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Kraftfahrzeugreifen mit Greifstiften in der Lauffläche
Die Erfindung betrifft einen Kraftfahrzeugreifen mit Greifstiften (sogenannten Spikes) in der Lauf- fläche.
Der Kraftfahrzeugreifen hat die Aufgabe, möglichst unter allen vorkommenden Wetter- und Strassen- verhältnissen die an einen Reifen gestellten Anforderungen zu befriedigen. Er soll also vor allem sowohl für trockene Strasse als auch für nasse Strasse, für Schnee oder Schneematsch, Schneeglätte und Glatteis geeignet sein. Diesen Anforderungen in gleicher Weise zu genügen, bereitet ausserordentliche Schwie- rigkeiten.
Hiezu kommen die unterschiedlichen Bedingungen bei Geradeausfahrt und Kurvenfahrt, die vor al- lem auch bei Verwendung von Greifstiften zu berücksichtigen sind. Derartige Greifstifte drücken sich in
Schnee und Eis ein und vermindern dadurch erheblich die Gefahr eines Rutschens des Reifens auf der Fahr- bahn in Umfangsrichtung (Antrieb, Bremsen) und Querrichtung (Kurvenfahren). Anderseits haben die Greifstifte bei tr0Ckener oder nur nasser Fahrbahn die Nachteile, dass der Reifen mehr rutscht als ohne Be- stückung mit Greifstiften und dass die Strassendecke durch die Greifstifte angegriffen werden kann.
Während nun bei Geradeausfahrt die äussere, mittlere und innere Partie des Reifens im wesentlichen gleichmässig belastet wird und somit der Verschleiss ebenfalls gleichmässig ist, übernimmt bei Kurven- fahrt je nach der Fahrwerkskinematik eine der beiden Radschultern die Führung, so dass auch der Verschleiss des Rades entsprechend einseitig ist. Ein Beispiel soll dies erläutern : Bei einem Personenkraftwagen von einer der heute üblichen Bauarten (z. B. vorn Doppelquerlenker, hinten Pendelhalbachsen) werden bei einer scharfen Linkskurvenfahrt auf trockener Strasse infolge des Zuges der nach rechts gerichteten Fliehkraft die rechten Laufstreifenhälften aller vier Reifen mehr belastet als die linken.
Von diesen vier rechten Laufstreifenhälften werden aber die am rechten Vorderrad und am rechten Hinterrad befindlichen wesentlich mehr belastet als die an den beiden linken Fahrzeugrädern befindlichen, da die Resultierende aus Schwerkraft und Fliehkraft nach rechts unten verläuft. Bei einer scharfen Rechtskurvenfahrt sind entsprechend die linken Laufstreifenhälften der beiden linken Fahrzeugräder am meisten belastet.
Insgesamt ergibt sich daraus, dass immer die am stärksten belastete Schulter, also in der Regel die äussere Schulter des kurvenäusseren Rades, einen höheren Verschleiss aufweist als die mittlere und innere Partie des Reifenprofils ; d. h. bei allen Zwei- oder Mehrspurfahrzeugen tritt bei wechselnder Streckenführung (gerade und kurvenreiche Strecken) eine ungleichmässige Reifenbeanspruchung und damit ein unregelmässiger Reifenverschleiss auf. Für diese ungleichmässige Profilabnutzung des Reifens ist aber eine gleichmässige Abstimmung des Verschleisses von Gummi und Greifstiften über den Reifenquerschnitt nicht möglich.
So ist bei der bisher üblichen Verteilung der Greifstifte auf beide Laufstreifenhälften auf der stärker belasteten Seite des Reifens die Abnutzung des Gummis wesentlich höher als auf der gegenüberliegenden Seite, so dass die Greifstifte, die höchstens 1, 5-2 mm aus dem Gummi herausragen sollen, immer mehr aus dem Gummi heraustreten und dadurch die Strassenoberfläche gefährden. Hiezu kommt die Einwirkung der Temperatur, die an der Oberfläche der Greifstifte auf der stärker belasteten Seite des Reifens so
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hoch werden kann, dass der Gummi seine Haltekraft verliert und die Greifstifte sich aus dem Gummi la- sen.
Die Erfindung beruht nun auf der Erkenntnis dieser ungleichmässigen Wirkungen über den Profilquerschnitt und bezweckt vor allem, Reifenprofil und Anordnung der Greifstifte diesen unterschiedlichen Bedingungen weitgehendst anzupassen.
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der Laufstreifenzenitlinie und der jeweiligen seitlichen Laufstreifenbegrenzung liegenden Laufstreifenhälften angeordnet sind. Auf welcher der beiden Laufstreifenhälften eines Rades Greifstifte vorhanden sein sollen, richtet sich nach der Kinematik der Radaufhängung, wobei auf jeden Fall auf derjenigen Lauf- streifenhälfte, die beim scharfen Kurvenfahren bei trockener Strasse von allen vier Laufstreifenhälften der zwei Räder einer Achse am meisten belastet ist, keine Greifstifte angeordnet sein sollen.
Man hat also in dem vorerwähnten Beispiel die erfindungsgemässen Reifen so zu montieren, dass die mit Greifstiften bestückten Laufstreifenhälften jeweils nach der Fahrzeuginnenseite zu liegen kommen.
Dadurch wird folgendes erreicht : Bei scharfem Kurvenfahren auf trockener Strasse sind die Greifstifte im wesentlichen entlastet und können keine unerwünschten Wirkungen (Rutschen, Beschädigen der Fahrbahn) hervorbringen. Beim Fahren auf Schnee hingegen kommen die Greifstifte auch beim Kurvenfahren zur Wirkung, da die einseitige Laufstreifenbelastung infolge der ohnehin geringeren Fahrgeschwindigkeit und infolge des geringeren Reibungskoeffizienten zwischen Reifen und Fahrbahn (geringere seitliche Verquetschung des Reifenquerschnitts) ganz erheblich geringer als bei scharfem Kurvenfahren auf trockener Strasse ist.
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zung eine in Umfangsrichtung durchlaufende Profilrippe aufweisen, im übrigen aber ein in Umfangsrichtung unterbrochenes Profil haben.
Die durchlaufende Profilrippe soll bei Kurvenfahrt die Seitenabstützfähigkeit des Reifens gegen Wegrutschen nach der Kurvenaussenseite verbessern und liegt infolgedessen auf
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Beispiel also jeweils auf der Aussenseite der Reifen. Hieraus ergibt sich unter Berücksichtigung des oben Gesagten, dass bei einer erfindungsgemässen Bestückung dieser Reifen mit Greifstiften diese. auf derjenigen Laufstreifenhälfte angebracht werden müssen, die nicht die durchlaufenden Profilrippen enthalten.
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den Reifen Lücken zwischen den durch die Greifstifte erzeugten Spuren entstehen. Ist dieses-wie bisherder Fall, kommen die zwischen den Greifstiften liegenden Gummielemente zum Aufliegen, wodurch die Greifstifte wirkungslos werden.
Erfindungsgemäss sind daher des weiteren die Greifstifte in einer solchen Anzahl und in Querrichtung des Reifens derart versetzt zueinander angeordnet, dass innerhalb einer jeden Auflageellipse in Querrichtung aufeinanderfolgende Greifstifte einen Abstand ihrer Mittelpunkte voneinander haben, der nicht grösser als ein Greifstiftdurchmesser ist. Tritt daher ein Gleiten des Reifens, z. B. während des Bremsens bei Glatteis oder Schneeglätte, ein, hinterlassen die Greifstifte eine lückenlose Spur in Fahrtrichtung, die der gesamten Breite des Greifstiftbereiches von dem am weitesten innen bis zu dem am weitesten aussen stehenden Greifstift entspricht. Eis oder auf der Fahrbahn festgefahrener Schnee wird daher entsprechend dieser Spur von den Greifstiften lückenlos ausgefräst, was eine maximale Sicherung gegen seitliches Wegrutschen gewährleistet.
Vorzugsweise sind ferner die Greifstifte auf der von ihnen eingenommen Reifenseite nur innerhalb eines Prqfilbereiches angeordnet, der einen gewissen Abstand von der Laufflächenzeiiitlinie, d. h., der mittleren Reifenebene hat. Das hat seinen Grund darin, dass die Mittelpartie des Reifens vor und hinter der Auflageellipse die grösste Formänderung und Beanspruchung erleidet. Diese Beanspruchung wird noch durch die Fliehkraft verstärkt, was insbesondere durch die Massenwirkung der Greifstifte der Fall ist, wenn diese in der Mittelpartie des Reifens vorgesehen werden, und bis zur Zerstörung des Reifenprofils führen kann.
Infolge der nur einseitigen Anordnung der Greifstifte, insbesondere in Verbindung mit dem unsymmetrischen Profil, lassen sich dagegen die Abnutzungsverhältnisse von Gummi und Greifstiften in erwünschter Weise so steuern, dass die Abnutzung der Greifstifte etwa derjenigen des Gummis entspricht.
Zugleich sorgt das unterbrochene Profil dafür, dass der Reifen bei Nässe, Schnee und Schneematsch die erforderliche Griffigkeit aufweist. Durch das nach drei Seiten offene Profil kann das vom Reifen durchfahrene Wasser nach aussen herausgedrückt werden. Schnee und Matsch können aus den Quernuten indie
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streifenhälfte zunehmend gröber wird.
Eine relativ breite umlaufende Profilrippe auf der den Greifstiften gegenüberliegenden Profilseite biei tet ferner in Verbindung mit dem anschliessenden feinstolligen Profil mit nur geringen negativen Profiltei- len auf dieser Seite den Vorteil eines wesentlich verringerten Reifenverschleisses und damit auch insoweit einer längeren Lebensdauer. Zugleich wird der sogenannte Polygonverschleiss, der hauptsächlich bei nicht- angetriebenen Reifen auftritt, praktisch vollkommen beseitigt.
Auch mindert die unsymmetrische Profilgestaltung in Verbindung mit der unsymmetrischen Greif- ! stifibestückung erheblich das Abrollgeräusch gegenüber den in bisher üblicher Weise bestückten Winterrei- fen. Dies gilt vor allem für die Geradeausfahrt sowie für die Kurvenfahrt bei trockener und nasser Fahr- bahn.
In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, u. zw. zeigen Fig. l einen erfindungsgemäss ausgebildeten Reifen insgesamt, teilweise im Querschnitt, und Fig. 2 einen Ausschnitt aus Fig. l. u. zw. eine Draufsicht auf den in Fig, 1 mit 2 bezeichneten, eine sogenannte Auflageellip- se bildenden Teil der Laufstreifenfläche.
Bei dem dargestellten Reifen mit der in einer Mittelebene liegenden Laufflächenzenitlinie z und den Laufstreifenhälften a und b handelt es sich um einen Reifen mit asymmetrischem Profil. An der einen Reifenschulter. die bei montiertem Reifen in der Regel auf der Aussenseite des Rades liegt, ist eine durchlaufende Profilrippe 10 vorgesehen, während das übrige Profil - abgesehen von dem in Umfangs- richtung verlaufenden Unterbrechungen 11 a, b, c durch Quernuten 12, 13, 14 in Umfangsrichtung unterbrochen ist, derart, dass die dadurch entstehenden Stollen, z. B. 15,16, 17, von der durchlaufen- den Profilrippe 10 nach der gegenüberliegenden Reifenschulter zunehmend gröber werden, d. h. ins- besondere Stollen mit grösserem Volumen und vorzugsweise breitere Quernuten angeordnet sind.
Wie die Zeichnung des weiteren zeigt, sind nur auf der einen der beiden Laufstreifenhälften, u. zw. auf der die durchgehende Profilrippe 10 nicht enthaltenden Laufstreifenhälfte b, Greifstifte 18, z. B. nur in den Stollen 17 angeordnet. Diese sind sowohl in Umfangsrichtung als auch in Querrichtung des Reifens zueinander versetzt. Die Versetzung ist derart, dass der Abstand e in Querrrichtung aufein- anderfolgender Greifstifte 18 etwa dem Durchmesser d eines Greifstiftes entspricht, so dass die
Greifstifte innerhalb der Auflageellipse 2 beim Rutschen des Reifens in Fahrtrichtung f eine lücken- lose Spur entsprechend den in Fig. 2 angedeuteten Einzelspuren s., s , s-, s., s. s g mit der vollen Brei- te s dieser Spur hinterlassen.
Wie ferner ersichtlich, ist in jedem der in Umfangsrichtung aufeinanderfolgenden Stollen 17 die- ser Stollenreihe je ein Greifstift vorgesehen, wobei vorzugsweise der erste und letzte Greifstift je inner- halb einer Auflageellipse wieder in der gleichen Spur liegen.
Statt in einer schrägen Linie gleichmässig aufeinanderzufolgen, können die Greifstifte innerhalb einer
Auflageellipse auch in unregelmässiger Versetzung aufeinanderfolgen, so dass z. B. beim Ablauf der Räder
Einzelspuren s, s , Sg, s , Sg, Sg oder in beliebiger anderer Reihenfolge nacheinander erzeugt werden.
Die Erfindung wird natürlich nicht dadurch verlassen, dass ausserhalb der Spur s vereinzelte weitere
Greifstifte vorgesehen sind, sofern nur der grundsätzliche Erfindungsgedanke beibehalten wird.
Die Auflageellipse bezieht sich in der Regel auf einen Reifen, der bei normalem Reifendruck unter einer normalen Belastung steht. Doch kann die zugrundezulegende Auflageellipse in gewissen Grenzen hievon auch im Sinne einer Vergrösserung bzw. Verkleinerung etwas abweichen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Kraftfahrzeugreifenmit Greifstifteninder Lauffläche, dadurch gekennzeichnet, dass die Greifstifte nur auf einer der beiden zwischen der Laufstreifeuzenitlinie und der jeweiligen seitlichen Laufstreifenbegrenzung liegenden Laufstreifenhälften angeordnet sind.