<Desc/Clms Page number 1>
Die Erfindung bezieht sich auf einen Spike für Kraftfahrzeugreifen mit einem Schaft und Verankerungsfuss des Spikes bildenden, von einem Kunststoffmantel sackförmig umschlossenen Grundkörper, in dem zentrisch ein Hartmetallstift festsitzt.
Die Verwendung von Spikes für Kraftfahrzeugreifen bringt im wesentlichen zwei grosse Problemkreise mit sich, die das Fahrverhalten und die Wirksamkeit des Reifens stark beeinflussen. Die eine Schwierigkeit liegt in der relativ hohen Erwärmung des Spike beim Betrieb und die andere in der Erreichung eines möglichst stabilen Sitzes des Spike im Reifen. Beide Probleme sind eng miteinander verbunden und können demnach nur gemeinsam einer befriedigenden Lösung zugeführt werden, was auch aus der bisher überschaubaren Entwicklung der Spikes deutlich hervorgeht.
Begonnen hat man damit, die Hartmetallstifte in Fassungen aus Aluminium, Messing, Rotguss und dann in Fassungen aus Sonderstahl und aus der heutzutage in der Praxis verwendeten Bleistahl-Speziallegierung einzusetzen. Aluminium erwies sich dabei als unbrauchbar, weil sich beim Fahren der Hartmetallstift in der verhältnismässig weichen Fassung zunächst schräg stellte und durch die so entstehende grössere Angriffsfläche der Spike schliesslich aus der Reifenlauffläche herausgearbeitet wurde. Auch die etwas grössere Festigkeit von Messing und Rotguss konnte diesem Problem nicht Herr werden. Die später verwendeten Fassungen aus Sonderstahl weisen zwar die erforderlichen Festigkeitseigenschaften auf, führten jedoch gleichzeitig, insbesondere auf trockener Fahrbahn zu nachteiliger Funkenbildung und Geräuschentwicklung.
Der Hauptnachteil aller Metallfassungen und vor allem der Stahlfassungen liegt aber in der überaus guten Wärmeleitfähigkeit der Metalle.
Die beim Fahren im Hartmetallstift entstehende relativ grosse Wärme wird dadurch unmittelbar an die den Spike umgebenden Reifenteile übertragen und das Reifenmaterial im Bereiche der Spikes zerstört. Der Gummi verrottet nämlich durch diese Wärmeeinwirkung, der Spike verliert seinen Halt im Reifen und wird beim Fahren herausgezogen bzw. herausgearbeitet.
Man ging nun einen Schritt weiter und stellte die den Hartmetallstift aufnehmende Fassung aus Kunststoff her, der einen wesentlich geringeren Wärmeleitkoeffizienten aufweist als ein Metall. Man hoffte, durch die Verwendung von Kunststoffen die den Spike umgebenden Gummiteile vor der schädlichen Wirkung der beim Betrieb entstehenden Wärme zu schützen und nahm dafür den Nachteil der geringeren Festigkeit in Kauf, was auch oft zu einem Lockern der Hartmetallstifte in den Kunststoffassungen, zu einem Ausbrechen von Randteilen der Fassungen und sogar zu Brüchen vor allem am übergang vom Spikeschaft zum Verankerungsfuss führte.
Auch das Ziel des Wärmeschutzes konnte nur bis zu einem gewissen Ausmass erreicht werden, denn es stellte sich heraus, dass die relativ grosse Hitze, die sich im Metallstift aufstaut, die Kunststoffassungen angreift und der Kunststoff an den Berührungsstellen mit dem Hartmetallstift verkohlt wird. Die Folge davon ist, dass der Stift in seiner Fassung keinen genügenden Halt mehr findet und herausfallen oder aus der Fassung herausgezogen werden kann. Dabei bleibt zwar die Fassung allein in der Reifenlauffläche stecken, doch bringt das keinerlei Nutzen mit sich. Um die Festigkeit der Fassungen zu erhöhen, wurde der Kunststoff glasfaserverstärkt. Weiters hat man in die Kunststoffassungen eine Verstärkungshülse aus Metellblech eingebettet, die mit Rippen, Laschen oder andern einwärts gerichteten Vorsprüngen örtlich am Hartmetallstift anliegt.
Die Festigkeit wurde auf diese Weise in ausreichendem Masse erhöht, jedoch das Wärmeproblem nicht gelöst. Da der Hartmetallstift nach wie vor in direkten Kontakt mit dem Kunststoff kam, wurden die oben geschilderten Nachteile nicht beseitigt.
Einen weiteren Ausweg versuchte man, indem der Hartmetallstift in eine Aluminiumfassung eingesetzt und diese wieder mit einem Kunststoffmantel umgeben wurde. Diese Lösung kann aber weder die Nachteile der Spikes mit reiner Metallfassung noch die der Spikes mit Kunststoffassung beheben. Die Aluminiumfassung trägt nämlich als massiver Metallteil zur Erwärmung des Spike bei und ist ausserdem ein sehr guter Wärmeleiter, der die vom Hartmetallstift herrührende Wärme auf den dünnen Kunststoffmantel überträgt. Dadurch tritt die Zerstörung des Kunststoffes durch Wärme ein, der Spike wird locker, die Wärme kann direkt auf den Gummi übertragen werden und diesen zerstören, was schliesslich zum Verlust des Spike führt. Dazu kommt noch, dass der Kunststoffmantel den Verankerungsfuss des Spike nicht umschliesst, sondern die nach innen zeigende Stirnfläche frei lässt.
Gerade in diesem Bereich aber befindet sich die für einen guten Sitz des Spike im Reifen empfindlichste Stelle und daher ist ein langes Halten des Spike wegen der auch hier auftretenden Wärmeschäden am Gummi nicht zu erwarten. Selbstverständlich bleibt auch der Nachteil der zu geringen Festigkeit des Aluminium, die ein Schrägstellen des Metallstiftes mit all seinen Folgen nicht verhindern kann, bestehen.
Es wurde nun ein ganz anderer Weg beschritten und der Hartmetallstift in einen Grundkörper aus Sinterstahl eingesetzt. Der Sinterkörper ist wegen seiner porösen Beschaffenheit ein schlechter Wärmeleiter und, da er ausserdem eine grosse Festigkeit aufweist, eignet er sich bestens für die Verwendung als Grundkörper bzw.
Fassung eines Spikes. Der an dieser Spikeform haftende Nachteil ist jedoch der, dass die wärmeisolierende Wirkung des Sinterstahls bei stärkeren Erwärmungen doch nicht ganz ausreicht, um bei längerer Betriebszeit eine Verhärtung des den Spike umgebenden Gummis sicher zu vermeiden.
Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, einen Spike zu schaffen, der auch bei extremsten Bedingungen in der Reifenoberfläche gut festsitzt und eine Beschädigung des Reifengummis auch bei übermässiger Erwärmung des Hartmetallstiftes auf jeden Fall ausschliesst.
Ausgehend von einem Spike mit einen Schaft und Verankerungsfuss bildenden, von einem
<Desc/Clms Page number 2>
Kunststoffmantel sackförmig umschlossenen Grundkörper, in dem zentrisch ein Hartmetallstift festsitzt, löst die Erfindung diese Aufgabe dadurch, dass der Grundkörper in an sich bekannter Weise aus Sinterstahl hergestellt ist.
Der Grundkörper aus Sinterstahl besitzt eine so grosse Festigkeit und vermag dem eingesetzten Hartmetallstift einen so sicheren Halt zu geben, dass auch aussergewöhnlich grosse Biegemomente, die auf den Metallstift wirken sollten, den Sitz des Stiftes im Grundkörper nicht lockern oder gar ein Schrägstellen des Stiftes verursachen könnten, wodurch ein Herausarbeiten des Hartmetallstiftes aus dem Grundkörper mit Sicherheit vermieden wird.
Die wärmeisolierende Wirkung des Sinterstahls wird durch die Kunststoffummantelung noch derart erhöht, dass auch die den Spike umgebenden Gummiteile bei stärkster Erwärmung des Hartmetallstiftes keinen Schaden nehmen können. Dabei ist die sackartige Umschliessung des Verankerungsfusses durch den Kunststoffmantel besonders wichtig, denn dadurch wird jede direkte Berührung des Sinterstahls mit dem Reifengummi vermieden und es besteht keine Gefahr einer Übererwärmung der Reifenteile im Bereich der Spikes. Der Gummi verrottet nicht und so kann der Reifen dem Grundkörper und damit dem ganzen Spike einen dauerhaften Halt bieten.
Der Gewichtsvorteil, den der Spike mit einer Kunststoffassung gegenüber dem Spike mit Vollmetallfassung besitzt, ist auch bei der die Erfindung bildenden Ausführung weitgehend gegeben, da hier das Volumen vom Sinterkörper mit relativ niedrigem spez. Gewicht und im übrigen auch von Kunststoff gebildet wird. Einer der wesentlichen Vorteile des geringeren Gewichtes ist die Verminderung der Zentrifugalkräfte und damit der Aufprallenergie des Spike beim Fahren auf eis- und schneefreien Strassen. Diese Verminderung der Aufprallenergie hat wieder eine sehr wichtige Einschränkung der Verschleisserscheinungen der Strassendecke zur Folge.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in einem Ausführungsbeispiel schematisch im Schnitt dargestellt.
Ein Hartmetallstift--l--sitzt zentrisch in einem Grundkörper --2--, der mit einer Kunststoffummantelung--3--umschlossen ist. Der Grundkörper --2-- besteht aus Sinterstahl und bildet
EMI2.1
aus, um die angrenzenden Reifenteile vor einem zu starken Erwärmen zu schützen und so ein Verrotten des Reifens in der Umgebung der Spikes zu verhindern. Wichtig ist dabei die Umhüllung des ganzen Verankerungsfusses-5-mit Kunststoff, so dass der mögliche Wärmefluss besonders in diesem Bereich auch wirklich unterbunden wird und der sichere Halt des Spike im Reifen gewährleistet ist.
<Desc / Clms Page number 1>
The invention relates to a spike for motor vehicle tires with a base body which forms a shaft and anchoring foot of the spike and is enclosed in a sack-shaped manner by a plastic jacket and in which a hard metal pin is centrally located.
The use of studs for motor vehicle tires essentially gives rise to two major problem areas which have a strong influence on the driving behavior and the effectiveness of the tire. One difficulty lies in the relatively high heating of the spike during operation and the other in achieving the most stable possible fit of the spike in the tire. Both problems are closely linked and can therefore only be found together to a satisfactory solution, which is also clearly evident from the previously manageable development of the spikes.
It began with using the hard metal pins in frames made of aluminum, brass, gunmetal and then in frames made of special steel and the special lead steel alloy used in practice today. Aluminum turned out to be unusable because when driving the hard metal pin in the relatively soft mount initially tilted and the resulting larger contact surface finally carved the spike out of the tire tread. The somewhat greater strength of brass and gunmetal could not overcome this problem either. The special steel frames used later have the necessary strength properties, but at the same time, especially on dry roads, they lead to disadvantageous sparks and noise.
The main disadvantage of all metal frames and especially steel frames, however, is the extremely good thermal conductivity of the metals.
The relatively high heat generated in the hard metal pin when driving is thereby transferred directly to the tire parts surrounding the spike and the tire material is destroyed in the area of the spikes. The rubber rots through this heat effect, the spike loses its hold in the tire and is pulled out or worked out while driving.
One went a step further and manufactured the socket that accommodates the hard metal pin from plastic, which has a significantly lower coefficient of thermal conductivity than a metal. It was hoped that the use of plastics would protect the rubber parts surrounding the spike from the harmful effects of the heat generated during operation, and instead accepted the disadvantage of lower strength, which often resulted in the hard metal pins loosening in the plastic sockets and breaking out of edge parts of the sockets and even to breaks, especially at the transition from the spike shaft to the anchoring foot.
The goal of thermal protection could only be achieved to a certain extent, because it turned out that the relatively high heat that builds up in the metal pin attacks the plastic mounts and the plastic is charred at the points of contact with the hard metal pin. The consequence of this is that the pen no longer finds sufficient hold in its socket and can fall out or be pulled out of the socket. The socket alone remains stuck in the tire tread, but there is no benefit whatsoever. To increase the strength of the frames, the plastic was reinforced with glass fiber. Furthermore, a reinforcing sleeve made of sheet metal has been embedded in the plastic mounts, which rests locally on the hard metal pin with ribs, tabs or other inwardly directed projections.
The strength was increased sufficiently in this way, but the heat problem was not solved. Since the hard metal pin still came into direct contact with the plastic, the disadvantages described above were not eliminated.
Another way out was tried by inserting the hard metal pin into an aluminum socket and surrounding it with a plastic jacket. However, this solution can neither eliminate the disadvantages of the spikes with a purely metal mount nor those of the spikes with a plastic mount. As a solid metal part, the aluminum frame contributes to the heating of the spike and is also a very good heat conductor, which transfers the heat from the hard metal pin to the thin plastic jacket. As a result, the plastic is destroyed by heat, the spike becomes loose, the heat can be transferred directly to the rubber and destroy it, which ultimately leads to the loss of the spike. In addition, the plastic jacket does not enclose the anchoring foot of the spike, but leaves the inward-facing end face free.
However, it is precisely in this area that the most sensitive point for a good fit of the spike in the tire is located and therefore long-term holding of the spike is not to be expected because of the heat damage to the rubber that also occurs here. Of course, the disadvantage of the too low strength of the aluminum, which cannot prevent the metal pin from tilting with all its consequences, remains.
A completely different approach has now been taken and the hard metal pin is inserted into a base body made of sintered steel. Due to its porous nature, the sintered body is a poor conductor of heat and, since it also has great strength, it is ideally suited for use as a base body or
Setting of a spike. The disadvantage of this spike shape, however, is that the heat-insulating effect of the sintered steel is not quite sufficient when it is heated to a greater extent to reliably prevent the rubber surrounding the spike from hardening over longer periods of operation.
The invention is therefore based on the object of creating a spike which is firmly attached to the tire surface even under the most extreme conditions and which in any case rules out damage to the tire rubber even if the hard metal pin is excessively heated.
Starting from a spike with a shaft and anchoring foot forming, from one
<Desc / Clms Page number 2>
The invention solves this problem in that the base body is made from sintered steel in a manner known per se, with a base body enclosed in a sack-like manner and in which a hard metal pin is centrally located.
The base body made of sintered steel is so strong and able to give the hard metal pin used such a secure hold that even exceptionally large bending moments that should act on the metal pin do not loosen the seat of the pin in the base body or even cause the pin to tilt , whereby working out of the hard metal pin from the base body is definitely avoided.
The heat-insulating effect of the sintered steel is increased by the plastic coating in such a way that even the rubber parts surrounding the spike cannot be damaged if the hard metal pin is extremely hot. The sack-like enclosure of the anchoring foot by the plastic jacket is particularly important because this avoids any direct contact between the sintered steel and the tire rubber and there is no risk of overheating of the tire parts in the area of the spikes. The rubber does not rot and so the tire can offer the base body and thus the entire spike a permanent hold.
The weight advantage that the spike with a plastic mount has over the spike with a full metal mount is also largely given in the embodiment forming the invention, since here the volume of the sintered body with a relatively low spec. Weight and is also made of plastic. One of the main advantages of the lower weight is the reduction of centrifugal forces and thus the impact energy of the spike when driving on roads free of ice and snow. This reduction in impact energy again results in a very important reduction in the wear and tear on the road surface.
In the drawing, the subject matter of the invention is shown schematically in section in one embodiment.
A hard metal pin - l - sits centrally in a base body --2 - which is enclosed with a plastic coating - 3 -. The main body --2-- consists of sintered steel and forms
EMI2.1
in order to protect the adjacent parts of the tire against excessive heating and thus prevent the tire from rotting in the vicinity of the spikes. It is important here to encase the entire anchoring foot-5-with plastic, so that the possible flow of heat, especially in this area, is really prevented and the secure hold of the spike in the tire is guaranteed.