DE3913452A1 - Fahrzeugreifen zur ausruestung mit spikes und eine kombination aus reifen und spikes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugreifen zur Aus­ rüstung mit Spikes, bestehend aus einem Karkassenteil des Reifens sowie einer aus Profilstücken gebildeten Lauffläche, in welcher die zur Bestückung mit Spikes vorgesehenen Profil­ stücke mit Montagelöchern für Spikes versehen sind.

Die Erfindung betrifft auch eine Kombination aus einem Reifen, der aus einem Karkassenteil des Reifens sowie einer aus mit Montagelöchern für Spikes versehenen Profilstücken gebildeten Lauffläche besteht, und Spikes.

Die Griffigkeit eines Spikereifens wird durch die Zu­ sammenwirkung der Reibung des Spikes und des Reifens gebil­ det. Ein gewöhnlicher massiver Spike, der heute üblicherweise einen großen Vorsprung, 1,0-1,5 mm, sowie hohe Punktlast hat, reduziert die Reibwirkung des Reifens, weil das Reifengummi nicht auf der Oberfläche des Spikes gleitet, sondern sich am Spikekörper vom Straßenkontakt abhebt. Die Griffigkeit der spikebestückten Profilstücke eines Spikereifens wird somit hauptsächlich durch den Bearbeitungseffekt des Spikes gebil­ det.

Die Leistungsfähigkeit des Spikes hängt wiederum von der Querschnittsfläche dessen Bearbeitungsspur ab. Die Tiefe der Bearbeitungsspur resultiert aus dem Vorsprung des Spikes sowie der Federstrecke der Lauffläche des Reifens. Der Durch­ messer des Hartmetalls der heutigen massiven Spikes muß sehr klein sein, damit dieser sich auch in rund abgeschliffenem Zustand mit angemessener Punktlast in die Eisfläche pressen läßt. Deshalb braucht ein massiver Spike immer den genannten recht großen Vorsprung, wobei er zusätzlich noch eine relativ hohe Punktlast haben muß.

In vielen Untersuchungen wurde herausgefunden, daß eine weitere Steigerung des Spikevorsprungs den Straßenverschleiß wesentlich erhöht und diesen bei Verringerung des Vorsprungs dementsprechend reduziert.

Bei den heutigen Spikesreifen biegt sich der Karkassen­ teil des Reifens bei Annäherung des Spikes an den Berührungs­ punkt der Straße derart ein, daß der Radius des eingebogenen Teils bedeutend kleiner ist als der Radius der entsprechenden Teile des unbelasteten Reifens. Dadurch wird der senkrecht zur Oberfläche montierte Spike vor dem Straßenkontakt in vertikale Position gedreht. Wegen des Vorsprungs der Spike­ spitze dreht sich der Spike jedoch nicht genügend, sondern trifft in Schräglage auf die Straßenoberfläche. In dieser Phase setzt auch die Wirkung der durch das Rutschbestreben verursachten Kräfte ein. Der Spike drückt sich in gespannter Schräglage in das Reifengummi ein. Der überstehende Spike hat außerdem eine vom Rollen des Reifens abhängige, senkrecht zur Straßenoberfläche gerichtete Geschwindigkeit, die einen Stoß gegen die Straße verursacht und diese abschleißt. Dieser Stoß wird durch die viskose Neigung des Gummis, sich schnellen Formänderungen entgegenzusetzen, verstärkt. Die schräge Stra­ ßenberührung des Spikes sowie das im Anfangsteil des Straßen­ kontaktes in Schräglage stattfindende Eindrücken des Spikes in den Reifen verursachen sowohl im Reifengummi als auch am Spike Schäden, die die Reibungseigenschaften des Spikes schwächen, die Haltbarkeit des Spikes verringern und den Straßenverschleiß erhöhen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bisher bekannten, zur Bestückung mit Spikes vorgesehenen Fahrzeugreifen sowie die Kombinationen von Reifen und Spikes zu verbessern. Um dies zu verwirklichen, ist für den erfin­ dungsgemäßen zur Ausrüstung mit Spikes vorgesehenen Fahrzeug­ reifen im wesentlichen charakteristisch, daß an jedem mit Spike zu versehenden Profilstück ein elastischer Bereich gebildet ist, dessen Elastizität im wesentlichen größer ist als die des übrigen Teils des Profilstücks, und daß das Mon­ tageloch des Spikes in dem genannten elastischen Bereich angebracht ist.

Für die erfindungsgemäße Kombination aus Reifen und Spikes ist ihrerseits charakteristisch, daß an den Profil­ stücken hinter der Erstkontaktstelle der Profilstücke und der Straßenoberfläche, d. h. hinter dem Hinterteil der Profil­ stücke, ein Bereich gebildet ist, der wesentlich elastischer ist als der genannte Hinterteil, und daß die Spikes im ge­ nannten elastischen Bereich der Profilstücke derart montiert sind, daß die Flansche der Spikes in unmittelbarer Nähe des Karkassenteils des Reifens liegen und daß der Vorsprung der Spikespitze von der Außenfläche des Profilstückes im wesent­ lichen klein, vorteilhaft gleich Null ist.

Mit der Erfindung wird gegenüber den bekannten Lösungen eine Reihe Vorteile erzielt, von denen u.a. folgende hervor­ gehoben werden sollen. In dem erfindungsgemäßen Fahrzeugrei­ fen wird der Spike dank der Gestaltung der Profilstücke der Lauffläche infolge der Gummiströmungen vor dem Straßenkontakt in die Vertikallage gedreht, was zur Folge hat, daß der Erst­ stoß der Straßenberührung entfällt und der Straßenverschleiß abnimmt. Die Spikespitze nutzt gleichmäßig ab und die Grif­ figkeit bleibt gut. Beim erfindungsgemäßen Reifen kann an den Spikes eine "weiche" Hartmetallspitze verwendet werden, wo­ durch der Straßenverschleiß weiter verringert wird. Dank der Konstruktion des Profilstückes und des Spikes ist der Spike gut abgestützt und er bleibt seine ganze Lebensdauer hindurch in der richtigen Vertikallage. Bei der erfindungsgemäßen Lösung kann der Vorsprung des Spikes sehr klein ausgeführt werden oder er ist überhaupt nicht nötig. Das hat wiederum zur Folge, daß sich die Seitenkräfte auf bloßer Straßenober­ fläche nicht so stark auswirken können wie bei den Spikes mit normalem Vorsprung, was weiter zu weniger Abriebwirkung und Straßenverschleiß führt. Infolge des kleinen Vorsprungs des Spikes ist der Straßenkontakt des Reifengummis gut, was zur Folge hat, daß die Gummireibung zur Verbesserung der Griffig­ keitseigenschaften genutzt werden kann, wodurch die Fahreigen­ schaften des Reifens besser werden. Durch Zusammenwirkung der im vorstehenden genannten Effekte ergibt sich zusätzlich noch ein äußerst leises Fahrgeräusch.

Im folgenden wird die Erfindung unter Hinweis auf eini­ ge in den Abbildungen der beigefügten Zeichnung dargestellte günstige Ausführungsbeispiele, auf deren Einzelheiten die Erfindung jedoch nicht begrenzt ist, ausführlich beschrieben.

In Fig. 1 ist schematisch und zum Teil im Schnitt ein Teil eines erfindungsgemäßen Fahrzeug­ reifens gezeigt, der mit Hülsenspikes ausgerüstet ist.

Fig. 2 entspricht Fig. 1, wobei der Reifen mit mas­ siven Spikes ausgestattet ist.

Fig. 3A zeigt schematisch von oben gesehen eine Ausführungsform eines Profilstückes des erfindungsgemäßen Reifens.

Fig. 3B zeigt von der Seite gesehen und zum Teil im Schnitt ein Profilstück des erfindungs­ gemäßen Reifens ohne Spikebestückung.

Fig. 4A und 4B zeigen ein Profilstück, das mit Lamel­ lierung versehen ist.

Fig. 5 und 6 zeigen eine variierte Ausführungsform eines Profilstückes des erfindungsgemäßen Reifens, wobei Fig. 5 das Profilstück von oben und Fig. 6 das Profilstück von der Seite gesehen und zum Teil im Schnitt zeigt.

In den Abbildungen der Zeichnungen ist der erfindungs­ gemäße Fahrzeugreifen für Spikebestückung allgemein mit Be­ zugszeichen 10 bezeichnet. Der Karkassenteil des Reifens ist mit Bezugszeichen 11 und die Profilstücke der Lauffläche sind mit 12 bezeichnet. In Fig. 1 und 2 ist die Straßenoberfläche außerdem mit Bezugszeichen B bezeichnet. In der Ausführungs­ form nach Fig. 1 ist am Reifen 10 ein Hülsenspike angebracht, der allgemein mit Bezugszeichen 30 bezeichnet ist und in der Ausführungsform nach Fig. 2 ist am Reifen 10 ein massiver Spike angebracht, der allgemein mit 30 a bezeichnet ist. Die Nietspitze des Hülsenspikes 30 ist in Fig. 1 mit Bezugszei­ chen 31 und der Flansch des Hülsenteils mit Bezugszeichen 32 und dementsprechend ist in Fig. 2 die Spikespitze mit 31 a und der Spikeflansch mit 32 a bezeichnet.

Einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ent­ sprechend ist das den Spike stützende Profilstück 12 des Reifens derart gestaltet, daß die Elastizität des Gummis speziell in Rutschsituationen des Reifens groß wird. Das wurde dadurch erreicht, daß im Profilstück 12 ein "zusätzli­ cher Elastizitätsbereich" gebildet wurde, dessen Elastizität größer ist als die Elastizität der übrigen Stellen des Profil­ stückes 12. Dieser Zusatzelastizitätsbereich ist am Vorder­ teil des Profilstückes der Lauffläche ausgebildet, der in den Figuren der Zeichnung mit Bezugszeichen 13 bezeichnet ist. Der elastische Teil am Vorderteil 13 des Profilstückes wurde nach den Figuren der Zeichnung z.B. dadurch erreicht, daß der Vorderteil 13 des Profilstückes angeschrägt ist derart, daß die Außenfläche 15 des Profilstückes an ihrem Vorderteil 13 schmaler ist als am Hinterteil 14. Das Profilstück 12 kann speziell nach Fig. 3A und 3B derart angeschrägt sein, daß das Profilstück 12 an seinen Seiten 18 und an seiner Vorderfläche 19 im Wurzelteil des Profilstückes breiter ist als an der Außenfläche 15 des Profilstückes. Mit anderen Worten ist der Querschnitt von Profilstück 12 im Wurzelteil größer als im Bereich der Außenfläche des Profilstückes. Die Anschrägungen der Seiten 18 und der Vorderfläche 19 des Profilstückes kön­ nen außerdem derart ausgeführt sein, daß die Elastizität des Profilstückes 12 vom Hinterteil 14 zum Vorderteil 13 des Profilstückes annähernd linear wächst. Zusätzlich kann am elastischen Vorderteil 13 des Profilstückes nach Fig. 4A und 4B eine Lamellierung 20, 21 angebracht sein, welche die Ela­ stizität des Profilstückes 12 in diesem Bereich weiter er­ höht. Wie außerdem in den Abbildungen der Zeichnung gezeigt, ist das Montageloch 16 des Spikes im Profilstück 12 im ge­ nannten elastischen Bereich des Profilstückes angeordnet. Die Funktion eines mit diesen Profilstücken 12 ausgerüsteten Reifens ist folgende.

Bei der Entstehung des Straßenkontakts des Profils des Reifens 10 berührt die Spikespitze 31, 31 a die Straßenober­ fläche B nicht gleich, weil der Vorsprung des Spikes 30, 30 a sehr klein oder gleich Null ist. Beim Zustandekommen des Straßenkontaktes trifft nach Fig. 1 und 2 zuerst der steifere Hinterteil 14 des Profilstückes auf die Straßenoberfläche. Die Gummiströmung von der Berührungsstelle zwischen dem Hin­ terteil 14 des Profilstückes und der Straßenfläche B zum Spikeflansch 32, 32 a dreht den Spike 30, 30 a dabei in die senk­ rechte Lage zur Straßenfläche, wobei der Auftreffwinkel des Spikes 30, 30 a richtig wird.

Gleichzeitig ist auch die Geschwindigkeit des Spikes 30, 30 a gegen die Fläche B klein, was seinerseits die aus der Spikemasse sowie dem Gummistoß resultierende Straßenver­ schleißwirkung reduziert. Die Profilstücke 12 der Lauffläche sind derart gestaltet, daß beim Gelangen der Spikespitze 31, 31 a in Straßenkontakt und Belastung des Gummimaterials der Profilstücke 12 der Lauffläche des Reifens durch das Gewicht des Fahrzeugs die Profilstücke 12 mehr als gewöhnlich federn und das Eindringen der Spikespitze 31, 31 a in die Eisoberflä­ che zulassen.

Die in dem erfindungsgemäßen Reifen 10 verwendeten Spikes 30, 30 a unterscheiden sich außerdem sowohl in der Kon­ struktion als auch im Einbau von den gewöhnlichen Spikes. Zum einen ist der Durchmesser des Hartmetalls des Spitzenteils 31, 31 a des in dem Reifen verwendeten Spikes 30, 30 a größer als gewöhnlich und er liegt vorteilhaft in der Größenordnung von ca. 4 mm. Ein Spike 30, 30 a, der mit einem solchen Spitzenteil versehen ist, verfügt über eine gute Griffigkeit, trotzdem seine Eindringteife in die Eisfläche kleiner als gewöhnlich bleibt. Damit die Eindringkraft dieses Spikes mit großer Spitze genügend groß wird, kann der Flansch 32, 32 a des Spikes wesentlich größer ausgeführt werden als bei gewöhnlichen Spikes und außerdem kann der Spike 30, 30 a im Reifen 10 derart angebracht werden, daß der Flansch 32, 32 a in der Nähe des Karkassenteils 11 des Reifens liegt. Nach Fig. 6 ist das Montageloch 16 des Spikes so tief ausgeführt, daß der Lochbo­ den 17 annähernd in der Grenzfläche der Profilstücke 12 der Lauffläche und des Karkassenteils 11 des Reifens liegt, aber er kann sich auch im Bereich des Karkassenteils befinden. Durch Anordnung des Spikeflansches 32, 32 a in unmittelbarer Nähe des harten Karkassenteils 11 oder in diesem kann eine genügend große Punktlast zum Eindringen der Spikespitze 31, 31 a, die größer als gewöhnlich ist, in eine sogar sehr harte Eisfläche erzielt werden, weil der härtere Karkassenteil 11 das Eindrücken des Spikes 30, 30 a nach innen verhindert.

Wie in der vorstehenden Beschreibung bereits erwähnt wurde, können an dem erfindungsgemäßen Reifen sowohl massive Spikes als auch Hülsenspikes verwendet werden. Mit einem Hülsenspike 30 kommen die Vorteile der Erfindung jedoch am besten zur Geltung, denn mit Hilfe des Flansches 32 des Hül­ senspikes kann die Spikebewegung besser beherrscht werden, womit die Hartmetallspitze 31 immer scharf bleibt, was das Eindringen der Spikespitze 31 selbst in harten Eisuntergrund während des Rutschens des Reifens über die ganze Lebensdauer des Spikes hinweg gewährleistet.

In Fig. 5 und 6 ist noch eine zusätzliche Ausführung gezeigt, mit der die Elastizität des Profilstückes 12 weiter verbessert wird. Nach Fig. 5 und 6 ist an den Seiten des Profilstückes 12 eine das Profilstück 12 umlaufende Nut aus­ gebildet, die mit Bezugszeichen 22 bezeichnet ist. Weil sich am Profilstück 12 im Bereich der genannten Nut 22 um das Mon­ tageloch 16 des Spikes herum weniger Gummimaterial befindet als an anderen Stellen des Profilstückes, ist die Elastizität des Profilstückes dementsprechend im Bereich der Nut 22 grö­ ßer. Weil die Nut 22 nach Fig. 5 und 6 das ganze Profilstück 12 umläuft, hat die Nut 22 somit naturgemäß auch Einfluß auf die Elastizität des Hinterteils 14 des Profilstückes derart, daß die Elastizität des Hinterteils 14 des Profilstückes bei dieser Ausführungsform größer ist als z.B. bei der Ausfüh­ rungsform nach Fig. 3A und 3B, in der am Profilstück 12 keine entsprechende Nut ausgebildet ist. In Fig. 6 ist gezeigt, daß die Nut 22 ungefähr in der Mitte der Höhe des Profilstückes 12 angebracht ist. Die Anordnung der Nut 22 kann aber vari­ ieren.

Claims (17)

1. Fahrzeugreifen zur Ausrüstung mit Spikes, bestehend aus einem Karkassenteil (11) des Reifens sowie einer aus Pro­ filstücken (12) gebildeten Lauffläche, in welcher die zur Bestückung mit Spikes vorgesehenen Profilstücke (12) mit Montagelöchern (16) für Spikes (30, 30 a) versehen sind, da­ durch gekennzeichnet, daß an jedem mit Spike zu versehenden Profilstück (12) ein elastischer Bereich gebildet ist, dessen Elastizität im wesentlichen größer ist als die des übrigen Teils des Profilstücks, und daß das Montageloch (16) des Spikes in dem genannten elastischen Bereich angebracht ist.

2. Reifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte elastische Bereich im Bereich hinter der Erst­ kontaktstelle von Profilstück (12) und Staßenoberfläche (B), d.h. hinter dem Hinterteil (14) des Profilstücks gebildet ist.

3. Reifen nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Elastizität des elastischen Bereiches des Pro­ filstückes (12) zum Vorderteil (13) des Profilstückes, d.h. zur Ablösungsstelle zwischen Profilstück (12) und Straßen­ oberfläche (B) hin, wächst.

4. Reifen nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß der elastische Bereich der Profilstücke (12) durch die Formgebung der Profilstücke (12) erzielt wurde.

5. Reifen nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die Profilstücke (12) derart gestaltet sind, daß die Profilstücke (12) wenigstens an ihrer Außenfläche (15) vom Hinterteil (14) zum Vorderteil (13) der Profilstücke schmaler werden.

6. Reifen nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeich­ net, daß am elastischen Bereich der Profilstücke (12) die Seiten (18) der Profilstücke angeschrägt sind derart, daß der Querschnitt der Profilstücke (12) in der Wurzel größer ist als im Bereich der Außenfläche (15).

7. Reifen nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeich­ net, daß im elastischen Bereich der Profilstücke (12) an diesen wenigstens an den Seiten (18) der Profilstücke eine Lamellierung (20, 21) gebildet ist.

8. Reifen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß auch an der vorderen Fläche (19) der Profilstücke eine La­ mellierung gebildet ist.

9. Reifen nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeich­ net, daß die Elastizität des elastischen Bereiches der Pro­ filstücke (12) vom Hinterteil (14) zum Vorderteil der Profil­ stücke hauptsächlich linear wächst.

10. Reifen nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeich­ net, daß das Montageloch (16) des Spikes so tief ausgeführt ist, daß der Boden (17) des Montageloches in unmittelbarer Nähe des Karkassenteils (11) des Reifens oder im Karkassen­ teil (11) liegt.

11. Reifen nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeich­ net, daß an den Außenseiten der Profilstücke (12) des Reifens eine das Profilstück (12) umlaufende Nut (22) gebildet ist, um die Elastizität des Profilstückes zu erhöhen.

12. Reifen nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (22) in Tiefenrichtung gesehen in unmittelbarer Nähe des Mittelteils des Profilstückes ausgeführt ist.

13. Kombination aus einem Reifen nach Anspruch 1 bis 12, der aus einem Karkassenteil (11) des Reifens sowie einer aus mit Montagelöchern (16) für Spikes versehenen Profil­ stücken (12) gebildeten Lauffläche besteht, und Spikes, da­ durch gekennzeichnet, daß an den Profilstücken (12) hinter der Erstkontaktstelle der Profilstücke (12) und der Straßen­ oberfläche (B), d.h. hinter dem Hinterteil (14) der Profil­ stücke, ein Bereich gebildet ist, der wesentlich elastischer ist als der genannte Hinterteil (14), und daß die Spikes (30, 30 a) im genannten elastischen Bereich der Profilstücke derart montiert sind, daß die Flansche (32, 32 a) der Spikes in unmittelbarer Nähe des Karkassenteils (11) des Reifens liegen und daß der Vorsprung der Spikespitze (31, 31 a) von der Außen­ fläche (15) des Profilstückes (12) im wesentlichen klein, vorteilhaft Null ist.

14. Kombination aus Reifen und Spikes nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Spikeflan­ sches (32, 32 a) im Vergleich zur Spikelänge groß ist, um die den Spike (30, 30 a) aus dem Profilstück (12) heraus drückende Kraft genügend groß zu bekommen.

15. Kombination aus Reifen und Spikes nach Anspruch 13 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Hinterteil (14) des Profilstückes, der steifer ist als der elastische Bereich des Profilstückes (12), ausgeführt ist, eine auf den Spikeflansch (32, 32 a) wirkende, den Spike (30, 30 a) drehende Kraft zu er­ zeugen derart, daß der Spike (30, 30 a) ausgerichtet ist, im wesentlichen in senkrechter Position auf die Straßenoberflä­ che (B) zu treffen.

16. Kombination aus Reifen und Spikes nach Anspruch 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Spikes (30, 30 a) mit einer im Durchmeser großen Spitze (31, 31 a) versehen sind.

17. Kombination aus Reifen und Spikes nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Spikespitzen (31, 31 a) in der Größenordnung von 4 mm liegt.