften bei Rotation des Fahrzeugrades und den Scherkräften beim Montieren und Demontieren des Reifens standzuhalten.

Im Handel erhältlich sind Plüschmaterialien aus Kunstfasern, Naturfasern oder einer Mischung von beiden. Diese Plüschmaterialien werden finir die unterschied- lichsten Zwecke eingesetzt. So findet man beispielsweise Plüschmaterial auf der rückwärtigen Seite von Lammfell-Sitzüberzügen. Plüschmaterial wird aber auch als Fell ftir Stofftiere eingesetzt. Versuche haben ergeben, dass man mit handels- üblich erhältlichem Plüschmaterial mit Faserlängen zwischen 10 mm und 25 mm (Faserlänge gleich Abstand des freien Endes der Fasern zur Tridi vorragende Absorptionseigenschaften erzielen kann. Das Flächengewicht des vorzugsweise zum Einsatz kommenden Stofftier-Plüschmaterials liegt bei ca.

300 g bis 1800 g/m2. Fasermaterialien mit Flächengewichten (Fasern und Trägerschicht) von bis zu 3 kg/m2, vorzugsweise 2kg/m2 und insbesondere bis zu 1,5 kg/m2 sind einsetzbar.

Was die Faserdichte und-länge des vorzugsweise als luftschallabsorbierendes Material eingesetzten Fasermaterials anbelangt, so gilt ganz grundsätzlich, dass die schallabsorbierende Wirkung des Fasermaterials um so effektiver ist, je langer und je dichter die Fasern sind. Insbesondere was die Lange der Fasern anbelangt, sind hier Grenzen gesetzt. Trotz Aufbringung des absorbierenden Materials auf der Felge soll nämlich selbstverständlich die Montage des Reifens nicht ein- geschränkt werden.

Versuche haben ergeben, dass Faserlängen von 5 mm bis 40 mm, insbesondere 10 mm bis 25 mm und vorzugsweise 12 mm bis 20 mm einen guten Kompromiss zwischen der Reifenmontagefreundlichkeit sowie -tauglichkeit des Fasermaterials und seinem Schallabsorptionsvermögen erzielt werden. Das absorbierende Material läßt sich unter Berücksichtigung der obigen Randbedingungen im allgemeinen lediglich in demjenigen Bereich der Felge einsetzen, innerhalb dessen die Auf3enseite unterhalb des Niveaus der Anlagebereiche der Reifenwulste liegt. Dies ist zumeist im mittleren axialen Bereich der Felge möglich, wobei je nach Ausgestaltung der Felge dafür Sorge getragen werden sollte, dass sich das absorbierende Material nicht im sogenannten Tiefbett (montagebedingte Vertiefung der Felge in der Außenfläche) befinden sollte.

Der Abstand des absorbierenden Fasermaterials zum innenliegenden, d. h. von der Radscheibe weiter beabstandeten Anlagebereich der Felge sollte mindestens gleich der maximalen Höhe der absorbierenden Materialschicht sein. Wird finir dieses Material ein Fasermaterial mit von einer Trägerschicht abstehenden und einer Faserlänge aufweisenden Fasern verwendet, so ist es zweckmäßig, den zu- vor beschriebenen Abstand zumindest gleich der Faserlänge zu wählen. Dies hat seine Ursache darin, dass dann bei der Reifenmontage die sich aufgrund des Schiebens des innenliegenden Reifenwulstes iiber das Fasennaterial sich legen- den Fasern nicht bis in den Anlagebereich hineingelangen. Dieser Anlagebereich soliste von Fremdkorpern, wie es auch die Fasern darstellen können, frei sein, da in diesem Bereich eine dichte Anlage des Reifens an der Felge gewünscht wird.

Bei der Trägerschicht handelt es sich entweder um ein Gewebe, in dem die Fasern verankert sind, oder um eine Schicht, z. B. Kleberschicht, in der die Fasern teilweise eingebettet sind. Im Falle einer Gewebe-Trägerschicht sind die Fasern in diese eingewebt und dadurch in ihren Mittelabschnitten verankert. Bei einer monolitischen Trägerschicht werden die Fasern durch eine spezielle Technik, nämlich durch einen Beflockungsprozess in der Trägerschicht eingebettet. Die eingebetteten Faserenden können Verdickungen aufweisen. um mit diesen eingebetteten Verankerungsenden zuverlässiger in der Trägerschicht verankert zu sein.

Mit der Erfindung wird denjenigen Schwingungsformen entgegengetreten. die allgemein durch Anregung von Oberflächen auf Fahrzeugrädern beim Überrol- len/Uberfahren einwirken. Insbesondere werden diejenigen Schwingungen ver- mieden oder reduziert, die beim Überfahren sehr rauher Oberflächen oder von Stoßfugen/Kanten/Querrillen angeregt werden. Die dabei entstehenden Verfor- mungen des Reifens im Bereich seiner auf dem Untergrund aufliegenden Lauf- fläche führen zum Einschwingen des eingeschlossenen Gasvolumens im Reifen.

Die sich dabei ausbildende Grundeigenschwingung ergibt sich aus der Lange des abgewickelten Kanals, welcher durch die Felge und den Reifen gebildet wird.

Diese Grundeigenfrequenz liegt iiblicherweise zwischen 200 Hz und 350 Hz und wird ganz überwiegend durch die Lange des Kanals (mittlerer Umfang des Rei- fens) bestimmt. Da der Reifen relativ weich ist und sämtliche Begrenzungs- flächen innerhalb des Volumes mit glatten Oberflächen versehen sind, entsteht bei einigen konkreten Frequenzen ein Nachklingen ähnlich dem Nachhallen in derartigen Rumen. Infolge dieses Nachklangs werden Reifen und Felgen als den Kanal begrenzende Bauteile selbst zu Schwingungen (Körperschall) gleicher oder ähnlicher Frequenzen angeregt, welche sich dann tuber Rad- nabe/Achsschenkel/Achskörper als Körperschall in den Fahrzeugaufbau übertra- gen. Ein Teil des Geräusches dringt jedoch auch als direkter Luftschall in den Innenraum und ist dauber hinaus finir Passanten als strörendes Verkehrsgeräusch wahrnehmbar.

Durch das Einbringen des luftschallabsorbierenden Fasermaterials werden mehrere Wirkungsweisen/Mechanismen ausgelöst. Die ausaepraaten Eigenschwingungsformen (Grundschwingung) werden um einige Hertz (typischerweise 5 Hz bis 30 Hz) zu tieferen Frequenzen verschoben. Der Schalldruckpegel der einzelnen Eigenschwingungsspitzen wird reduziert. Dabei nehmen Verschiebung und Pegelreduktion mit steigender Frequenz zu. Als Folge dieser Veränderung können die durch die Geometrie des Volumes zu erwartenden Grundeigenschwingungen und in deren Folge entstehendes Nachklingen bei konkreten Frequenzen nicht mehr stattfinden. Der Nachhall der Eigenschwingfonnen klingt sehr viel schneller ab. Als Folge hieraus werden Reifen und Felgen nicht mehr zur Eigenschwingung bei diesen störenden Frequenzen angeregt und infolge dessen findet eine Übertragung auf die benachbarten Strukturen (Reifen und Felge) nicht mehr statt. Eine störende Komponente im Innengeräusch-angeregt durch eine derartige Reifenresonanz- ist nicht länger wahrnehmbar. Das für Passanten wahrnehmbare Außengeräusch beim Überfahren von Unebenheiten wird ebenfalls deutlich reduziert.

Sinngemäß besteht die schallabsorbierende Wirkung der erfindungsgemäßen Maßnahme, nämlich die Radfelge mit luftschallabsorbierendem Fasermaterial zu belegen, also darin, dass die Ausprägung stehender Wellen im Reifeninnern gedämpft bzw. unterdriickt wird, so dass es insoweit auch lediglich zu einer reduzierten Übertragung auf die benachbarten Strukturen des Fahrzeugrades kommen kann. Die Reduktion des sich auf den Fahrzeugaufbau auswirkenden und durch die Verformung des Fahrzeugreifens reduzierten Körperschalls wird also mit der Erfindung dadurch erreicht, dass die"Zwischenstufe"der Ausprägung von stehenden Wellen im Reifeninnern durch das luftschallabsorbierende Material unterdrückt bzw. gedämpft wird. Hier spielen Mechanismen wie insbesondere die streifende Absorption eine ganz entschei- dende Rolle. Streifende Absorption kann wirkungsvoll mit Hilfe von Fasermate- rial großer Faserlänge und hoher Faserdichte erzielt werden. Die einzelnen Fasern des Fasermaterials richten sich spätestens bei Rotation des Rades radial aus, sind also insoweit geordnet gerichtet. Hierin ist ebenfalls ein Grund zu sehen, warum es bei Verwendung des erfindungsgemäß eingesetzten Fasermaterials zu den überraschend guten Ergebnissen kommt.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigen : Fig. I einen Halbschnitt durch ein Fahrzeugrad mit schlauchlosen Reifen gemiib einem 1. AusfLihrungsbeispiel und Fig. 2 einen Halbschnitt durch ein Fahrzeugrad mit schlauchlosen Reifen gemäß einem 2. Ausführungsbeispiel.

In Fig. 1 ist ein Teilschnitt durch ein Fahrzeugrad 10 gezeigt. Dieses Fahrzeugrad 10 weist eine an der Drehachse 12 anbringbare Radscheibe 14 mit einer von dieser gehaltenen Felge 16 auf. Die Felge 16 ist mit einem Außen-und einem Innen-Felgenhorn 18,20 versehen, die in dem hier gezeigten Fall in J-Form ausgebildet sind. Angrenzend an die Felgenhörner 18,20 weist die Felge 16 je- weils einen sogenannten Hump 22,24 auf, der nach Art einer wulstartigen Ver- dickung auf der Außenseite 26 der Felge 16 ausgebildet ist. An dem Außenhump 22 schließt sich der montagebedingte Tiefbett-Bereich 28 an. Dieser Tiefbett-Be- reich 28 stellt sich als Vertiefung der Außenseite 26 der Felge 16 dar, wobei diese ausgehend von dem vertieften Bodenbereich bis zum höhergelegenen Niveau des Innenhumps 24 wieder ansteigt. In dem Bereich zwischen dem Tiefbett-Bereich 28 und dem Innenhump 24 ldf3t sich luftschallabsorbierendes Material anordnen. das in diesem Fall als Fasermaterial 30 ausgebildet ist. Denn dieser Bereich ist im Hinblick auf die Montage des Reifens 32 am geeignetsten. um die Felle 16 mit Material zu belegen. Der schlauchlose Reifen 32 selbst liegt, wie in Fig. l dargestellt, mit seinen Außen-und Innenwülsten 34,36 dichtend innerhalb der Anlagebereiche 38, 40 zwischen den Felgenhörner 18 und den Humpen 22 an.

Dabei sorgen die Humpen 22 dafiir, dass der Reifen 32 nicht nach innen rutscht. während die Felgenhörner 18,20 ftir die Außenseitenunterstützung des Reifens 32 sogen.

Wie in Fig. 1 zu erkennen ist, weist das Fasermaterial 30 eine Trägerschicht 42 auf, von der einzelne Fasern 44 (Kunststoff- oder Naturfasern) abstehen. Bei dem Fasermaterial 30 handelt es sich um ein langfloriges Plüschmaterial, wie es im Handel erhältlich ist und beispielsweise als Fell flir Stofftiere verwendet wird.

Die Trägerschicht 42 besteht aus miteinander verwebten Fasern (beispielsweise Kett-und Schussfäden), zwischen denen die Fasern 44 verwebt sind. Die Trägerschicht 42 ist mittels eines Klebers 46 an der Felge 16 festgeklebt. Alternative Befestigungsmöglichkeiten nutzen mechanische Befesti- gungselemente aus, die in Form von Spannringen um die Felge 16 herum verlau- fen oder mechanisch mit der Felge 16 verbunden sind (beispielsweise Verschrau- bung). Aus Gründen einer leichtgewichtigen Ausfiihrung sind Klebeverbindun- gen zwischen dem Fasermaterial 30 und der Felge 16 bevorzugt.

Damit sich die Fasern 44 im dem Innenhump 24 bzw. der Innenfelgenhorn 20 zugewandten Randbereich des nach Art eines Streifens um die Felge 16 herum gelegten Fasermaterials 30 beim Aufziehen des Reifens 32 auf die Felle 16 nicht bis in den Anlagebereich 40 erstrecken, wo es dann zu Undichtigkeiten kommen könnte, ist es zweckmdbio,, das Fasermaterial 30 um zumindest die Lange der Fasern 44 vom Innenhump 24 beabstandet anzuordnen. Sofern ein Fasermaterial 30 eingesetzt wird, dessen Fasern im zum Innenhump 24 bzw. zum Innenfelgen- horn 20 weisenden Randbereich gekürzt sind. kann dieses Material 30 dann ent- sprechend näher an den Innenhump 24 herangeführt werden.

Die Anforderungen an das Fasermaterial 30 sind in erster Linie Temperaturbe- ständigkeit und mechanische Festiakeit. Versuche haben ergeben. dass die Felae 16 Temperaturen von bis zu 120 °C annehmen kann. Entsprechend temperaturfest sollten die Fasern 44 sein. Hier kommen demzufolge als Material flir die Fasern Polypropylen, Polyethylen, Polyamid oder Polyacryl in Frage, wenn man einmal Kunststofffasern einbezieht. Der Kleber 46 muss ebenfalls diesen Temperaturen entsprechend gewählt werden. Entsprechende Klebemittel sind im Markt erhält- lich. Ferrer sollte dafiir gesorgt werden, dass die Fasern 44 mit ausreichender Zugfestigkeit in der Trägerschicht 42 verankert sind. An den Rändern des strei- fenförmigen Fasermaterials 30 soulte dieses behandelt sein (beispielsweise ver- schweißt), um in diesem Bereich ein Herauslösen der Fasern 44 aus der Rager- schicht 42 zu verhindern. Auch was die ReiJ3festigkeit und Verankerungsfestig- keit der Fasern 44 anbelangt, so hat sich in Versuchen herausgestellt, dass hier auch die als Fell für Stofftiere verwendeten Plüschmaterialien eingesetzt werden können. Denn diese Materialien musse mechanisch zuverlässig in der Tramer- schicht verankert sein, da sich ablosende Fasern gesundheitsgefahrdend fi : ir den Menschen sein können.

Fig. 2 zeigt einen Teilschnitt durch ein Fahrzeugrad 10'gemal3 einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung. Der Unterschied beider Rader 10, 10' besteht in der Ausbildung des Fasermaterials 30. Bei dem Rad 10'gemal3 Fig. 2 wird ein Flockfasermaterial eingesetzt, dessen Trägerschicht 42 monolitisch ist und aus einer verfestigten Einbettmasse (z. B. Kleber) besteht, in die die einen Enden der Fasern 44 eingebettet sind. Hierbei wird die Felae des Fahrzeuarads 10' bestehend aus einem Metall, insbesondere Aluminium oder Stahl, durch einen Kurzfasern44belegt.DieKurzfaserndienederBEflockungsprozessmi t Absorption von Luftschall. Die Felle 16 wird hierzu unter Vervvenduna einer Maskentechnik in einer entsprechenden Beflockungsanlage mit einem temperaturbeständigen Kleber (Trägerschicht 42) umlaufend, partiel beschichtet.

In einem zweiten Schritt wird die Felle 16 mit den Kurzfasern 44 beflockt.

Überschüssige Fasern werden schließlich abgesaugt. Die Fasern 44 stehen infolge ihrer Ausrichtung im elektrischen Feld beim Beflockungsprozess senkrecht auf der Felgenoberfläche. Anschließend werden die Fasern 44 durch eine thermische oder strahlungstechnische Behandlung in der Kleberschicht (Trägerschicht 42) fixiert.