-
Kraftfahrzeugrad mit Krallelementen.
-
Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeugrad mit Krallelementen, z.B.
mit Spikes. Es ist bekannt, zur sicheren Übertragung der Filrungs-, Verzögerungs-
und Beschleunigungskräfte des rollenden Kraftfahrzeugreifens bei veeister oder mit
festgefahrenem Schnee bedeckter Fahrbahn, Spikereifen zu verwenden. Die Spikereifen
haben sich beim Fahren auf Eis oder Schnee sehr gut bewährt. Es zeigte sich jedoch,
daß sie beim Fahren auf nichtvereister Fahrbahn einerseits die Fahreigenschaften
herabsetzen, insbesondere bei nassen Fahrbahnen die Rutschsicherheit erheblich vermindern,
aiidererseits die Verschleißdecke der Fahrbahn durch Spikereifen sehr stark abgenutzt
wird. Stellenweise betrug die Abnutzung der Fahrbahn durch Spikereifen in einem
einzigen Winter bis zu 8mni.
-
Die mit Spikereifen durchgeführten Untersuchungen haben ergeben, daß
es zur erhöhung der Fahrsicherheit auf vereisten Straßen genügt, wenn die Spikesetwa
1 bis 2mm aus der Reifendecke herausragen. Dies genügt aber auch zur Zerstörung
der Straßendecke.
-
Die vorliegende erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß die erhöhte
Fahrsicherheit bei vereister Straße erzielt und die INchteile beim Fahren auf eis-
und schneefreier Straße vermieden werden können, wenn am Fahrzeugreifen Krallelemente,
z.B. Spikes so angebracht sind, daß sie auf vereister Straße wirksam sind, d.h.
in das Eis einzudringen vermögen, daß sie aber beim Fahren auf eis- oder schneefreier
straße nicht in die Straßendecke eindringen und diese möglichst nicht befahren.
-
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Krallelemente
z.B. spikes zur einem in Laufrichtung um den Fahrzeugreifen gelegten Band angeordn
sind und sich zwischen Band und Reifen Mittel befinden, die das Band nach außen
drücken. Als Mittel, die das Band nach außen drücken, kann ein Druckmii;tel dienen,
das zwischen Band und Reifen eingebracht werden kann.
-
Dieses Druckmittel kann beispielsweise ein Druckgas sein, das aus
einem Druckmittelbehälter der Druckgas oder verflüssigtes Gas enthält oder einem
Kompressor angeliefert wird und wahlweise zwischen Band und Reifen eingebracht oder
wieder abgelassen werden kann. Auf diese Weise hat der Fahrer die Mögliclikeit beim
Fahren auf vereister Straße die Krallelemente wirksam zu machen und sie beim Fahren
auf eis- und schneefreier Straße unwirksam zu machen. Dabei kann sich entweder,
insbesondere bei der Verwendung von verflüssigtem Gas zur Erzeugung des Druckgases,
in jedem Rad ein Druckmittelbehälter befinden, aus dem über ein vom Armaturenbrett
aus gesteuertes Ventil das Druckmittel in den Raum zwischen Band und Reifen eingebracht
wird, oder es kann ein Druckmittelbehälter oder Kompressor im wagen angeordnet sein,
der mit den Reifen über Druckmittelleitungen, die durch die Radnaben geführt sind,
verbunden ist, wobei das Einbringen und Ablassen des Druckmittels wieder über ein
vom Armaturenbrett aus gesteuertes Ventil erfolgen kann.
-
Ist der Drucknittelbehälter, der in diesem Fall vorzugsweise ein verflüssigtes
Gas enthält, im Rad angeordnet, so kann er entweder unter Beibehaltung der üblichen
Felgen in dem Raum angeordnet sein, der von der Radkappe umschlossen wird, oder
es können in der felge eine oder mehrere Kammern, die das verflüssigte Gas aufnehmen,
vorgesehen sein. Im ersten Fall wird der Blüssiggasbehalter beim Radwechael wie
die Radkappe abgenommen, wobei die Schlauchverbindung des Behälter mit dem Raum
unter dem Band bestehenbleiben kann.
-
Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß als Druckmittel eine elastische
Zwischenschicht dient. Diese elastische Zwischenschicht kann so bemessen sein, daß
sie eine radiale Kraft erzeugt die groß genug ist, um ein Eindringen der Krallelemente
in Bis zu gewährleisten aber nicht so groß, daß die Krallelemente merklich in die
Fahrbahndecke eindringen.
-
Als hrallelemente können anstelle von Spikes, die in erster Linie
in Fage kommen, auch in den Protektorgummi des Bandes einvulkanisierte Metallteilchen
oder Mineralien wie Kordund oder Carborundum verwendet werden. Das Verschleißennd
kann auch so angeordnet werden, daß es auswechselbar ist, so daß je nach Jahreszeit
oder Straßenverhälehnissen Bänder mit Spikes oder mit anderen Krallelementen oder
ohne Krallelemente aufgelegt werden können. Dabei besteht auch die Möglichkeit,
die Bänder jeweils der Reifenabnutzung anzupassen.
-
Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung sind in den Figuren
dargestellt.
-
Figur 1 zeigt den Querschnitt durch einen Araftfahrzeugreifen, der
mit einem mit Spikes ausgerüsteten Band versehen ist, in der Stellung, in der die
spikes unwirksam sind.
-
Figur 2 zeigt den gleichen Reifen in der Stellung, in der die Spikes
-virksau sind.
-
Die Figuren 3 und 4 zeigen die gleichen Reifen wie die Figuren 1 und
2, jedoch in stark abgefahrenem Zustand.
-
Figur 5 zeigt den querschnitt durch einen Reifen um den ein auswechselbares
Band gelegt ist.
-
Figur 6 zeigt den Querschnitt durch ein anderes Reifenprofil. Figur
7 zeigt schematisch die anordnung zum Einbringen des Druckmittels durch das die
Krallelemente wirksam gemacht werden.
-
Figur 8 zeigt schematisch den Querschnitt durch ein Kraftfahrzeugrad,mit
Druckmitt elb ehält er.
-
Figur 9 zeigt eine andere Ausführungsform eines Rades mit Druckmittelbehälter.
-
Bei der Ausführungsform nach Figur 1 ist in der Mitte des Profils
der Lauffläche 1 in Umfangsrichtung eine Aussparung 2 vorgesehen; In dieser Aussparung
liegt ein Band 3, das zweckmäßig aus einer Karkasse 4 und einem Protektor 5 besteht,
und in das als Krallelemente Spikes 6 eingesetzt sind. Das Band 3 ist mit den Seitenwänden
der Aussparung 2 durch elastische Bänder 7 verbunden, die uen Raum zwischen dem
Protektor des Reifens und dem Band 3 luftdicht abschließen. Bei der in Figur 1 dargestellten
Stellung des Bandes ragen die Spikes 6 nicht über die Lauffläche 1 heraus und sind
somit unwirksam. Durch einen Einlaß 8 kann ein Druckmittel in den Raum zwischen
dem Band 3 und der Aussparung 2 gebracht werden, durch das das Band 3 unter Dehnung.
-
nach außen gedrückt wird. Diese Stellung des Bandes ist in -Figur-2-dargesteilt.
In dieser Stellung sind die Spikes wirksam.
-
Das Einbringen und Ablassen des Druckmittels kann vom Fahrzeugführer
z.B. durch die Betätigung eines Schalters oder eines Ventils am Armaturenbrett bewirkt
werden, so daß er je nach Straßenbeschaffenheit jederzeit die Spikes wirksam oder
unwirksam machen kann. Dadurch vereinigt ein Kraftfahrzeugreifen nach
der
Erfindung die Vorteile des üblichen Soumerreifens und die Vorteile des mit Spikes
oder anderen Krallelementen versehenen Winterreifens ohne deren Nachteile zu besitzen.
Dabei ergibt sich noch der besondere Vorteil, daß der Anpreßdruck des Bandes 3 an
die Fahrbahn so eingestellt werden kann, daß er zwar ausreichend ist, um die Krallelemente
in das Eis eindringen zu lassen, daß jedoch der Anpreßdruck so gehalten werden kann,
daß die Spikes nicht merKlich in die Fahrbahndecke eindringen, und somit die Fahrbahndecke
auch beim Fahren mit wirksamen Spikes geschont wird.
-
Wie in den Figuren 3 und 4 dargestellt, können auch bei stark abgefahrenem
Reifen mit der dargestellten Vorrichtung die Spikes noch immer in die in Figur 3
dargestellte unwirksame und in die in Figur 4 dargestellte wirksame Stellung gebracht
werden. Es ist also nicht erforderlich, wie bei den bekannten Spikereifen, die Abnutzung
der Spikes oder sonstigen Krallelemente auf die Abnutzung des Protektors des Reifens
möglichst genau abzustimmen; Es genügt vielmehr, das Einbringen des Druckmittels
auf den jeweiligen Abnutzungszustand des Reifens abzustimmen.
-
Als Druckmittel, um die Krallelemente wirksam zu machen, kann ein
Gas oder eine Flüssigkeit dienen. Die Verwendung eines Gases hat den Vorteil, daß
die an dem Band angeordneten Spikes oder sonstigen Krallelemente elastisch zurückweichen
können, wenn sie auf stärkeren Widerstand stoßen.
-
Das zum Wirksammachen der Krallelemente verwendete Gas kann einem
im Fahrzeug angeordneten Druckgasbehälter, der periodisch aufgefüllt wird, entnommen
werden, oder einem durch den Fahrzeugnotor oder durch einen von der Batterie gespeisten
ElektromoS tor angetriebenem Kompressor oder einem mit verflüssigtem Gas gefüllte
Behälter.
-
Figur 7 zeigt schematisch die Anordnung in einem Kraftfahrzeug.
-
Der Gasbehälter 11 ist über einen Druckregler 12 und ein Vreiwegventil
13, sowie über Druckmittelleitungen 14 und schläuche 15, die über Rotationsdichtungen
16 in die Radnaben einmünden, mit in Figur 7 nicht dargestellten schläuchen oder
Kanälen verbunden, die das Druckmittel unter die mit Krallelementen versehenen Bander
leiten. Das Dreiwegeventil 13 wird von einem am Armaturenbrett angeordneten Schalter
16 aus betätigt, wodurch der Fahrzeuglenker die Liöglichkeit hat, mit einem einzigen
Elandgriff und ohne anzuhalten die Spikes wirksam oder unwirksa, zu machen.
-
Bei schneller Fahrt des Fahrzeuges is-t das Band 3 beträchtlichen
Fliehkräften ausgesetzt. Diese dürfen keine Dehnung des Bandes hervorrufen, bei
der die Krallelemente wirksam werden. Zweckmäßig wird deshalb ein vorgespanntes
Band verwendet. Bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit von 150 km/h und einem Abrolldurchmesser
von 600 mm entsprechen die im Band wirksam werdenden Fliehkräfte etwa einem Druck
von 0,55 atü des Druckmittels, durch das das Band in die wirksame Stellung gebracht
wird. wird der Raum unter dem Band bei der unwirksamen Stellung der Krallelemente
abgesperrt, so daß beim Wirken der Fliehkraft unter dem Band ein luftverdünnter
Haum entstehen würde, so reicht im allgemeinen der äußere Atmosphärendruck aus,
um ein ungewolltes Wirksamwerden der Krallelemente durch die Fliehkraft zu verhindern.
wird der Raum unter dem Band nicht abgesperrt, so muß die dem Band gegebene Vorspannung
groß genug sein, um bei der bei höherer Geschwindigkeit auferetenden Fliehkraft
ein Wirdsamwerden der Spikes zu verhindern.Die Vorspannung des Bandes muß dann so
gewählt werden, daß zum Abheben des Bandes aus der unwirksamen Stellung ein Druck
erforderlich ist, der größer ist als der Druck, der der größten auftretenden Fliehkraft
entspricht. Dabei kommt ein Druck von größer oder gleich 0,7 atü in Frage. Fiird
das Band in die Stellung gebracht, in der die Krallelemente wirksam sind,
so
vergrößert sich sein Umfang. Diese Umfangsvergrößerung beträgt, wenn das Band etwa
3 bis 4 mm gehoben werden muß, bei üblichen Xadgrößen etwa 2 bis 3 {;c Bei abgefahrenen
Reifen, wie sie in Figur 7 und 4 dargestellt sind, vermindert sich die Dehnung auf
etwa 1 0. Um die Dehnung des Bandes dem Reifenverschleiß an passen zu können, muß
der Aktivierungsdruck regelbar sein. Dazu steht jedoch bei einem PKM-Reifen nur
der Druckbereich von 0,7 bis 1,5 atü zur Verfügung, wobei die untere Grenze bedingt
ist durch die Vorspannung des Bandes, während die obere Grenze durch den 1teifendruck
gegeben ist, der nicht merKlich überschritten werden darf. Wird bei einem Reifen
mit neuem Profil ein Druck von 1,5 atü benötigt um die Spikes am Band wirksam zu
machen, so würde bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit von 150 km/h dadurch, daß zu
dem Innendruck noch die Fliehkraft hinzukommt, sich das Band so dehnen, als ob ein
Innendruck von 2,05 atü wirken würde.
-
Dadurch wurde das Band auf einen unzulässig großen Druchmesser gedehnt.
Um dies zu vermeiden, muß entweder bei wirksamen Spikes die Fahrzeuggeschwindigkeit
begrenzt werden, wobei die Grenze praktisch bei etwa 90 bis 100 km/h liegen dürfte
oder, es wird ein Fliehkraft beeinflußtes Druckminderventil verwendet, das den auf
das Band wirkenden Druck bei steigender Geschwindigkeit der jeweils auftretenden
Fliehkraft entsprechend vermindert.
-
Bei Verwendung eines, einem Behälter entnommenen Treibgases muß der
Behälterdruck durch einen Druckregler 12 in Figur 7 auf den jeweils erforderlichen
inert reduziert werden. Der Reifenabnutzung entsprechend, kann der am Druckregler
eingestellte Druck nach und nach vermindert werden.
-
In Figur 8 ist eine Anordnung dargestellt, bei der sich der Druckgasbenälter
im Rad befindet. Der Behälter 21, der vorzugsweise ein verflüssigtes Gas enthält,
ist in einem Rad mit üblicher Felge anstelle der Radkappe abnehmbar angebracht.
Er
ist mit einem elektromagnetisch steuerbaren Ventil 22 versehen,
das zweckmäßig mit einem Druckminderventil kombiniert ist, das zusätzlich noch eine
Fliehkraft abhängige Regelvorrichtung enthält, die bewirkt, daß der verminderte
Gasdruck fliehkraftabhängig stets so eingestellt wird, daß auch bei hoher Fahrzeuggeschwindigkeit
die Summe der Kräfte, die das Band nach außen zu drücken suchen, nicht größer werden
können, als der gewünschten Einstellung entspricht. Über einen Schlauch 23 ist das
Ventil 22 mit dem Raum unter dem mit Spikes besetzten Band 3 der Reifen decke 24
verbunden. Die Stromzuführung für das Steuerventil ist über die Kohle 25 und den
Schleifring 26 geführt, so daß die Betätigung des Steuerventils 22 auch hier wieder
von einem Schalter am Armaturenbrett aus erfolgen Die kann. Betätiqung des Ventils
kann auch ohne eine ständige körperliche Verbindung über einen nahe dem Rad, z0B.
an der Bremsbackenhalterung angeordneten Sender und einem im Rad angeordneten Empfänger
erfolgen, der bei jeder Raddrehung am Sender vorbeigeführt wird. Dabei kann die
aber mittlung des Steuerbefehls magnetisch, induktiv,- elektrisch durch kurzzeitige
Schließung eines Kontakt es oder mechanisch erfolgen.
-
Figur 9 zeigt eine ähnliche Anordnung, bei der jedoch der Druckgasbehälter
nicht anstelle der Radkappe abnehmbar angeordnet ist, sondern die Felge selbst ist
als Druckgas; insbesondere Flüssiggasbehälter 21a ausgebildet. Die übrigen Teile,
insbesondere das Ventil 22, entsprechen der Ausführungsform nach Figur 8.
-
Um zu vermeiden, daß bei zu hohen Drucken, wie sie bei unrsehtiger
Einstellung oder bei schadhaftem Druckregler auftreten können, und auch um den Einfluß
der Fliehkraft auf die Dehnung des Bandes zu Vermindern, kann ferner ein Band verwendet
werden, das von der Dehnung an, bei der bei neuem Reifenprofil die Krallelemente
voll wirksam sind, das praktisch im allgemeinen einer Dehnung von etwa 3 % entspricht,
eine stark progressive Dehnungscharaktterisitik aufweist. Dies läßt sich durch eine
geeignete Bandkarkassenkonstruktion erreichen
Anstatt die Krallelemente,
z.B. Spikes, unmittelbar in das Band einzusetzen, wie bei dem tiusführungsbeispiel
nach Figur 1 bis 4 dargestellt, kann, wie in Figur 5 dargestellt, auch ein glattes
Band 30 verwendet werden, das wieder durch elastische Bänder 7 mit der Aussparung
2 im Reifen verbunden ist und auf das ein weiteres Band 31 aufgelegt wird. In diesem
Fall kann das Band 31 abgenommen und durch ein anderes Band ersetzt werden. Dadurch
ist die Möglichkeit geschaffen, wahlweise als einvulkanisierte Krallelemente Spikes
oder Mineralteilchen wie Korund oder Carborundum oder Metallpartikel zu verwenden.
Im Sommerbetrieb kann ein Band aufgelegt werden, das keine Krallelemente enthält
und durch das das Profil des Reifens ergänzt wird. Damit in diesem Fall die Lauffläche
des Bandes mit der Lauffläche des Reifens übereinstimmt, kann entweder durch das
Druckmittel das Band soweit nach außen gedrückt werden, als dem jeweiligen Abnutzungszustand
des Reifens entspricht, oder es können dem Abnutzungszustand des Reifens entsprechend
verschieden dicke Bonder für den Sommerbetrieb aufgelegt werden, wobeiXdsnn einer
Einleitung von Druckmitteln nicht mehr bedarf. Auf diese Weise wird ein Fahrzeugrad
erhalten, das allein durch das Auswechseln der Bänder 31 fur Sommer- und Winterbetrieb
gleich gut geeignet ist und eine weitgehende Anpassungsfähigkeit nicht nur an die
UJahreszeit, sondern auch an die Straßenverhältnisse ermöglicht, Damit sich das
aufgelegte Band 31 nicht gegen das Band 30 verschieben kann, ist zweckmäßig die
Außenweite des Bandes 30 und die Innenseite des aufgelegten Bandes 31 eo profiliert,
z.B. mit Querrrillen verßehen, daß sich die Bänder miteinander verzahnen. In Figur
6 ist eine besondere Form der Karagsse dargestellt, die insbesondere bei Gürtelreifen
verwondbar ist. Durch die Anpassun des Karkassenquerschnitts an die Aussparung 2
wird sowohl des Materialaufwand als auch die Walkarbeit vermindert und die Wärmeableitung
verbessert.
-
anstatt ein Druckmittel anzuwenden, um das mit Krallelementen versehene
Band in die wirksame Stellung zu bringen, kann auch der Raum zwischen dem Band 3
in Figur 2 und der Aussparung 2 mit einem hochelastischen Material, z.B. Schaumgummi
oder elastischem Schaumkunststoff, ausgefüllt sein. Dieses Material kann in seiner
Elastizität so abgestimmt werden, daß die Krallelemente zwar einen Anpreßdruck ausüben
der groß genug ist, um in Eis einzudringen, der aber nicht so groß ist, daß sie
merklich in die Fahrbahndecke eindringen und diese beschädigen. Auch diese Form
wirkt sich somit schonend auf die Fahrbahndecke aus und kann,, da keine besonderen
Betätigungsvorrichtungen notwendig- sind, auch bei vorhandenen Fahrzeugen angewandt
werden.
-
Selbstverständlich ist die Erfindung nicht darauf beschränkt, an einen
Reifen nur ein mit Krallelementen versehenes Band anzubringen, es können auch,-
insbesondere bei l großen Reifen, mehrere Aussparungen 2, in denen mit Krallelementen
versehene Bänder 3 liegen vorgesehen sein.
-
Patentansprüche