VTI meddelande 923 2003 Nya och begagnade vinterdäcks friktion på slät is Undersökning avseende inverkan av ålder, mönsterdjup, slitbanehårdhet, dubbutstick och dubbkraft Olle Nordström
VTI meddelande 923 2003 Nytryck 2011-03 Nya och begagnade vinterdäcks friktion på slät is Undersökning avseende inverkan av ålder, mönsterdjup, slitbanehårdhet, dubbutstick och dubbkraft Olle Nordström Foto: Olle Nordström, VTI
Utgivare: Publikation: VTI meddelande 923 Utgivningsår: 2003 Projektnummer: 80454 581 95 Linköping Projektnamn: Nya och begagnade vinterdäcks isfriktion Författare: Olle Nordström Uppdragsgivare: Vägverkets skyltfond och Norska Vegdirektoratet Titel: Nya och begagnade vinterdäcks friktion på slät is. 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 användning av vinterdäck över en viss ålder t.ex. 10 år skulle förbjudas. Mycket lite forskningsdata 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. Denna är den första av tre delstudier. 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. Undersökningen har omfattat 20 dubbade och 33 odubbade vinterdäck samt 4 sommardäck, huvudsakligen av de i Sverige vanligaste däckfabrikaten Gislaved, Good Year och Michelin i storlek 185/65-15. Huvuddelen av däcken hade körts i vanlig trafik och varierade i ålder från 3 (1998) till 15 år (1986). 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 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.vid denna studie har proven utförts på slät is nära noll grader C (-3 C). Kompletterande studier på skrovlig is och på våt is kommer att göras de närmaste åren. De nya endast inkörda vinterdäcken var klart bättre än genomsnittet av de äldre däcken. I åldersintervallet 5 15 år kunde någon signifikant försämring med tilltagande ålder inte påvisas för vare sig odubbade eller dubbade vinterdäck. Resultaten visar också att på detta underlag dubbade däck som grupp fortfarande är klart överlägsna odubbade däck inklusive de speciella ej dubbningsbara vinterdäck som brukar benämnas friktionsdäck. Friktionsskillnaderna inom resp. grupp är dock stor. 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 redovisas dock i denna rapport. Resultaten visar inte på någon försämring vid lagring upp till tre år. ISSN: Språk: Antal sidor: 0347-6049 Svenska 51 + 3 Bilagor
Publisher: Publication: VTI meddelande 923 Published: 2003 Project code: 80454 SE-581 95 Linköping Sweden Project: The friction on ice for new and used winter tyres Author: Sponsor: Olle Nordström The (Personal Registration) Plate Fund of the Swedish National Road Administration and the Norvegian Public Road Administration Title: The friction on smooth ice for new and used winter tyres. 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. This is the first of three part studies. 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 studded and 33 non studded winter tyres and 4 summer tyres mainly of the in Sweden popular brands Gislaved, Michelin and Good Year of size 185/65-R15. Most of the tyres had been driven in ordinary traffic and varied in age from three (1998) to fifteen (1986) years. 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. The tests in this part investigation were carried out on smooth black ice near zero degrees centigrade (-3 C). Investigations on rough ice and wet ice will follow in the next few years. 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 within the groups are however quite large. 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 is however presented in this report. The results here showed no deterioration within 3 years of storage. ISSN: Language: No. of pages: 0347-6049 Swedish 51 + 3 Appendices
Förord Undersökningen har bekostats av Vägverkets skyltfond samt av Norska Vegdirektoratet. Den har genomförts vid VTI av Henrik Åström, Olle Nordström, vilka ansvarat för planering, databearbetning och rapportskrivning och Romuald Banek som ansvarat för provens praktiska genomförande. Vid VTI har även Gudrun Öberg medverkat vid rapportgranskningen. Vidare har Göran L. Andersson vid Vägverkets fordonsavdelning och Reidar Henry Svendsen vid Norska Vegdirektoratets kjöretöy- og kontrollkontor medverkat vid planering och rapportgranskning. Begagnade däck har välvilligt ställts till förfogande av Däckhuset vid Jägarvallen i Linköping, Gummicentralen AB i Linköping samt anställda vid VTI. Linköping april 2003 Olle Nordström VTI meddelande 923
VTI meddelande 923
Innehållsförteckning Sid Sammanfattning 7 Summary 9 1 Bakgrund och syfte 13 2 Omfattning 14 2.1 Provade däck 14 2.2 Antal prov 16 3 Metod 17 4 Resultatmått 19 5 Resultat 23 5.1 Ålder mönsterdjup 23 5.2 Ålder slitbanehårdhet 23 5.3 Ålder dubbutstick 24 5.4 Ålder dubbkraft 25 5.5 Dubbutstick dubbkraft 25 5.6 Ålder isfriktion 26 5.6.1 Maximal bromsfriktion 26 5.6.2 Bromsfriktion vid låst hjul 27 5.6.3 Maximal sidfriktion (kurvtagningsförmåga) 27 5.6.4 Sidfriktion (kurvtagningsförmåga) vid 20º avdriftsvinkel 28 5.6.5 Bromsstabilitet 28 5.6.6 Styrstabilitet 29 5.6.7 Totalt isgreppsvärde 29 5.7 Mönsterdjup isfriktion 31 5.7.1 Maximal bromsfriktion 31 5.7.2 Bromsfriktion vid låst hjul 31 5.7.3 Maximal sidfriktion (kurvtagningsförmåga) 32 5.7.4 Sidfriktion (kurvtagningsförmåga) vid 20º avdriftsvinkel 32 5.7.5 Bromsstabilitet 33 5.7.6 Styrstabilitet 33 5.7.7 Totalt isgreppsvärde 34 5.8 Slitbanehårdhet isfriktion 35 5.8.1 Maximal bromsfriktion 35 5.8.2 Bromsfriktion vid låst hjul 35 5.8.3 Maximal sidfriktion (kurvtagningsförmåga) 36 5.8.4 Sidfriktion (kurvtagningsförmåga) vid 20º sladd avdriftsvinkel 36 5.8.5 Bromsstabilitet 37 5.8.6 Styrstabilitet 37 5.8.7 Totalt isgreppsvärde 38 5.9 Dubbutstick isfriktion 39 5.9.1 Maximal bromsfriktion 39 5.9.2 Bromsfriktion vid låst hjul 39 5.9.3 Maximal sidfriktion (kurvtagningsförmåga) 40 5.9.4 Sidfriktion (kurvtagningsförmåga) vid 20º avdriftsvinkel 40 5.9.5 Bromsstabilitet 41 VTI meddelande 923
5.9.6 Styrstabilitet 41 5.9.7 Totalt isgreppsvärde 42 5.10 Dubbkraft isfriktion 42 5.10.1 Maximal bromsfriktion 42 5.10.2 Bromsfriktion vid låst hjul 43 5.10.3 Maximal sidfriktion (kurvtagningsförmåga) 43 5.10.4 Sidfriktion (kurvtagningsförmåga) vid 20º avdriftsvinkel 44 5.10.5 Bromsstabilitet 44 5.10.6 Styrstabilitet 45 5.10.7 Totalt isgreppsvärde 45 5.11 Totalt isgrepp Bromssträcka 46 5.12 Totalt isgrepp Maximal kurvhastighet 47 5.13 Ringtryckets inverkan på isfriktionen 48 6 Slutsatser och allmänna synpunkter på vinterdäck 49 6.1 Slutsatser 49 6.2 Allmänna synpunkter på vinterdäck 49 7 Referenser 51 Bilagor: Bilaga 1: Bilaga 2: Bilaga 3: Data för provade däck (tabell) Foto över olika däckmönster Resultat av ålderns inverkan på isfriktionen för obegagnade och endast inkörda däck VTI meddelande 923
Diagramförteckning Sid Diagram 1 Åldersfördelning för de provade vinterdäcken 16 Diagram 2 Samband mellan friktionstal och bromssträcka resp. stoppsträcka från 50 km/h 19 Diagram 3 Samband mellan friktionstal och bromssträcka resp. stoppsträcka från 70 km/h 20 Diagram 4 Samband mellan friktionstal och bromssträcka resp. stoppsträcka från 90 km/h 20 Diagram 5 Samband mellan friktionstal och bromssträcka resp. stoppsträcka från 110 km/h 21 Diagram 6 Ålder mönsterdjup 23 Diagram 7 Ålder slitbanehårdhet 24 Diagram 8 Ålder dubbutstick 24 Diagram 10 Dubbutstick dubbkraft 25 Diagram 11 Ålder Maximal bromsfriktion 26 Diagram 12 Ålder Bromsfriktion vid låst hjul 27 Diagram 13 Ålder Maximal sidfriktion (kurvtagningsförmåga) 27 Diagram 14 Ålder Sidfriktion (kurvtagningsförmåga) vid 20º avdriftsvinkel 28 Diagram 16 Ålder Styrstabilitet 29 Diagram 17 Ålder 0 15 år Totalt isgreppsvärde 30 Diagram 18 Ålder 5 15 år Totalt isgreppsvärde 30 Diagram 19 Mönsterdjup Maximal bromsfriktion 31 Diagram 20 Mönsterdjup Bromsfriktion vid låst hjul 31 Diagram 21 Mönsterdjup Maximal sidfriktion (kurvtagningsförmåga) 32 Diagram 22 Mönsterdjup Sidfriktion (kurvtagningsförmåga) vid 20º avdriftsvinkel 32 Diagram 23 Mönsterdjup Bromsstabilitet 33 Diagram 24 Mönsterdjup Styrstabilitet 33 Diagram 25 Mönsterdjup Totalt isgreppsvärde 34 Diagram 26 Slitbanehårdhet Maximal bromsfriktion 35 Diagram 27 Slitbanehårdhet Bromsfriktion vid låst hjul 35 Diagram 28 Slitbanehårdhet Maximal sidfriktion (kurvtagningsförmåga 36 Diagram 29 Slitbanehårdhet Sidfriktion (kurvtagningsförmåga) vid 20º avdriftsvinkel (sladd) 36 Diagram 30 Slitbanehårdhet Bromsstabilitet 37 Diagram 31 Slitbanehårdhet Styrstabilitet 37 Diagram 32 Slitbanehårdhet 45 60 Shore Totalt isgreppsvärde 38 Diagram 33 Slitbanehårdhet 60 75 Shore Totalt isgreppsvärde 38 Diagram 34 Dubbutstick Maximal bromsfriktion 39 Diagram 35 Dubbutstick Bromsfriktion vid låst hjul 39 Diagram 36 Dubbutstick Maximal sidfriktion (kurvtagningsförmåga) 40 Diagram 37 Dubbutstick Sidfriktion (kurvtagningsförmåga) vid 20º avdriftsvinkel 40 Diagram 38 Dubbutstick Bromsstabilitet 41 Diagram 39 Dubbutstick Styrstabilitet 41 Diagram 40 Dubbutstick Totalt isgreppsvärde 42 Diagram 41 Dubbkraft Maximal bromsfriktion 42 Diagram 42 Dubbkraft Bromsfriktion vid låst hjul 43 Diagram 43 Dubbkraft Maximal sidfriktion (kurvtagningsförmåga) 43 VTI meddelande 923
Diagram 44 Dubbkraft Sidfriktion (kurvtagningsförmåga) vid 20º avdriftsvinkel (sladd) 44 Diagram 45 Dubbkraft Bromsstabilitet 44 Diagram 46 Dubbkraft Styrstabilitet 45 Diagram 47 Dubbkraft Totalt isgreppsvärde 45 Diagram 48 Totalt isgrepp ABS-bromssträcka från 70 km/h 46 Diagram 49 Totalt isgrepp Bromssträcka med låsta hjul från 70 km/h 46 Diagram 50 Totalt isgrepp Maximal kurvhastighet i 100 m radie 47 Diagram 51 Totalt isgrepp Maximal kurvhastighet vid 20 grader sladd i 100 m radie 47 VTI meddelande 923
Nya och begagnade vinterdäcks friktion på slät is. Undersökning avseende inverkan av ålder, mönsterdjup, slitbanehårdhet, dubbutstick och dubbkraft av Olle Nordström Statens väg- och transportforskningsinstitut (VTI) 581 95 Linköping Sammanfattning Dubbdäck överlägsna på isigt väglag. Ingen åldersförsämring för vinterdäck. På slät is, nära noll grader C, är dubbade däck som grupp fortfarande klart överlägsna odubbade däck inklusive de speciella ej dubbningsbara vinterdäck som brukar benämnas friktionsdäck. Friktionsskillnaderna inom resp. grupp är dock stor. De nya endast inkörda vinterdäcken var klart bättre än genomsnittet av de äldre däcken. I åldersintervallet 5 15 år kunde någon signifikant försämring med tilltagande ålder inte påvisas för vare sig odubbade eller dubbade vinterdäck. Projektet som bekostats av Vägverkets skyltfond och Norska Vegdirektoratet har undersökt hur isfriktionen hos vinterdäck för personbilar påverkas av ålder, slitbanehårdhet och mönsterdjup samt för dubbdäck även inverkan av dubbutstick och statisk dubbkraft. Undersökningen har omfattat 20 dubbade och 33 odubbade vinterdäck samt 4 sommardäck, huvudsakligen av de i Sverige vanligaste däckfabrikaten Gislaved, Good Year och Michelin storlek 185/65-15. Huvuddelen av däcken hade körts i vanlig trafik och varierade i ålder från 3 (1998) till 15 år (1986). Dessutom provades däck från 1994 som endast använts vid tidigare av skyltfonden bekostade friktionsprov på is och våt asfalt. Ett mindre antal nya vinterdäck har också provats. Som referens har även några nya sommardäck provats. Vid denna delstudie har proven utförts på ett av de ur trafiksäkerhetssynpunkt svåraste vinterväglagen som en gång motiverat tillkomsten av dubbdäck, nämligen slät is nära noll grader C (-3 C). Kompletterande studier på skrovlig is och på våt is kommer att göras de närmaste åren. 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 VTI-undersökning som redovisas i denna rapport ger exempel på att ett vinterdäck kan lagras åtminstone upp till 3 år utan att dess isfriktion försämras. Konstruktionsskillnader kan dock göra att ett nytillverkat däck får bättre eller sämre isfriktion än ett lagrat beroende på vad tillverkaren fokuserar på för egenskaper. Av de fyra nya sommardäck som provades var ett däck i hastighetsklass T resp. V tillverkade ett år tidigare än de andra. Det äldre V däcket hade bättre resultat men det äldre T däcket sämre. De bästa av dessa sommardäck var dock av samma fabrikat och hade hårdast slitbanegummi, varför skillnaderna troligen beror på konstruktiva skillnader. VTI meddelande 923 7
Inom det undersökta mönsterdjupsområdet 4 till 10 mm kunde någon påtaglig förbättring av isfriktionen med ökande mönsterdjup endast påvisas i intervallet 6 10 mm och med den starkaste trenden för de dubbade däcken med dubbutstick 0,9 mm och större. Ökande gummihårdhet för vinterdäcken gav en minskande friktion i intervallet 45 60 Shore. I intervallet 60 75 Shore kunde inte något samband mellan isfriktion och slitbanehårdhet påvisas. De nya vinterdäcken var klart mjukast. Sambandet mellan ålder och hårdhet i åldersintervallet 4 till 15 år var försumbart. Starkast effekt på friktionen hade dubbutstick och dubbkraft. Några gamla däck med stort dubbutstick och hög dubbkraft hade bland de bästa friktionsresultaten, likvärdiga med de nya dubbdäcken. Dubbdäck med dubbutstick under 0,9 mm och dubbkraft under 90 N gav dåliga friktionsresultat i klass med medeltalet för de begagnade dubbfria däcken i undersökningen. Spridningen i resultat för de odubbade däcken var också stor och kunde inte helt förklaras med de studerade variablerna ålder, mönsterdjup och hårdhet. Förklaringen ligger troligen i mönsterutformning och andra egenskaper hos gummit än hårdheten. De odubbade däcken uppvisar i allmänhet en väsentligt större friktionsförlust än de dubbade vid övergång från rullande till låst hjul vid bromsning resp. från liten till stor avdriftsvinkel (sladd) vid kurvtagning. Speciellt gällde detta de nya sommardäcken i hastighets klass V som i dag är vanliga på nyare personbilar. Att vid försök till maximal bromsning resp. kurvtagning oväntat få en kraftig reduktion av broms- resp. kurvtagningsförmåga bedöms som en allvarlig olycksriskfaktor speciellt som fordonets girstabilitet försämras allvarligt om friktionen på bakhjulen sjunker kraftigt vid bakaxelsladd. Som ett mått på stabilitet i bromsverkan har begreppet bromsstabilitetsfaktor definierats som kvoten mellan friktionen vid låst hjul och maximal bromsfriktion. Som ett mått på sladdstabilitet har en styrstabilitetsfaktor definierats som kvoten mellan sidfriktionen vid 20 graders sladdvinkel och maximal sidfriktion. Dubbdäck med stort dubbutstick och stor dubbkraft har speciellt jämfört med odubbade däck utöver bättre broms- och styrfriktion också bättre stabilitetsfaktorer. Resultaten visar också på tydliga skillnader mellan olika typer av dubbade däck resp. mellan olika typer av odubbade däck. De nya sommardäcken hade sämst stabilitetsfaktor. Odubbade vinterdäck hade som grupp sämre stabilitetsfaktor än de dubbade. Undersökningen har utförts med hjälp av en av VTI konstruerad klimatkontrollerad 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 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 vinterdäck. Vidare kan resultaten användas av forskare inom ämnesområdet. 8 VTI meddelande 923
The friction on smooth ice for new and used winter tyres. 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 Studded tyres are superior on icy roads. No significant influence of age on the ice friction of winter tyres. The results show that on ice near zero degrees C, 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 within the groups are however quite large. 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 aim of the investigation which is sponsored by the (Personal Registration) Plate Fund of the Swedish National Road Administration and of the Norwegian Public Road Administration 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 studded and 33 non studded winter tyres and 4 summer tyres mainly of the in Sweden popular brands Gislaved, Michelin and Good Year of size 185/65 -R15. Most of the tyres had been driven in ordinary traffic and varied in age from three (1998) to fifteen (1986) years. Tyres from 1994 only used in two earlier investigations also sponsored by the Plate Fund, one on ice and one on wet asphalt, and a small number of new winter tyres were also tested. As reference some new summer tyres were tested as well. The tests in this part investigation were carried out on smooth black ice near zero degrees centigrade (-3 C). This type of surface is one of the most dangerous with respect to traffic safety and has justified the development of studded tyres. Investigations on rough ice and wet ice will follow in the next few years. 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 presented in this report indicates that a winter tyre can be stored at least up to 3 years without reduction of its ice friction performance. Design changes can result in positive or negative change in ice friction depending on which properties the manufacturer has focused on. Of the four tested summer tyres one tyre in each of the two speed categories T and V were VTI meddelande 923 9
manufactured one year earlier than the other. The older V-tyre had better results but the older T-tyre worse. The best of these summer tyres were however from the same manufacturer and also had the hardest tread rubber why the differences probably is caused by construction rather than age. In the investigated tread depth range from 4 to 10 mm a significant improvement of the ice grip could only be found in the range from 6 to 10 mm and with the strongest tendency for the studded tyres with a stud protrusion of 0,9 mm and over. Increasing rubber hardness gave a decrease in friction in the range from 45 to 60 Shore. In the interval from 60 to 75 Shore no correlation could be found between ice friction and tread rubber hardness. The new tyres had the lowest shore numbers i.e. were the softest. In the range from 5 to 15 years no correlation between age and tread rubber hardness could be found. Stud protrusion and stud force had the strongest effect on the ice friction. Some very old tyres with large stud protrusion and stud force had among the best ice friction results comparable to those of the new studded tyres. Studded tyres with stud protrusion less than 0,9 mm and stud force below 90 N had clearly lower friction values comparable to the mean of the non studded used winter tyres in the investigation. The variation in results for the non studded tyres was also large and could not be explained by the studied variables age, tread depth and tread rubber hardness. The explanation lies probably in tread pattern and other rubber characteristics than hardness. The non studded tyres in general have a substantially larger drop in friction than the studded tyres from maximum friction condition to 20 degrees side slip angle or locked wheel friction condition. This was especially true for the summer tyres in the speed class V which are common on new cars. This means that a vehicle with non studded tyres has lower performance limit and is more difficult to handle under limit conditions on ice at temperatures near the melting point. An unexpected strong reduction of braking or cornering performance during maximum braking or cornering is seen as a serious accident risk factor especially as the yaw stability of the vehicle is seriously reduced if the friction of the rear wheels is drastically reduced during a rear wheel skid. As a measure of stability in braking performance a braking stability factor has been defined as the ratio between the locked wheel friction and the maximum braking friction As a measure of yaw stability a steering stability factor has been defined as the ratio between the 20 degree side slip angle lateral friction and the maximum lateral friction. Studded tyres with large stud protrusion and stud force have compared to non studded tyres not only better braking and cornering performance but also better braking and steering stability factors. 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. 10 VTI meddelande 923
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. VTI meddelande 923 11
12 VTI meddelande 923
1 Bakgrund och syfte Körning på vinterväglag ställer betydligt större krav på bilföraren ifråga om hastighetsanpassning och bedömning av erforderliga stoppsträckor eftersom tillgänglig friktion inte alltid räcker för tillämpning av normalt körbeteende på barmark. 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 vägledning 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 och slät is. Eftersom olycksrisken växer exponentiellt med minskande friktion (Wallman & Åström, 2001) är däckens friktion på ett av de halaste underlagen, slät is nära noll grader ett starkt inköpsargument. 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 undersökningar (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. Den föreliggande undersökningen har därför utförts på slät is nära noll grader (-3 C) i form av broms och kurvtagningsprov. Enligt vägverkets bestämmelser för däck (VVFS, 1994:5) 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. Syftet med projektet är i första hand att undersöka inverkan av ålder, slitbanehårdhet och mönsterdjup samt 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. VTI meddelande 923 13
2 Omfattning 2.1 Provade däck Undersökningen omfattar totalt 57 däck av totalt 12 däckfabrikat varav 53 vinterdäck och som referens 4 sommardäck av två fabrikat. Av vinterdäcken var 20 st 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). Begagnade odubbade vinterdäck Antal däck: 27 Antal fabrikat: 11 Antal typer: 17 Ålder (år) Däckfabrikat och typ 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Bridgestone Blizzak WS 15 1 Dunlop SP Winter Sport M2 1 1 Dunlop SP Arctic Gislaved NordFrost 65 Gislaved CityFrost 2 Gislaved EuroFrost 1 2 Kumho GripMax 745 1 Good Year Ultra Grip 4+ 1 2 Good Year Vect R3 1 Michelin Maxi-Ice 1 Michelin Alpin 1 Michelin X M+S 100 2 1 Pirelli Winter 210 1 1 Semperit Top-Grip 1 1 Uniroyal MS * Plus 44 1 Yokohama Guardex K2 1 Wiking Stop Norway M+S 3000 1 Begagnade dubbdäck med dubbutstick mindre än 0,9 mm Antal däck: 9 Antal fabrikat: 4 Antal typer: 6 Ålder (år) Däckfabrikat och typ 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Continental Wiking Stop 4000 1 Gislaved NordFrost 65 1 Gislaved NordFrost II 1 1 Michelin Ivalo 1 Michelin X M+S 260 1 2 Pirelli Winter S-2 1 x x 14 VTI meddelande 923
Begagnade dubbdäck med dubbutstick 0,9 mm och större Antal däck: 11 Antal fabrikat: 4 Antal typer: 8 Ålder (år) Däckfabrikat och typ 0 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Gislaved NordFrost 65 1 1 Gislaved Nordfrost II 1 1 Gislaved Nordfrost III 1 Good Year Ultra Grip 400 1 1 Good Year Ultra Grip 500 1 Michelin Ivalo 1 Michelin X M+S 260 1 Viking Stop 1 Nya sommardäck Hastighetsklass T Antal däck: 2 Antal fabrikat: 2 Antal typer: 2 Good Year GT2 E Michelin Energy Nya sommardäck Hastighetsklass V Antal däck: 2 Antal fabrikat: 2 Antal typer: 2 Goodyear Eagle NCT5 Michelin Pilote Primacy Nya odubbade vinterdäck Antal däck: 6 Antal fabrikat: 6 Antal typer: 6 Bridgestone Blizzak WS-50 Continental Conti WinterContact Gislaved SoftFrost (Referensdäck) Good Year Ultra Grip 6 Michelin Maxi Ice Nokian Hakkapeliitta Q Nya dubbade vinterdäck Antal däck: 3 Antal fabrikat: 3 Antal typer: 3 Gislaved NordFrost 3 Good Year Ultra Grip 500 Michelin Ivalo VTI meddelande 923 15
Åldersfördelning för vinterdäcken 9 8 Odubbade däck Dubbade däck 7 6 Antal däck 5 4 3 2 1 0 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 Diagram 1 Åldersfördelning för de provade vinterdäcken. Av de nya sommardäcken var två däck i varje hastighetsklass tillverkade under år 2001 och två under år 2000. Trots att största lagliga genomsnittliga dubbutstick för ett nytt däck är 1,2 mm hade ett av de nya dubbdäcken större utstick (1,4 mm). I trafik godkännes dock upp till 2 mm. Värdena som redovisas i bilaga 1 varierade från 0,1 mm till 1,8 mm. Dubbkraften som enligt bestämmelserna får vara max 120 N vid 1,2 mm utstick varierade från 130 N till 200 N. Även dessa värden redovisas i tabell 2. Samtliga nya däck hade något högre dubbkraft än tillåtet. 2.2 Antal prov Varje odubbat däck utsattes för 4 bromsprov och 4 styrprov jämt fördelade på två försöksdagar. Med dubbdäcken utfördes två bromsprov och två styrprov under en försöksdag. För att studera eventuell inverkan av ringtryck på friktionen utfördes för ett odubbat vinterdäck provserier vid tre olika tryck dvs. ytterligare 12 bromsprov och 12 styrprov. Totalt utfördes 300 bromsprov och 300 styrprov plus 80 kontrolldäcksprov med ett odubbat vinterdäck för kontroll av isfriktionens variation och cirka 160 ispoleringsprov för konditionering av isen i början av proven på respektive spår under de totalt 20 effektiva försöksdagarna. Därutöver utfördes ett antal förprov. Totalt utfördes cirka 900 prov i däckprovningsanläggningen. 16 VTI meddelande 923