Bereifung mit Gleitschutzelementen an Fahrzeug
Die Erfindung betrifft eine Bereifung mit Gleit schutzelementen an Fahrzeug. Allgemein bekannt sind Winterreifen mit sogenannten Spikes, welche die Haftfähigkeit der Reifen auf Glatteis wesentlich erhöhen.
Dagegen verschlechtern die hervorstehenden Spikes die Fahreigenschaften auf trockenen Strassen. Das Vorstehen der Spikes wird daher sehr klein bemessen, was deren Wirksamkeit im Schnee stark vermindert. Es wurden daher schon Spikesreifen vorgeschlagen, deren Spikes aus- und einfahrbar sind.
Die Erfindung bezweckt eine verbesserte Bereifung mit Gleitschutzelementen; es soll insbesondere die Möglichkeit geschaffen werden, die Gleitschutzelemente unabhängig von einer Servicestation ausfahren zu können.
Dies gestattet dem Fahrer, so lange mit eingezogenen Spikes zu fahren, als es die Strassenzustände erlauben, dann aber die Spikes so weit auszufahren, wie es das Fahren auf Schnee und Eis erfordert. Das ergibt für alle Strassenzustände ideale Fahreigenschaften und der Gebrauch von Schneeketten kann sich erübrigen. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung lässt sich zumindest das Ausfahren der Spikes vom Führersitz aus steuern. Dies erhöht die Sicherheit bei plötzlichem Auftreten von Glatteis. Die Sicherheit kann noch weiter erhöht werden, wenn die Betätigung automatisch erfolgt.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert:
Fig. 1 zeigt einen Reifen mit ausfahrbaren Spikes im Querschnitt,
Fig. 2a eine verbesserte Ausführung mit eingefahrenen und
Fig. 2b mit ausgefahrenen Spikes.
Fig. 3 und 4 zeigen weitere vereinfachte Ausführungen.
Fig. 5-7 stellen verschiedene Ventile zur Betätigung der Spikes das.
Fig. 8, 9 zeigen schematisch selbsttätige bzw. manuelle Steuervorrichtungen.
Fig. 10 zeigt eine vereinfachte Ausführungsform eines Reifens; a) mit ausgefahrenen, b) mit eingezogenen Spikes.
Gemäss Fig. 1 können die Spikes 1 z. B. durch ein in Fig. 6 dargestelltes Ventil mit der Innenluft P beaufschlagt werden, wodurch sie ausgefahren werden. Die Dichtung der Kolben 2 geschieht am besten durch eine Membran 3. Wird die Druckluft durch das genannte Ventil aus den Zylindern über die Sammelleitung 4 abgelassen, so werden die Spikes durch die Federn 5 und nötigenfalls durch die Strassenoberfläche zurückgesto ssen. Gleichzeitig wird natürlich der Zutritt von Druckluft P in die flexible Leitung 4 unterbrochen, was jeglichen Luftverlust auch bei undichten Kolben 2 ausschliesst. Die zum Ausfahren benötigte Luftmenge ist sehr klein und vermindert den Innendruck P nur unmerklich. Nach wiederholtem Ein- und Ausfahren kann der Luftverlust an einer Tankstelle unentgeltlich wieder ergänzt werden.
In der Fig. 2 ist eine Ausführung dargestellt, wo eine grössere Kolbenplatte 2 zum Ausfahren des Spikes 1 direkt vom Innendruck P des schlauchlosen Reifens R beaufschlagt wird. Der Durchmesser dieser Kolbenplatte kann z. B. etwa 3-10 cm, vorzugsweise etwa 5-7 cm, betragen. Dadurch wird dem Spike eine genügend grosse Kraft zum Eindringen in hartgefrorenes Eis erteilt. Die Platte kann auch rechteckig sein, um die Möglichkeit zu schaffen, mehrere Spikes auf einer Platte zu befestigen.
Die Platte und der Spike sind je durch eine Rollmembran 6 gegenüber dem Einsatz 10 abgedichtet. Der Einsatz ist im Reifen einvulkanisiert oder eingeklebt.
Der Einsatz und der Kolben bestehen vorzugsweise aus Kunststoff. Hier wird also der kleine Druckraum mit Druckluft p beaufschlagt, wenn der Spike eingezogen werden soll. Das Einziehen wird durch die Federscheibe 7 unterstützt.
In Fig. 3 werden die Platten durch einen im Reifen einvulkanisierten Gürtel 8 ersetzt. Dieser ist quer und/ oder tangential vorgespannt, was die Federn beim Ein ziehen der Spikes unterstützt. Um ein zu weites Einziehen zu vermeiden, sind in radialer Richtung La schen 9 eingesetzt. Diese können in einer Radialebene oder über den ganzen Umfang verlaufen. Der Gürtel ist ein gummiertes oder mit Kunststoff beschichtetes
Gewebe. Darauf sind die Fussplatten der Spikes aufgeleimt. Die Spikes können mittels Membranen abge dichtet werden.
Um die Abdichtung der Spikes zu eliminieren, ist gemäss Fig. 4 der kleine Druckraum p so unterteilt, dass die Spikes sich ausserhalb davon befinden. Es können einzelne runde Ausnehmungen gemäss Fig. 4a ausgespart sein, oder der kleine Druckraum kann durch
Schläuche gemäss Fig. 4b gebildet werden, welche zwischen Spikes-Reihen verlaufen. Die geringere Wirkfläche des kleinen Druckraumes muss durch die Federn 5 und die Vorspannung des Gürtels 8 kompensiert werden, da im allgemeinen der Druck in beiden Kammern gleich ist. Zum Ausfahren der Spikes wird die Luft der kleinen Kammer abgelassen; zum Einfahren wird Druckausgleich hergestellt. Das Ventil kann auch so eingerichtet sein, dass die kleine Kammer von aussen mit einem Überdruck versehen werden kann, um das sichere Einziehen der Spikes zu gewährleisten.
In 5 wird schematisch ein gewöhnliches Ventil für Autoreifen dargestellt. Es ist über einen Schlauch mit dem kleinen Druckraum verbunden. Wird also dieses Ventil betätigt, so werden die Spikes nach Fig. 2-4 ausgefahren. Parallel ist ein Hilfsventil 11 angeordnet, mittels welchem der Druckausgleich herstellbar ist. Es kann derart angeordnet sein, dass es beim Pumpen durch den Nippel 12 automatisch betätigt wird. Es kann als Rückschlagventil ausgebildet sein und eine solche Schliesskraft aufweisen, dass es durch einen bestimmten Überdruck im kleinen Druckraum geöffnet wird. Um diesen Differenzdruck muss der Speisedruck gegenüber dem vorgeschriebenen Reifendruck erhöht werden.
Fig. 6 zeigt zwei konzentrisch angeordnete Ventile 15, 16, wobei das innere 15 durch Drehung betätigt wird und den Druckausgleich steuert. Das äussere ist ein Rückschlagsventil 16, es dient zum Pumpen und zum Entlüften. Im ersten Fall muss das innere Ventil in die Offenstellung (6a) gestellt werden ( Spikes ein ), im zweiten Fall in die Schliessstellung (6b Spikes aus ), es sei denn, der ganze Reifen müsse entleert werden.
Einer der beiden Austritte 4 mündet in der kleinen Druckkammer, der andere 4a im Reifen.
In Fig. 7 ist ein Drehschieber 17 dargestellt, mit einem nachgeschalteten Rückschlagventil 18, über welches der Reifen in jeder Stellung aufgepumpt werden kann. In Fig. 7a werden die Spikes nach Fig. 2-4 eingezogen, diese nach Fig. 1 jedoch ausgefahren; in Fig. 7b verhält es sich umgekehrt.
Das automatische Ausfahren der Spikes wird nachfolgend anhand von Fig. 8 erläutert:
Ein Temperaturfühler 20 ermöglicht die Betätigung z. B. bei + 20 C. Ein weiterer Fühler 21 misst entweder die Verzögerung des Fahrzeuges oder eine Schleuderbewegung mittels seismisch aufgehängter Masse oder mittels Kreisel; durch ein Gerät 22 in der Art eines Bremskraftbegrenzers Maxaret wird ein Durchdrehen oder Blockieren der Antriebsräder frühzeitig festgestellt (spricht auf plötzliche Drehzahländerungen der Antriebswelle 19 an). Wenn der Temperaturfühler 20 und einer der Fühler 21, 22 ansprechen, wird am Radträger (nicht drehend) elektrisch (Solenoid 23) hydraulisch oder pneumatisch ein Stift 25 aus gefahren, welcher ein Ventil V zum Entlüften des kleinen Druckraumes P betätigt.
Dieses muss dazu an der inneren Seite des Reifens angeordnet sein, oder einen Betätigungshebel 24 auf der inneren Seite aufweisen. Ein allfällig innen angeordnetes Ventil V kann zusätzlich zum äusseren Ventil (nach Fig. 5 bis 7) vorge sehen sein.
Zwischen beiden Kammern p, P kann ein Rückschlag-Sicherheitsventil angeordnet sein, um einen unzulässigen Überdruck in der kleinen Kammer p zu vermeiden.
Die oben aufgeführten Elemente 20-23, 25 sind an sich bekannt und werden daher nicht näher beschrieben.
In Fig. 9 wird schematisch eine Bereifung mit vom Führersitz aus betätigten Gleitschutzelementen dargestellt. Sie unterscheidet sich von der Vorrichtung nach Fig. 8 vor allem durch den Wegfall der selbsttätig wirkenden Elemente 20, 21, und 22. Es verbleiben ein elektrischer Schalter 18 und die Solenoide 23 zur Betätigung der Ventile.
Die Abdichtung der Spikes und der kleinen Druckkammern gegenüber Gasen, insbesondere Luft, dürfte unter Umständen problematisch sein. Es besteht deshalb auch die Möglichkeit, bei den Reifen nach Fig. 1 ein separates Ventil für die Druckkammern vorzusehen und die kleinen Druckkammern (z. B. gemäss Fig. 2 ausgebildet) mit einer Flüssigkeit zu füllen. Die Flüssigkeit entweicht bei allfälligen Leckagen langsamer. Falls es sich dabei um Wasser handelt, würde diese bei tieferen Temparaturen hartgefrieren. Eine Leckage wäre somit auch bei beschädigter Abdichtung ausgeschlossen.
Für grössere Kammern, die der Walkarbeit des Reifens unterliegen, eignet sich die Beschickung mit Flüssigkeit natürlich nicht. Die Ausführung nach Fig. 3 und 4 kommt also hiefür nicht in Frage.
In Fig. 10a; 10b wird eine vereinfachte Ausführungsform dargestellt, bei welcher sowohl ein hydraulisches, wie auch ein pneumatisches Ausfahren der Spikes möglich ist. Eine einzige schlauchförmige kleine Druckkammer p wirkt mit Spikesträgern 30, die als segmentartige Platten oder als Leisten ausgebildet sind, zu samen. Da die Wirkfläche der kleinen Kammer p wegen des Platzbedarfs der beiden Spikesreihen kleiner ist als diejenige der Hauptkammer P, wird der Druck entsprechend grösser sein, wenn nicht besonders starke Federn 5 bzw. 35 für einen Ausgleich sorgen. Deshalb wird die kleine Kammer, die das Einund Ausfahren der Spikes betätigt, vorzugsweise durch ein separates Ventil 32 beschickt.
Dies kann nun mittels Luft oder frostsicherer Flüssigkeit geschehen, je nachdem, ob eine gewisse Elastizität erwünscht ist, oder ob die Spikesstellung möglichst unelastisch fixiert sein soll.
Da der Druck p an sich den Kammerquerschnitt nicht zentriert, können zusätzliche Federn vorgesehen sein, die einem exzentrischen Ausfahren der Spikes entgegenwirken. Die kleine Kammer kann weiter durch radiale Zwischenwände in Sektoren unterteilt sein, welche vorteilhaft eine kleine Drosselöffnung aufweisen.
Andernfalls müsste für jeden Sektor ein eigenes Ventil angeordnet werden.
Bei genügender Dimensionierung der Federn 5 und 35 kann auch ein kombiniertes Ventil nach Fig. 5, 6 oder 7 zur Beaufschlagung der kleinen Druckkammer mit Reifendruckluft dienen. In diesem Fall ist man zur Betätigung von einer äusseren Druckmittelzufuhr unabhängig, jedoch entfällt eine hydraulische Betätigungsmöglichkeit.
Tires with anti-skid elements on the vehicle
The invention relates to tires with sliding protection elements on the vehicle. Generally known are winter tires with so-called spikes, which significantly increase the adhesion of the tires on black ice.
In contrast, the protruding spikes worsen the driving characteristics on dry roads. The protrusion of the spikes is therefore made very small, which greatly reduces their effectiveness in the snow. Studded tires have therefore already been proposed whose studs can be extended and retracted.
The invention aims at improved tires with anti-skid elements; In particular, the aim is to create the possibility of being able to extend the anti-skid elements independently of a service station.
This allows the driver to drive with the spikes retracted for as long as the road conditions allow, but then to extend the spikes as far as driving on snow and ice requires. This results in ideal driving characteristics for all road conditions and the use of snow chains can be superfluous. In a preferred embodiment of the invention, at least the extension of the spikes can be controlled from the driver's seat. This increases safety in the event of black ice suddenly appearing. The safety can be increased even further if the actuation takes place automatically.
The invention is explained below on the basis of exemplary embodiments:
Fig. 1 shows a tire with extendable spikes in cross section,
2a shows an improved embodiment with retracted and
Fig. 2b with extended spikes.
3 and 4 show further simplified versions.
Fig. 5-7 show various valves for actuating the spikes.
8, 9 schematically show automatic or manual control devices.
Fig. 10 shows a simplified embodiment of a tire; a) with extended, b) with retracted spikes.
According to Fig. 1, the spikes 1 z. B. be acted upon by a valve shown in Fig. 6 with the internal air P, whereby they are extended. The sealing of the piston 2 is best done by a membrane 3. If the compressed air is discharged from the cylinders through the said valve via the manifold 4, the spikes are pushed back by the springs 5 and, if necessary, by the road surface. At the same time, of course, the entry of compressed air P into the flexible line 4 is interrupted, which rules out any loss of air even if the piston 2 is leaky. The amount of air required for extension is very small and only imperceptibly reduces the internal pressure P. After repeatedly driving in and out, the air loss at a petrol station can be replenished free of charge.
In FIG. 2, an embodiment is shown in which a larger piston plate 2 is acted upon directly by the internal pressure P of the tubeless tire R in order to extend the spike 1. The diameter of this piston plate can, for. B. about 3-10 cm, preferably about 5-7 cm. This gives the spike sufficient force to penetrate hard-frozen ice. The plate can also be rectangular to allow multiple spikes to be attached to one plate.
The plate and the spike are each sealed off from the insert 10 by a rolling membrane 6. The insert is vulcanized or glued into the tire.
The insert and the piston are preferably made of plastic. Here the small pressure chamber is pressurized with compressed air p when the spike is to be drawn in. The pulling in is supported by the spring washer 7.
In FIG. 3 the plates are replaced by a belt 8 vulcanized into the tire. This is biased transversely and / or tangentially, which supports the springs when pulling the spikes. In order to avoid pulling in too far, La's 9 are used in the radial direction. These can run in a radial plane or over the entire circumference. The belt is rubberized or coated with plastic
Tissue. The footplates of the spikes are glued to it. The spikes can be sealed with membranes.
In order to eliminate the sealing of the spikes, according to FIG. 4 the small pressure space p is subdivided so that the spikes are located outside it. Individual round recesses according to FIG. 4a can be cut out, or the small pressure space can pass through
Tubes are formed according to FIG. 4b, which run between rows of spikes. The smaller effective area of the small pressure chamber must be compensated for by the springs 5 and the pretensioning of the belt 8, since the pressure in both chambers is generally the same. To extend the spikes, the air in the small chamber is deflated; Pressure equalization is established for retraction. The valve can also be set up in such a way that the small chamber can be provided with an overpressure from the outside in order to ensure that the spikes are safely drawn in.
In Fig. 5 there is schematically shown an ordinary valve for car tires. It is connected to the small pressure chamber via a hose. If this valve is operated, the spikes are extended as shown in FIGS. 2-4. An auxiliary valve 11, by means of which pressure equalization can be established, is arranged in parallel. It can be arranged in such a way that it is automatically actuated when pumping through the nipple 12. It can be designed as a check valve and have a closing force such that it is opened by a certain overpressure in the small pressure chamber. The feed pressure must be increased by this differential pressure compared to the prescribed tire pressure.
6 shows two concentrically arranged valves 15, 16, the inner 15 being actuated by rotation and controlling the pressure equalization. The outer one is a check valve 16, it is used for pumping and for venting. In the first case, the inner valve must be set to the open position (6a) (spikes on), in the second case to the closed position (6b spikes off), unless the entire tire must be deflated.
One of the two outlets 4 opens into the small pressure chamber, the other 4a into the tire.
In Fig. 7, a rotary slide valve 17 is shown, with a downstream check valve 18 via which the tire can be inflated in any position. In Fig. 7a the spikes are retracted according to Fig. 2-4, but these are extended according to Fig. 1; in Fig. 7b it is the other way round.
The automatic extension of the spikes is explained below with reference to Fig. 8:
A temperature sensor 20 enables actuation z. B. at + 20 C. Another sensor 21 measures either the deceleration of the vehicle or a skidding movement by means of a seismically suspended mass or by means of a gyro; By means of a device 22 in the form of a Maxaret brake force limiter, spinning or locking of the drive wheels is detected early on (responds to sudden changes in the speed of the drive shaft 19). When the temperature sensor 20 and one of the sensors 21, 22 respond, a pin 25 is driven out on the wheel carrier (not rotating) electrically (solenoid 23), hydraulically or pneumatically, which actuates a valve V for venting the small pressure chamber P.
For this purpose, this must be arranged on the inner side of the tire, or have an actuating lever 24 on the inner side. A valve V, which may be arranged on the inside, can be seen in addition to the outer valve (according to FIGS. 5 to 7).
A non-return safety valve can be arranged between the two chambers p, P in order to avoid an impermissible overpressure in the small chamber p.
The elements 20-23, 25 listed above are known per se and are therefore not described in more detail.
In Fig. 9 a tire is shown schematically with anti-skid elements actuated from the driver's seat. It differs from the device according to FIG. 8 primarily in that the automatically acting elements 20, 21 and 22 are omitted. An electrical switch 18 and the solenoids 23 remain for actuating the valves.
The sealing of the spikes and the small pressure chambers against gases, especially air, might be problematic under certain circumstances. It is therefore also possible to provide a separate valve for the pressure chambers in the tires according to FIG. 1 and to fill the small pressure chambers (e.g. designed according to FIG. 2) with a liquid. The liquid escapes more slowly in the event of any leaks. If it is water, it would freeze hard at lower temperatures. Leakage would therefore be excluded even if the seal was damaged.
For larger chambers, which are subject to the flexing work of the tire, charging with liquid is of course not suitable. The embodiment according to FIGS. 3 and 4 is therefore out of the question for this.
In Fig. 10a; 10b, a simplified embodiment is shown in which both hydraulic and pneumatic extension of the spikes is possible. A single hose-shaped small pressure chamber p acts to seed with spike carriers 30, which are designed as segment-like plates or strips. Since the effective area of the small chamber p is smaller than that of the main chamber P because of the space required by the two rows of spikes, the pressure will be correspondingly greater unless particularly strong springs 5 or 35 provide compensation. Therefore, the small chamber that actuates the retraction and extension of the spikes is preferably fed by a separate valve 32.
This can now be done by means of air or frost-proof liquid, depending on whether a certain elasticity is desired or whether the spike position should be fixed as inelastic as possible.
Since the pressure p per se does not center the chamber cross-section, additional springs can be provided which counteract an eccentric extension of the spikes. The small chamber can be further subdivided into sectors by radial partition walls, which advantageously have a small throttle opening.
Otherwise a separate valve would have to be arranged for each sector.
If the springs 5 and 35 are sufficiently dimensioned, a combined valve according to FIG. 5, 6 or 7 can also be used to apply tire pressure air to the small pressure chamber. In this case, one is independent of an external pressure medium supply for actuation, but there is no hydraulic actuation option.