DE3523506A1 - Spikesreifen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Spikesreifen, insbesondere einen Luftreifen, aus dessen Profilstollen je nach Bedarf Spikes durch Luftdrucksteuerung aus- bzw. ein­ gefahren werden können.

Spikesreifen sind bislang, trotz der sehr aufwendig be­ triebenen Forschung auf dem Gebiet der Gummimischung und Profilform von Winterreifen, die sicherste Art von Reifen zum Fahren auf Eis und Schnee. Die Tatsache, daß die Me­ tallspikes auf trockenen Straßen den Straßenbelag abtragen und somit Spurrillen bilden, die einerseits die Fahrsi­ cherheit des Straßenverkehrs durch diese Schienenwirkung und insbesondere durch Aquaplaning bei nasser Fahrbahn stark gefährden und andererseits jährlich Reparaturarbei­ ten in mehrstelliger Millionenhöhe erforderlich machten, führte dazu, daß die Verwendung von Spikesreifen, insbe­ sondere in Deutschland, in der die Anzahl der Tage mit fe­ ster Schnee- oder Eisdecke auf den Straßen relativ gering ist, verboten wurde.

Da die Haftwirkung von Spikesreifen auf eis- und schnee­ glatter Fahrbahn jedoch durch keinen der neuentwickelten Winterreifen jemals erreicht werden konnte, ging eine verstärkte Erfindungstätigkeit dahin, einen Winterreifen zu schaffen, bei denen, je nach Bedarf, Spikes ein- oder ausgefahren werden können. Es ist dabei naheliegend, zum Ein- und Ausfahren der Spikes den im Luftreifen herrschen­ den Luftdruck auszunutzen. Dabei wird üblicherweise der im Reifen vorherrschende Luftdruck dazu verwendet, die Spikes in ihre Wirkstellung nach außen zu drücken, wohingegen zusätzliche Luftkammern vorgesehen sind, die - zum Einfah­ ren der Spikes in die Lauffläche des Reifens - mit Luft­ druck beaufschlagt werden.

Einen solchen Spikesreifen zeigt beispielsweise die DE-OS 23 54 612. Bei dem Spikesreifen gemäß dieser Druckschrift sind Spikebolzen in den Profilstollen des Reifens ein- und ausfahrbar geführt, wobei die Spikebolzen Spikebolzen­ teller aufweisen, die in einem Trägergürtel gehalten sind. Zwischen dem Reifen und dem Spikebolzenträgergürtel sind Luftkammern angeordnet, die im eingefahrenen Zustand der Spikes mit einem Druck beaufschlagt sind, der höher ist als der im Luftreifen vorherrschende Überdruck. An der den Druckkammern gegenüberliegenden Seite des Trägergürtels liegt der herkömmliche Schlauch des Reifens an, so daß beim Ablassen des Druckes aus den Druckkammern der im Schlauch herrschende Druck den Trägergürtel mit den darin gehaltenen Spikes zur Reifenaußenseite hin drückt, wodurch die Spikes ausgefahren werden.

Dieser Spikesreifen hat jedoch den Nachteil, daß er nur für Schlauchreifen verwendet werden kann, die wegen ihrer komplizierteren Montage und des höheren Gewichtes, vergli­ chen mit schlauchlosen Reifen, neuerdings nur noch selten vorkommen. Ein weiterer Nachteil dieses Reifensystems liegt im komplizierten und somit aufwendig und teueren Druckkammersystem, das aus vielen Einzelkammern besteht, wodurch eine gleichmäßige Füllung nicht immer gewährlei­ stet ist. Darüber hinaus muß bei einer Reparatur, bzw. einem Auswechseln eines defekten Spikebolzens, die notwen­ dige feste Verbindung zwischen Spikebolzen und Trägergür­ tel gelöst und nach Auswechseln des Spikebolzens wieder hergestellt werden. Dies ist notwendig, um den gleichmäßig auf den Trägergürtel wirkenden Druck des Schlauches auf die einzelnen Spikebolzen verteilen zu können. Ein wei­ terer Nachteil liegt darin, daß über den Reifenquerschnitt verteilt Spikebolzen unterschiedlicher Abmessung verwendet werden müssen, wodurch höhere Herstellungskosten sowie eventuelle Schwierigkeiten beim Auswechseln defekter Spikes entstehen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, ausgehend vom vorgenannten Stand der Technik, einen Spikesreifen zu schaffen, bei dem Spikebolzen einheitlicher Größe und Form unter Ausnutzung des in einem Schlauchreifen oder einem schlauchlosen Reifen herrschenden Luftdrucks ausgefahren und durch Beaufschlagung einer zweiten Druckkammer mit Druckluft wieder eingefahren werden können, wobei eine über den gesamten Umfang gleichmäßige Druckbeaufschlagung der Druckkammer sowie eine leichte Montage bzw. ein leich­ tes Auswechseln defekter Spikes möglich ist.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch, daß am unteren Bereich der inneren Seitenflanken des Reifens umlaufenden Wülste ausgebildet sind, wobei zwischen dem von diesen Wülsten begrenzten Grundbereich des inneren Reifenbettes und der radial äußeren Fläche der umlaufenden Wülste ein Ring aus einem festen, sehr elasti­ schen Material derart von den umlaufenden Wülsten abge­ dichtet gehalten wird, daß zwischen dem Ringelement und dem Bodenbereich des inneren Reifenbettes ein Hohlraum ge­ bildet wird, der wahlweise mit Umgebungsdruck oder Reifen­ innendruck beaufschlagt werden kann, wobei die diesem Hohlraum zugewandte radial äußere Ringfläche an den radial innen liegenden, tellerförmigen Endflächen der Spikebolzen anliegen. Dabei ist das Material des Ringelementes steif genug, um Verformungen in axialer Richtung beim nach außen Drücken der Spikebolzen zu verhindern, jedoch andererseits elastisch genug, um die bei der Walkarbeit des Reifens im Bereich der Auflagefläche des Reifens auf der Fahrbahn entstehende Exzentrität des Ringelementes zuzulassen.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Spikesreifen liegt da­ rin, daß das aufwendige Herstellen und Einarbeiten eines Luftkissensystemes in die Reifenkarkasse entfällt, wodurch der Reifen montage- und reparaturfreundlich ist. Darüber hinaus ist eine robuste und kompakte Bauweise der Druck­ kammer möglich, die die Betriebssicherheit wesentlich er­ höht.

Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im folgenden an Hand der beigefügten Zeichnungen bei­ spielsweise näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1: einen Querschnitt durch ein bevorzugtes Ausfüh­ rungsbeispiels eines Spikesreifens gemäß der vor­ liegenden Erfindung mit eingezogenen Spikes;

Fig. 2: einen Querschnitt gemäß Fig. 1 mit aufgefahrenen Spikes;

Fig. 3: eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines Ausführungsbeispieles für einen in dem Spikesrei­ fen gemäß der vorliegenden Erfindung verwendeten einziehbaren Spike in eingezogenem Zustand;

Fig. 4: eine Schnittdarstellung des Spikes gemäß Fig. 3 in ausgefahrenem Zustand.

Fig. 1 zeigt einen Spikesreifen gemäß der vorliegenden Er­ findung. Der Reifen 1 weist eine Lauffläche 2 auf, in der vorzugsweise ein Stollenprofil 3 ausgebildet ist, wie es bei herkömmlichen Winterreifen Verwendung findet. Weiter­ hin weist der Reifen 1 eine erste und zweite Seitenwand 4 und 5 auf, sowie eine mit der Lauffläche 2 versehene Stirnwand 6. In der Stirnwand 6 sind über deren gesamten Umfang verteilt mehrere wahlweise einziehbare oder aus­ fahrbare Spikes 7 eingebettet, auf die später noch näher eingegangen wird. Die inneren Wandflächen der ersten und zweiten Seitenwand sowie der Stirnwand bilden das Reifen­ bett, in dessen radial außen gelegenem Bodenbereich an den Innenflächen der ersten und zweiten Seitenwand 4 und 5 jeweils eine erste und zweite Wulst 8 und 9 ausgebildet sind. Zwischen dem Bodenbereich des Reifenbettes und der ersten und zweiten Wulst 8 und 9 ist ein Ringelement 10 angeordnet, derart, daß es bezüglich der Innenfläche der Stirnwand 6 einen Hohlraum 11 bildet. Das Ringelement 10 ist an seinen an der ersten und zweiten Wulst 8 und 9 je­ weils anliegenden seitlichen Wänden 12 und 13 jeweils lip­ penförmig ausgebildet, derart, daß die lippenförmigen Endbereiche 12 und 13 jeweils an der der Stirnwand 6 zu­ gewandten Fläche der Wulst 8 und 9 dichtend anliegen, wo­ bei sie vorzugsweise bis zur Innenfläche der Stirnwand 6 herumgezogen sind. Das Ringelement 10 weist eine Druck­ leitung 14 auf, die bei schlauchlosen Reifen vorzugsweise in der Mitte der Ringfläche ausgebildet ist und durch die Druckluft in den Hohlraum 11 eingeführt, bzw. aus diesem abgelassen werden kann. Falls die vorliegende Erfindung jedoch bei Schlauchreifen angewendet werden soll, kann die Druckleitung 14 auch im Randbereich am Wulst 8 oder 9 anliegend ausgebildet werden.

Fig. 3 zeigt eine bevorzugte Ausgestaltungsform eines ausfahrbaren Spikes 7 sowie die Anordnung des Spikes in der Stirnwand 6 bzw. im Hohlraum 11. In dem in Fig. 3 dargestellten Zustand ist der Spike 7 eingezogen, d.h. er befindet sich in Ruhestellung. Der Spike 7 besteht aus einer in der Stirnwand 6 eingebetteten Hülse 15 sowie einem in dieser Hülse längs verschiebbar gehaltenen Spike­ bolzen 16. Die Hülse 15 weist eine umlaufende Veranke­ rungsschulter 17 auf, die in der Stirnwand 6 vorzugsweise einvulkanisiert ist, um ein unbeabsichtigtes Herausrut­ schen aus der Stirnwand zu verhindern. Am dem Hohlraum 11 zugewandten Ende weist die Hülse 15 eine topfförmige Er­ weiterung 18 auf, deren mit der Hülse verbundenes Ende in der Stirnwand 6 des Reifens eingebettet ist. Auf der Innenseite des der Hülse zugewandten Bereichs der topfför­ migen Erweiterung 18 ist ein Absatz 19 ausgebildet, der eine O-Ringdichtung 20 trägt, die den Spikesbolzen 16 ge­ genüber der Hülse 16 abdichtet. Der Spikebolzen 16 weist an seinem dem Hohlraum zugewandet Ende einen topfförmigen Endbereich 21 auf, dessen radial innere Zylinderfläche über die radial äußere Zylinderfläche der topfförmigen Er­ weiterung 18 der Hülse 15 paßt. Zwischen der radial inneren Zylinderfläche der topfförmigen Erweiterung 18 und dem Spikebolzen 16 sind innerhalb des vom Endbereich 21 und der topfförmigen Erweiterung 18 gebildeten Hohlraums Tellerfedern 22 angeordnet. Das Ringelement 10 liegt auf dem topfförmigen Endbereich 21 auf.

Im folgenden wird die Funktionsweise und der Zusammenbau des Spikesreifen gemäß der vorliegenden Erfindung be­ schrieben. In Fig. 1 und Fig. 3 ist die Ruhestellung der Spikes dargestellt, d.h. der eingezogene Zustand der Spikes zum Befahren trockener Straßen. In diesem Zustand ist der Hohlraum 11 mit einem Druck beaufschlagt, der vorzugsweise gleich dem im Reifen herrschenden Innendruck ist. Die im Hohlraum zwischen dem topfförmigen Endbereich 21 und der topfförmigen Erweiterung 18 angeordneten Tel­ lerfedern 22 sind, ebenso wie die Endfläche 23 des topf­ förmigen Endbereichs 21, derart bemessen, daß in diesem Zustand die Druckkraft der Tellerfedern höher ist als die auf die Endfläche 23 wirkende Druckkraft einschließlich der bei der erlaubten Höchstgeschwindigkeit auf den Spike­ bolzen 16 wirkenden Fliegkraft. Somit können sich die Tellerfedern 22 ausdehnen, bis die Spitze 24 des Spikebol­ zens 16 vollständig in der Hülse 15 eintaucht. In diesem Zustand ist der Spikebolzen vollständig eingezogen, wobei jedoch der topfförmige Endbereich 21 weiterhin die topf­ förmige Erweiterung 18 mindestens um eine kleine Restlänge umschließt. Dadurch wird auch in eingefahrenem Zustand eine sichere Zentrierung und Führung des Spikebolzens 16 in der Hülse 15 gewährleistet. Durch die Verankerungs­ schulter 17 sowie die Einbettung der topfförmigen Erweite­ rung 18 in die Stirnwand 6 des Reifens 1 wird ein Abdich­ ten des Hohlraums 11 entlang der Hülse 15 gegenüber der Umgebung gewährleistet. Die Abdichtung des Hohlraumes 11 gegenüber der Umgebung entlang des in der Hülse 15 geführ­ ten Spikebolzens 16 wird durch den O-Ring 20 bewirkt. Dieser gewährleistet desweiteren, daß keine Feuchtigkeit oder kein Schmutz von außen auf das Federpaket einwirken kann. Die lippenförmigen Endbereiche 12 und 13 des Ring­ elements 10 liegen an der Innenwand der Stirnwand 6 sowie jeweils an der dem Hohlraum 11 zugewandten Fläche der um­ laufenden Wülste 8 und 9 an und dichten somit den Hohlraum 11 gegenüber dem Druckraum des Reifens 1 ab.

Wird die in Fig. 2 und Fig. 4 dargestellte Aktivstellung, d.h. der ausgefahrene Zustand der Spikes erwünscht, kann diese durch Betätigen eines Ventils entweder von Hand oder vorzusweise mittels eines vom Fahrersitz aus während der Fahrt bedienbaren Magnetschalters erreicht werden. Dabei wird die den Hohlraum unter Druck setzende Druckquelle, die über die Druckleitung 14 mit diesem in Verbindung steht, abgesperrt und der im Hohlraum 11 bestehende Druck auf Umgebungsdruck reduziert. Dies geschieht über ein Ven­ til, das vorzugsweise über die Druckleitung 14 den Hohl­ raum mit der Umgebung verbindet. Wenn der Druck im Hohl­ raum 11 auf Umgebungsdruck abgesenkt ist, wird die Stirn­ wand 6 durch die Auflagekraft des Reifens auf der Straße gegen das Ringelement 10 gedrückt, das wiederum durch den im Reifen herrschenden Innendruck in Richtung auf die Stirnwand 6 zugedrückt wird. Durch die relative Steifig­ keit des Ringelements 10 in axialer Richtung erfolgt gemäß Fig. 4 nur ein geringes Eindrücken des Ringelements 10 durch den topfförmigen Endbereich 21. Die Tellerfedern 22 und die Endfläche 23 sind dabei so bemessen, daß unter den Druckverhältnissen im Reifen in der Aktivstellung auch oh­ ne die während der Fahrt auf den Spikebolzen wirkende Fliegkraft der topfförmige Endbereich 21 gegen die Kraft der Tellerfedern 22 radial nach außen gedrückt wird, bis die Ringfläche 25 der topfförmigen Erweiterung 18 an der radial verlaufenden Innenfläche 26 des topfförmigen Endbe­ reichs 21 ansteht, wodurch ein Endanschlag der Ausfahrbe­ wegung des Spikebolzens gegeben ist. In dieser Aktivstel­ lung ragt somit die Spitze 24 des Spikebolzens 16 aus der Lauffläche 2 des Reifens heraus.

Das Ringelement 10 besteht vorzugsweise aus einem schlag­ zähen Kunststoff, der dem Ringelement zwar eine ausrei­ chende axiale Steifigkeit verleiht, jedoch genügend Flexi­ bilität in radialer Richtung zuläßt, daß das Ringelement der Walkarbeit des Reifens während des Abrollens folgen kann, und daß darüber hinaus das Ringelement derart zusam­ mengedrückt werden kann, daß es durch die innere Kreisöff­ nung eines Reifens in diesen eingeführt werden kann.

Bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Spikesreifens wird somit zuerst der Reifen 1 hergestellt, wobei die die Spikes 7 aufnehmenden Öffnungen und die Wülste 8 und 9 der ersten und zweiten Seitenwand 4 und 5 ausgebildet werden. Danach werden die Hülsen 15 in die entsprechenden Öffnun­ gen eingesetzt; sie können jedoch auch bereits beim Her­ stellen des Reifens 1 mit einvulkanisiert werden. In die eingesetzten Hülsen 15 werden nachfolgend die O-Ringdich­ tung 20 sowie die Tellerfedern 22 eingesetzt und der Spikebolzen 16 durch die fluchtenden Öffnungen in die Hülse 15 eingesetzt. Schließlich wird das Ringelement 10 derart zusammengedrückt, daß es durch die zentrale Öffnung des Reifens in diesen eingeführt werden kann, worauf es im Reifen wieder freigegeben wird, so daß es gegen die Wülste 8 und 9 der ersten und zweiten Seitenwand 4 und 5 drückt. Daraufhin wird das Ringelement 10 von Hand oder maschinell über die Wülste 8 und 9 auf die Stirnwand 6 zugedrückt, bis die lippenförmigen Endbereiche 12 und 13 über die Wül­ ste 8 und 9 gerutscht sind und somit der Hohlraum 11 ge­ bildet ist.

Durch diese einfache Montageweise, die keine besonderen Werkzeuge erfordert, kann bei Umkehrung der Reihenfolge der oben genannten Montageschritte ein leichtes Auswech­ seln defekter Spikes vorgenommen werden. Somit ist der Spikesreifen gemäß der vorliegenden Erfindung nicht nur einfach und robust im Aufbau, sondern im Falle einer Be­ schädigung auch äußerst wirtschaftlich und leicht zu repa­ rieren.

Die Druckleitung 14 kann direkt mit einem an der Felge an­ gebrachten eigenen Ventil versehen werden, um bei Bedarf Luft abzulassen oder zuzuführen. Es kann jedoch auch ein Wechselventil vorgesehen werden, das den Hohlraum 11 über die Leitung 14 wahlweise mit der Umgebung oder dem Reifen­ innenraum verbindet. Dieses Wechselventil kann entweder von Hand bedient oder vorzugsweise z.B. elektromagnetisch ferngesteuert werden.

Claims (4)

1. Spikesreifen, insbesondere Luftreifen, aus dessen Profilstollen je nach Bedarf Spikes durch Luft­ drucksteuerung aus- bzw. eingefahren werden können, dadurch gekennzeichnet, daß am un­ teren, der Lauffläche (2) zugewandten Bereich der inneren Seitenflanken des Reifens (1) umlaufende Wülste (8, 9) ausgebildet sind, wobei zwischen dem von diesen Wülsten begrenzten Grundbereich des inneren Reifenbettes und der radial äußeren Fläche der umlaufenden Wülste (8, 9) ein Ringelement (10) aus einem festen, sehr elastischen Mate­ rial derart von den umlaufenden Wülsten (8, 9) abgedichtet gehalten wird, daß zwischen dem Ringelement (10) und dem Bodenbereich des inneren Reifenbettes ein Hohlraum (11) gebildet wird, der wahlweise mit Umgebungsdruck oder Rei­ feninnendruck beaufschlagt werden kann, wobei die diesem Hohlraum (11) zugewandte radial äußere Ringfläche an den radial innen liegenden, tellerförmigen Endflächen der Spikes (7) anliegen.

2. Spikesreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den als eine Kammer ausgebildeten Hohlraum (11) über eine Druckleitung (14) Luftdruck eingeführt werden kann, so daß sich der Abstand zwischen dem Ringelement (10) und dem Bodenbereich des inneren Reifenbettes über die ganze Breite gleichmäßig vergrößert.

3. Spikesreifen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Endbereiche (12, 13) des Ringelementes (10) derart ausgebildet sind, daß sie dichtend in die um­ laufenden Wülste (8, 9) eingreifen und bei Bedarf wieder außer Eingriff gebracht werden können.

4. Spikesreifen nach Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckleitung (14) mit der Felge des Reifens (1) fest verbunden ist.