VTI meddelande 966 • 2004
Nya och begagnade
vinterdäcks isfriktion
Sammanfattningsrapport
Undersökning avseende inverkan av ålder, mönsterdjup,
slitbanehårdhet, dubbutstick och dubbkraft
VTI meddelande 966 · 2004
Nya och begagnade
vinterdäcks isfriktion
Sammanfattningsrapport
Undersökning avseende inverkan av ålder, mönsterdjup,
slitbanehårdhet, dubbutstick och dubbkraft
Utgivare: Publikation: VTI meddelande 966 Utgivningsår: 2004 Projektnummer: 60712 581 95 Linköping Projektnamn:
Nya och begagnade vinterdäcks isfriktion
Författare: Uppdragsgivare:
Olle Nordström Vägverket
Norska Vegdirektoratet
Titel:
Nya och begagnade vinterdäcks isfriktion. Sammanfattningsrapport
Undersökning avseende inverkan av ålder, mönsterdjup, slitbanehårdhet, dubbutstick och dubbkraft.
Referat
Det har påståtts att vinterdäcks friktion på is och snö försämras med åldern i sådan grad att använd-ning av vinterdäck över en viss ålder, t.ex. 10 år, skulle förbjudas. Mycket lite forskanvänd-ningsdata finns dock. Denna undersökning har utförts av VTI för att få mera bakgrund för eventuell lagstiftning. Resultaten kan också vara till nytta som vägledning för vanliga konsumenter. Den omfattar tre del-studier på olika underlag, våt slät is, slät is -3ºC och skrovlig is -3ºC.
Syftet med projektet är att undersöka hur isfriktionen hos vinterdäck för personbilar påverkas av ålder, slitbanehårdhet och mönsterdjup samt för dubbdäck även inverkan av dubbutstick och statisk dubbkraft. Varje delstudie har omfattat 20–23 dubbade och 33–43 odubbade vinterdäck samt fyra sommardäck, huvudsakligen av de i Sverige vanligaste däckfabrikaten Gislaved, Good Year och Michelin i storlekarna 185/65-15, 195/65/-15, 185/70-14, 165-15. Alla däck var radialdäck med till-verkningsår mellan 1981 och 2003. Huvuddelen av däcken hade körts i vanlig trafik. Ett mindre antal nya vinterdäck har också provats. Som referens har även några nya sommardäck provats.
Undersökningen har utförts med hjälp av en av VTI konstruerad klimatkontrollerad däckprov-ningsanläggning. Broms- och styrförmåga för de provade däcken har uppmätts i form av maximal broms- och styrkraft samt broms- och styrkraft vid låst hjul resp. 20° avdriftsvinkel (sladd) uttryckta i friktionstal. Mycket god överensstämmelse mellan resultat av prov i denna anläggning och mot-svarande prov med bilar har tidigare påvisats.
Resultaten gav likartade tendenser på de tre isunderlagen. För odubbade vinterdäck och dubbdäck med dubbutstick under 0,9 mm försämrades friktionen med ökande ålder till mellan 5 och 8 år för att därefter vara nästan oförändrad. Friktionen minskar med ökande slitbanehårdhet för dessa däck. Mönsterdjupet inverkar inte mellan 4 och 10 mm. För dubbdäck med dubbutstick 0,9 mm och större kunde något ålders- eller slitbanehårdhetsberoende inte påvisas. Dubbutstick och dubbkraft är här avgörande för friktionen. Höga värden är bäst och ökar normalt med mönsterdjupet. Resultaten visar också på att, oavsett underlag, dubbade däck som grupp fortfarande är klart överlägsna odubbade däck inklusive de speciella ej dubbningsbara vinterdäck som brukar benämnas friktionsdäck. Friktionsskillnaderna är störst på våt is och minst på skrovlig is.
Provningsresultaten från denna undersökning ger inte svar på frågan om eller hur prestanda hos ett oanvänt lagrat däck förändras med tiden. Resultat från en tidigare av VTI utförd undersökning på slät is visar dock inte på någon försämring vid lagring upp till tre år.
ISSN: Språk: Antal sidor:
Publisher: Publication: VTI meddelande 966 Published: 2004 Project code: 60712
SE-581 95 Linköping Sweden Project:
The friction on ice for new and used winter tyres
Author: Sponsor:
Olle Nordström Swedish National Road Administration
Norwegian Public Road Administration
Title:
Friction on ice for new and used winter tyres. Summary report
An investigation concerning the influence of age, tread depth, tread rubber hardness, stud protrusion and stud force.
Abstract
It has been argued that the grip of winter tyres on ice and snow deteriorates with age to such an extent that winter tyres above a certain age e. g 10 years should be forbidden to use. Little research data do however exist. This investigation has been carried out by VTI in order to get a better background for legal decisions. The results would also be of use for ordinary consumers as a guidance. It comprises three part studies on different surfaces, wet ice, smooth ice -3ºC and rough ice -3ºC.
The aim of the investigation is to investigate the correlation between ice grip of winter tyres and their age, tread depth and tread rubber hardness and for studded tyres also stud protrusion and stud force.
The investigation comprises 20–23 studded and 33–43 non studded winter tyres and four summer tyres mainly of the in Sweden popular brands Gislaved, Michelin and Good Year of size 185/65-15, 195/65/-15, 185/70-14, 165-15. All were radial tyres manufactured between 1981 and 2003. Most of the tyres had been driven in ordinary traffic. A small number of new winter tyres were also tested. As reference some new summer tyres were tested as well.
The steering and braking performance of the tyres has been measured in a special climate controlled indoor high speed flat bed test facility developed by the VTI. Very good correlation has earlier been found between results from the facility and lap time results from ice track circuit tests with cars as well as pure braking and cornering tests with cars on ice tracks.
The new winter tyres were clearly better than the average of the older tyres. In the age range 5 to 15 years however no significant influence of age on the ice friction of winter tyres could be found regardless of if they were studded or not.
The results also show that on this surface studded tyres as a group still are superior to non studded tyres including the specialised studless winter tyres often called ”friction tyres”. The differences in friction are largest on wet ice and smallest on rough ice.
The test results from this investigation do not answer the question whether or how the performance of a stored unused tyre is reduced with time. Results from an earlier investigation by VTI showed no deterioration within three years of storage.
ISSN: Language: No. of pages:
Förord
Undersökningen har bekostats av Vägverket samt av Norska Vegdirektoratet. Den har genomförts vid VTI av Olle Nordström, som varit projektledare och ansvarat för planering, databearbetning och rapportskrivning och Romuald Banek, VTI, som ansvarat för provens praktiska genomförande. Vid VTI har Mattias Hjort varit lektör vid granskningsseminariet avseende detta meddelande. Vidare har Göran L. Andersson vid Vägverkets Sektion Fordonsteknik och Reidar Henry Svendsen vid Norska Vegdirektoratets kjöretöy- og kontrollkontor medverkat vid planering och rapportgranskning vid delundersökningarna. Begagnade däck har välvilligt ställts till förfogande av Däckhuset vid Jägarvallen i Linköping, Gummi-centralen AB i Linköping samt anställda vid VTI. Gunilla Sjöberg har ansvarat för slutredigeringen av rapporten.
Linköping april 2004
Innehållsförteckning Sid
Sammanfattning 5
Summary 7
1 Bakgrund och syfte 9
2 Provade däck 10 3 Metod 12 4 Resultatredovisning 15 5 Resultat 19 5.1 Ålder – slitbanehårdhet 19 5.2 Mönsterdjup – slitbanehårdhet 20 5.3 Mönsterdjup – dubbutstick 21 5.4 Mönsterdjup – dubbkraft 22 5.5 Dubbutstick – dubbkraft 22
5.6 Inverkan av däckets ålder på isgreppet 23
5.7 Inverkan av däckets mönsterdjup på isgreppet 27
5.8 Inverkan av däckets slitbanehårdhet på isgreppet 28
5.9 Inverkan av dubbutsticket hos dubbdäck på isgreppet 29
5.10 Inverkan av dubbkraften hos dubbdäck på isgreppet 30
5.11 Ringtryckets inverkan på isfriktionen 31
5.12 Kompletterande undersökning 31
6 Slutsatser och allmänna synpunkter på vinterdäck 32
6.1 Slutsatser 32
6.1.1 Odubbade däck 32
6.1.2 Dubbade däck, dubbutstick under 0,9 mm 32
6.1.3 Dubbade däck, utstick 0,9 mm och större 32
6.1.4 Dubbade däck, dubbutstick och dubbkraft 32
6.1.5 Sammanfattande slutsatser 33
6.2 Allmänna synpunkter på vinterdäck 33
7 Referenser 35
Bilagor:
Bilaga 1 Samband mellan totalt isgrepp och bromssträckor resp kurvhastigheter.
Bilaga 2 Data och resultat för provade däck
Diagram-, figur och tabellförteckning
Sid
Diagram 1 Åldersfördelning för vinterdäcken som provats på våt is 10 Diagram 2 Åldersfördelning för vinterdäcken som provats på slät is vid -3ºC 11
Diagram 3 Åldersfördelning för vinterdäcken som provats på skrovlig is vid -3ºC 11 Diagram 4 Samband mellan friktionstal och bromssträcka resp. stopp-
sträcka från 50 km/h 16
Diagram 5 Samband mellan friktionstal och bromssträcka resp. stopp-
sträcka från 70 km/h 16
Diagram 6 Samband mellan friktionstal och bromssträcka resp. stopp-
sträcka från 90 km/h 16
Diagram 7 Samband mellan friktionstal och bromssträcka resp. stopp-
sträcka från 110 km/h 17
Diagram 8 Ålder – slitbanehårdhet 19 Diagram 9 Mönsterdjup – slitbanehårdhet 20 Diagram 10 Mönsterdjup – dubbutstick 21 Diagram 11 Mönsterdjup – dubbkraft 22 Diagram 12 Dubbutstick - dubbkraft 22 Diagram 13 Ålder – ABS-bromssträcka från 70 km/h 23
Diagram 14 Ålder – Bromssträcka från 70 km/h med låsta hjul 23 Diagram 15 Ålder – Maximal kurvhastighet i 100 m radie 24 Diagram 16 Ålder – Maximal kurvhastighet i 100 m radie vid 20 graders avdriftsv. 24
Diagram 17 Ålder – Bromsstabilitet 25 Diagram 18 Ålder – Styrstabilitet 25 Diagram 19 Ålder – Totalt isgreppsvärde på våt is 26
Diagram 20 Ålder – Totalt isgreppsvärde på slät is vid -3ºC 26 Diagram 21 Ålder – Totalt isgreppsvärde på skrovlig is vid -3ºC 26 Diagram 22 Mönsterdjup – Totalt isgreppsvärde på våt slät is 27 Diagram 23 Mönsterdjup – Totalt isgreppsvärde på slät is vid-3ºC 27 Diagram 24 Mönsterdjup – Totalt isgreppsvärde på skrovlig is vid -3ºC 27 Diagram 25 Slitbanehårdhet – Totalt isgreppsvärde på våt slät is 28 Diagram 26 Slitbanehårdhet – Totalt isgreppsvärde på slät is vid-3ºC 28 Diagram 27 Slitbanehårdhet – Totalt isgreppsvärde på skrovlig is vid-3ºC 28
Diagram 28 Dubbutstick – Totalt isgreppsvärde på våt is 29 Diagram 29 Dubbutstick – Totalt isgreppsvärde på slät is -3ºC 29 Diagram 30 Dubbutstick – Totalt isgreppsvärde på skrovlig is -3ºC 29
Diagram 31 Dubbkraft – Totalt isgreppsvärde på våt is 30 Diagram 32 Dubbkraft – Totalt isgreppsvärde på slät is -3ºC 30 Diagram 33 Dubbkraft – Totalt isgreppsvärde på skrovlig is vid -3ºC 30
Figur 1 VTI Däckprovningsanläggning. Översiktsbild 12
Figur 2 VTI däckprovningsanläggning. Mätrigg 12
Figur 3 VTI däckprovningsanläggning. Prov på våt is med vattenutlägg-
ningsrör framför och skrapa med stänkskydd bakom däcket 13 Figur 4 VTI däckprovningsanläggning. Isrivningsmaskin med roterande
axelpaket med pendlande stålfjädrar 13
Figur 5 VTI däckprovningsanläggning. Skrovlig is 13
Tabell 1 Samband mellan maximal kurvhastighet och friktionstal vid kurv-
radien 50 m 17 Tabell 2 Samband mellan maximal kurvhastighet och friktionstal vid kurv-
radien 100 m 17 Tabell 3 Hårdhet hos vinterdäck som nya 1988 och 1994 jämfört med hård-
Nya och begagnade vinterdäcks isfriktion. Sammanfattningsrapport
Undersökning avseende inverkan av ålder, mönsterdjup, slitbanehårdhet, dubbutstick och dubbkraft.
av Olle Nordström
Statens väg- och transportforskningsinstitut (VTI) 581 95 Linköping
Sammanfattning
Undersökningen ger inte stöd för införande av generell åldersgräns för vinterdäck.
Isgreppet minskar med ålder och slitbanehårdhet för odubbade vinterdäck.
Dubbdäck är överlägsna odubbade vinterdäck på isigt väglag.
Ingen generell åldersförsämring för fulldubbade vinterdäck med dubbutstick över 1 mm.
Det har påståtts att vinterdäcks friktion på is och snö försämras med åldern i sådan grad att användning av vinterdäck över en viss ålder t.ex. 10 år skulle förbjudas. Mycket lite forskningsdata finns dock. Denna undersökning har utförts av VTI på uppdrag av Vägverket och Norska Vegdirektoratet för att få mera bakgrund för eventuell lagstiftning. Resultaten kan också vara till nytta som vägledning för vanliga konsumenter. Den omfattar tre delstudier på olika underlag, våt slät is, slät is -3ºC och skrovlig is -3ºC.
Syftet med projektet är att undersöka hur isfriktionen hos vinterdäck för personbilar påverkas av ålder, slitbanehårdhet och mönsterdjup samt för dubbdäck även inverkan av dubbutstick och statisk dubbkraft. Varje delstudie har omfattat 20–23 dubbade och 33–43 odubbade vinterdäck samt fyra sommardäck, huvud-sakligen av de i Sverige vanligaste däckfabrikaten Gislaved, Good Year och Michelin i storlekarna 185/65-15, 195/65/-15, 185/70-14, 165-15. Alla däck var radialdäck med tillverkningsår mellan 1981 och 2003. Huvuddelen av däcken hade körts i vanlig trafik. Ett mindre antal nya vinterdäck har också provats. Som referens har även några nya sommardäck provats.
Undersökningen har utförts med hjälp av en av VTI konstruerad klimat-kontrollerad däckprovningsanläggning. Broms- och styrförmåga för de provade däcken har uppmätts i form av maximal broms- och styrkraft samt broms- och styrkraft vid låst hjul resp. 20° avdriftsvinkel (sladd) uttryckta i friktionstal. Mycket god överensstämmelse mellan resultat av prov i denna anläggning och motsvarande prov med bilar har tidigare påvisats.
Resultaten gav likartade tendenser på de tre isunderlagen. För odubbade vinter-däck och dubbvinter-däck med dubbutstick under 0,9 mm försämrades friktionen med ökande ålder till mellan 5 och 8 år för att därefter vara nästan oförändrad. Frik-tionen minskar med ökande slitbanehårdhet för dessa däck.Mönsterdjupet inverkar inte mellan 4 och 10 mm. För dubbdäck med dubbutstick 0,9 mm och större kunde något ålders- eller slitbanehårdhetsberoende inte påvisas. Dubbut-stick och dubbkraft är här avgörande för friktionen. Höga värden är bäst och ökar normalt med mönsterdjupet. Resultaten visar också att på att oavsett underlag dubbade däck som grupp fortfarande är klart överlägsna odubbade däck inklusive
de speciella ej dubbningsbara vinterdäck som brukar benämnas friktionsdäck. Friktionsskillnaderna är störst på våt is och minst på skrovlig is.
Provningsresultaten från denna undersökning ger inte svar på frågan om eller hur prestanda hos ett oanvänt lagrat däck förändras med tiden. Resultat från en tidigare av VTI utförd undersökning på slät is visar dock inte på någon försämring vid lagring upp till tre år.
Resultaten från proven kan användas av vanliga konsumenter som en hjälp vid bedömning av begagnade däcks prestanda eller för att avgöra om de egna begagnade vinterdäcken duger ännu en säsong. Resultaten kan dessutom användas som beslutsunderlag för eventuella ändringar i gällande bestämmelser om vinter-däck. Vidare kan resultaten användas av forskare inom ämnesområdet.
The friction on ice for new and used winter tyres. Summary report.
An investigation concerning the influence of age, tread depth, tread rubber hardness, stud protrusion and stud force.
by Olle Nordström
Swedish National Road and Transport Research Institute (VTI) SE-581 95 Linköping Sweden
Summary
The investigation does not support the introduction of a general age limit for winter tyres.
The ice grip of non studded winter tyres deteriorates with age and tread rubber hardness for non studded tyres.
No significant influence of age on the ice friction of winter tyres. Studded tyres are superior of non studded winter tyres on icy roads.
It has been argued that the grip of winter tyres on ice and snow deteriorates with age to such an extent that winter tyres above a certain age e. g 10 years should be forbidden to use. Little research data do however exist. This investigation has been carried out by VTI sponsored by the Swedish National Road Administration and of the Norwegian Public Road Administration in order to get a better background for legal decisions. The results would also be of use for ordinary consumers as a guidance. It comprises three part studies on different surfaces, wet ice, smooth ice -3ºC and rough ice -3ºC.
The aim of the investigation is to investigate the correlation between ice grip of winter tyres and their age, tread depth and tread rubber hardness and for studded tyres also stud protrusion and stud force.
The investigation comprises 20–23 studded and 33–43 non studded winter tyres and four summer tyres mainly of the in Sweden popular brands Gislaved, Michelin and Good Year of size 185/65-15, 195/65/-15, 185/70-14, 165-15. All were radial tyres manufactured between 1981 and 2003. Most of the tyres had been driven in ordinary traffic. A small number of new winter tyres were also tested. As reference some new summer tyres were tested as well.
The steering and braking performance of the tyres has been measured in a special climate controlled indoor high speed flat bed test facility developed by the VTI. Very good correlation has earlier been found between results from the facility and lap time results from ice track circuit tests with cars as well as pure braking and cornering tests with cars on ice tracks.
The new winter tyres were clearly better than the average of the older tyres. In the age range 5 to 15 years however no significant influence of age on the ice friction of winter tyres could be found regardless of if they were studded or not.
The results also show that on this surface studded tyres as a group still are superior to non studded tyres including the specialised studless winter tyres often called ”friction tyres”. The differences in friction are largest on wet ice and smallest on rough ice.
The test results from this investigation do not answer the question whether or how the performance of a stored unused tyre is reduced with time. Results
from an earlier investigation by VTI showed no deterioration within three years of storage.
The results from the tests are intended for use by ordinary consumers as a guidance in estimating the performance of used tyres for example when buying used tyres or deciding whether their own used winter tyres are good for another season. The results can also be used as support for decisions concerning possible changes in present tyre regulations. Furthermore the results can be used by researchers in the subject area.
1
Bakgrund och syfte
Körning på vinterväglag ställer betydligt större krav på bilföraren ifråga om hastighetsanpassning och bedömning av erforderliga stoppsträckor eftersom till-gänglig friktion inte alltid räcker för tillämpning av normalt körbeteende på bar-mark. Det är dock inte enbart vägbanan som avgör tillgänglig friktion utan även i hög grad däcken. Det är därför av stort allmänt intresse för bilägaren att få väg-ledning vid anskaffning av vinterdäck, även begagnade sådana. En annan viktig frågeställning är när det är dags att byta däck. Lagen föreskriver ett minsta mönsterdjup på 3 mm vilket i vinterdäcksammanhang får ses som mycket lågt ställt krav.
Vinterväglag är ett mångskiftande begrepp som sträcker sig från nysnö och snömodd till packad snö, skrovlig och slät is. Friktionen minskar med ökande temperatur och våt slät is hör till de halaste underlagen. Eftersom olycksrisken växer exponentiellt med minskande friktion (Wallman & Åström, 2001) är vinterdäck med bra friktion på isunderlag önskvärda ur trafiksäkerhetssynpunkt.
Dubbar har hittills visat sig vara det effektivaste sättet att uppnå bästa möjliga friktion på detta underlag. På grund av dubbarnas negativa egenskap i form av vägslitage har stora ansträngningar gjorts för att få fram odubbade vinterdäck som kan konkurrera med de dubbade. Hittills har detta enligt tidigare VTI under-sökningar (Nordström & Samuelsson, 1990; Nordström & Gustavsson, 1997) dock inte lyckats fullt ut.
Utöver säkerhet är framkomlighet av stort intresse. Framkomlighetsproblemen är också störst på de halaste underlagen. Överensstämmelsen mellan driv- och bromsfriktion är så stor att separata driv- och bromsfriktionsprov bedöms som mindre angelägna.
Det har påståtts att vinterdäcks friktion på is och snö försämras med tilltagande ålder i sådan grad att användning av vinterdäck över en viss ålder t.ex. 10 år skulle förbjudas. Mycket lite forskningsdata finns dock. Därför har Vägverket och det norska Vegdirektoratet låtit VTI utföra tre delundersökningar på olika isunder-lag.
Dessa underlag har varit våt slät is, slät is vid -3ºC och skrovlig is vid -3ºC. Delundersökningarna har rapporterats i VTI meddelande 965 (2004), meddelande 923 (2003) samt VTI notat 34 2003. Detta meddelande sammanfattar resultaten.
Syftet med undersökningarna är i första hand att undersöka inverkan av ålder och den åldersrelaterade slitbanehårdheten men även av andra faktorer som förändras under däckets användning som mönsterdjup och för dubbdäck även dubbutstick och statisk dubbkraft på isfriktionen vid bromsning och styrning för ett stort antal begagnade vinterdäck med och utan dubb.
Resultaten från proven avses kunna användas av vanliga konsumenter som en hjälp vid bedömning av begagnade däcks prestanda t.ex. inför ett köp av begagnade däck eller för att avgöra om de egna begagnade vinterdäcken duger ännu en säsong. Resultaten kan dessutom användas av forskare i studier av trender, inverkan av ålder etc.
2 Provade
däck
Undersökningarna på våt slät is och skrovlig is har utförts med samma däck så när som på att vid proven på våt is har ett nytt dubbdäck tillkommit och ett av de äldre dubbdäcken har bytts mot ett annat äldre dubbdäck. Samma sommardäck och nya endast inkörda däck från 2001 användes i alla tre delundersökningarna. Av de i allt fyra nya sommardäcken var två däck i varje hastighetsklass tillverkade under år 2001 och två under år 2000.
Undersökningen på våt is omfattar totalt 69 däck av totalt 12 däckfabrikat varav 65 vinterdäck och som referens 4 sommardäck av två fabrikat. Av vinter-däcken var 23 stycken dubbade. Sommarvinter-däcken hade storlek 185/65-15 i hastig-hetsklass T och 15 i hastighastig-hetsklass V. Vinterdäcken hade storlek 195/65-15, 185/65-195/65-15, 165-15 samt 185/70-14 i hastighetsklass Q och T samt för två däck H. Tio av de odubbade däcken var inköpta som nya och endast inkörda. Tillverkningsåren för dessa var 2001 för 6 stycken och 2002 för 4 stycken.
Undersökningen på slät is vid -3 ºC omfattar totalt 57 däck av totalt 12 däck-fabrikat varav 53 vinterdäck och som referens 4 sommardäck av två däck-fabrikat. Av vinterdäcken var 20 stycken dubbade. Sommardäcken hade storlek 185/65-15 hastighetsklass T och 195/65-15 hastighetsklass V. Vinterdäcken hade storlek 185/65-15 hastighetsklass Q och T med ett undantag där storleken var 185-15 (Viking Stop).
Undersökningen på skrovlig is omfattar totalt 68 däck av totalt 12 däckfabrikat varav 64 vinterdäck och som referens 4 sommardäck av två fabrikat. Av vinter-däcken var 22 stycken dubbade. Sommarvinter-däcken hade storlek 185/65-15 hastig-hetsklass T och 15 hastighastig-hetsklass V. Vinterdäcken hade storlek 195/65-15, 185/65-195/65-15, 165-15 samt 185/70-14 hastighetsklass Q och T samt för två däck H. Tio av de odubbade däcken var inköpta som nya och endast inkörda. Tillverkningsåren var 2001 för 6 stycken och 2002 för 4stycken.
Åldersfördelning 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 An tal d äck Dubbade däck Odubbade däck Sommardäck
Åldersfördelning för vinterdäcken 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 A n ta l d äck Odubbade däck Dubbade däck
Diagram 2 Åldersfördelning för vinterdäcken som provats på slät is vid -3ºC.
Åldersfördelning 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 Antal däck Dubbade däck Odubbade däck Sommardäck
Diagram 3 Åldersfördelning för vinterdäcken som provats på skrovlig is vid -3ºC. Enligt vägverkets bestämmelser för däck (VVFS, 2003:29) får dubbarna i ett nytt obegagnat personbilsdäck inte ha ett medelutstick överstigande 1,2 mm. Däck i trafik får inte ha mer än 2 mm dubbutstick. Vidare får den statiska dubbkraften vid 1,2 mm utstick inte överstiga 120 N. Flera av de nya dubbdäcken hade något för stort dubbutstick och samtliga för stor dubbkraft för att uppfylla kraven på obegagnade däck. Inga däck hade dubbutstick över 2 mm.
Data för samtliga däck redovisas i bilaga 1. Dessa omfattar fabrikat, typ, tillverkningsår och vecka, mönsterdjup, slitbanehårdhet vid 20ºC och för dubb-däcken dubbutstick, dubbkraft och dubbantal.
3 Metod
För att konditionera däcken kördes samtliga 100–120 km på torr väg innan proven på is utfördes.
Isproven har utförts i VTI:s stationära däckprovningsanläggning istemperatur av -3ºC – ±0,5ºC
.
Mätriggen och banan med drivsystem som visas i figur 1 och 2 och beskrivs närmare i VTI särtryck nr 220 (Nordström, 1994) består av en stilla-stående men vridbar hjulupphängning med mätdon för samtidig uppmätning av krafter mellan däck och vägbana i längdled, sidled och vertikalled. Vägbanan består av en rörlig 55 m lång isbelagd stålbalk som drivs och bromsas av ett hydraulmotordrivet stållinspel. Vid proven på våt is tillfördes vatten via ett slitsat rör omedelbart framför däcket under mätförloppet med ett flöde motsvarande 0,2 mm vattendjup. Bakom däcket samlades vattnet upp av en stänkskärm av gummi och en gummiskrapa mot isen (se figur 3). Vid proven med skrovlig is preparerades isytan med hjälp av en specialkonstruerad isrivningsmaskin (se figur 4 och 5).Figur 1 VTI Däckprovningsanläggning. Översiktsbild.
Figur 3 VTI däckprovningsanläggning. Prov på våt is med vattenutläggningsrör framför och skrapa med stänkskydd bakom däcket.
Figur 4 VTI däckprovningsanläggning. Isrivningsmaskin med roterande axel-paket med pendlande stålfjädrar.
Figur 5 VTI däckprovningsanläggning. Skrovlig is.
Provningshastigheten har varit 30 km/h, hjullasten 4000 N och ringtrycket 200 kPa. Proven har utförts i form av bromsfriktionsprov och sidfriktionsprov (kurvtagning).
Resultaten från denna provutrustning har vid tidigare jämförande prov utförda av VTI och ett flertal däcktillverkare visat sig stämma väl överens med sådana erhållna vid motsvarande utomhusprov med bilar.
Vid bromsfriktionsproven i föreliggande undersökning ökades bromskraften kontinuerligt med en hastighet som medförde att friktionsmaximum uppnåddes efter cirka 0,5 sekunder varefter hjullåsning inträffade. Hjullåsningen bibehölls under resten av provförloppet.
Vid sidfriktionsproven ändrades hjulets vinkel relativt färdriktningen (avdrifts-vinkeln) från noll till 20 grader på cirka två sekunder varvid vridningen var lång-sammare upp till 5 grader. Sidfriktionsmaximum erhölls inom detta gradtal som uppnåddes på cirka en sekund. Sidfriktionen vid 20 grader representerar kurvtag-ningsförmågan när friktionsmaximum överskridits. Denna betingelse betecknas ofta som sladd speciellt om den inträffar på bakhjulen eftersom hela bilen då intar samma onormalt stora vinkel mot färdriktningen.
Provningarna har för de odubbade däcken utförts som två provserier bromsprov och två provserier sidfriktionsprov (styrprov) var och en bestående av ett antal sammanhållna provblock om två prov för samma däck. Isläggning skedde en gång per dag efter avslutade prov. Varje isläggning har kunnat utnyttjas för två prov-serier genom att provhjulet förskjutits i sidled. Därvid har en provserie avsett bromsfriktion och en provserie sidfriktion. I dessa serier har samtliga ingående däcktyper varit desamma. Före provserierna på slät is har isytan förpolerats tre gånger vid full provhastighet med hjälp av speciell poleranordning bestående av en gummiplatta som trycks mot isen. Därefter har prov med ett referensdäck som återkommer i varje provserie utförts för att vid behov kunna kompensera för små skillnader i försöksbetingelserna. Efter dessa inledande prov kördes dubbelprov först med fyra odubbade däck. Därpå kördes enkelprov med referensdäcket följt av ett dubbelprov med den dubbningsbara däcktypen försedd med dubbar. Med dubbelprov menas två prov utförda efter varandra med samma däck. Att endast ett dubbelprov utfördes med dubbdäcken beror på att isen var påverkad av dubbarna och måste förnyas för att få likvärdiga förhållanden för ett ytterligare dubbelprov. Tyvärr kunde detta inte genomföras av ekonomiska skäl. Mellan varje enkelt prov återförs banan med låg hastighet (0,5 m/s) till startläge med poleranordningen i verksamt läge. Tidsintervallet mellan varje enskilt prov har varit cirka 6 minuter.
Vid proven på skrovlig is har isytan texturerats genom tre körningar i låg hastighet (0,5 m/s) med isrivningsmaskinen i verksamt läge innan däckproven påbörjades. Isrivning har därefter skett sedan ett bromsprovblock och ett sidfriktionsblock med ett däck utförts i olika spår när banan med låg hastighet (0,5 m/s) efter sista provet med ett däck återförs till startläge.
För att kompensera för eventuella effekter av antalet prov resp. isrivningar under en dag har ordningsföljden för de odubbade däcken vänts för den andra provdagen. Eftersom dubbdäcken endast körs en dag har detta inte varit möjligt för dessa däck.
Utöver friktionsmätningarna har medelvärdet av dubbutsticket och den statiska dubbkraften för 12–15 dubbar på varje dubbat däck uppmätts. Vidare har mönster-djupet och slitbanegummits hårdhet uppmätts, den sistnämnda storheten mättes med en Shoretalmätare vid 20ºC. Dessutom har däckmönstret fotograferats (se bilaga 3).
4 Resultatredovisning
Medelvärdet av de gjorda mätningarna har använts som jämförelsevärde för ett enskilt däck, dvs. medelvärdet av fyra mätningar för odubbade och av två för dubbade däck. Någon justering för varierande mätbetingelser har inte ansetts nödvändig.
Resultaten redovisas i form av friktionstal. Högre friktionstal innebär bättre väggrepp. Sambandet mellan utnyttjat friktionstal och bromssträcka från hastig-heterna 50, 70, 90 och 110 km/h visas i diagram 4, 5, 6 och 7. Bromssträckan beräknas enligt ECE reglemente 13. Formeln är där S= 0,1·V + V2/(25,92·a) där S är bromssträckan i meter, V är hastigheten i km/h och a är retardationen i m/s2. Uttrycket 0,1·V representerar den sträcka under vilken bromskraften byggs upp vid bromsansättningen. Retardationen (a) är utnyttjad friktion gånger tyngd-accelerationen (9,81 m/s2). Även stoppsträckan för en reaktionstid på 1 sekund visas. Det framgår att den sträcka som bilen färdas under reaktionstiden utgör allt större del av stoppsträckan ju högre friktionstalet är.
Bromsfriktionsmaximum och medelvärdet av friktionen vid låst hjul under
1 sekund omedelbart efter låsningen har använts som mått på bromsförmågan. Vid typprovning av låsningsfria bromsar enligt ECE Reglemente 13, Annex 13 krävs att minst 75 % av friktionsmaximum skall kunna utnyttjas. (ECE Regle-mente 13). Om bromsfriktionsmaximum är 0,20 skall man således vid bromsning kunna utnyttja minst 0,15. Vanligen kan cirka 90 %, dvs. i exemplet 0,18, ut-nyttjas. ABS utnyttjar friktionen i slipintervallet 0–15 %. Normalt ligger friktions-maximum inom detta intervall. På vissa underlag kan dock friktions-maximum uppträda vid högre slip.
På våt is uppträder maximum ofta vid låst hjul. För att visa värden representa-tiva för ABS har därför bromsfriktionsmaximum definierats som maximalt värde i intervallet 0–15 % slip.
På motsvarande sätt som i bromsfallet används sidfriktionens maximalvärde (för våt is i intervallet 0–5 grader) och medelvärdet av sidfriktionen vid 20º av-driftsvinkel under en sekund som mått på kurvtagningsförmågan. Motivet för denna definition av maximal sidfriktion på våt is är att maximum ofta ligger över 5 grader och att fordon blir allt mer svårmanövrerade ju större avdriftsvinkeln är. Fem grader har därför satts som maximal avdriftsvinkel för säker kurvtagning. Maximal friktion i detta intervall bestämmer maximal säker kurvhastighet.
Utnyttjad friktion - Bromssträcka från 50 km/h 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1 0.15 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.3 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 Utnyttjad friktion Bromssträcka från 50 km/h (m) Bromssträcka ECE Stoppsträcka, 1sek reaktion
Diagram 4 Samband mellan friktionstal och bromssträcka resp. stoppsträcka från 50 km/h.
Utnyttjad friktion - Bromssträcka från 70 km/h
0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1 0.15 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.3 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 Utnyttjad friktion Bromssträcka från 70 km/h (m) Bromssträcka ECE Stoppsträcka, 1sek reaktion
Diagram 5 Samband mellan friktionstal och bromssträcka
resp. stoppsträcka från 70 km/h.
Utnyttjad friktion - Bromssträcka från 90 km/h
0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1 0.15 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.3 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 Utnyttjad friktion B ro m s s tr äc ka fr å n 90 k m /h (m ) Bromssträcka ECE Stoppsträcka 1sek reaktion
Diagram 6 Samband mellan friktionstal och bromssträcka
Utnyttjad friktion - Bromssträcka från 110 km/h 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1 0.15 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.3 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1000 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 Utnyttjad friktion B rom sst rä cka f rå n 1 10 km /h ( m ) Bromssträcka ECE Stoppsträcka 1sek reaktion
Diagram 7 Samband mellan friktionstal och bromssträcka resp. stoppsträcka från 110 km/h.
Mellan utnyttjat friktionstal och kurvhastighet råder följande fysikaliska samband. V2= R·MY·9,81·3,62 där V är hastigheter i km/h, R är kurvradien och MY friktionstalet. I tabellerna 1 och 2 nedan visas samhörande värden för V och MY för
R = 50 och 100 m.
Tabell 1 Samband mellan maximal kurvhastighet och friktionstal vid kurvradien 50 m.
Friktionstal 0,05 0,10 0,125 0,15 0,175 0,20 0,225 0,25 0,30
Maxhastighet km/h
17,8 25,2 28,2 30,9 33,4 35,7 37,8 39,9 43,7
Tabell 2 Samband mellan maximal kurvhastighet och friktionstal vid kurvradien 100 m.
Friktionstal 0,05 0,10 0,125 0,15 0,175 0,20 0,225 0,25 0,30
Maxhastighet km/h
25,2 35,7 39,9 43,7 47,2 50,4 53,5 56,4 61,8
Utöver dessa friktionsmått redovisas tre ytterligare kvalitetstal som benämns bromsstabilitet, styrstabilitet resp. totalt isgreppsvärde.
Bromsstabilitet definieras som friktionen vid låst hjul dividerad med den
maximala bromsfriktionen. En stor skillnad mellan maximal bromsfriktion och friktionen vid låst hjul ger således ett lågt stabilitetstal, vilket bedöms som oönskat eftersom en ökad pedalkraft mot förväntan ger en minskad bromsverkan. Ju större denna plötsliga minskning är desto större blir den negativa överrask-ningen som ju kan tolkas som fel på bromssystemet.
Värdet av hög maximal bromsfriktion minskar därför om stabilitetstalet är lågt. Med ABS-bromsar förhindras hjullåsning och stabilitetstalet för bromsning blir då mindre betydelsefullt. Även ABS-bromsningens effektivitet påverkas dock i nega-tiv riktning av ett lågt stabilitetstal på grund av att friktionen då sjunker snabbt efter maximalvärdet och att det är svårt att reglera in exakt på maximalvärdet. Hur mycket beror på ABS-konstruktionen, bromssystemets skick i övrigt samt på friktionsförändringens snabbhet under låsningsförloppet.
Styrstabilitet definieras som sidfriktionen vid 20º avdriftsvinkel dividerad
med den maximala sidfriktionen. Om sidfriktionsmaximum överskrids först på bakhjulen kommer bilen att råka ut för en s.k. bakvagnssladd vilket innebär att fordonet börjar rotera på ett oönskat sätt. Ju lägre stabilitetstal desto snabbare utvecklas sladdrörelsen och är då naturligtvis svårare att häva med styrkorrek-tioner. Om framhjulen överskrider avdriftsvinkeln för den maximala sidfriktionen avtar kurvtagningsförmågan och ytterligare ökning av rattutslaget minskar den ytterligare. Ju lägre stabilitetstal desto större är denna minskning som upplevs som att bilen tappar styrförmågan och tenderar att gå rakt fram vilket kan innebära mot diket eller mötande fordon. I detta fall finns inga vanligt förekommande hjälp-system motsvarande ABS.
En form av styrstabiliseringssystem finns dock på vissa nya bilar där bromsarna på enskilda hjul ansätts automatiskt för att ge stabiliserande moment på bilen och samtidigt minska hastigheten för att därmed förhindra sladd. Om hastig-heten är för hög kommer dock friktionsmaximum att överskridas på samtliga hjul och om styrstabiliteten hos däcken är låg kommer sidfriktionen snabbt att sjunka om man försöker klara kurvan med ökat rattutslag. Enligt en finsk undersökning är sladdolyckor en dominerande olycksorsak på vinterväglag (Craelius Kar Nokia Tyres Ltd, 1989).
Sammantaget bedöms därför styrstabiliteten som viktigare än bromsstabili-teten.
För att kunna beskriva däckets friktionsegenskaper med ett enda värde har begreppet totalt isgreppsvärde införts. Totalt isgreppsvärde definieras som 11,9·(10·(2·bromsfriktionen + bromsfriktionen vid låst hjul +2·maximala sidfrik-tionen + 2·sidfriksidfrik-tionen vid 20º avdriftsvinkel)+ bromsstabilitet + 2·styrstabilitet). Friktionsvärdena har multiplicerats med 10 för att ge en storlek liknande stabili-tetstalen. Bromsfriktionen vid låst hjul och bromsstabilitet har endast getts halva värdet relativt de andra. Motivet för detta är att ABS numera är så vanligt att låsta hjul sällan förekommer. Faktorn 11,9 har valts för att ge det sämsta sommardäcket värdet 100. Korrelationen mellan isgreppvärde och bromsfriktion resp. sidfriktion är som önskat hög vilket framgår av resultatredovisningen i avsnitt 6 (diagram 49–51).
5 Resultat
Sammanfattande resultat redovisas grafiskt i diagram 8–32. Detaljerade mät-resultat redovisas i tabellform i bilaga 2, tabell 4, 5, 6, 7 och 8. I bilaga 2, tabellerna 1–3 redovisas övriga data för de provade däcken. I bilaga 3 visas däckens slitbanemönster.
I diagrammen visas de uppmätta friktionsvärdena i form av bromssträckor kurvhastigheter, bromsstabilitet, styrstabilitet och totalt isgrepp som funktion av ålder, däckmönsterdjup, slitbanehårdhet, dubbutstick och dubbkraft. Trendlinjer visas i diagrammen tillsammans med dessas ekvationer samt korrelationsvärdet R2. Ett högt värde betyder hög statistisk säkerhet för sambandet mellan beroende och oberoende variabel. När flera trendlinjer visas i samma diagram är linjerna heldragna för odubbade däck, långstreckade för dubbdäck med dubbutstick under 0,9 mm samt kortsträckade för dubbdäck med dubbutstick 0,9 mm och större.
5.1
Ålder – slitbanehårdhet
Av diagram 8 framgår att de flesta helt nya däcken är avsevärt mjukare än de gamla däcken. Inom den senare gruppen är trenden mot hårdare däck med stigande ålder inte särskilt stark. I åldersintervallet 7–22 år finns inte något samband mellan ålder och slitbanehårdhet.
Ålder - Slitbanehårdhet. Däck provade 2001-2003.
0 10 20 30 40 50 60 70 80 0 5 10 15 20 25 Ålder (år) S lit b a ne hå rdhe t ( S hor e ) Dubbdäck odubbade vinterdäck Poly. (Dubbdäck) Poly. (odubbade vinterdäck)
Trendlinje
Diagram 8 Ålder – slitbanehårdhet.
I tabell 3 visas hårdheten som nya för ett antal däcktyper tillverkade och provade 1988 (VTI rapport 354, 1990) och 1994 (VTI notat 14-1997) som tidigare provats av VTI i nytt endast inkört tillstånd jämfört med däck av samma typ och fabrikat och tillverkningsår. Hårdheten hos samtliga nya däck provade av VTI 1988 varierade mellan 50 och 60 Shore. Vid 1994 års prov låg hårdheten mellan 51 och 65 Shore. För de nya vinterdäcken 2001 och 2002 varierade hårdheten mellan 45 och 62. Utvecklingen har således gått mot mjukare slitbanegummi hos de mest utpräglade vinterdäcken. Fortfarande finns dock lika hårda vinterdäck som 1988 vilket kan bero på optimering mot slitstyrka med avkall på friktion.
Tabell 3 Hårdhet hos vinterdäck som nya 1988 och 1994 jämfört med hårdheten hos samma eller lika gamla däck provade 2001 och 2002.
Fabrikat och typ Tillverkat år Hårdhet
1989 Hårdhet 1994 Hårdhet 2001–2002 Gislaved Nordfrost II 1994 58–59 63 Gislaved Eurofrost 65T 1994 58 61
Good Year UltraGrip 300 1994–1995 57 59–60
Good Year Ultra Grip +4 1993 57 68
Bridgestone Blizzak 1993–1994 51 68 Gislaved Cityfrost 1991 66 69 Gislaved Nordfrost 1988 58 Michelin X M+S 200 1988 51 60 Nokia Hakapellitta 111 1988 59 65 Nokia Hakapellitta 109 1988 65 67 Continental TS 740 1988 55–60 64
5.2
Mönsterdjup – slitbanehårdhet
Av diagram 9 framgår att trendlinjerna indikerar en minskning av hårdheten med ökande mönsterdup. Spridningen är dock stor och samvariation med åldern före-ligger. Det är därför inte möjligt att bekräfta hypotesen att hårdheten ökar som en följd av slitage snarare än ålder med ledning av dessa data.
Mönsterdjup - Slitbanehårdhet. Däck provade 2001-2003.
0 10 20 30 40 50 60 70 80 0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 12,0 Mönsterdjup (mm) S li tb a nehår dhet ( S ho re ) Dubbdäck odubbade vinterdäck Poly. (odubbade vinterdäck) Linjär (Dubbdäck)
Trendlinje
5.3
Mönsterdjup – dubbutstick
I diagram 10 visar trendlinjen att dubbutsticket minskar med minskande mönsterdjup. På grund av den stora spridningen är dock sambandet mycket svagt Dubben slits oftast mer än slitbanegummit vid körning på rak väg som ger lågt slitbaneslitage. Vid frekvent kurvtagning med små kurvradier slits dock slitbanegummit mer än dubben. Konstant dubbutstick oberoende av mönsterdjup kräver således en lämplig balans mellan dessa körsätt. Trenden antyder att körning på rak väg dominerar.
Mönsterdjup - Dubbutstick. Däck provade 2001-2003.
y = 0,1105x + 0,0346 R2 = 0,1219 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 Mönsterdjup (mm) D ubbut s ti c k ( m m ) Trendlinje
5.4
Mönsterdjup – dubbkraft
Av diagram 11 framgår att det finns en stark tendens till avtagande dubbkraft med minskande mönsterdjup. Denna tendens förklaras i huvudsak av att de helt nya däcken har högre dubbkraft än tillåtet.
Mönsterdjup - Dubbkraft. y = 27,781x - 101,58 R2 = 0,5646 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 0 2 4 6 8 10 Mönsterdjup (mm) D u bb kr af t ( N )
Diagram 11 Mönsterdjup – dubbkraft.
5.5
Dubbutstick – dubbkraft
Av diagram 12 framgår att det som förväntat finns en tendens till ökad dubbkraft med ökat dubbutstick. Spridningen är dock stor vilket ger relativt låg korrelation.
Dubbutstick - Dubbkraft y = 61.825x + 43.975 R2 = 0.4497 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 0 0.5 1 1.5 2 Dubbutstick (mm) Dubbkraft (N)
5.6
Inverkan av däckets ålder på isgreppet
Av diagram 13 och 14 framgår att bromssträckan för odubbade vinterdäck ökar med tilltagande ålder speciellt under de första 6–8 åren. Trenden är kraftigast på våt slät is. Eftersom kurvan liknar sambandet mellan ålder och slitbanehårdhet visar resultaten på att det är den med åldern tilltagande hårdheten som är för-klaringen. För dubbdäcken med dubbutstick 0,9 mm och större erhålls de kortaste bromssträckorna för nya och mycket gamla däck. Den troligaste förklaringen är att det för dubbdäck är dubbutstick och dubbkraft som avgör bromsprestanda. Dubbdäcken har speciellt på våt is avsevärt kortare bromssträckor än de odubbade vinterdäcken. På de övriga underlagen är skillnaden mindre, särskilt vid ABS-bromsning.
Dubbade och odubbade däck. Ålder - ABS-bromssträcka 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 0 5 10 15 20 25 Ålder (År) A B S -b ro msst rä cka f rån 70 km/h (m ) Odubbade vinterdäck våt is Odubbade vinterdäck slät is Odubbade däck skrovlig is Dubbutstick 0,9 och större våt is Dubbutstick 0,9 och större slät is Dubbutstick 0,9 och större skrovlig is
Diagram 13 Ålder – ABS-bromssträcka från 70 km/h.
Dubbade och odubbade däck. Ålder - Bromssträcka med låsta hjul
0,00 50,00 100,00 150,00 200,00 250,00 300,00 350,00 400,00 450,00 500,00 0 5 10 15 20 25 Ålder (År) B rom ss tr ä c k a m e d l å sta hj ul ( m ) Odubbade vinterdäck våt is Odubbade vinterdäck slät is Odubbade däck skrovlig is Dubbutstick 0,9 och större våt is Dubbutstick 0,9 och större slät is Dubbutstick 0,9 och större skrovlig is
Av diagram 15 och 16 framgår att maximala kurvhastigheten för odubbade vinter-däck minskar med tilltagande ålder. Trenden likartad på samtliga underlag men som väntat är hastighetsnivån lägst på våt is och högst på skrovlig is. Även här är det troligen den med åldern tilltagande hårdheten som är förklaringen. För dubb-däcken med dubbutstick 0,9 mm och större erhålls de högsta hastigheterna för nya och mycket gamla däck. Den troligaste förklaringen är att det för dubbdäck är dubbutstick och dubbkraft som avgör kurvhastighetsprestanda. Dubbdäcken är klart bättre än de odubbade vinterdäcken speciellt vid 20 graders avdriftsvinkel.
Dubbade och odubbade däck.
Ålder - Maximal kurvhastighet i 100 m radie
0 10 20 30 40 50 60 70 0 5 10 15 20 25 Ålder (År) M axi mal ku rv h ast ig h e t i 100m ra di e ( k m /h) Odubbade vinterdäck våt is Odubbade vinterdäck slät is Odubbade däck skrovlig is Dubbutstick 0,9 och större våt is Dubbutstick 0,9 och större slät is Dubbutstick 0,9 och större skrovlig is
Diagram 15 Ålder – Maximal kurvhastighet i 100 m radie.
Dubbade och odubbade däck. Ålder - Max kurvhastighet vid 20 graders
avdriftsvinkel 0 10 20 30 40 50 60 70 0 5 10 15 20 25 Ålder (År) Ku rv h a s ti g h e t v id 20 gr a d er s av d ri ft sv in k el (k m /h) Odubbade vinterdäck våt is Odubbade vinterdäck slät is Odubbade däck skrovlig is
Dubbutstick 0,9 och större våt is
Dubbutstick 0,9 och större slät is
Dubbutstick 0,9 och större skrovlig is
Diagram 16 Ålder – Maximal kurvhastighet i 100 m radie vid 20 graders av-driftsvinkel.
Av diagram 17 framgår att bromsstabiliteten för odubbade vinterdäck minskar med tilltagande ålder. Trenden på skrovlig is är dock försumbar. För dubbdäcken med dubbutstick 0,9 mm och större minskade bromsstabiliteten påtagligt med åldern endast på våt is. Bromsstabiliteten är bäst på våt is och sämst på skrovlig is. Speciellt för odubbade däck är bromsstabiliteten på skrovlig is mycket dålig oberoende av ålder men inte heller dubbdäcken har bra värden på detta underlag. Eftersom ABS-bromsar blir allt vanligare minskar problemet med tiden.
Av diagram 18 framgår att styrstabiliteten inte är åldersberoende utom för odubbade däck på våt is där stabiliteten ökar med åldern. Redan som nya har dessa däck dock bra stabilitet. På skrovlig is är dock styrstabiliteten otillfreds-ställande låg för de odubbade däcken. Dubbdäcken har acceptabel styrstabilitet på alla underlagen men även här sämst på skrovlig is.
Dubbade och odubbade däck. Ålder - Bromsstabilitet 0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20 1,40 1,60 0 5 10 15 20 25 Ålder (År) B ro m sstab il it et ( låst /m ax b ro m sf ri kti o n ) Odubbade vinterdäck våt is Odubbade vinterdäck slät is Odubbade däck skrovlig is
Dubbutstick 0,9 och större våt is
Dubbutstick 0,9 och större slät is
Dubbutstick 0,9 och större skrovlig is
Diagram 17 Ålder – Bromsstabilitet.
Dubbade och odubbade däck. Ålder - Styrstabilitet 0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20 1,40 1,60 1,80 2,00 2,20 0 5 10 15 20 25 Ålder (År) S ty rst abi li te t (20gr a d/ m ax st yr fr ik ti on) Odubbade vinterdäck våt is Odubbade vinterdäck slät is Odubbade däck skrovlig is Dubbutstick 0,9 och större våt is Dubbutstick 0,9 och större slät is Dubbutstick 0,9 och större skrovlig is
Av diagram 19–21 framgår att det totala isgreppet för odubbade vinterdäck och dubbdäck med utstick mindre än 0,9 mm minskar med ökande ålder under de första 6–8 åren. För dubbdäcken med större dubbutstick saknas en entydig ålders-trend. Här är troligen dubbutstick och dubbkraft de avgörande faktorerna.
Dubbade och odubbade däck. Våt is. Ålder - Totalt isgreppsvärde
y = 0,5111x2 - 9,9385x + 190,11 R2 = 0,4603 y = 0,4394x2 - 11,461x + 158,59 R2 = 0,8499 y = 0,1733x2 - 5,053x + 126,87 R2 = 0,2868 y = -11,474x + 116,52 y = -3,6671x + 86,792 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 Ålder (År) Totalt isgreppsvärde Odubbade vinterdäck Dubbutstick 0,9 mm och större Dubbutstick mindre än 0,9 mm Sommardäck T
Sommardäck V
Diagram 19 Ålder – Totalt isgreppsvärde på våt is.
Dubbade och odubbade däck. Slät is -3°C Ålder - Totalt isgreppsvärde
y = 0.1746x2 - 4.8682x + 148.56 R2 = 0.5984 y = 0.0641x + 123.23 R2 = 0.0002 y = -37,747x + 138,06 y = 6,2872x + 105,77 y = 0.3259x2 - 6.5874x + 186 R2 = 0.3606 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 0 2 4 6 8 10 12 14 16 Ålder (År) Totalt isgreppsvärde Odubbade vinterdäck Dubbutstick 0,9 mm och större Dubbutstick mindre än 0,9 mm Sommardäck hastighetsklass T Sommardäck Hastighetsklass V
Diagram 20 Ålder – Totalt isgreppsvärde på slät is vid -3ºC.
Dubbade och odubbade däck. Skrovlig is -3°C Ålder - Totalt isgreppsvärde
y = 0.1024x2 - 5.1896x + 221.28 R2 = 0.4268 y = -2.962x + 217.27 R2 = 0.8118 y = -27.447x + 211.27 y = 9.4084x + 148.45 y = 0.5252x2 - 10.409x + 265.78 R2 = 0.6603 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 0 5 10 15 20 25 Ålder (År) Totalt isgreppsvärde Odubbade vinterdäck Dubbutstick 0,9 mm och större Dubbutstick mindre än 0,9 mm Sommardäck T
Sommardäck V
5.7
Inverkan av däckets mönsterdjup på isgreppet
Av diagram 22–24 framgår att det totala isgreppet för odubbade vinterdäck och dubbdäck med utstick mindre än 0,9 mm är oberoende av mönsterdjupet. För dubbdäcken med större dubbutstick ökar det totala isgreppet med mönsterdjupet. Detta beror troligen på att dubbutstick och dubbkraft också ökar med mönster-djupet.
Dubbade och odubbade däck. Slät is vid -3 ° C Mönsterdjup - Totalt isgreppsvärde
y = 0.9269x2 - 9.8536x + 146.75 R2 = 0.1528 y = 2.4728x2 - 23.095x + 187.07 R2 = 0.7968 y = -1.9003x + 136.8 R2 = 0.0155 y = 12,574x - 1,1138 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 0 2 4 6 8 10 12 Mönsterdjup (mm) Tot alt isgreppsvärde Odubbade vinterdäck Dubbutstick 0,9 mm och större Dubbutstick mindre än 0,9 mm Sommardäck T Sommardäck V
Diagram 22 Mönsterdjup – Totalt isgreppsvärde på våt slät is.
Dubbade och odubbade däck. Slät is vid -3 ° C Mönsterdjup - Totalt isgreppsvärde
y = 0.9269x2 - 9.8536x + 146.75 R2 = 0.1528 y = 2.4728x2 - 23.095x + 187.07 R2 = 0.7968 y = -1.9003x + 136.8 R2 = 0.0155 y = 12,574x - 1,1138 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 0 2 4 6 8 10 12 Mönsterdjup (mm) Tot alt isgreppsvärde Odubbade vinterdäck Dubbutstick 0,9 mm och större Dubbutstick mindre än 0,9 mm Sommardäck T
Sommardäck V
Diagram 23 Mönsterdjup – Totalt isgreppsvärde på slät is vid-3ºC.
Dubbade och odubbade däck. Skrovlig is -3°C Mönsterdjup - Totalt isgreppsvärde
y = -0.2565x2 + 3.0927x + 188.79 R2 = 0.0015 y = 3.9183x2 - 55.88x + 422.64 R2 = 0.1898 y = -2.7668x + 213.24 R2 = 0.0268 y = 18,817x - 2,0881 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 0 2 4 6 8 10 12 Mönsterdjup (mm) T o tal t i s g rep p svär d e Odubbade vinterdäck Dubbutstick 0,9 mm och större Dubbutstick mindre än 0,9 mm Sommardäck T
Sommardäck V
5.8
Inverkan av däckets slitbanehårdhet på isgreppet
Av diagram 25–27 framgår att det totala isgreppet minskar med ökande slitbane-hårdhet. Trenden är statistiskt säkrast för de odubbade vinterdäcken och osäkrast för dubbdäcken med större dubbutstick. Den sistnämnda kategorin har klart högsta totala isgreppet på samtliga underlag.
Dubbade och odubbade däck. Våt is Slitbanehårdhet -Totalt isgreppsvärde
y = -1,1633x + 228,66 R2 = 0,0479 y = -3,0764x + 295,06 R2 = 0,4901 y = -2,2435x + 236,09 R2 = 0,6182 y = -2,8684x + 274,29 y = 1,1488x + 10,393 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 40 45 50 55 60 65 70 75 Slitbanehårdhet (Shore) Tot alt isgreppsvärde Odubbade vinterdäck Dubbutstick 0,9 mm och större Dubbutstick mindre än 0,9 mm Sommardäck T Sommardäck V
Diagram 25 Slitbanehårdhet – Totalt isgreppsvärde på våt slät is.
Dubbade och odubbade däck. Slät is vid -3 ° C Slitbanehårdhet - Totalt isgreppsvärde
y = -1.5466x + 224.91 R2 = 0.5123 y = -3.0952x + 351.39 R2 = 0.425 y = -4.5256x + 412.35 R2 = 0.3151 y = 12,582x - 717,53 y = 1,5718x + 8,317 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 40 45 50 55 60 65 70 75 Slitbanehårdhet (Shore) Total t i s gr eppsvär de Odubbade vinterdäck Dubbutstick 0,9 mm och större Dubbutstick mindre än 0,9 mm Sommardäck T Sommardäck V
Diagram 26 Slitbanehårdhet – Totalt isgreppsvärde på slät is vid-3ºC.
Dubbade och odubbade däck. Skrovlig is -3°C Slitbanehårdhet -Totalt isgreppsvärde
y = -3.1905x + 393.33 R2 = 0.8966 y = -3.2275x + 386.13 R2 = 0.7366 y = 0.1706x + 148.31 R2 = 0.0577 y = 1.5718x + 8.317 y = -6,8617x + 616,11 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 40 45 50 55 60 65 70 75 Slitbanehårdhet (Shore) Tot alt isgreppsvärde Odubbade vinterdäck Dubbutstick 0,9 mm och större Dubbutstick mindre än 0,9 mm Sommardäck T Sommardäck V
5.9 Inverkan av dubbutsticket hos dubbdäck på
is-greppet
Av diagram 28–30 framgår att det totala isgreppet ökar med dubbutsticket på samtliga ytor. Trenden är starkast på våt is (cirka 80 enheter/mm och svagast på skrovlig is (cirka 50 enheter /mm).
Dubbade däck. Våt is. Dubbutstick - Totalt isgreppsvärde
y = 79,815x + 64,116 R2 = 0,4895 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 Dubbutstick (mm) Totalt isgreppsvärde
Diagram 28 Dubbutstick – Totalt isgreppsvärde på våt is.
Dubbade däck. Slät is vid -3 ° C Dubbutstick - Totalt isgreppsvärde
y = 45,784x + 111,09 R2 = 0,593 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 Dubbutstick (mm) Total t i s gr eppsvär de
Diagram 29 Dubbutstick – Totalt isgreppsvärde på slät is -3ºC.
Dubbade däck. Skrovlig is -3°C Dubbutstick - Totalt isgreppsvärde
y = 52,271x + 171,06 R2 = 0,3445 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 Dubbutstick (mm) Tot alt isgreppsvärde
5.10 Inverkan av dubbkraften hos dubbdäck på isgreppet
Av diagram 31–33 framgår att det totala isgreppet ökar med dubbkraften på samtliga ytor. Trenden är starkast på våt is (cirka 70 enheter/100N och svagast på skrovlig is (cirka 40 enheter /100 N).
Dubbade däck. Våt is. Dubbkraft - Totalt isgreppsvärde
y = 0,675x + 56,322 R2 = 0,6775 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 0,0 20,0 40,0 60,0 80,0 100,0 120,0 140,0 160,0 180,0 200,0 220,0 Dubbkraft (N) Total t i s gr eppsvär de
Diagram 31 Dubbkraft – Totalt isgreppsvärde på våt is.
Dubbade däck. Slät is vid -3 ° C Dubbkraft - Totalt isgreppsvärde
y = 0,5471x + 96,446 R2 = 0,7195 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 0,0 50,0 100,0 150,0 200,0 Dubbkraft (N) Total t i s gr eppsvär de
Diagram 32 Dubbkraft – Totalt isgreppsvärde på slät is -3ºC.
Dubbade däck. Skrovlig is -3°C Dubbkraft - Totalt isgreppsvärde
y = 0,3775x + 173,63 R2 = 0,3776 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 0,0 50,0 100,0 150,0 200,0 250,0 Dubbkraft (N) Total t i s gr eppsvär de
5.11 Ringtryckets inverkan på isfriktionen
Studien som utfördes på ett nytt odubbat vinterdäck visade att ringtrycket inte nämnvärt påverkar isfriktionen på slät is vid -3ºC i något avseende för detta däck inom intervallet 180 till 220 kPa (se bilaga 1 tabell 3). Detta resultat ger en indikation om att sambandet är svagt eller obefintligt för personbilsdäck i all-mänhet inom detta begränsade tryckområde som är typiskt för personbilar i trafik.
5.12 Kompletterande
undersökning
VTI har på uppdrag av däckbranschen jämfört nya odubbade vinterdäck med däck av samma typ och fabrikat fackmässigt lagrade under 3 år på slät is vid -3°C före och efter inkörning.
6
Slutsatser och allmänna synpunkter på
vinter-däck
6.1 Slutsatser
6.1.1 Odubbade däck
• Resultaten för odubbade vinterdäck på de tre isytorna gav likartade trender. • Friktionen för begagnade däck minskar med ökande ålder, mest under de
första 6–8 åren.
• Friktionen var dock klart olika. Våt is lägst, skrovlig is högst.
• För obegagnade däck har någon friktionssänkning inte kunnat påvisas efter tre år.
• Tydligt samband mellan mönsterdjup och isfriktion saknas i aktuellt intervall, 10–4 mm.
• Friktionen minskar med ökande slitbanehårdhet. Denna ökar till cirka 8 års ålder.
• Spridningen i resultat mellan olika däcktyper, även i nyskick, är stor.
6.1.2 Dubbade däck, dubbutstick under 0,9 mm
• Ålder: På våt is och skrovlig is vid -3°C minskar friktionen med åldern. På slät is vid -3°C har inte något samband kunnat påvisas.
• Mönsterdjup: På våt is ökar friktionen med ökat mönsterdjup. På slät och skrovlig is vid -3°C har inte något samband kunnat visas.
• Slitbanehårdhet: Friktionen minskar med ökande hårdhet på samtliga ytor. Hårdheten ökar till cirka 8 års ålder.
• Spridningen i resultat mellan olika däcktyper, även i nyskick, är stor.
6.1.3 Dubbade däck, utstick 0,9 mm och större
• Ålder: Friktionen visar inte någon entydig åldersberoende trend. Dubbutstick och dubbkraft avgör i första hand isgreppet. På slät is minskar friktionen med åldern eftersom gamla däck med bra utstick och dubbkraft saknas i studien. Trenden beror på slitage inte på ålder.
• Mönsterdjup: Friktionen stiger med mönsterdjupet beroende på samvariation med dubbkraft.
• Hårdhet: Trend till minskad friktion med ökande hårdhet.
• Spridningen i resultat mellan olika däcktyper, även i nyskick, är stor.
6.1.4 Dubbade däck, dubbutstick och dubbkraft
• Dubbutstick: Det totala isgreppet ökar med dubbutsticket på samtliga ytor. Trenden är starkast på våt is (cirka 80 enheter/mm) och svagast på skrovlig is (cirka 50 enheter /mm).
• Dubbkraft: Det totala isgreppet ökar med dubbkraften på samtliga ytor. Trenden är starkast på våt is (cirka 70 enheter/100N) och svagast på skrovlig is (cirka 40 enheter /100 N).
• Dubbkraften ökar med dubbutsticket och mönsterdjupet. Stort dubbutstick vanligast vid stort mönsterdjup, möjligt ner till cirka 4 mm.
