DE2531601A1

DE2531601A1 - Gleitschutzstift fuer kraftfahrzeug- luftreifen

Info

Publication number: DE2531601A1
Application number: DE19752531601
Authority: DE
Inventors: Jean Champiot; Jean Walrave
Original assignee: Ugine Carbone
Current assignee: Ugine Carbone
Priority date: 1974-07-19
Filing date: 1975-07-15
Publication date: 1976-01-29
Also published as: NO140229B; NO140229C; PL101307B1; NO752339L; FI752006A; SE7507999L; DE2531601C3; CA1024051A; US3987831A; JPS5418002B2; ATA550575A; AT342443B; DE7522509U; FR2278511B1; JPS5135905A; FR2278511A1; DE2531601B2

Description

Gleitschutzstift für Kraftfahrzeug-Luftreifen

Die Erfindung betrifft einen in die Lauffläche von Kraftfahrzeug-Luftreifen einzusetzenden Stift, insbesondere einen Gleitschutzstift oder Spike zur Verbesserung der Haftung der Luftreifen auf vereister Fahrbahn.

Lange Zeit hat man sich vor allem mit der Konstruktion von Spikes zur Verbesserung der Haftung auf verschneiter Fahrbahn befaßt. Seit einigen Jahren sind Schneeräumung und Bestreuen der Fahrbahnen mit Auftausalzen allgemein übliche Winterdienste. In der Entwicklung von Kautschuken und Spezialprofilen zum Befahren verschneiter Fahrbahnen wurden beträchtliche Fortschritte erzielt, so daß dieses Problem, soweit . es sich um festgefahrenen oder locker liegenden Schnee handelt, zum großen Teil durch die Eigenschaften der Luftreifen selbst gelöst ist. Jedoch bestehen nach wie vor große Gefahren durch gelegentlich auftretendes, unvorhersehbares und unsichtbares Glatteis sowie durch gefrorenen Schnee bzw. Schneeglätte_v Es mußte somit in diesem Falle auf Stifte oder Spikes, jedoch eines sowohl in der Form als auch im Werkstoff verschiedenen

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Typs zurückgegriffen werden, welche den Kraftschluß des Luftreifens mit trockener Fahrbahn nicht beeinträchtigten und für die selbstverständlich eine wesentliche Beschädigung des Straßennetzes nicht geduldet werden konnte.

Im allgemeinen ist ein Stift, insbesondere ein Gleitschutzstift oder Spike, von einer Hülse mit einer Höhlung darin und einem in diese streng eingepaßten Stift gebildet, der aus einem harten Werkstoff, im allgemeinen aus Wolframkarbid hergestellt ist.

Die bis in die letzten Jahre übliche Verwendung von Stahl zur Herstellung der Hülse ist aufgrund mehrerer daraus sich ergebender Nachteile wieder in Frage gestellt. Beim Einsetzen oder Sichhineindrücken des Gleitschutzstiftes in den Luftreifen kann seine Basis in Berührung mit der Gewebeeinlage oder der Karkasse des Luftreifens kommen und bei hoher Geschwindigkeit sogar ein Platzen des Luftreifens hervorrufen. Andererseits können die beim Herausziehen oder bei Abnutzung der Hartmetallstifte zurückbleibenden Hülsen eine Verringerung der Haftung des Luftreifens auf trockener Fahrbahn mitsichbringen.

Diese Überlegungen haben dazu geführt, daß die Hersteller andere Hülsen-Werk stoffe, insbesondere Kunststoffe, vorgeschlagen haben, die ihre physikalischen und mechanischen Eigenschaften innerhalb eines Temperaturbereiches von -:4O bis +150 C beibehalten und dabei einen einwandfreien Halt für den Hartmetallstift gewährleisten sollen.

Diese Hülsen sind im allgemeinen von einem ungefähr zylindrischen Schaft mit einem Durchmesser in der Größenordnung von 5 mm gebildet. Dies ergibt einen Gleitschutzstift mit einem sehr geringen Gewicht von etwa 1 g. Diese bedeutende Gewichtsverringerung gegenüber den viel zu schweren herkömmlichen Gleitsehutzstiften ergibt bereits eine beträchtlich reduzierte Abnutzung der Fahrbahndecke und bietet die

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Möglichkeit, behördliche Verbotsmaßnahmen zu vermeiden. Der Schaftdurchmesser kann selbstverständlich nicht zu stark verkleinert werden, da dann entweder beim Einsetzen des Hartmetallstiftes oder im Gebrauch Bruchgefahr bestehen würde.

Um eine bessere Verankerung der Hülse im Kautschuk des Luftreifens zu erreichen, eine stabile Orientierung des Gleitschutzstiftes während der ganzen Betriebsdauer beizubehalten und die Gefahren eines Sichlösens zu vermeiden, kann der Schaft an seinem Außenumfang im Bereich seiner Basis oder auf verschiedenen dazwischenliegenden Niveaus Nuten oder Bunde aufweisen. Diese Bunde dürfen nur wenig über den Schaftdurchmesser hinausragen, da sie sonst einen zu großen Druck auf die Fahrbahndecke ausüben.

Derartige bekannte Gleitschutzstifte, deren Hülse aus Kunststoff mit einem praktisch zylindrischen Schaft eventuell Nuten oder Bunde aufweist, haben im Gebrauch ein Verhalten gezeigt, das für den Benutzer gefährlich sein kann. 3att einer Stabilisierung des Überstandes des Hartmetallstiftes nach einer Einlaufzeit von einigen zehn Fahrkilometern hat sich tatsächlich zwischen etwa 80 und 1000 km eine anomale und unerklärliche Verkleinerung des Überständes ergeben, die bis zu 50$ des Überstandes nach der Einlaufzeit betragen konnte. Nach einer Fahrleistung jenseits der 1000 km-Grenze nahm der Überstand wieder einen Wert der nach der Einlaufzeit erwarteten Größe an. Diese Überstandsveränderung stellt eine ernstzunehmende Beeinflussung der Wirksamkeit des Gleitschutzstiftes in dieser kritischen Betriebsphase dar und beeinträchtigt die Sicherheit, die sich der Benutzer davon verspricht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gleitschutzstift zu schaffen, dem die vorerwähnten Nachteile nicht anhaften.

Die in langjährigen Versuchen gefundene Lösung dieser Aufgabe besteht bei einem Gleitschutzstift für

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Kraftfahrzueg-Luftreifen, bei dem ein Hartmetallkern in eine Hülse eingesetzt ist, die aus einem beim Abrollen des Luftreifens sich selbst zerstörenden Werkstoff hergestellt ist und einen aus zylindrischen und/oder kegelstumpfförmigen Teilen zusammengesetzten Schaft und wenigstens einen mit der Lauffläche des Luftreifens abschließenden oberen Bund aufweist, erfindungsgemäß darin, daß der größte Durchmesser des oberen Bundes stets größer ist als der größte Durchmesser des übrigen Teiles der Hülse.

Dieser Schaft kann zylindrisch oder kegelstumpfförmig mit nach unten, d.h. ins Innere des Luftreifens weisender kleiner Basis sein. Er kann aus einer zahlenmäßig veränderbaren Mehrzahl von Zylindern und Kegelstümpfen zusammengesetzt sein und an seinem Außenumfang Nuten, Auskehlungen oder Bunde aufweisen, die an der Basis oder auf einem dazwischenliegenden Niveau angeordnet sind, oder in beliebiger anderer, bekannter Weise ausgebildet sein, mit der sich eine bessere Verankerung des Gleitschutzstiftes im Kautschuk des Luftreifens erreichen läßt.

In allen diesen Killen befindet sich über dem Schaft ein oberer Bund, der mit dem Laufflächenstreifen des Luftreifens abschließt und dessen größter Durchmesser größer ist als alle auf einem beliebigen Niveau unter diesem oberen Bund liegenden und in einer zur Achse des Gleitschutzstiftes normalen Ebene gemessenen Durchmesser von Bünden oder des Schaftes. Dieser größte, unterhalb des oberen Bundes liegende Durchmesser der Hülse beträgt im allgemeinen zwischen 4 und 8 mm.

Der obere Bund kann eine beliebige Form haben, kann jedoch mit Vorteil kegeletumpfförmig mit zum Innern des Luftreifens weisender kleiner Basis gestaltet oder aus einer Mehrzahl von Kegelstümpfen zusammengesetzt sein, wobei die mit dem Kautschuk des Luftreifens in Berührung stehenden Kegelstümpfe mit ihrer kleinen Basis ebenfalls ins Innere des Luftreifens gerichtet sind.

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Der größte Durchmesser des oberen Bundes, gemessen in einer zur Achse des Gleitschutzstiftes normalen Ebene, beträgt vorzugsweise zwischen dem 1,2- und 1,5fachen des größten Durchmessers des unter diesem Bund liegenden Hülsenteils.

Bei einem Durchmesser mit einem Faktor kleiner als 1,2 kann der obere Bund die angestrebte Stabilität im Betrieb nur begrenzt sicherstellen. Bei einem Faktor über 1,5 steigt der Verschleiß der Fahrbahndecken und das Verhalten auf trockener Fahrbahn verschlechtert sich.

Die Gesamthöhe H der Hülse beträgt vorzugsweise zwischen 9 und 17 mm. Die Höhe des oberen Bundes kann mehr oder weniger groß sein, soll jedoch 0,5 H nicht überschreiten. Sie liegt im allgemeinen zwischen 0,1 und 0,5H und beträgt vorzugsweise zwischen 0,2 und 0,5 H.

Die Gleitschutzstifte nach der Erfindung zeigen während der gesamten Betriebsdauer eine große Stabilität ihrer Gebrauchseigenschaften, nämlich einen guten Halt im Luftreifen und eine praktisch gleichbleibende Höhe ihres Überstandes über der Außenseite der Lauffläche.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen mehrerer AusführungsbeispMe mit weiteren Einzelheiten erläutert. In der Zeichnung sind vier verschiedene Ausführungsformen eines GleitschutzStiftes im axialen Schnitt dargestellt.

Der Gleitschutzstift des in Fig.1 gezeigten Beispiels weist in seinem unteren Teil beispielsweise einen unteren Bund 1 und einen kegelstumpfförmigen Teil 2 auf, dessen kleine Basis nach unten zeigt. Der obere Teil der Hülse weist einen zylindrischen Teil 3 und einen oberen Bund 4 auf, der aus zwei Kegelstümpfen 41,42 und einer ebenfalls kegelstumpfförmigen Stirnfläche 43 zusammengesetzt ist. Die beiden Kegelstümpfe

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41 und 42 weisen mit ihrer kleinen Basis nach unten, während die kleine Basis der Stirnfläche 43 zu einer Querschnittsebene DD¹ hin konvergiert.

Ein Durchmesser D4 des mit dem Kegelstumpf 43 mit der Lauffläche abschließenden oberen Bundes 4 ist größer als die Durchmesser auf allen anderen unter einer Querschnittsebene CC liegenden Querschnittsebenen, insbesondere größer als der Durchmesser D1 des unteren Bundes 1.

Die Hülse weist eine Höhlung auf, in die ein mit komplementärer Gestalt ausgebildeter Kern 5 einpreßbar ist, bis er satt am Grund der Höhlung anliegt.

Der Kern 5 selbst ist im allgemeinen zylindrisch oder kegelstumpfförmig mit nach unten weisender kleiner Basis ausgebildet. Er kann eine ebene Basis aufweisen, wie mit dem ebenen Querschnitt BB' angedeutet, oder sich unter diesem in einer Spitze fortsetzen, die das Eindringen erleichtert.

Bei den in Fig.2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispxelen ist der obere Bund 4 etwas verschieden gestaltet, da seine Stirnseite 43 eben ist und er daher nur von zwei Kegelstümpfen 41 und 42 begrenzt ist, die mit ihrer kleinen Basis nach unten gerichtet sind.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist in Fig. 4 dargestellt. Bei diesem Beispiel ist der obere Bund 4 sehr hoch, da er die Gestalt eines großen Kegelstumpfes hat, dessen kleine Basis in der Querschnittsebene CC sehr wenig höher als das 1/2H entsprechende Niveau liegt. Der Durchmesser der großen

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Basis "dieses Kegelstumpfes ist selbstverständlich größer als jeder unter dem Niveau GC¹ liegende Querschnittsdurchmesser.

Der für die Herstellung der Hülse gewählte Werkstoff muß die weiter oben genannten Forderungen erfüllen, nämlich in einem Temperaturbereich etwa zwischen -40 und +150 ⁰C eine gute Beständigkeit seiner physikalischen und mechanischen Eigenschaften zeigen und in der Lage sein, einen einwandfreien Halt des Hartmetallkerns 5 zu gewährleisten, ohne daß dieser durch Verkleben, Verschweißen oder mit einer Kerbverbindung festgehalten wäre, um Abschleudern des Kerns 5 nach einer Fahrleistung von 10.000 bis 20.000 km zu verhindern. Außerdem sollen die Eigenschaften dieses Werkstoffes denen des Kautschuks des Luftreifens ähnlich sein. Vorteilhaft ist ein Werkstoff, dessen Shore-Härte das 3- bis 5fache jener des Luftreifen-Kautschuks beträgt. Das kann ein druck-, spritz- oder preßverformbarer Thermoplast, beispielsweise ein Polyamid sein, dessen Erweichungspunkt wenigstens bei 150 ⁰C liegt.

Bei einer derartigen Ausbildung zerstört sich die Hülse beim Abrollen des Luftreifens von selbst, d.h. sie nutzt sich zur gleichen Zeit wie die Lauffläche und der Hartmetallkern ab.

Die Erfahrung hat gezeigt, daß sich durch die Form- und Werkstoffkombination der Hülse ein Überstand des Hartmetallkerns 5 über die Außenseite der Lauffläche ergibt, der sich in den ersten 80 Fahrkilometern stabilisiert und dann praktisch gleich bleibt bis zu dem Augenblick, in dem er sich bei einer bestimmten Fahrleistung, die je nach Fahrzeug, Luftreifen und Fahrstil zwischen 10.000 und 20.000 km schwanken kann, von selbst und für die Gleitschutzstifte ein und desselben Luftreifens in gleichmäßiger Weise aufhebt. In diesem Stadium hat sich die Hülse so abgenutzt, daß bei gleichem Abnutzungsgrad des Kautschuks der Kraftschluß der Luftreifen mit einer trockenen Fahrbahn durchaus vergleichbar ist mit jenem von Reifen gleicher Bauart, jedoch ohne Gleitschutzstifte. Das

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anomale Verhalten von Gleitschutzstiften gleicher Art, jedoch ohnen oberen Bund, ist somit nicht mehr feststellbar.

Die Gleitschutzstifte nach der Erfindung sind in alle Luftreifen-Typen in Diagonal- oder Radialbauweise und für alle
Fahrzeugtypen, PKW, LKW etc. einsetzbar.

BEISPIEL

Es wurden Gleitschutzstifte mit einer aus Polyamid, Typ
Nylon-Technyl, geformten Hülse mit einer der in Fig. 1 dargestellten ähnlichen Gestalt und mit den folgenden Abmessungen hergestellt:

Durchmesser D1 des unteren Bundes 1 6 mm

Durchmesser D2 an der Schaftbasis 4 mm

Durchmesser D3 des zylindrischen Schaftteils 3 5 mm

Durchmesser D4 des oberen Bundes 4 8 mm

Gesamthöhe der Hülse - H 1 2 mm

Höhe des zylindrischen Schaftteils 3 - H3 3 mm

Höhe des oberen Bundes 4 - H4 3 mm

Höhe des Kegelstumpfes 41 1,7 mm

Höhe des Kegelstumpfes 42 0,5 mm

Höhe des Kegelstumpfes 43 0,8 mm

kegelstumpfförmiger Hartmetallkern 5:

Höhe 7 mm

oberer Durchmesser 2,6 mm

unterer Durchmesser 2,2 mm

Derartige Gleitschutzstifte wurden in PKW-Winterreifen in
Radialbauweise zu je 140 Stück/Luftreifen eingesetzt und
einem Abnutzungstest über 0 bis 15.000 km unterworfen. In
regelmäßigen Zeitabständen wurde an einer bestimmten Anzahl von Gleitselmtzstiften desselben Luftreifens die Höhe des
Kernüberständes über der Lauffläche gemessen. Die gemittelten Ergebnisse für die erfindungsgemäß ausgebildeten Gleitschutzstifte sind in der nachfolgenden Tabelle zu Vergleichszwecken den mit Vergleichs-Gleitschutzstiften erzielten Ergebnissen

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gegenübergestellt. Die Vergleichs-Gleitschutzstifte wurden aus demselben Werkstoff und mit den gleichen Abmessungen hergestellt und unter gleichen Bedingungen eingesetzt, wiesen jedoch keine oberen Bunde auf.

Überstand in mm	Gleitschutzstift	Vergleichs-
bei km-Stand	nach der Erfindung	Gleitschutzstift
0	1,6	1,6
80	1,2	1,2
150	1,2	1
300	1,2	0,6
500	1,2	0,8
1000	1,2	1
über 1200	1,2	1,2

Die praktischen Fahrversuche mit Gleitschutzstiften nach der Erfindung zeigen im Vergleich mit den Vergleichs-Gleitschutzstiften eine zeitliche Stabilität des Überstandes, die zuvor bei Gleitschutzstiften dieses Typs nicht erreicht wurde.

/Ansprüche 509885/0470

Claims

ANSPRÜCHE

1.1 Gleitschutzstift für Kraftfahrzeug-Luftreifen, bei [em ein Hartmetallkern in eine Hülse eingesetzt ist, die aus einem beim Abrollen des Luftreifens sich selbst zerstörenden Werkstoff hergestellt ist und einen aus zylindrischen und/oder kegelstumpfförmigen Teilen zusammengesetzten Schaft und wenigstens einen mit der Lauffläche des Luftreifens abschließenden oberen Bund aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der größte Durchmesser (D4) des oberen Bundes (4) stets größer ist als der größte Durchmesser (D1, D2 oder D3) des übrigen Teiles der Hülse.

2. Gleitschutzstift nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem Kautschuk in Berührung stehende Teil des oberen Bundes (4) von einem Kegelstumpf oder einer Mehrzahl von Kegelstümpfen (41,42,43) gebildet ist, dessen bzw. deren kleine Basis in das Innere des Luftreifens weist.

3. Gleitschutzstift nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der größte Durchmesser (D4) des oberen Bundes (4) zwischen dem 1,2- und 1,5fachen des größten Durchmessers (D1, D2 oder D3) des übrigen Teiles der Hülse beträgt.

4. Gleitschutzstift nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der größte Durchmesser (D1, D2 oder D3) der Hülse im unter dem oberen Bund (4) gelegenen Bereich zwischen 4 und 8 mm beträgt.

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5. Gleitschutzstift nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamthöhe (H) der Hülse zwischen 9 und 17 mm "beträgt.

6. Gleitschutzstift nach Anspruch 1 Ms 51 dadurch gekennze ichnet, daß die Höhe (H4) des oberen Bundes (4) zwischen 0,1 und 0,5 H beträgt.

7. Gleitschutzstift nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet, daß der für die Hülse verwendete Werkstoff ein verformbarer Thermoplast ist, dessen Erweichungspunkt über 150 ⁰C liegt.

8. Gleitschutzstift nach Anspruch 1 und 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Shore-Härte des für die Hülse verwendeten Werkstoffes um das 3- bis 5fache größer ist als die des Luftreifen-Kautschuks, in den die Hülse eingesetzt ist.

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