DE4209780A1 - Vorrichtung zur Verbesserung der Winterlaufeigenschaften von Fahrzeugreifen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verbesserung der Winterlaufeigenschaften von eine aus Vulkanisations­ material bestehende, profilierte Lauffläche aufweisenden und vorzugsweise mit einer Luftfüllung versehenen Fahr­ zeugreifen mit die Profilstollen umfassenden Eingriffs­ körpern aus einem gegenüber dem Stollenmaterial härteren Material.

Eine Vorrichtung dieser Art ist aus der DE 26 48 863 A1 bekannt. Hierbei sind die Eingriffskörper als die zugeordneten Stollen umfassende Einzelringe mit über dem Umfang nicht oder kaum unterbrochenem Mantel ausgebildet. Hierbei ergibt sich zwar gegenüber einer noch älteren, aus der DE 26 06 703 A1 bekannten Anordnung mit zu einer umlaufenden Trommel aneinander angeformten Eingriffskör­ pern eine verbesserte Einfederung des Luftreifens. Die Erfahrung hat jedoch gezeigt, daß die Eingriffskörper im Bereich ihrer Eingriffskanten dennoch vergleichsweise schnell verschleißen. Dies ist offenbar eine Folge der bei jeder Reifenumdrehung sich ergebenden Walkung, die dazu führt, daß die ringförmigen Eingriffskörper stärker als die Stollen der Fahrbahn ausgesetzt werden.

Hiervon ausgehend ist es daher die Aufgabe der vorliegen­ den Erfindung, mit einfachen und kostengünstigen Mitteln eine Vorrichtung gattungsgemäßer Art zu schaffen, die eine ungehinderte Einfederung und Walkung des Reifens zu­ läßt und dennoch eine hohe Griffigkeit sowie lange Le­ bensdauer gewährleistet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Eingriffskörper zumindest auf einem Teil ihres Um­ fangs als Kamm mit von einem inneren Steg ausgehenden, durch dazwischenliegende Lücken voneinander getrennten Zähnen ausgebildet sind.

Die Zähne des Kamms bilden praktisch federnde Krallen. Ein erfindungsgemäßer Reifen funktioniert dementsprechend nach dem Prinzip einer mit Krallen versehenen Katzenpfo­ te, was eine hohe Wirksamkeit bei größter Schonung ge­ währleistet. Gleichzeitig ist sichergestellt, daß die Kammzähne infolge ihrer eigenen Elastizität und Beweg­ lichkeit gegeneinander weder die Einfederung des Reifens noch die Walkung der gesamten Lauffläche bzw. eines einzelnen Stollen behindern. Der Reifen behält daher seine Federungseigenschaften. Durch die Krallen der Ein­ griffskörper können aber auf eisigem Untergrund etc. ver­ gleichsweise große Kräfte übertragen werden, was gute Winterfahreigenschaften ergibt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Fortbildun­ gen der übergeordneten Maßnahmen sind in den Unteransprü­ chen angegeben. So können die Eingriffskörper zweckmäßig auf ihrem ganzen Umfang als ringförmiger Kamm ausgebildet sein. Diese Maßnahme ergibt eine allseitig gleiche Ela­ stizität der Eingriffskörper sowie eine allseitige Beweh­ rung der Stollen mit Krallen.

Eine weitere, zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe förderliche Maßnahme kann darin bestehen, daß die jeweils einen Stollen umfassenden Eingriffskörper über dem Stol­ lenumfang in mehrere Umfangsabschnitte unterteilt sind, die über jeweils mindestens eine Brücke mit wenigstens einem benachbarten, einem anderen Stollen zugeordneten Umfangsabschnitt verbunden sind. Diese Maßnahmen ergeben infolge der Auflösung der umlaufenden Eingriffskörper in mehrere Umfassungsabschnitte einen besonders hohen Walk­ freiheitsgrad. Zur weiteren Verbesserung können die ein­ zelnen Umfangsabschnitte zumindest teilweise als Kamm ausgebildet sein.

Zweckmäßig sind die Eingriffskörper zumindest mit dem ge­ genüber der Zahndicke verdickten Steg im Laufflächenmate­ rial fixiert, so daß auch bei hohen Fliehkräften ein zu­ verlässiger Halt gewährleistet ist. Zusätzlich kann auch zumindest ein Teil der Kammzähne am jeweils zugeordneten Stollen fixiert sein.

In weiterer Fortbildung der übergeordneten Maßnahmen können die Eingriffskörper, die zweckmäßig als Kunst­ stofformlinge ausgebildet sein können, eine Beimischung von Sand oder Schalengries aufweisen. Durch die Beimi­ schung von Sand, wie Quarzsand und/oder Schalengries, wie Walznuß oder Kokosnußschalengries, läßt sich eine beson­ ders hohe Griffigkeit erreichen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Fortbildungen der übergeordneten Maßnahmen sind in den restlichen Unteransprüchen angegeben.

Nachstehend werden einige Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigt

Fig. 1 eine Teilansicht eines erfindungsgemäßen Fahr­ zeug-Luftreifens im Schnitt,

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer Eingriffs­ körperanordnung und

Fig. 3 eine Draufsicht auf eine andere Eingriffskör­ peranordnung.

Der der Fig. 1 zugrundeliegende Luftreifen, beispiels­ weise in Form eine Pkw-Reifens, besteht in an sich be­ kannter Weise aus einer Karkasse 1, auf die ein Lauf­ streifen 2 aufvulkanisiert ist. Dieser ist mit einem Laufprofil in Form von radial vorspringenden Stollen 3 und zwischen diesen vorhandenen Nuten 4 versehen. Der Laufstreifen besteht aus Gummi oder Gummiersatzstoff. Zur Verbesserung der Winterlaufeigenschaften sind die Stollen 3 umfassende Eingriffskörper 5 aus gegenüber dem Stollen­ material härterem Material, wie beispielsweise faserver­ stärktem Kunststoff, vorgesehen.

Die Eingriffskörper 5 sind in den Laufstreifen 2 einvul­ kanisiert. Um einen guten Halt zu gewährleisten, ist die einvulkanisierte Stirnseite der Eingriffskörper 5 ver­ dickt, so daß sich eine Wulst 6 ergibt. Die gegenüberlie­ gende, äußere Stirnseite der Eingriffskörper 5 schließt bündig mit der Stollenoberfläche ab. Der vorliegende Rei­ fen soll auch mit der gesamten Stollenfläche tragen. Le­ diglich beim Aufsetzen des Stollens soll der betreffende Eingriffskörper mit seiner harten Eingriffskante wirksam werden.

Die als Kunststofformlinge ausgebildeten Eingriffskörper 5 werden vor der Profilierung und Vulkanisation des Laufstreifens 2 in die hierzu vorgesehene Vulkanisations­ form eingelegt. Hierbei können einzelne Eingriffskörper oder vorzugsweise im Bereich ihrer Wulst 6 durch stabför­ mige Brücken 7 miteinander verbundene Eingriffskörper Verwendung finden. Im Falle der Verbundlösung wird das Einlegen in die Form erleichtert.

Beim Abrollvorgang unterliegt praktisch jeder Reifen einem Walkvorgang. Dieser umfaßt nicht nur die inneren Bereiche des Laufstreifens 2, sondern auch die vorsprin­ genden Stollen 3. Dieser Walkvorgang darf durch die Ein­ griffskörper 5 nicht behindert werden. Um dies zu gewähr­ leisten, sind die Eingriffskörper 5, wie am besten aus Fig. 2 erkennbar ist, zumindest auf einem Teil ihres Um­ fangs als Kamm mit von einem inneren Steg 8 ausgehenden, durch dazwischenliegende Lücken 9 voneinander getrennten Zähnen 10 ausgebildet. Im dargestellten Beispiel sind die Eingriffskörper 5 auf ihrem ganzen Umfang mit Zähnen 10 versehen. Es ergibt sich dementsprechend ein ringförmiger Kamm mit einem umlaufenden Steg 8. Es wäre aber auch denkbar, jeweils nur die Längs- oder Querseitenwände oder nur eine Längsseitenwand und/oder eine Querseitenwand kammförmig auszubilden und im übrigen durchgehende Wan­ dungen vorzusehen.

Zur Bildung einer kammartigen Konfiguration sind die Ein­ griffskörper 5 mit einer großen Anzahl von von ihrer äußeren Stirnseite ausgehenden und bis zum Inneren, durchgehenden Steg 8 reichenden Schlitzen 9 versehen. Die Breite der Zähne 10 kann der Breite der Schlitze 9 ent­ sprechen. Die Wanddicke ist außerhalb des Stegs 8 kon­ stant, so daß sich praktisch ein rechteckförmiges Profil der Zähne 10 ergibt. Im Bereich des Stegs 8 kann eine ge­ genüber der Wandstärke im geschlitzten Wandbereich zumin­ dest teilweise verstärkte Wandstärke vorgesehen sein, so daß sich die Wulst 6 ergibt, die eine Verankerung im Rei­ fenmaterial gestattet. Es wäre aber auch denkbar, eine zuverlässige Verankerung der Eingriffskörper 5 mittels diese im Stegbereich durchsetzender Stäbe 12, z. B. in Form einer durchgehenden Ausführung der Brücken 7, zu erreichen, wie in Fig. 2 gestrichelt angedeutet ist. In einem derartigen Fall könnte die an den Steg 8 angeformte Wulst 6 entfallen und damit eine durchgehend gleiche Wanddicke erreicht werden. Die Stäbe 12 können als Tor­ sionsstäbe ausgebildet sein.

Diese ermöglicht, wie schon erwähnt, eine Fixierung der Eingriffskörper 5 im Laufstreifen 2. Die Zähne 10 können etwa mittels nach innen vorspringender Fixiernippel etc. ebenfalls am Stollenmaterial fixiert sein. In der Regel genügt es jedoch, wenn die laschenförmigen Zähne 10 am zugeordneten Stollen 3 anliegen. Die Schlitze 9 können mit Gummi ausgefüllt sein, der beim Herstellen des Profils in die Schlitze 9 eindringt. Es wäre daher auch denkbar, zur Bewerkstelligung einer Fixierung der Zähne 10 diese im Querschnitt schwalbenschwanzförmig auszu­ bilden.

Bei dem der Fig. 3 zugrundeliegenden Beispiel sind die jedem Stollen zugeordneten Eingriffskörper über dem Stol­ lenumfang in mehrere Umfassungsabschnitten, hier L-förmi­ ger Konfiguration, unterteilt, was einen besonders hohen Walkfreiheitsgrad ergibt. Benachbarte Umfassungsabschnit­ te 11 von benachbarten Stollen zugeordneten Eingriffskör­ pern können durch Brücken 7 bildende Stege miteinander verbunden sein. Dies erleichtert die Handhabung beim Ein­ legen der Eingriffskörper in die Form und ermöglicht gleichzeitig die Aufnahme von Biege- und/oder Torsions­ kräften, sofern dies erforderlich sein sollte. Es ist da­ her denkbar, die Brücken 7 als Torsionsstäbe, beispiels­ weise mit H-förmigem Querschnitt auszubilden. Dasselbe gilt selbstverständlich auch für die im Zusammenhang mit der Fig. 2 vorgesehenen Brücken 7 zur Verbindung benach­ barter Eingriffskörper 5 und/oder, wie oben schon er­ wähnt, die Stäbe 12. Die einzelnen Umfassungsabschnitte 11 können als Kämme mit Zähnen und Lücken ausgebildet sein. Es ist aber auch denkbar, lediglich einen Teil der Umfassungsabschnitte 11 kammartig auszubilden.

Die Eingriffskörper 5 können, wie schon erwähnt, als Kunststofformlinge ausgebildet sein. Zur Erzielung einer hohen Festigkeit können faserverstärkte Kunststoffe, wie mit Kohlefaser und/oder SiC-Faser und/oder verstärkte Kunststoffe duroplastischer oder thermoplastischer Kon­ stitution Verwendung finden. Als Trägermaterial kann ein entsprechend harter Kunststoff, z. B. Kevelar, Verwendung finden. Dabei handelt es sich um einen der härtesten Kunststoffe. Denkbar wäre dabei infolge der Härte auch eine faserlose Ausführung. In jedem Falle kann dem Kunst­ stoff ein Material zur Erhöhung der Griffigkeit beige­ mischt werden. Hierfür eignen sich Sand, beispielsweise feingekörnter Granit und/oder Quarzsand, und/oder Scha­ lengries, beispielsweise aus Walnuß- und/oder Kokonuß­ schalen. Diese Beimischung kann 15-30 Volumen-% oder 20- 40 Gewichts-% ausmachen.

Die kammartige Ausbildung der Eingriffskörper 5 ergibt eine große Zahl von Zähnen, die am Stollenrand wie die Krallen einer Katzenpfote in einen eisigen Untergrund eingreifen können, während beim Abrollen des Stollens dieser auf seiner ganzen Fläche trägt. Infolge der durch die Elastizität und gegenseitige Beweglichkeit der Zähne 10 bzw. Umfassungsabschnitte 11 ergibt sich ein hoher Walkfreiheitsgrad, was sich vorteilhaft auf die Beibehal­ tung der Federungseigenschaften eines Reifens auswirkt.

Die Eingriffskörper 5 können auf der ganzen Laufstrei­ fenbreite dieselbe Konfiguration aufweisen. Es wäre aber auch denkbar, im Bereich der Laufflächenaußenseiten in sich beweglichere, beispielsweise öfter gezahnte Ein­ griffselemente 5 vorzusehen, als im inneren Laufflächen­ bereich.

Claims (16)

1. Vorrichtung zur Verbesserung der Winterlaufeigen­ schaften von eine aus Vulkanisationsmaterial bestehende, profilierte Lauffläche aufweisenden und vorzugsweise mit einer Luftfüllung versehenen Fahr­ zeugreifen mit die Profilstollen (3) umfassenden Eingriffskörpern (5) aus einem gegenüber dem Stol­ lenmaterial härteren Material, dadurch gekennzeich­ net, daß die Eingriffskörper (5) zumindest auf einem Teil ihres Umfangs als Kamm mit von einem inneren Steg (8) ausgehenden, durch dazwischenliegende Lücken (9) voneinander getrennten Zähnen (10) ausge­ bildet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingriffskörper (5) auf ihrem ganzen Umfang als ringförmiger Kamm ausgebildet sind.

3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß die Lücken (9) und die Zähne (10) in Umfangsrichtung des Eingriffskörpers (5) dieselbe Breite aufweisen.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne (10) als La­ schen mit rechteckförmigem Profil ausgebildet sind.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Steg (8) zumindest teilweise gegenüber der Dicke der Zähne (10) ver­ stärkt ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Laufflä­ chenaußenseiten in sich beweglichere Eingriffskörper (5) vorgesehen sind, als im inneren Bereich der Lauffläche.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingriffskörper (5) zumindest mit ihrem Steg (8) am Laufflächenmaterial fixiert sind.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der Zähne (10) am zugeordneten Stollen fixiert ist.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lücken (9) zwischen den Zähnen (10) mit Stollenmaterial ausgefüllt sind.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingriffskörper (5) einen umlaufenden Steg (8) aufweisen.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils einen Stollen (3) umfassenden Eingriffskörper (5) über dem Stollenumfang in mehrere Umfassungsab­ schnitte (11) unterteilt sind, die über jeweils min­ destens eine Brücke (7) mit wenigstens einem benach­ barten, einem anderen Stollen (3) zugeordneten Umfassungsabschnitt (11) verbunden sind.

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen benachbarten Eingriffselementen (5) vorgesehene Brücken (7) als im Querschnitt vorzugsweise H-förmige Torsionsstäbe ausgebildet sind.

13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingriffskörper (5) mit jeweils wenigstens einem sie im Stegbereich durchsetzenden, vorzugsweise als Torsionsstab ausge­ bildeten Stab (12) versehen sind.

14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingriffskörper (5) aus Kunststoff, vorzugsweise faserverstärktem Kunst­ stoff, mit einer Beimischung von Material zur Stei­ gerung der Griffigkeit, vorzugsweise in Form von Sand, wie Granit- und/oder Quarzsand, und/oder Scha­ lengries, wie Walnuß- und/oder Kokosnußschalengries, bestehen.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeich­ net, daß die Beimischung einen Volumenanteil von 15-30% ausmacht.

16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Eingriffskörper (5) zumindest im Bereich der Kammzähne (10) vorzugsweise durch C- und/oder SiC-Fasern, faserverstärkt ist.