DE3913449A1 - Huelsenspike fuer fahrzeugreifen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Hülsenspike für Fahrzeug­ reifen, bei dem am Flansch dessen Nietteils Erhöhungen gebil­ det sind derart, daß in Ruhelage des Spikes dessen mit dem Gummi in Berührung befindlicher Bereich wesentlich kleiner ist als die Gesamtfläche des entsprechenden Bereiches des Spikes.

Das zunehmende Verkehrsaufkommen in Verbindung mit Spikesreifen hat sich als bedeutender Verschleißfaktor der Straßen erwiesen. In einigen Ländern hat diese Tatsache sogar zum Verbot von Spikesreifen oder wenigsten zu wesentlichen Einschränkungen geführt. In Skandinavien wurde zum anderen die verbessernde Wirkung von Antirutsch-Einrichtungen auf die Verkehrssicherheit sowie die Flexibilität des Verkehrs unbe­ dingt nachgewiesen, worauf nicht verzichtet werden sollte, nur die Nachteile sollten eliminiert werden. Zu guten Ergeb­ nissen kommt man durch Entwicklung sowohl des Straßenbelages als auch der Spikesreifen.

Beim Rollen eines pneumatischen Autoreifens auf einer ebenen Fläche drückt sich dieser infolge seiner Elastizität in radialer Richtung bedeutend zusammen, wobei im Bereich der Kontaktfläche aus der Veränderung des Rollradius resultieren­ de Längs- und Querkräfte entstehen. Beim Abrollen des Reifens und bei der Straßenflächenberührung des Spikes entsteht ein sehr schneller gegen die Straße gerichteter Stoß, der auf der Bewegungsenergie des Spikes und auf dem viskoelastischen Cha­ rakter des Gummis, sich schnellen Bewegungen entgegenzuset­ zen, beruht.

Bei Annäherung des Spikes an den Berührungspunkt der Straße biegt sich der Unterbau des Reifens 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 Spikespitze dreht sich der Spike jedoch nicht genügend, sondern trifft in Schräglage auf die Straßenober­ fläche. In dieser Phase setzt auch die Wirkung der durch das Rutschbestreben verursachten Kräfte ein.

Da der Spike in Schräglage gegen die Straßenoberfläche stößt, verursacht der Erstkontakt des Spikes mit der Straße bei den heutigen Lösungen eine kippende Kraft auf den Spike, die speziell bei Hülsenspikes im Bereich des Hülsenmundes wirkt. Diese kippende Kraft ist bestrebt, den Spike in eine noch schrägere Lage zu drehen, was wesentlich das Vermögen des Spikes, z.B. in eine auf der Straßenoberfläche befindli­ che Eisschicht einzudringen, beeinträchtigt, wodurch der Spike zu rutschen beginnt. Die kippende Kraft verursacht auf die Hülse eine quer gerichtete Stoßbelastung, welche die Hülse und den Niet verschleißt. Bei den Spikes vom Stand der Technik beruht dies auf der bei diesen Spikes verwendeten Konstruktion.

Ein solcher Hülsenspike vom Stand der Technik ist in Fig. A1 gezeigt. In dieser Abbildung ist der Hülsenspike allgemein mit Bezugszeichen 30 bezeichnet. Der Spike 30 be­ steht aus einem Nietteil 31, zu dem ein Nietflansch 32 sowie die Spikespitze 33 gehört. Der Nietteil 31 ist in das Hülsen­ teil 37 eingesetzt, das einen Hülsenflansch 38 hat, der brei­ ter ist als der Nietflansch. Bei den bisher bekannten Spikes ist der Nietenkopf 34 nach Fig. A1 z.B. haubenförmig oder der Spike ist von einer Konstruktion, daß bei im Reifen einge­ setztem Spike sich der Nietenkopf am Boden des Montageloches des Spikes abstützt, entweder über den ganzen Bereich des Kopfes oder nach Fig. A1 im haubenförmigen Mittelteil des Kopfes. Der Boden des Montageloches des Spikes ist in Fig. A1 gestrichelt gezeichnet und mit Bezugszeichen 21 bezeichnet. Beim Auftreffen eines solchen Spikes auf die Straßenfläche entsteht eine auf die Spikespitze 33 wirkende Kraft, deren Richtung bezüglich der Längsachse des Nietes schräg verläuft. Der Nietenkopf 24 stützt sich seinerseits auf bereits be­ schriebene Weise mit dem Mittelteil des Kopfes am Boden 21 des Montageloches des Spikes ab, wobei der Unterstützungs­ punkt des Kopfes im wesentlichen im Bereich der Längsachse des Nietes liegt. Durch die Kraft F und den Unterstützungs­ punkt des Nietes wird dabei ein den Spike kippendes Moment verursacht, dessen Größe sich aus der Kraft F multipliziert mit dem Abstand a zwischen der Wirkungslinie der Kraft und dem Unterstützungspunkt des Kopfes ergibt, welcher Abstand somit als Momentarm wirkt. Infolge dieses kippenden Momentes ist die Lage des Spikes während des Erstkontaktes ungünstig.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bisher bekannten Spikelösungen, speziell Hülsenspikelösun­ gen zu verbessern. Im einzelnen besteht die Aufgabe der Er­ findung darin, einen Hülsenspike zu schaffen, bei dem die in den derzeit bekannten Lösungen auftretenden Nachteile vermie­ den werden.

Die Ziele der Erfindung werden mit einem Hülsenspike er­ reicht, für den charakteristisch ist, daß die Erhöhungen an der Außenkante des Nietenflansches angebracht und vom Nieten­ kopf aus zur Seite und aufwärts gerichtet sind derart, daß in Ruhelage des Spikes und beim Erstkontakt zwischen der Niet­ spitze und der Straßenfläche der Spike angebracht ist, sich mit den genannten Erhöhungen und dem Kantenbereich des Flan­ sches des Hülsenteils des Spikes am Reifengummi abzustützen derart, daß der Kopf des Nietteils durch das Hülsenteil ge­ schützt vom Reifengummi getrennt ist.

Mit der Erfindung wird gegenüber den bekannten Lösungen eine Reihe bedeutender Vorteile erzielt, von denen u.a. fol­ gende hervorgehoben werden sollen. Die Gestaltung des Nieten­ kopfes und der Einbau des Nietes bezüglich der Hülse haben zur Folge, daß mit dem erfindungsgemäßen Spike keine entspre­ chend harte Stoßwirkung auf die Straßenoberfläche entsteht, was auf den viskoelastischen Charakter des Gummis sowie die schnelle Formänderung des Gummis zurückzuführen ist. Mit dem erfindungsgemäßen Spike wird dagegen ein "weicher Erstkon­ takt" erzielt, dank welchem die Straßenverschleißwirkung des Spikes wesentlich kleiner ist als bei den bisher bekannten Spikes. Zum anderen ist der Flansch und der Kopfteil des erfindungsgemäßen Spikes derart gestaltet, daß während des Straßenkontaktes die auf den Spike wirkende Kraft anstelle des kippenden Momentes der Lösungen vom Stand der Technik ein den Spike stützendes, d.h. aufrecht haltendes Moment erzeugt, dank welchem der Spike die Straßenfläche im wesentlichen in einer günstigeren Lage als bei bekannten Lösungen berührt. Infolgedessen wird mit dem erfindungsgemäßen Spike eine bes­ sere Haltewirkung erzielt.

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.

Fig. 1 zeigt als schematische Schnittzeichnung einen erfindungsgemäßen Spike und dessen Stützwir­ kung.

Fig. 2 zeigt einen erfindungsgemäßen Spike als schematische Schnittzeichnung und in einem Reifen montiert.

Fig. 3 zeigt den Spike nach Fig. 2 aus der Richtung des pfeiles B gesehen.

In Fig. 1 bis 3 ist der erfindungsgemäße Spike allge­ mein mit Bezugszeichen 10 bezeichnet. Der Spike 10 wird aus einem Niet 11 sowie einem den Niet umgebenden Hülsenteil 17 gebildet. Zum Niet 11 gehört ein Flansch 12 sowie ein Spit­ zenteil 13 aus Hartmetall. An den Kanten des Nietflansches 12 sind Erhöhungen 15 gebildet, die nach der Seite gerichtet sind und die sich nach oben über die theoretische Grenze des Nietenkopfes 14 hinaus erstrecken. Zwischen den Erhöhungen 15 verbleiben Zwischenräume 16 derart, daß der Nietenflansch 12 an seiner Außenkante nicht einheitlich ist. Der Niet 11 ist im Hülsenteil 17 derart angebracht, daß sich der Nietenkopf 14 in Ruhelage des Spikes im Schutz des Flansches 18 des Hülsenteils befindet derart, daß der Nietenkopf 14 oder die theoretische Fläche des Kopfes nicht in Berührung mit dem Reifengummi ist, das in Fig. 2 mit Bezugszeichen 20 bezeich­ net ist. Somit sind in Ruhelage des Spikes 10 nur die am Nietenkopf vorhandenen Erhöhungen 15 in Berührung mit dem im Reifengummi 20 gebildeten Boden 21 des Montageloches des Spi­ kes, womit zwischen dem Nietenkopf 14 und dem Boden 21 des Montageloches ein freier Raum vorhanden ist. Die Erhöhungen 15 am Nietenflansch 12 sind derart gestaltet, daß der Kon­ taktbereich, in dem sich die Erhöhungen 15 am Boden des Mon­ tageloches 21 abstützen, ganz außen an der Außenkante der Erhöhungen 15 liegt. Der Kontaktbereich der Erhöhungen ist in Fig. 2 und 3 mit Bezugszeichen A ₁ bezeichnet. Zum anderen erstrecken sich die Erhöhungen 15 nach oben bis über den Hülsenflansch 18 des Spikes hinweg derart, daß auch der Hül­ senflansch 18 nur an seiner Außenkante mit dem Reifengummi 20 in Berührung ist. Der Kontaktbereich des Hülsenflansches 18 ist in Fig. 2 und 3 mit Bezugszeichen A ₂ bezeichnet.

Wenn beim rollenden Fahrzeugreifen der erfindungsgemäße Spike 10 mit der Straßen in Berührung kommt, stützt sich der Nietteil des Spikes am Reifengummi zunächst nur in den Kon­ taktbereichen A ₁ der Erhöhungen ab, die sich ganz außen an den Außenkanten des Nietenflansches 12 befinden. Der Nieten­ kopf 14 ist dabei vom Boden 21 des Montageloches des Spikes getrennt. Dadurch wird mit den Erhöhungen 15 ein "weicher Erstkontakt" mit der Straße erzielt, womit die Stoßwirkung des Spikes zu Beginn des Straßenkontaktes klein ist. Dadurch wird der Straßenverschleiß mit dem erfindungsgemäßen Spike wesentlich verringert. Nach dem weichen Erstkontakt während des Eindrückens des Nietes 11 nach innen stützt sich auch der Nietenkopf 14 am Boden 21 des Montageloches des Spikes ab, wo­ durch die Punktlast des Spikes genügend wächst und eine gute Haltewirkung erzeugt wird. Das Haltevermögen des Spikes wird weiter verbessert dadurch, daß sich der Spike in der Kontakt­ phase zur Straßenfläche in eine äußerst vorteilhafte, annä­ hernd optimale Lage drehen läßt. Diese Wirkung wurde ver­ sucht, speziell in Fig. 1 zu verdeutlichen. Wie in Fig. 1 eingetragen, wirkt in der Kontaktphase auf die Spikespitze 13 eine Kraft F, die von der Mittelachse des Spikes schräg nach hinten gerichtet ist. Zum anderen stützt sich der Niet 11 in der Erstkontaktphase am Reifengummi 20 nur in den Kon­ taktbereichen A ₁ der Erhöhungen des Nietes ab, die sich an der äußersten Kante des Nietenflansches 12 befinden. Der Unterstützungspunkt am Reifengummi liegt in der Erstkontakt­ phase somit bezüglich der Mittellinie des Spikes außerhalb der Wirkungsgerade der Kraft F. In Fig. 1 ist der Abstand zwi­ schen dem Kontaktbereich A₁ der Erhöhung und der Wirkungs­ geraden der Kraft F mit Bezugszeichen b bezeichnet. Der Ab­ stand b dient somit als Momentarm für die auf den Kontakt­ bereich A ₁ der Erhöhung wirkende Stützkraft, womit auf den Spike 10 ein den Spike aufrecht haltendes und den Spike stüt­ zendes Moment wirkt, dessen Größe die Kraft F multipliziert mit dem Momentarm b ist. Infolge dieses stützenden Momentes richtet sich der Spike 10 auf und bleibt in der günstigen Lage während des Straßenkontaktes, wobei das Haltevermögen des Spikes äußerst gut ist. Durch Vergrößern des Nietenflan­ sches 12 und speziell der Erhöhungen 15 läßt sich das auf­ recht haltende Moment weiter vergrößern.

Die Erhöhungen 15 können symmetrisch oder unsymmetrisch zum Flansch 12 angeordnet werden. Durch unsymmetrische Anord­ nung kann vorteilhaft eine den Niet 11 um seine Längsachse drehende Kraft erzeugt werden, mit der das Eindringungsvermö­ gen des Nietes verbessert und ein gleichmäßiger Verschleiß der Nietspitze 13 erreicht wird.

Claims (5)

1. Hülsenspike für Fahrzeugreifen, bei dem am Flansch (12) dessen Nietteils Erhöhungen (15) gebildet sind derart, daß in Ruhelage des Spikes dessen mit dem Gummi (20) in Be­ rührung befindlicher Bereich wesentlich kleiner ist als die Gesamtfläche des entsprechenden Bereiches des Spikes, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhöhungen (15) an der Außenkante des Nietenflansches (12) angebracht und vom Nietenkopf aus (14) zur Seite und aufwärts gerichtet sind derart, daß in Ruhelage des Spikes und beim Erstkontakt zwischen der Nietspitze (13) und der Straßenfläche der Spike angebracht ist, sich mit den genannten Erhöhungen (15) und dem Kantenbereich des Flansches (18) des Hülsenteils (17) des Spikes am Reifengummi (20) abzustützen derart, daß der Kopf (14) des Nietteils (11) durch das Hülsenteil (17) geschützt vom Reifengummi (20) getrennt ist.

2. Hülsenspike nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Ruhelage des Spikes der Kontaktbereich (A ₁) der Erhö­ hungen (15) mit dem Reifengummi (20) im Bereich der äußersten Außenkante der Erhöhungen (15) liegt derart, daß die Wir­ kungsgerade der auf den Spike wirkenden Kraft (F) beim Ein­ treten des Spikes (10) in den Straßenkontakt zwischen der Mit­ tellinie des Spikes (10) und dem Berührungsbereich (A ₁) der Erhöhungen verläuft, wobei die vom Reifengummi (20) auf die Erhöhungen (15) wirkende Stützkraft ausgelegt ist, ein den Spike (10) aufrecht haltendes Moment zu erzeugen.

3. Hülsenspike nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sich zwischen den Erhöhungen (15) Zwischenräume (16) befinden, welche in Ruhelage des Spikes (10) keinen Gummikontakt haben und daß Reifengummi in den Zwischenräumen (16) sowie am Nietenkopf (14) ausgeführt, ist zu fließen, wenn der Spike (10) in den Straßenkontakt kommt.

4. Hülsenspike nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Erhöhungen (15) symmetrisch zur Längsachse des Spikes angeordnet sind.

5. Hülsenspike nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Erhöhungen (15) unsymmetrisch zur Längs­ achse des Spikes angeordnet sind, um die Drehkraft für den Niet (11) zu erzielen.