AT394527B - Gleitschutzstift fuer fahrzeugreifen - Google Patents

Description

AT 394 527 B

Die Erfindung betrifft einen Gleitschutzstift für Fahrzeugreifen, mit einem im Laufflächengummi des Reifens verankerbaren, mit einer flanschartigen Erweiterung versehenen Hülsenteil, in dessen axialer über die gesamte Länge durchgehender Bohrung ein mit einem nietkopfartigen Bodenflansch versehener, nietförmiger, massiver Stift angeordnet ist, wobei der Bodenflansch zumindest eine mittige, axial über diesen hinausgehende, mit dem Laufflächengummi in Kontakt befindliche Erhöhung aufweist, und in Ruhelage des Gleitschutzstiftes dessen mit dem Laufflächengummi in Berührung befindlicher Bereich wesentlich kleiner ist als die Gesamtfläche des Bodenflansches des Gleitschutzstiftes.

Das zunehmende Verkehrsaufkommen in Verbindung mit Gleitschutzstiften hat sich als bedeutender Verschleißfaktor der Straßen erwiesen. In einigen Ländern hat diese Tatsache sogar zum Verbot von Gleitschutzstiften oder wenigstens zu wesentlichen Einschränkungen geführt. In Skandinavien wurde zum anderen die verbessernde Wirkung von Antirutsch-Einrichtungen auf die Verkehrssicherheit sowie die Flexibilität des Verkehrs unbedingt nachgewiesen, worauf nicht verzichtet werden sollte, nur die Nachteile sollten eliminiert werden. Zu guten Ergebnissen kommt man durch Entwicklung sowohl des Straßenbelages als auch der Gleitschutzstifte.

Beim Rollen eines Kraftfahrzeugluftreifens auf einer ebenen Fläche drückt sich dieser infolge seiner Elastizität in radialer Richtung bedeutend zusammen, wobei im Bereich der Kontaktfläche aus der Veränderung des Rollradius resultierende Längs- und Querkräfte entstehen. Beim Abrollen des Reifens und bei der Straßenflächenberührung des Gleitschutzstiftes entsteht ein sehr schneller, gegen die Straße gerichteter Stoß, der auf der Bewegungsenergie des Gleitschutzstiftes und auf dem viskoelastischen Charakter des Laufflächengummis, sich schnellen Bewegungen entgegenzusetzen, beruht.

Bei Annäherung des Gleitschutzstiftes an den Berührungspunkt der Straße biegt sich der Unterbau des Reifens derart ein, daß der Radius des eingebogenen Teils bedeutend kleiner ist als der Radius der entsprechenden Teile des unbelasteten Reifens. Dadurch wird der senkrecht zur Oberfläche montierte Stift vor dem Sträßenkontakt in vertikale Position gedreht Wegen des Vorsprunges der Stiftspitze dreht sich der Stift jedoch nicht genügend, sondern trifft in Schräglage auf die Straßenoberfläche. In dieser Phase setzt auch die Wirkung der durch das Rutschbestreben verursachten Kräfte ein.

Da der Stift in Schräglage gegen die Straßenoberfläche stößt, verursacht der Erstkontakt des Stiftes mit der Straße bei den heutigen Lösungen eine kippende Kraft auf den Stift, die speziell bei Gleitschutzstiften im Bereich des Hülsenmundes wirkt. Diese kippende Kraft ist bestrebt, den Stift in eine noch schrägere Lage zu drehen, was das Vermögen des Stiftes, z. B. in eine auf der Straßenoberfläche befindliche Eisschichte einzudringen, wesentlich beeinträchtigt, wodurch der Stift zu rutschen beginnt. Die kippende Kraft verursacht auf die Hülse eine quer gerichtete Stoßbelastung, welche die Hülse und den Stift verschleißt. Bei den Stiften nach dem Stand der Technik beruht dies auf der bei diesen Stiften verwendeten Konstruktion.

Ein solcher Gleitschutzstift nach dem Stand der Technik ist in Fig. Al gezeigt. Der Stift (30) besteht aus einem Stiftteil (31), zu dem ein Bodenflansch (32) sowie die Stiftspitze (33) gehören. Der Stiftteil (31) ist in den Hülsenteil (37) eingesetzt, der einen Hülsenflansch (38) hat, der breiter ist als der Bodenflansch. Bei den bisher bekannten Stiften ist der Kopf (34) (Fig. Al) z. B. haubenförmig oder der Stift ist so ausgebildet, daß sich der Kopf bei im Reifen eingesetztem Stift am Boden des Montageloches des Stiftes abstützt, entweder über den ganzen Bereich des Kopfes oder nach Fig. Al im haubenförmigen Mittelteil des Kopfes. Der Boden (21) des Montageloches des Stiftes ist in Fig. Al gestrichtelt gezeichnet. Beim Auftreffen eines solchen Stiftes auf die Straßenfläche entsteht eine auf die Spitze (33) wirkende Kraft (F), deren Richtung bezüglich der Längsachse des Stiftes schräg verläuft. Der Kopf (34) stützt sich seinerseits auf bereits beschriebene Weise mit dem Mittelteil des Kopfes am Boden (21) des Montageloches des Stiftes ab, wobei der Unterstützungspunkt des Kopfes im wesentlichen im Bereich der Längsachse des Stiftes liegt. Durch die Kraft (F) und den Unterstützungspunkt des Stiftes wird dabei ein den Stift kippendes Moment verursacht, dessen Größe sich aus der Kraft (F) multipliziert mit dem Abstand (a) zwischen der Wirkungslinie der Kraft und dem Unterstützungspunkt des Kopfes ergibt, welcher Abstand somit als Momentarm wirkt. Infolge dieses kippenden Momentes ist die Lage des Stiftes während des Erstkontaktes ungünstig.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bisher bekannten Gleitschutzstiftlösungen zu verbessern. Im einzelnen besteht die Aufgabe der Erfindung darin, einen Gleitschutzstift zu schaffen, bei dem die in den derzeit bekannten Lösungen auftretenden Nachteile vermieden werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß bei dem eingangs erwähnten Stift vorgeschlagen, daß die Erhöhungen an der radialen Außenkante des Bodenflansches angebracht und vom Nietkopf aus radial seitlich und axial weggerichtet sind, wobei sich der Gleitschutzstift in Ruhelage und beim Erstkontakt zwischen seiner Spitze und der Straßenoberfläche lediglich mit den Erhöhungen und dem Kantenbereich des Flansches des Hülsenteils am Laufflächengummi abstützt und der Kopf des Stiftes durch den Hülsenteil vom Laufflächengummi getrennt ist, so daß in Ruhelage des Stiftes der Kontaktbereich der Erhöhungen mit dem Laufflächengummi im Bereich der radial äußersten Außenkante der Erhöhungen liegt und die Wirkungsgerade der auf den Stift wirkenden Kraft beim Eintreten des Stiftes in den Straßenkontakt zwischen der Mittellinie des Stiftes und dem Berührungsbereich der Erhöhungen verläuft.

Mit der Erfindung wird gegenüber den bekannten Lösungen eine Reihe bedeutender Vorteile erzielt, von denen u. a. folgende hervorgehoben werden sollen: Die Gestaltung des Kopfes und der Einbau des Stiftes bezüglich der Hülse haben zur Folge, daß mit dem erfindungsgemäßen Gleitschutzstift keine entsprechend harte Stoßwirkung -2-

AT 394 527 B auf die Straßenoberfläche entsteht, was auf den viskoelastischen Charakter des Laufflächengummis sowie die schnelle Formänderung des Laufflächengummis zurückzuführen ist. Mit dem eifindungsgemäßen Stift wird sozusagen ein weicher Erstkontakt erzielt, dank welchem die Straßenverschleißwirkung des Stiftes wesentlich kleiner ist als bei den bisher bekannten Stiften. Zum anderen sind der Flansch und der Kopfteil des erfindungsgemäßen Stiftes derart gestaltet, daß während des Straßenkontaktes die auf den Stift wirkende Kraft anstelle des kippenden Momentes der Lösungen nach dem Stand der Technik ein den Stift stützendes, d. h. aufrecht haltendes Moment erzeugt, dank welchem der Stift die Straßenfläche im wesentlichen in einer günstigeren Lage als bei bekannten Lösungen berührt. Infolgedessen wird mit dem erfindungsgemäßen Stift eine bessere Haltewirkung erzielt

Im folgenden wird die Erfindung unter Hinweis auf einige in den Zeichnungen dargestellte günstige Ausführungsbeispiele beschrieben. Fig. 1 zeigt als schematische Schnittzeichnung einen erfindungsgemäßen Stift und dessen Stützwirkung. Fig. 2 zeigt einen erfindungsgemäßen Stift als schematische Schnittzeichnung und in einem Reifen montiert. Fig. 3 zeigt den Stift nach Fig. 2 aus der Richtung des Pfeiles (B) gesehen.

Der in Fig. 1 dargestellte Stift (10) ist aus einem Stift (11) sowie aus einem den Stift umgebenden Hülsenteil (17) gebildet. Zum Stift (11) gehört ein Bodenflansch (12) sowie eine Spitze (13) aus Hartmetall. An den Kanten des Bodenflansches (12) sind Erhöhungen (15) ausgebildet, die nach der Seite gerichtet sind und sich nach oben über die theoretische Grenze des Kopfes (14) hinaus erstrecken. Zwischen den Erhöhungen (15) verbleiben Zwischenräume (16), sodaß der Bodenflansch (12) an seiner Außenkante nicht einheitlich ist Der Stift (11) ist im Hülsenteil (17) derart angebracht daß sich der Kopf (14) in Ruhelage des Stiftes im Schutz des Flansches (18) des Hülsenteiles befindet wobei der Kopf (14) oder die theoretische Fläche des Kopfes nicht in Berührung mit dem Laufflächengummi ist der in Fig. 2 mit (20) bezeichnet ist. Somit sind in Ruhelage des Stiftes (10) nur die am Kopf vorhandenen Erhöhungen (15) in Berührung mit dem im Laufflächengummi (20) ausgebildeten Boden (21) des Montageloches des Stiftes, womit zwischen dem Kopf (14) und dem Boden (21) des Montageloches ein freier Raum vorhanden ist. Die Erhöhungen (15) am Bodenflansch (12) sind derart gestaltet daß der Kontaktbereich, in dem sich die Erhöhungen (15) am Boden des Montageloches (21) abstützen, ganz außen an der Außenkante der Erhöhungen (15) liegt Der Kontaktbereich der Erhöhungen ist in Fig. 2 und 3 mit (Aj) bezeichnet. Zum anderen erstrecken sich die Erhöhungen (15) nach oben bis über den Hülsenflansch (18) des Stiftes hinweg, sodaß auch der Hülsenflansch (18) nur an seiner Außenkante mit dem Laufflächengummi (20) in Berührung ist. Der Kontaktbereich des Hülsenflansches (18) ist in Fig. 2 und 3 mit (A2) bezeichnet.

Wenn beim rollenden Fahrzeugreifen der erfindungsgemäße Stift (10) mit der Straße in Berührung kommt stützt sich der Stift am Laufflächengummi zunächst nur in den Kontaktbereich (Aj) der Erhöhungen ab, die sich ganz außen an den Außenkanten des Bodenflansches (12) befinden. Der Kopf (14) ist dabei vom Boden (21) des Montageloches des Stiftes getrennt. Dadurch wird mit den Erhöhungen (15) ein "weicher" Erstkontakt mit der Straße erzielt, womit die Stoßwirkung des Stiftes zu Beginn des Straßenkontaktes klein ist. Dadurch wird der Straßenverschleiß mit dem erfindungsgemäßen Stift wesentlich verringert. Nach dem weichen Erstkontakt während des Eindrückens des Stiftes (11) nach innen stützt sich auch der Kopf (14) am Boden (21) des Montageloches des Stiftes ab, wodurch die Punktlast des Stiftes genügend zunimmt und eine gute Haltewirkung erzeugt wird. Das Haltevermögen des Stiftes wird weiters dadurch verbessert, daß sich der Stift in der Kontaktphase zur Straßenfläche in eine äußerst vorteilhafte, annähernd optimale Lage drehen läßt Diese Wirkung wurde insbesondere in Fig. 1 zu verdeutlichen versucht Wie in Fig. 1 eingetragen ist wirkt in der Kontaktphase auf die Spitze (13) eine Kraft (F), die von der Mittelachse des Stiftes schräg nach hinten gerichtet ist. Zum anderen stützt sich der Stift (11) in der Erstkontaktphase am Laufflächengummi (20) nur in den Kontaktbereichen (Aj) der Erhöhungen des Stiftes ab, die sich an der äußersten Kante des Bodenflansches (12) befinden. Der Unterstützungspunkt am Laufflächengummi liegt in der Erstkontaktphase somit bezüglich der Mittellinie des Stiftes außerhalb der Wirkungsgeraden der Kraft (F). In Fig. 1 ist der Abstand zwischen dem Kontaktbereich (Aj) der

Erhöhung und der Wirkungsgeraden der Kraft (F) mit (b) bezeichnet. Der Abstand (b) dient somit als Momentarm für die auf den Kontaktbereich (Aj) der Erhöhung wirkende Stützkraft, womit auf den Stift (10) ein den

Stift aufrechterhaltendes und den Stift stützendes Moment wirkt, dessen Größe die Kraft (F) multipliziert mit dem Momentarm (b) ist. Infolge dieses stützenden Momentes richtet sich der Stift (10) auf und bleibt in der günstigen Lage während des Straßenkontaktes, wobei das Haltevermögen des Stiftes äußerst gut ist Durch Vergrößern des Bodenflansches (12) und speziell der Erhöhungen (15) läßt sich das aufrechterhaltende Moment weiter vergrößern.

Die Erhöhungen (15) können symmetrisch oder unsymmetrisch zum Flansch (12) angeordnet werden. Durch eine unsymmetrische Anordnung kann vorteilhaft eine den Stift (11) um seine Längsachse drehende Kraft erzeugt werden, mit der das Eindringungsvermögen des Stiftes verbessert und ein gleichmäßiger Verschleiß der Spitze (13) erreicht wird. -3-

Claims (3)

1. AT 394 527 B PATENTANSPRÜCHE 1. Gleitschutzstift für Fahrzeugreifen, mit einem im Laufflächengummi des Reifens verankerbaren, mit einer flanschartigen Erweiterung versehenen Hülsenteil, in dessen axialer über die gesamte Länge durchgehender Bohrung ein mit einem nietkopfartigen Bodenfiansch versehener, nietförmiger, massiver Stift angeordnet ist, wobei der Bodenflansch zumindest eine mittige, axial über diesen hinausgehende, mit dem Laufflächengummi in Kontakt befindliche Erhöhung aufweist, und in Ruhelage des Gleitschutzstiftes dessen mit dem Laufflächengummi in Berührung befindlicher Bereich wesentlich kleiner ist als die Gesamtfläche des Bodenflansches des Gleitschutzstiftes, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhöhungen (15) an der radialen Außenkante des Bodenflansches (12) angebracht und vom Nietkopf (14) aus radial seitlich und axial weggerichtet sind, wobei sich der Gleitschutzstift in Ruhelage und beim Erstkontakt zwischen seiner Spitze (13) und der Straßenoberfläche lediglich mit den Erhöhungen (15) und dem Kantenbereich des Flansches (18) des Hülsenteils (17) am Laufflächengummi (20) abstützt und der Kopf (14) des Stiftes (11) durch den Hülsenteil (17) vom Laufflächengummi (20) getrennt ist, so daß in Ruhelage des Stiftes der Kontaktbereich (Aj) der Erhöhungen (15) mit dem Laufflächengummi (20) im Bereich der radial äußersten Außenkante der Erhöhungen (15) liegt und die Wirkungsgerade der auf den Stift wirkenden Kraft (F) beim Eintreten des Stiftes (10) in den Straßenkontakt zwischen der Mittellinie des Stiftes (10) und dem Berührungsbereich (Aj) der Erhöhungen verläuft.
2. 2. Gleitschutzstift nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen den Erhöhungen (15) vorhandenen Zwischenräume (16) in Ruhelage des Gleitschutzstiftes (10) außer Gummikontakt sind, wobei der Laufflächengummi bei Straßenkontakt des Gleitschutzstiftes in die Zwischenräume (16) eindringt.
3. 3. Gleitschutzstift nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhöhungen (15) insbesondere symmetrisch zur Längsachse des Gleitschutzstiftes angeoidnet sind. Hiezu 2 Blatt Zeichnungen