DE2557480A1 - Fahrzeugreifen - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE

MANITZ, FINSTERWALD & GRÄMKOW

München, den l8. Dez. 1975 P/Sv - D 2l4l

DUNLOP LIMITED
Dunlop House, Ryder Street, St. Jame's, London S.V. 1.

Fahrzeugreifen

Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugreifen, der mit Nägeln_yden sogenannten "Spikes" versehen ist, um die Griffigkeit des Reifens im Vergleich mit der Griffigkeit eines Reifens ohne Nägel zu verbessern, wenn der Reifen auf Eis oder einer zusammengedrückten, harten Schneeunterlage gefahren wird.

Die bisher üblichen Spikereifen lieferten eine verbesserte Griffigkeit auf Eis und schneebedeckten Oberflächen, wobei die Griffigkeit nur etwas sank, wenn sie auf schnee- und eisfreien Straßenobeflächen gefahren wurden. Ein Nachteil dieser Spikereifen liegt jedoch darin, daß sie beträchtliche Schäden an den Straßenobeflächen verursachen, wenn sie auf einer Oberfläche gefahren werden, die frei von Eis oder Schnee ist; diese Spikereifen lieferten also nicht bei allen Bedingungen befriedigende Ergebnisse.

609827/0293

DR. C. MANITZ · DIPL.-ING. M. FINSTERWALD DIP L.-ING. W. GRÄMKOW ZENTRALKASSE BAYER. VOLKSBANKEN MÖNCHEN 22. ROBERT-KOCH-STRASSE 1 7 STUTTGART SO (BAD CANNSTATT) MÜNCHEN. KONTO-NUMMER 7270 TEU (069) 22 42 11. TELEX 5-29672 PATMF SEELBERGSTR. 23/25. TEL.(0711)56 72 61 POSTSCHECK: MÖNCHEN 77062-805

Es sind Untersuchungen durchgeführt worden, um die Parameter zu bestimmen, welche die Schaden an der Straßenoberfläche beeinflussen; dabei ist festgestellt worden, daß zu diesen Parametern das Gewicht des Nagels bzw. Spikes, der Abstand zwischen der Basis des Spikes und der zur ReifenverStärkung dienenden Karkasse, die Länge des Spikes sowie andere Form- und Abmessungseigenschaften der Spikes gehören. Die Optimierung dieser Parameter zur Verringerung der Schaden an den Oberflächen, ohne daß gleichzeitig die erzeugte Griffigkeit wesentlich beeinflußt wird, ist bisher nicht zufriedenstellend gelungen.

Es ist bereits ein Spike entwickelt worden, der einen mit der Straßenoberfläche in Berührung kommenden Karbidstift aufweist, der sich weiter in einen Hauptbereich des Spikes bewegt, wenn zu irgendeinem Zeitpunkt die von dem Reifen vorstehende Länge des Spikes einen kritischen Grenzwert übersteigt· Der Verschleiß der Straßenoberfläche hängt von der vorstehenden Länge der Spikes ab, da die Aufprallkraft eines Spikes auf eine Straßenoberfläche eine Punktion der Spikelänge ist; deshalb lassen sich durch den oben angegebenen Aufbau die Wirkungen einer zu großen Aufprallkraft und damit eines zu hohen Straßenverschleißes in gewissem Maße verringern; dies muß jedoch mit dem Nachteil erkauft werden, daß ein relativ kostspieliger Spike verwendet werden muß.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein Spikereifen viele Spikes auf, die sowohl in dem Schulter- als auch im Kronenbereich der Reifenlauffläche angebracht sind und dort von dem Reifen vorstehen, wobei die Spikes im wesentlichen gleichmäßig

609827/0293

sowohl über den Kronen- als auch über den Schulterbereich verteilt sind, und wobei die Gesamtdichte kleiner als ein Spike pro 20 cm der Fläche der Reifenlauf fläche ist.

Nach einer bevorzugten Auf ührungsform sind die Spikes in drei oder mehr Reihen angeordnet, die sich rund um den Umfang des Reifens erstrecken. Die Reihen sollten einen im wesentlichen gleichmäßigen Abstand haben und über die Breite der Reifenlauffläche wenigstens in ihrem Kronenbereich angeordnet sein, wobei in jeder Reihe die gleiche Zahl von Spikes vorgesehen ist.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform wird die Zahl der Spikereihen durch die nächste ganze Zahl des Ausdrucks W/24 * gegeben, wobei W die Laufflächenbreite des Reifens in Millimetern ist.

Werden die Spikes in Reihen angeordnet, so sollte ihr Abstand so ausgelegt sein, daß beim Gebrauch des Reifens wenigstens ein, jedoch nicht mehr als zwei Spikes in jeder Reihe in der normalen Kontakt- bzw. Aufstandsfläche des Reifens angeordnet sind.

Die Spikes in jeder Reihe kämen einen im wesentlichen gleichmäßigen Abstand voneinander haben; als Alternative hierzu kann der Zwischenraum zwischen aufeinanderfolgenden Spikes ungleichmäßig sein, um im Vergleich mit den Straßenoberflächen- bzw. Fahrgeräuschen, die bei der Verwendung von Spikes in gleichen Abständen auftreten, zur Verringerung der Fahrgeräusche beizutragen.

Obwohl bei der vorliegenden Erfindung die Gesamtspike-

609827/0293

2 dichte kleiner als ein Spike pro 20 cm der Fläche der Laufflächenoberfläche sein sollte, befindet sich nach einer bevorzugten Ausführungsform weniger als

2
ein Spike auf 30 cm dieses Oberflächenbereichs. Es hat sich als besonders zweckmäßig herausgestellt, wenn eine Verteilungsdichte im wesentlichen in der

Größenordnung von ein Spike pro 3° cm der Laufflächenoberfläche verwendet wird. Um die angestrebte Griffigkeit auf eis- und schneebedeckten Oberflächen zu erhalten, sollte jedoch mehr als ein Spike auf

2
4:5 cm des Oberflächenbereichs vorgesehen werden.

Gemäß weiterer Aspekte der vorliegenden Erfindung werden eine Anordnung aus Reifen und Rad, die einen hier beschriebenen verbesserten Spikereifen verwendet, sowie ein Kraftfahrzeug geschaffen, das mit einem hier beschriebenen verbesserten Spikereifen ausgerüstet ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden, schematischen Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Spike eines Reifens;

Fig. 2 einen Schnitt durch einen Teil des Laufflächenbereichs eines Spikereifens gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3 den Aufbau der Spikes an dem Laufflächenbereich des in Fig. 2 gezeigten Reifente;

Fig. k eine Tabelle, der die bevorzugte Zahl von Spikereihen entnommen werden kann, die für Reifen mit verschiedenen Laufflächenbreiten %ee£gige£ /i&f ;g 3

609827/0293

7557480

Fig. 5 eine graphische Darstellung zur Bestimmung

der bevorzugten Zahl von Spikes, die an einem Reifen vorgesehen werden sollen;

Fig. 6, 7 und 9 bis lh den Aufbau von Spikes an den Laufflächenbereichen von Reifen, die jeweils mit vier bis elf Spikereihen versehen sind;

Fig. 8 die Zahl der Spikes in dem Reifen nach

Fig. 7» die unter normalen Betriebs- bzw. Fahrbedingungen in der Aufstandsfläche des Reifens liegen.

In Fig. 1 ist ein Nagel bzw. Stift oder Spike mit einer Wolframspitze dargestellt, der bei einem Fahrzeugreifen verwendet werden kann; dieser Spike weist einen Schaftbereich 10 auf, der sich von einem angeflanschten, mit einem vorstehenden Rand versehenen Endbereich 11 erstreckt; mittels dieses Endbereiches mit dem vorstehenden Rand kann der Spike in seiner Lage im Laufflächenbereich eines Reifens gehalten werden. Xn Fig. 2 ist der Spike in seiner Lage in dem Laufflächenbereich 12 eines Fahrzeugreifens dargestellt, wobei sich ein dem angeflanschten En* lk gegenüberliegender Endbereich 13 des Spikes eine kleine Strecke über die Laufflächenoberfläche l4: hinaus erstreckt, also über die Lauffläche vorsteht; das mit dem vorstehenden Rand versehene Ende 11 wird von der ReifenverStärkung 15 durch das Gummimaterial des Laufflächenbereichs des Reifens getrennt.

Die Spikes sind in im wesentlichen gleichmäßigen Abständen voneinander über die Laufflächenoberfläche ik in drei Reihen 16 angeordnet, die sich auf den Umfang rund um den Umfang des Reifens erstrecken, wie in Fig. 3 dargestellt ist.. Eine Reihe befindet sich in der Mitte am Kronenbereich des Reifnns, während die bei-den anderen Reihen symmetrisch um den Kronenbereich

609827/0293

angeordnet sind; dabei ist jede Reihe in einem Abstand von IO mm von dem Rand der Reifenlauffläche eingesetzt (in diesen und den anderen, zur Erläuterung der Spikeverteilung dienenden Figuren wird der Buchstabe Z dazu verwendet, die Laufflächenbreite zu bezeichnen, über welche die Spikes tatsächlich angeordnet werden). Wie ebenfalls in Figur 3 dargestellt ist, sind die Spikes in Gruppenmustereinheiten angeordnet, die jeweils drei Spikes aufweisen, wobei sich jede Gruppenmuster einheit bzw. jeder Block von Spikes längs der Lauffläche über eine mit P bezeichnete Strecke bzw. Länge erstreckt und im wesentlichen äquivalent zu der Länge der normalen Aufstandsfläche des Reifens ist. Die drei Spikes einer jeden Einheit sind in drei Reihen in der Weise versetzt bzw. gestaffelt oder im Zickzack angeordnet, daß sie in einer Linie 17 liegen, die sich relativ zu der Umfangsrichtung der Reifenlauffläche schräg erstreckt.

Obwohl die in Fig. 3 dargestellte Anordnung der Spikes bei Reifen jeder beliebigen Größe eingesetzt werden kann, ist diese Anordnung der Spikes in drei Reihen insbesondere für Reifen mit Laufflächenbreiten geeignet, die im Bereich von 65 bis 8k mm liegen. Die Zahl, von Spikereihen, die für Reifen mit anderen Breiten besonders gut geeignet ist, wird durch die in Fig. 4 dargestellte Tabelle angegeben.

Der Abstand der Spikes in jeder Reihe des Aufbaus nach Fig. 3 ist so ausgelegt, daß beim Gebrauch des Reifens wenigstens einer, jedoch nicht mehr als zwei Spikes in jeder Reihe zu jeder Zeit in der Aufstandsfläche des Reifens liegen. Die Gesamtzahl der an dem Reifen vorgesehenen Spikes hängt also von der Zahl, der Reihen, dem Abstand der Spikes in jeder Reihe und der Umfangslänge jeder Reihe ab„ Die Zahl der Spikes kann zweckmäßigerweise unter Verwendung der in Fig. 5 gezeigten graphischen Darstellung bestimmt werden; dabei wird die Zahl der Spikes pro Reifen durch den "Q" Faktor des Reifens festgelegt; dieser Faktor hängt von dem Flächeninhalt der Ober-

609827/0293

fläche der Lauffläche des Reifens ab. D.h., daß der Q-Faktor das Produkt der Laufflä ch.en.br ei te des Reifens und der Umfangslange der Oberfläche der Lauffläche ist; dieses Produkt kann dargestellt werden durch TX χ Laufflächendurchmesser. Auf der graphischen Darstellung in Fig. 5 ist auch die Formel angegeben, welche die von der graphischen Darstellung angegebene bevorzugte Beziehung zwischen dem Q-Faktor und der Zahl der Spikes darstellt, die zweckmäßig erweise bei einem Reifen vorgesehen werden. Nach der Bestimmung der erforderlichen Zahl von Spikes wird die Zahl pro Reihe dann gefunden, indem die Zahl der Reihen durch die Gesamtzahl der Spikes geteilt und auf die nächste ganze Zr,bi korrigiert bzw. auf— oder abgerundet wird.

In den Figuren 6, 7 und 9 bis 1A sind Spikesanordnungen angegeben, die zweckmäßigerweise bei Reifen verwendet werden, die jeweils zwischen vier und elf Spikereihen haben, um eine im wesentlichen gleichmäßige 'Verteilung der Spikes sowohl über den Kronen- als auch über den Schulterbereich der Laufflächenoberfläche des Reifens zu erreichen.

Der Spikereifen nach der vorliegenden Erfindung trägt dazu bei, im Vergleich mit herkömmlichen Reifen die Schäden an den Straßenoberflächen zu verringern, während gleichzeitig eine gute Griffigkeit auf eis- und schneebedeckten Oberflächen sowie auf eis- und schneefreien Straßenoberflachen sichergestellt ist.

Bei den herkömmlichen Spikereifen hängt die gute Griffigkeit von einer hohen Konzentration der Spikes in den Schulterbereichen der -Reifenlauffläche ab; werden, wie es üblicherweise durchgeführt wird, die Spikes in Reihen angeordnet, die sich auf dem Umfang rund um die Reifenlauffläche erstrecken, so müssen die Spikes in jeder Reihe einen engen Abstand voneinander haben. Es ist jedoch festgestellt worden, daß dieser geringe Abstand zwischen den Spikes in hohem Maße für die Schäden an der

$09827/0293

Straßenoberfläche verantwortlich ist. Kommen zwei oder mehr Spikes in einer Reihe zu irgendeinem Zeitpunkt mit der Straßenoberfläche in Berührung, so bewirkt die Relativbewegung der aufeinanderfolgenden Spikes aufgrund einer Biegung des Reifens unter der Wirkung der Zugbelastung bzw. Dehnbelastung und des Fahrzeuggewiohtes
eine Abrieb- bzw. Verschleißbewegung durch Schmirgeln, die praktisch zu einem Abschneiden der Straßenoberfläche führt. Dieser Effekt läßt sich durch den Spikereifen nach der vorliegenden Erfindung vermeiden, bei dem die Spikes einen größeren Abstand haben; außerdem sind Spikereihen vorgesehen, die im Abstand sowohl über den Schulter- als auch über den Kronenbereich der Laufflächenoberfläche angeordnet ist, so daß die von dem Reifen gelieferte Gesamtgriffigkeit auf einen Wert gehalten wird, der trotz einer Verringerung der Zahl der Spikes in den Schulterbereichen der Laufflächenoberfläche mit der eines herkömmlichen Reifens vergleichbar ist.

- Patentansprüche -

609827/0 2 93

Claims (11)

1. Patenten Sprüche

   Γ 1·/ Spikereifen mit einer Vielzahl von Spikes, die sowohl in den Schulter- als auch in den Kronenbereichen der Reifenlauffläche angebracht sind und von dort vorstehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Spikes (1O) im wesentlichen gleichmäßig sowohl über den Kronen- als auch über den Schulterbereich der Reifenlauffläche (l4) verteilt sind, wobei die Gesamtdichte kleiner als ein

   2
   Spike pro 20 cm

   des Reifens ist.

   2
   Spike pro 20 cm der Fläche der Laufflächen-Oberfläche
2. 2. Spikereifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß weniger als ein Spike (lO) pro 30 cm der Fläche der Laufflächen-Oberfläche vorgesehen ist.
3. 3· Spikereifen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertexlungsdichte der Spikes (10) im wesentli-

   chen gleich einem Spike pro 36 cm der Fläche der Laufflächen-Oberfläche ist.
4. 4. Spikereifen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilungsdichte der Spikes (lO) größer als ein Spik
   der Laufflächen-Oberfläche ist.

   Spikes (lO) größer als ein Spike pro 45 cm der Fläche
5. 5« Spikereifen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, <iß die Spikes (lO) in drei oder mehr Reihen (l6) angeordnet sind, die sich rund um den Umfang des Reifens erstrecken.
6. 6. Spikereifen nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Spikes in einer Reihe ungleichmäßig ist.
7. 7· Spikereifen nach einem der Ansprüche 4 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihen (l6) in im wesentlichen

   609827/0293

   gleichmäßigen Abständen über die Breite des Reifens
   wenigstens in seinem Kronenbereich angeordnet sind.
8. 8. Spikereifen nach einem der Ansprüche 5 bis 71 dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Reihe im wesentlichen die gleiche Zahl von Spikes (10) vorgesehen ist.
9. 9« Spikereifen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl der Reihen (l6)

   von Spikes durch die nächste ganze Zahl des Ausdrucks \i/2k gegeben wird, wobei W die Laufflächenbreite des Reifens in mm ist.
10. 10. Spikereifen nach einem der Ansprüche 1 bis 9i dadurch gekennzeichnet, daß er an ein Fahrzeug montiertest, und daß die Abstände der Spikes (1O) in jeder Reihe

    (l6) so ausgelegt sind, daß sich nicht mehr als zwei Spikes in jeder Reihe in der normalen Aufstandsfläche des Reifens befinden.
11. 11. Spikereifen nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß er an ein Fahrzeug montiert ist, und daß die Abstah.de der Spikes (10) in jeder Reihe
    (l6) so ausgelegt sind, daß sich wenigstens ein Spike in jeder Reihe in der normalen Aufstandsfläche des
    Reifens befindet.

    609827/0293

    Le e rs e i t e