DE2450629A1

DE2450629A1 - Spikeluftreifen

Info

Publication number: DE2450629A1
Application number: DE19742450629
Authority: DE
Inventors: Hisao Tsuji; Yasushi Yokota
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1973-10-25
Filing date: 1974-10-24
Publication date: 1975-05-07
Also published as: JPS5326001B2; SE7413390L; NO743806L; US3991802A; JPS5071003A; GB1486786A

Description

Spikeluftreifen

Die Erfindung betrifft das.Gebiet der Luftreifen und bezieht sich insbesondere auf Spikeluftreifen, bei denen in eine Lauffläche des Luftreifens eine Mehrzahl von Rutschgefahr vermindernden Stiften oder Spikes eingesetzt ist.

Wie allgemein bekannt, sind Spikes für Luftreifen als Hohlkern- oder Vollkernstifte ausgeführt, die sich nach der Gestalt eines Plättchens unterscheiden lassen, das an einem Schaft -gebildet ist und in den meisten Fällen aus Superhartmetall besteht. Bei der erstgenannten Stift-Type handelt es sich um einen hohlen, rohrförmigen Spike, bei der zweitgenannten Type um einen massiven, zylindrischen Spike.

Ein Leistungsvergleich zwischen den beiden beschriebenen Spike-Typen an Luftreifen der Größe 5.6O-13-6PR mit einem Fahrzeug mit einem Gesamtgewicht von 1200 kg auf vereister Straße hat zu den in der nachstehenden Tabelle 1 angegebenen Ergebnissen geführt.

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Tabelle 1

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Spike- Typ	Bremsweg in m	40 km/h	Zugkraft in kp	bei durchdrehenden Rädern
Hohlkern Vollkern	30 km/h	16,6 26,9	im statischen Zustand	105 ■ 80
9,9 13,0	263 210

Aus der Tabelle 1 ist zu entnehmen, daß der Hohlkern-Stift oder -Spike dem Vollkern-Typ leistungsmäßig klar überlegen ist. Der Grund hierfür liegt in der zwischen beiden Spike-Typen unterschiedlichen Länge der in die Eisschicht eingreifenden bzw. sich einkrallenden Kanten.

Die Spikereifen werden jedoch nicht notwendigerweise nur auf vereister Fahrbahn benutzt, sondern häufig auch auf eis- und schneefreien Straßen. Im letzteren Falle führt die Benutzung von Spikereifen zu Beschädigungen der Straßenoberfläche durch die Spikes.

Selbstverständlich ist.das Ausmaß dieser Schäden bei Benutzung von Spikes des Hohlkern-Typs, die auf vereister Fahrbahn höhere Leistungen bringen, größer als bei Benutzung von Vollkern-Stiften. Deshalb besteht in einigen westlichen Ländern das Verlangen, die Verwendung von Spikes für Luftreifen zu verbieten.

Bei hoher Fahrgeschwindigkeit, die auf gepflasterter Straße bis zu 80 bis 110 km/h betragen kann, während auf verschneiten und vereisten Straßen allenfalls mit 30 bis 40 km/h gefahren wird, besteht außerdem im Gegensatz zum Vollkern-Stift die Möglichkeit, daß sich der Hohlkern-Spike vor Wärmeerzeugung lockert und aus dem Luftreifen herausfällt. Daher

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ist die,Verwendung von Vollkern-Stiften insbesondere bei Allwetter-Luftreifen von Vorteil, bei denen für hohe Laufgeschwindigkeit Haltbarkeit und Sicherheit gefordert werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Spikeluftreifen zu schaffen, dem die vorerwähnten Nahteile nicht anhaften und der unter Ausnutzung der Vorteile des Vollkern-Stiftes, wie z.B. geringe Wärmeerzeugung auch bei Fahrt auf einer normalen gepflasterten Straße, große Sicherheit gegen Sichlockern und Herausfallen der Stifte während einer langen Laufzeit und geringe Beschädigung der Straßenoberfläche,' verbesserte Eigenschaften auf Eis, wie hinsichtlich des Bremsvermögens, Eugkraftubertragung, Kurvenfahrverhalten u.dgl., aufweist.

Bei herkömmlichen Spike luftreifen ist es üblich, die überwiegende Anzahl von Stiften in Bereiche einzusetzen, die nahe einer Reifenschulter liegen, von der gewöhnlich angenommen wird, daß an ihr der AufStandsdruck verhältnismäßig groß ist, sowie in geringem Abstand von der Schulterkante nach innen, um das Herausfallen von Stiften zu vermeiden. Sind seitlich am Reifen beispielsweise vier Reihen Stifte, eingesetzt, dann befinden sich wenigstens zwei Stiftreihen in Reifenbereichen, die einem Abstand von 80 bis 90$ des Abstandes zwischen der Laufflächenmitte und der Schulter entsprechen.

Über solche Anbringungsorte für Stifte wurde eine Untersuchung durchgeführt und mit dem Ziel, den mittleren Lastfaktor je Luftreifen zu bestimmen, wurde zuerst in mehreren zehn Schneegebieten Japans (Hokkaido, Tohoku-und Hokuriko-Distrikte) die Anzahl der Personen ermittelt, mit denen die am Verkehr teilnehmenden, gewerblich, privat oder in ähnlicher Weise genutzten Personenkraftfahrzeuge besetzt sind.

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Als Ergebnis hat sich eine erste wichtige Erkenntnis ergeben, nämlich, daß in vielen Fällen der Lastfaktor für Luftreifen für Personenkraftwagen im Bereich zwischen 50 und 75$ der in der japanischen Industrienorm JIS-4202, entsprechend ETRTO-Norm, genannten Last (= Basis 100$) liegt.

Weiterhin wurden mit Luftreifen verschiedener Größen, verschiedenen Aufbaus und verschiedener Werkstoffe für gebräuchliche Personenkraftwagen statische Belastungsversuche durchgeführt, um die Verteilung des Bodenaufstandsdruckes zu ermitteln. Das Ergebnis stellt eine zweite wichtige Erkenntnis dar, nämlich, daß die üblichen Diagonalreifen, ausgenommen eine Spezialkonstruktion, wie z.B. der Luftreifen in der sogenannten Radialbauart, unabhängig von Werkstoff und Aufbau im wesentlichen dieselbe Tendenz der Auisfcandsdruckverteilung zeigen und daß die Aufstandsdruckverteilung mit der Last stark veränderlich ist. Insbesondere zeigen sich bei einer Last von 100$ oder darüber und bei einer Last zwischen 50 und 75$ deutliche Unterschiede in der Aufstandsdruck verteilung.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:

Pig. 1 ein Diagramm der Aufstandsdruckverteilung bei verschiedenen Lasten für einen Luftreifen in Diagonalbauart, und

Pig. 2 eine Draufsicht auf einen Teil des Spikeluftreifens in einer erfindungsgemäßen Ausbildungsform.

In Pig. 1 ist die Änderung der Aufstandsdruckverteilung als Punktion der Last für einen Luftreifen in Diagonalbauart der Größe B78-13-4PR(2P) dargestellt, wobei an der

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Ordinate der AufStandsdruck und an der Abszisse der Abstand in Querrichtung des Luftreifens zwischen der Schulter und der Laufflächenmitte aufgetragen sind.

Wie aus Pig. 1 zu erkennen, besteht in dem für herkömmliche Spike Luftreifen gültigen Bereich der Anbringungsorte für Spikes ein verhältnismäßig hoher AufStandsdruck nur bei einer Last von etwa 100$ oder darüber, so daß man nicht sagen kann, daß der Bereich nahe der Schulter bei normalem Betrieb mit 50 bis 70$ Last einen hohen Aufstandsdrück aufweist.

Die herkömmliche Stiftanordnung für Luftreifen mit zwei Stiftreihen in Bereichen, die 80 bis 90$ des Abstandes von der Laufflächenmitte entsprechen, ist daher hinsichtlich ihrer Wirkung unzweckmäßig.

Ausgehend von den vorgenannten Erkenntnissen hat die Lösung der der Erfindung gestellten Aufgabe zu einem Spikeluftreifen mit einer Lauffläche mit beiderseits einer Schulter, gekreuzten Gewebeeinlagen im Gewebeunterbau und mit Vollkern-Stiften an der Oberseite der Lauffläche nahe der Schulter geführt, bei dem die Stifte in wenigstens einer Reihe in einem bei 40 bis maximal 50$ des Abstandes zwischen der Umfangsmitte der Lauffläche und der Schulter liegenden Bereich, in wenigstens einer Reihe in einem bei 50 bis maximal 60$ des genannten Abstandes liegenden Bereich, und in wenigstens einer Reihe in einem bei 60 bis maximal 80$ des genannten Abstandes liegenden Bereich eingesetzt sind.

Nach einem Merkmal der Erfindung liegen die Anbringungsorte für die Vollkern-Stifte in einem Bereich, der 40 bis 80$ der Laufflächenbreite entspricht. Insbesondere sind die Vollkern-St if te hauptsächlich in dem/iS^bis 60$ des Abstandes von der Umfangsmitte der Lauffläche und weiterhin in dem bei 60 bis 80$ des Abstandes liegenden Bereich angeordnet,

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unter Berücksichtigung der Tatsache, daß die Bodenauf standsdruckvertellung nahe des Bereiches bei 80$ des Abstandes mit zunehmender Last ein hohes Niveau erreicht, wodurch die .Rutschgefahr stärker vermindert bzw. der Kraftschluß verbessert ist und der Unterschied im Verhalten auf Eis zwischen den Hohlkern- und den Vollkern-Stiften in ausreichendem Maße ausgeglichen ist.

Da das Diagramm in Fig. 1 zudem die Bodenaufstandsdruckverteilung bei statischer und in senkrechter Richtung wirkender Last zeigt und somit dem Verhalten des Reifens bei normaler Geradeausfahrt des Fahrzeuges entspricht, muß das Verhalten bei Kurvenfahrt gesondert betrachtet werden. Jedoch ist das Kurvenfahren auf vereister Fahrbahn mit hoher Geschwindigkeit und bei kleinem Wnderadius sehr gefährlich und verbietet sich in der Praxis. Tatsächlich wird eine Kurve mit verhältnismäßig großem Wäideradius oder mit geringer Geschwindigkeit befahren. Unter solchen Umständen erfolgt keine ungleichmäßige Lastverteilung nur in der Schulter. Bei erfindungsgemäßer Anordnung der Vollkern-Stifte sind die Spikes somit in der Lage, die Rutschgefahr bei Kurvenfahrt stärker zu vermindern.

Auf diese Weise wird das zufriedenstellende Verhalten auf Eis des Spikeluftreifen an sich selbst dann erreicht, wenn · als Spikes Vollkern-Stifte verwendet werden.

Weitere Untersuchungen waren auf eine Verbesserung des Verhaltens in Schnee und der Abriebfestigkeit der Schulter von Spikeluftreifen gerichtet.

Es ist bekannt, daß für das Verhalten von Schnee- oder Spikeluftreifen ein Block- bzw. Klotzprofil besser ist als ein Rippen- bzw. Lamellenprofil.

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Mit dem Ziel, das Verhalten des Luftreifens auf Schnee zu verbessern, sind Versuche mit dem Luftreifen- "bzw. Laufflächenprofil unternommen worden. Es hat sich das folgende wichtige Merkmal herausgestellt. Das Haupt- bzw. Laufflächenprofil des Luftreifens besteht aus. einer Mittelklotzreihe im Zentrum der Reifenlauffläche, verhältnismäßig breiten, zickzackförmigen Hauptrillen₇ die sich an die Mittelklotzreihe nach außen anschließen, und aus Schulterklotzreihen außerhalb der Hauptrillen. In diesem Falle sind sowohl die Mittelklotzreihe als auch die Schulterklotzreihen von in Umfangsrichtung hintereinander angeordneten Einzelklötzen gebildet, von denen jeder aus zwei oder mehreren Teilklötzen besteht, die durch verhältnismäßig schmale Zweigrillen voneinander getrennt sind. Außerdem sind in die Schulterklotzreihe in einem Bereich, der 45 bis 75$ des Abstandes zwischen der Laufflächenmitte und der Schulter entspricht, und insbesondere außermittig zu jedem Einzelklotz ein oder zwei Vollkern-Stifte eingesetzt.

Zweckmäßigerweise ist die Zweigrille im Zentrum des Einzelklotzes angeordnet, da als Konstruktionsfaktor in das Laufflächenprofil eine Kantenwirkung hineingelegt ist, um die Rutschgefahr auf Schnee zu vermindern, und da sich das Verhalten auf Schnee mit abnehmender Kantenlänge verschlechtert. Bei Anordnung der Stifte an der Zweigrille wird daher nicht nur die Kantenwirkung beeinträchtigt, sondern die Teilklötze werden auch durch die Stifte aneinander^fbefestigt", obwohl der Einzelklotz in Teilklötze unterteilt ist, so daß die Steifigkeit des Schulterklotzes größer ist als die des Mittelklotzes und sich daher für ihn eine geringere Abrieboder Verschleißfestigkeit ergibt. Das Einsetzen von Stiften in die Zweigrille muß daher vermieden werden.

Die Erfindung wird anhand des folgenden Ausführungsbeispiels in Einzelheiten erläutert.

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Pig. 2 zeigt eine bevorzugte Ausbildungsform eines Laufflächenprofils für den Spikeluftreifen nach der Erfindung. Eine Mittelklotzreihe 1 besteht aus einer Kombination von rechteckigen Einzelklötzen A, B und C, die von schräg verlaufenden, zickzackförmigen Hauptrillen 2 und von mit diesen in Verbindung stehenden Nebenrillen 3 eingeschlossen und in Umfangsrichtung in der Reihenfolge A, B, C, A, B, C usf. angeordnet sind. Der Einzelklotz A ist durch eine gestufte Zweigrille 4 in Teilklötze a- und a₂, der Einzelklotz B durch eine gestufte Zweigrille 4 in Teilklötze b. und b₂, und der Einzelklotz C durch eine gestufte Zweigrille 4 in Teilklötze C₁ und C₂ unterteilt.

Die Teilklötze a* und C₂ haben die gleiche V-förmige Gestalt, die Teilklötze a₂ und c, haben die gleiche Gestalt eines schrägliegenden F, und die Teilklötze b^ und b₂ sind in gleicher Weise unregelmäßig gestaltet. Des weiteren sind die Beziehungen zwischen den Einzelklötzen A und C, den Teilklötzen a₁ und C₂, a₂ und c. sowie b., und b₂ durch Punktsymmetrie bestimmt.

Eine Schulterklotzreihe 5 besteht aus einer Kombination von Einzelklötzen D und E, die in ihrer Gesamtheit die Gestalt eines Gewehrkolbens zeigen und in der Reihenfolge DE, ED, DE usf. in den Hauptrillen 2 beiderseits der Mittelklotzreihe 1 angeordnet sind. Die Einzelklötze D und E sind durch Zweigrillen 6 und 7 in Teilklötze d^, d₂ und d^ bzw. e.,, e₂ und e^ unterteilt. In der Schulterklotzreihe 5 sind die Einzelklötze D und E voneinander durch Nebenrillen 8 getrennt, die mit den Hauptrillen 2 in Verbindung stehen.

In die Schulterklotzreihe 5 sind Vollkern-Stifte S eingesetzt, und zwar in einen ersten Bereich, der 49$ des Abstandes zwischen der Laufflächenmitte und der Schulter entspricht, in einen zweiten Bereich, der 53$ des genannten Abstandes entspricht, in einen dritten Bereich, der 56$ des

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genannten Abstandes entspricht, und in einen vierten Bereich, der 73$ des genannten Abstandes entspricht, und jeweils in jeden dritten Einzelklotz und außermittig zum jeweiligen Einzelklotz.

Der in Fig. 2 dargestellte Spikeluftreifen mit der Größe 5.60-13 weist im Unterbau bzw. in der Karkasse zwei mit einem Fadenwinkel von 36 zur Mittelebene gekreuzte Gewebeeinlagen aus zweifach gezwirntem Nyloncord 1,260 den und im Zwischenbau eine unter einem Fadenwinkel von 39° zur Mittelebene angeordnete Gewebeeinlage aus zweifach gezwirntem Nyloncord 840 den auf.

Für die Versuche wurde dann ein Versuchsreifen P mit erfindungsgemäßer Anordnung der Vollkern-Stifte S zusammen mit Vergleichsreifen A, B und C bereitgestellt, in die herkömmliche Hohlkern-Stifte mit der in der nachfolgenden Tabelle 2 angegebenen Anordnung eingesetzt waren.

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Tabelle 2

	A	Anbringungsort der Stifte als Abstand zwischen Laufflächenmitte und Schulter in i»	Gesamtzahl der einge setzten Stifte	Anzahl der im Abstand von 40 bis 75$ eingesetzten Stifte im Verhältnis zur Gesamtzahl	•
		S 73	e&BHsflB 24
Versuchs reifen P		56 53	Il Il M Il	96/96 = 1001
	B	49	Il Il
		82	emeftflbe 32
		69	If Il	64/96 = 67%
	C	42	Il Il
		82	eineftähe 24
Vergleichs reifen	77 70	It ti Il M	48/96 = 501
	50	Il Il
	82	eineMhB 32
	77	Il !I	32/96 = 33%
	70	Il Il

Jeder Spikeluftreifen wurde mit dem gleichen Personenkraftwagen auf Eis getestet. Zu den Versuchsbedingungen sei angegeben, daß der Reifeninnendruck 1,7 kp/em und die Belastung 280 kg, entsprechend 75$ der JIS-Norm, betrugen.

Die Versuchsergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle 3 aufgeführt.

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Tabelle 3

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	Zugkraft	(171	Kg)	bei durch drehenden Rädern	(51 Kg)	Bremswee	40	km/h
P	im statischen Zustand	(153	Kg)	137	(45 Kg)	bei	(28	m)
A	144	(119	Kg)	122	(37 Kg)	119	(32	.2 m)
B	129	( 91	Kg)	100	(34 Kg)	104	(33	.5 m)
C	100		92	100	(44	m)
	76	76

Anmerkung: In der Tabelle stellen die unbenannten Zahlen einen Index, bezogen auf den Luftreifen B als Basis 100, die in Klammern angegebenen Zahlen absolute Werte dar.

Bei Anwendung der Erfindung lassen sich mit Vollkern-Stiften die gleichen Betriebseigenschaften auf Eis wie mit Hohlkern-Stiften tatsächlich erreichen. Außerdem läßt sich mit Vorteil der beträchtliche Schaden an der Fahrbahnoberfläche und das Herausfallen der Stifte verhindern, die im Falle der Hohlkern-Stifte niemals vermieden werden konnten.

/Patentansprüche

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

Spikeluftreifen, mit einer Lauffläche mit beiderseits Schulter, gekreuzten Gewebeeinlagen im Gewebeunterbau und mit Vollkern-Stiften an der Oberseite der Lauffläche nahe der Schulter, dadurch gekennzeichnet, daß die Stifte (S) in wenigstens einer Reihe in einem bei 40 bis maximal 50$ des Abstandes zwischen der ümfangsmitte der Lauffläche und der Schulter liegenden Bereich, in wenigstens einer Reihe in einem bei 50 bis maximal 60$ des genannten Abstandes liegenden Bereich, und in wenigstens einer Reihe in einem bei 60 bis maximal 80$ des genannten Abstandes liegenden Bereich eingesetzt sind.
2. Spikeluftreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vollkern-Stifte (S) in einem bei 45 bis 75$ des Abstandes zwischen der Ümfangsmitte der Lauffläche und der Schulter liegenden Bereich eingesetzt sind.
3. Spikeluftreifen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vollkern-Stifte (S) in einem ersten Bereich entsprechend 49$ des Abstandes zwischen der Ümfangsmitte der Lauffläche und der Schulter, in einem zweiten Bereich entsprechend 53$ des genannten Abstandes, in einem dritten Bereich entsprechend 56$ des genannten Abstandes, und in einem vierten Bereich entsprechend 73$ des genannten Abstandes eingesetzt sind.

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