Reifen für den leisen Straßenverkehr Dr. Ing. E.-U. Saemann
Agenda Continental im Projekt Leiser Verkehr 1 Entwicklung eines lärmarmen Pkw-Reifens Vorgehensweise 1. Entwicklungsschritt Untersuchung der Wechselwirkung Reifen/Fahrbahn 2. Entwicklungsschritt Reifenoptimierung Continental im Projekt Leiser Verkehr 2 Entwicklung eines lärmarmen Antriebsachsreifens für den Langstreckenverkehr Vorgehensweise 1. Entwicklungsschritt Grundlagenuntersuchungen, Schnitzreifen 2. Entwicklungsschritt Reifenoptimierung, Formreifen Ausblick
Kooperation Strukturmodell Akustikmodell Messungen
Reifenmodell Finite Elemente Reifenmodell nichtlineares und inhomogenes Materialverhalten große elastische Verformungen und Starrkörperbewegungen Rollkontakt 5 4 3 2 6 7 8 Prof. Nackenhorst Universität Hannover FRINGE PLOT Thickness 1 1 Carcass 2 Rubber Carcass-Belt 1 3 Belt 1 4 Rubber Belt 1- Belt 2 5 Belt 2 6 Tread Cap 7 Tread base 8 Belt Strip 9 Side Wall 10 Bread Filter 11 Rim Strip 12 Bead 9 10 11 12
Vorgehensweise Reifenoptimierung Die Optimierung der Reifengeräusche erfolgte in 2 Entwicklungsschritten auf dem ISO Belag und in Deutschland eingesetzten Straßenbelägen unter Beibehaltung der weiteren Reifeneigenschaften Loop 1 Loop 2 Entwicklung und Bau von Schnitzreifen Optimierung und Überprüfung Messung der Geräuscheigenschaften Ergänzt durch Reifensimulation & Geräuschberechnung Optimierung und Übertragung auf Formreifen Optimierung und Überprüfung Messung der Geräuscheigenschaften und relevanter Reifenparameter Serie Leiser Verkehr 1
Loop 1- Bewertung des Einflusses von Reifen und Straßenbelag auf das Reifen-Fahrbahngeräusch. Bau von 160 Reifen unterschiedlicher Konstruktion, Material und Profilgestaltung (Glattreifen, Serienprofil, Sonderprofile) Geräuschmessung auf 5 verschiedenen Belägen Leiser Verkehr 1
Loop 1- Schnitzreifen auf unterschiedlichen Fahrbahnbelägen Rangfolge Rang Geräuschergebnisse aus "Leisen Verkehr 1" auf dem ISO- und offenporigen Fahrbahnbelägen Die Reifen sind auf der horizontalen Achse nach dem Geräuschpegel auf dem ISO-Belag sortiert. Die rote Kurve zeigt den Rang des jeweiligen Reifens auf dem offenporigen Belag. Ein leiser Reifen auf einem Belag muss nicht zwangsläufig leise auf einem anderen Belag sein. Geräuschergebnisse auf unterschiedlichen Fahrbahnbelägen Leiser Verkehr 1
Loop 2 - Optimierung der Reifen auf Zielbeläge Profiloptimierung Optimierte Laufstreifensteifigkeit Extrem verstärkte Reifenseitenwände Bau von 28 Reifen Geräuschmessung auf 5 verschiedenen Belägen Leiser Verkehr 1
Loop 2 - Geräuschpegel bei 80 km/h 77,5 77,0 1,3 db* 76,5 db(a) 76,0 75,5 75,0 SMA 74,5 Beton Serienreifen Profil 2 Profil 7 mit verstärkten Seiten Profil 8 mit verstärkten Seiten 1,7 db* *Reduzierung der Pegelminderung durch Serienumsetzung Leiser Verkehr 1
Ergebnisse Leiser Verkehr 1 Bislang vorhandene Kenntnisse zu den Wechselwirkungen zwischen Fahrbahn und Reifenparameter beziehen sich auf den ISO-Belag und sind nur teilweise auf andere Beläge übertragbar. Ein ganzheitlicher Ansatz für Reifen und Fahrbahn eröffnet zusätzliches Optimierungspotential für die Verkehrslärmreduzierung. Für den Reifen wurde auf Split-Mastix Asphalt und Beton ein Minderungspotential von ca. 1 db aufgezeigt Leiser Verkehr 1
Continental AG im Forschungsverbund Leiser Verkehr 2 Continental im Verbundprojekt Leiser Straßenverkehr Ziele im Teilverbund Straßenverkehr 2 Schwerpunkt des Projektes war die Untersuchung und Optimierung von LKW-Reifen (long- Ziele des Teilprojektes 3233b distance) und des Fahrbahnbelages hinsichtlich der Geräuschemission Geräuschentstehungsmechanismen wurden untersucht und unter Berücksichtigung anderer Gebrauchseigenschaften eine Optimierung des Reifen-Fahrbahngeräusches durchgeführt Leiser Verkehr 2
Loop 1 - Schnitzreifen 9 Profilvarianten wurden untersucht: Glattreifen, Glattreifen mit umlaufenden Rillen, Klotzprofil, Klotzprofil in gebogener V- Anordnung, Lenkachsreifenprofil, Rippenprofil in V-Anordnung, Klotzprofil in diagonaler Anordnung mit offener Schulter, Klotzprofil in gebogener Anordnung, Grobstruktur Leiser Verkehr 2
Loop 1 - Geräuschergebnisse ISO SPL in db(a) @ 70 km/h Alle Reifenprofile zeigen eine Verbesserung gegenüber dem Referenzreifen (Rfn. 3) Leiser Verkehr 2
Loop 2 - Formreifen Optimierung der Reifen auf Zielbeläge durch Profiloptimierung Grundhebungen Klotzanbindungen Nutanpassungen Seitliche Profilöffnungen 4 Reifenvarianten und 2 aktuelle Reifen als Referenz Bau von 600 Reifen Geräuschmessungen auf 5 verschiedenen Belägen Ermittlung von über 20 weiteren Reifeneigenschaften Leiser Verkehr 2
Loop 2 - Geräuschergebnisse ISO Messung in Anlehnung an ECE R117 Vorderachse mit Glattreifen, Hinterachse mit Testreifen SPL in db(a) @ 70km/h 78 76 74 72 70 68 66 77,1 76,2 73,5 73,8 72,6 70,8 Rfn. A Rfn. B Rfn. C Rfn. D Ref. A Ref. B Geräuschmessstrecke in Hannover Geräuschergebnis auf ISO Belag Reifen A und C zeigen eine deutliche Verbesserung gegenüber den Referenzreifen Leiser Verkehr 2
Loop 2- Fahrbahnbeläge Teststrecken und Messaufbau in Sperenberg Glatt Rfn C Rfn D Rfn B Rfn A Ref1 Ref 2 Leiser Verkehr 2
Loop 2 - Nicht akustische Reifeneigenschaften Rollwiderstand Laufleistung Abrieb Sägezahn Rippenabsenkung Periodischer Abrieb Schulterabrieb Mittenabrieb Schneetraktion Bremsen auf Schnee Beschleunigen auf Schnee Steine fangen Traktion am Berg Handling Geradeausfahrt Längsrillenempfindlichkeit Spurwechsel Lenk-Rückstellmoment Kreisfahrt, Nass ABS Bremsen Widerstandsfähigkeit des Profils Einschnitte Ausbrechungen Nachschneidfähigkeit Weitere Prüfungen zur Serientauglichkeit Leiser Verkehr 2
Loop 2 - Nicht akustische Reifeneigenschaften Ungleichförmiger Abrieb, Periodischer Abrieb Widerstandfähigkeit der Profile Ausbrechungen und Einschnitte Leiser Verkehr 2
Zusammenfassung Leiser Verkehr 2 Der entwickelte Reifen A zeichnet sich durch folgende Punkte aus: Reduzierung der Geräuschemissionen um 1,2 db bzw. 3,8 db (ISO) Ausgezeichneter Rollwiderstand Sehr gute Laufleistung Die Umsetzung in einen Serienreifen ist erfolgt mit Markteinführung im Juni 2009 Ein ganzheitlicher Ansatz für Reifen undfahrbahn eröffnet zusätzliches Optimierungspotential für die Verkehrslärmreduzierung Der leiseste Formreifen mit einer Reduzierung von 3 db bzw. 5,4 db ist in der Praxis nicht einsetzbar: Die sicherheitsrelevanten Eigenschaften wie Traktion auf Schnee oder Traktion auf Nässe sind für einen modernen Reifen nicht ausreichend Traktionsreifen im Regionalverkehr werden nur durch innovative Reifenkonzepte die zukünftigen Anforderungen erfüllen Leiser Verkehr 2
Ausblick Leiser Verkehr 3 Continental im Projekt Leiser Verkehr 3 Entwicklung eines lärmarmen Antriebsachsreifens für den Regionalverkehr Vorgehensweise 1. Entwicklungsschritt Grundlagenuntersuchungen, Schnitzreifen 2. Entwicklungsschritt Systematische Auswahl verschiedener Profilvarianten aus den Ergebnissen des Simulationsteil des Projektes "Leiser Verkehr 3 3. Entwicklungsschritt Reifenoptimierung, Formreifen Leiser Verkehr 3
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