BESCHREIBUNG
Auflageflächen, die zur Fortbewegung auf dem Boden dienen, sollen eine möglichst hohe Haftreibung auf dem Boden aufweisen, um die Antriebskräfte in Fortbewegung umzusetzen. Dies gilt für Schuhsohlen gleichermassen wie etwa für Fahrzeugreifen. Auf aperem Boden wird diese Aufgabe zufriedenstellend erfüllt von verschiedenen Materialien für solche Auflageflächen. Besonders verbreitet sind dazu Gummibeläge. Besonders bei Fahrzeugreifen werden grosse Anstrengungen unternommen, spezielle Gummimischungen zu entwickeln, die neben anderen Erfordernissen vor allem eine gute Haftreibung auf möglichst vielen verschiedenartigen Bodenbelägen aufweisen. Sind nun aber die Bodenbeläge mit Schnee oder gar mit Eis bedeckt, so fällt die maximale Haftreibung auf einen massiv kleineren Wert ab und die Fahrsicherheit wird stark beeinträchtigt. Sogenannte Spikes-Reifen lösen dieses Problem weitgehend.
Ihr grosser Nachteil ist jedoch darin zu sehen, dass sie bei aperer Strasse einen schlechteren Haftreibungskoeffizienten als spikesfreie Reifen haben und auch im normalen Gebrauch den Strassenbelag beschädigen, geschweige denn bei Gleitreibung infolge von brüskem Bremsen oder Beschleunigen. Der Vorteil dieser Spikes-Reifen auf schnee- oder eisbedeckter Fahrbahn wird also erkauft um den Preis massiver Strassenbeschädigungen bei normalen Strassenverhältnissen. Diese Tatsache hat die zuständigen Stellen in vielen Ländern bewogen, die Verwendung von Spikes-Reifen nur noch während einer eingeschränkten Zeit von einigen Wintermonaten oder nur noch auf bestimmten Strassenabschnitten zu erlauben. Weiter wurde aus denselben Gründen die zulässige Höchstgeschwindigkeit für Fahrzeuge, die mit solchen Reifen ausgerüstet sind, herabgesetzt.
Die Summe all dieser Einschränkungen, denen ein Benützer von Spikes-Reifen unterliegt, hat diesen Reifentyp sehr stark vom Markt verdrängt. Seine offensichtlichen Vorteile bei schnee- und eisbedeckter Fahrbahn werden nur noch von einer Minderheit genutzt. Aber nicht nur bei Fahrzeugreifen bringen Spikes gewisse Nachteile mit sich. Auch bei anderen Auflageflächen, z. B. Schuhsohlen gibt es ähnliche Probleme. Besonders ältere und gebrechliche Leute tragen bei glitschigem Boden gerne Schuhe, die mit einem spikes-ähnlichen, an die Schuhe befestigbaren Gleitschutz versehen sind. Damit lassen sich folgenschwere Stürze wirksam vermeiden. Andererseits muss ein solcher Gleitschutz bei jedem Betreten eines Gebäudes vom Schuh weggenommen werden, da sonst die dortigen Bodenbeläge beschädigt werden.
Diese Prozedur ist umständlich und gerade für gebrechliche Leute nicht ganz einfach, besonders wenn keine Sitzgelegenheit zur Verfügung steht.
Die vorliegende Erfindung stellt sich zur Aufgabe, all die genannten Probleme zu lösen. Der Zielkonflikt des Spikes Reifens soll damit behoben sein, so dass seine Vorteile auf Schnee und Eis nicht mit Nachteilen auf aperer Strasse im Vergleich zu spikes-freien Reifen verbunden sind. Gleichermassen soll die Erfindung auch ein Spikes-System für andere Auflageflächen wie z. B. Schuhsohlen schaffen und damit die bereits erwähnten Nachteile von einem mit Gleitschutz versehenen Schuhwerk eliminieren.
Diese Aufgabe wird gelöst von einer gleitempfindlichen Spike-Anordnung für zur Fortbewegung auf dem Boden dienende Auflageflächen. insbesondere für Fahrzeugreifen und Schuhsohlen, die dadurch gekennzeichnet ist, dass das als Spike wirkende Metallteil beweglich zu der Auflagefläche in einer zur Auflagefläche beweglich oder unbeweglich im Material der Auflagefläche gehaltenen Halterung gelagert ist, und dass ein als Steuerelement wirkendes Element mit Bodenberührung vorhanden ist, welches sich bei Schlupf der Auflagefläche auf dem Boden relativ zur Auflagefläche bewegt,
so dass dabei mittels einer kraftschlüssigen Verbin dung der Halterung mit dem Spike derselbe so in seiner Lage verändert wird dass er von der ursprünglich bei Haftreibung der Auflagefläche am Boden mit der Auflagefläche höchstens bündigen Lage in eine von der Auflagefläche vorstehende Lage versetzt wird und in dieser Lage Auflagekräfte ohne senkrechte Verschiebung zur Auflagefläche aufnimmt, indem er die Kräfte auf einen in die Auflagefläche mittelbar oder unmittelbar eingelassenen Anschlag überträgt, und dass mindestens ein Federelement vorhanden ist, welches beim Abheben der Auflagefläche vom Boden den Spike mittels rücktreibender Kräfte mittel- oder unmittelbar in seine ursprüngliche Lage zurückbringt, ferner dass Befestigungsmittel vorhanden sind, die eine lösbare Befestigung der Halterung am Material der Auflagefläche erlauben.
Zum Zweck der Nachstellbarkeit der Lagertiefe der eingesetzten Spikes in der Auflagefläche bei Reifenabrieb, können herausnehmbare Distanzelemente zwischen den Spikes und dem Material der Auflagefläche eingesetzt sein.
Die Grundidee ist es hierbei, zum Beispiel einen Fahrzeugreifen zu schaffen, dessen Haftfläche nur gerade dann von Spikes überragt wird, wenn es die gegebenen Erfordernisse nötig machen, das heisst, wenn die normale Haftreibung der Auflagefläche verlorengeht und Gleitreibung einzusetzen beginnt. In diesem Augenblick soll der Spike selbsttätig aus der Oberfläche in eine diese überragende Position ausfahren, und solange in dieser Position verweilen, solange er eine bestimmte Komponente von Führungs- oder Fortbewegungskräften überträgt. Mit dem Wiedereinsetzen von normaler Haftreibung durch die Reifenoberfläche soll er sich automatisch wieder unter das Niveau der Reifenoberfläche versenken. Nach dem gleichen Prinzip soll die erfindungsgemässe Spike-Anordnung auch in anderen Auflageflächen arbeiten, z.B. in Schuhsohlen.
Anhand der Zeichnungen im Anhang werden verschiedene Ausführungsformen als Beispiele der erfindungsgemässen Spike-Anordnung dargestellt. Die ausführlichen Erläuterungen zu diesen einzelnen Zeichnungen machen die Funktion der entsprechenden Ausführungen klar.
Figur 1 zeigt die Variante A eines einzelnen Spike in Ruhelage im Querschnitt;
Figur 2 zeigt die Variante A in Arbeitslage des Spike im Querschnitt;
Figur 3 zeigt eine Explosionszeichnung der Teile der Variante A;
Figur 4 zeigt die Auflagefläche in Variante A im Querschnitt mit herausgenommenem Spike;
Figur 5 zeigt eine vorteilhafte Spikehaltung vor und nach ihrem Einsetzen;
Figur 6 zeigt die Variante B eines einzelnen Spike in Ruhelage im Querschnitt;
Figur 7 zeigt die Variante B in Arbeitslage im Querschnitt;
Figur 8 zeigt die Variante C eines einzelnen Spike in Ruhelage im Querschnitt;
Figur 9 zeigt die Variante C in Arbeitslage im Querschnitt;
Figur 10 zeigt die Variante D in Ruhelage im Querschnitt:
Figur 11 zeigt die Variante D in Arbeitslage im Querschnitt;
Figur 12 zeigt die Variante E in Ruhelage im Querschnitt:
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Figur 13 zeigt die Variante E in Arbeitslage im Querschnitt;
Figur 14 zeigt die Variante F in Ruhelage im Querschnitt:
Figur 15 zeigt die Variante F in Arbeitslage im Querschnitt:
Figur 16 zeigt die Variante G in Ruhelage im Querschnitt;
Figur 17 zeigt die Variante G in Arbeitslage im Querschnitt;
Nachfolgend werden die einzelnen Zeichnungen der Reihe nach erklärt und die Funktion der einzelnen Teile wird klar beschrieben:
In Figur list eine Variante A der Spike-Anordnung anhand eines einzelnen Spike in Ruhelage im Querschnitt zu sehen. Das den Spike bildende Metallteil 21 besteht hier aus einem Segment 21 einer Hohlkugel.Dieses Hohlkugelsegment 21 ist mit seiner inneren Seite oder Öffnung gegen die Auflagefläche 11 hin gerichtet.
An der Aussenseite 21b ist mittig eine einstückig angeformte Kugel 21d angeordnet, die als Gelenkkopf 21d wirkt. Das Innere 21c des Segmentes 21 ist mit einem gummielastischen Material 61a so gefüllt, dass dieses Füllmaterial 61a von einem Radius 61c begrenzt wird, welcher sein Zentrum beim Drehpunkt 61b des Gelenkkopfes 21d hat. Der senkrechte Abstand 61c von der Auflagefläche 11 zum Drehpunkt 61b entspricht diesem Radius. Das Füllmaterial 61a ist dadurch das Element 51 mit Bodenberührung und wirkt als Steuerelement 61, da der Gelenkkopf 21d schwenkbar in der Halterung 41 gelagert ist. Sobald die Auflagefläche 11 auf dem Boden 10 gleitet, vermag die Haftreibung das Steuerelement 61 so zu verschieben, dass das Segment aus seiner anfänglich symmetrischen Lage um den Drehpunkt 61b ausschwenkt, während das Füllmaterial 61a entlang seiner Oberfläche abrollt.
Weil der Segmentrand 21a das Füllmaterial 61a überragt, wirkt er in geschwenkter Arbeitslage des Segmentes 21 als Spike, während er in symmetrischer Lage (Ruhelage) den Boden 10 nicht berührt. Die Halterung 41 besteht aus einer Metallschraube 41a, in deren Schraubenkopf4lc durch eine Ausnehmung eine Gelenkpfanne 41b gebildet ist, in welcher der Gelenkkopf 21d formschlüssig gehalten ist. Hierbei bildet der obere Rand 41e des Schraubenkopfes 41c einen Anschlag 81, der die Schwenkbarkeit des Segmentes 21 allseitig begrenzt, indem die Segmentoberfläche dort beim Ausschwenken zum Anliegen kommt. Die Adhäsionskraft des Spike wird also auf diesem Anschlag übertragen. Die Metallschraube 41a ihrerseits wird von einem als Befestigungsmittel wirkenden Verankerungselement 71 mit Innengewinde 71 a gehalten.
Dieses Verankerungselement 71 ist kraftschlüssig mit dem Material 31 der Auflagefläche verbunden. Rund um den Schraubenkopf 41c ist ein als Federelement 91 wirkender Gummiring 91 angeordnet, welcher auch mit Luft gefüllt sein kann.
In Figur 2 ist die gleiche Variante A des Spike in Arbeitslage gezeigt. Das Segment 21 ist auf eine Seite ausgeschwenkt und kommt beim Rand des Schraubenkopfes 41c zum Anschlag. Der Segmentrand 21a wirkt auf der einen Seite als Spike, welcher Kräfte aufnehmen kann, die in der Zeichnung von rechts und links auf ihn wirken. Die Aussenseite des Segmentes drückt auf der eingeschwenkten Seite auf den Gummiring 91, welcher dadurch deformiert wird. Ist er mit Luft gefüllt, so vermag diese den Ring auf der entgegengesetzten Seite auszudehnen, so dass er dort an die ausgeschwenkte Aussenseite des Segmentes 21 anliegt, wie das in der Zeichnung ersichtlich ist. Der Gummiring 91 umschliesst damit die Oberfläche des Segmentes 21 stets dicht, wodurch verhindert wird, dass Schmutzpartikel in den Bereich um den Gelenkkopf 21d eindringen können.
Sobald nun die Auflagefläche 11 vom Boden 10 abgehoben wird, drückt die zusammengedrückte Seite des Gummiringes durch ihre Ausdehnung das Segment wieder in seine Ruhelage zurück, die in Figur 1 gezeigt ist.
Um den Aufbau dieser Variante A besser darzustellen ist in Figur 3 eine Explosionszeichnung dargestellt. Im Material 31 der Auflagefläche sind kraftschlüssig Befestigungsmittel in Form des Verankerungselementes 71 untergebracht. Diese weisen ein Innengewinde 71a auf, in das eine als Halterung 41 für den Spike dienende Metallschraube 41a eindrehbar ist. Der Schraubenkopf4lc dieser Metallschraube 41a hat eine Ausnehmung, die eine Gelenkpfanne 41b bilden. Die Metallschraube 41a ist zudem längs ihrer Achse teilbar, um das Einführen eines Gelenkkopfes in die Gelenkpfanne 41b zu ermöglichen. Der zugehörige Gelenkkopf 21d ist als Kugel an der Aussenseite eines Hohlkugelsegmentes 21 einstükkig angeformt. Dieses Hohlkugelsegment 21 bildet mit seinem Segmentrand 21a den Spike.
Die Innere 26c des Segmentes 21 ist mit dem elastischen Füllmaterial 61 a versehen, das dort mittels einer zentralen Schraube 21e oder einem Stift mit Widerhaken gehalten ist.
Figur 4 schliesslich zeigt, wie bei der Variante A das Innengewinde 71a des Verankerungselementes 71 bei demontierten Spikes mittels einer eingedrehten Schraube geschützt werden kann.
Figur 5 zeigt eine andere Halterung 41 für den Spike nach Variante A, bei der kein weiteres Verankerungselement mehr notwendig ist. Ein längs seiner Achse teilbarer Stift 41 e, in dessen Knopf eine Gelenkpfanne eingeformt ist, hat ein Querloch, in dem zwei Klemmstifte 41f geführt sind.
Durch das Eindrehen einer speziellen Schraube 41g längs der Achse des Stiftes 41e werden die beiden Klemmstifte seitlich aus dem Stift 41 e in das Material 31 der Auflagefläche gedrückt. Dadurch wird die ganze Halterung im Material 31 kraftschlüssig verklemmt. Der grosse Vorteil dieser in den Figuren 1-5 gezeigten Variante A des Erfindungsgegenstandes besteht darin, dass der Spike in jeder Richtung wirksam wird, in der die Auflagefläche 11 ins Gleiten kommen kann. Solange zwischen der Auflagefläche 11 und Boden 10 Haftreibung herrscht, ist der Spike in Ruhelage. Der Spike hat in dieser Lage keine Bodenberührung, sondern nur das Füllmaterial 61 a im Innern 21c des Segmentes 21. Dadurch wird gewährleistet, dass der Boden beziehungsweise der Strassenbelag nicht beschädigt wird.
Sobald aber die Auflagefläche zu gleiten beginnt, wird das Segment 21 entgegen der Gleitrichtung bis zum Anschlag ausgeschwenkt, da die Haftreibung zwischen dem Füllmaterial 61a und dem Boden ausreicht, um die Schwenkung zu bewirken. In dieser geschwenkten Arbeitslage des Segmentes 21 überragt ein Teil des Segmentrandes 21a die Auflagefläche 11 und wirkt damit als Spike. Sobald nun die Auflagefläche 11 vom Boden abhebt, wird das Segment 21 mittels des Gummirings 91, welcher als Federelement wirkt, wieder in seine ursprüngliche Ruhelage gedrückt. Bei der Anwendung an Fahrzeugreifen zum Beispiel kommen also die Spikes nur dann zum Wirken, wenn die Haftreibung verlorengeht und Gleitreibung einsetzt. Das Gleiten erfolgt aber nur wenige Millimeter, bis die Spikes selbsttätig wie oben geschildert ausgefahren sind.
Sodann bleiben sie in dieser Lage, bis sie keine Kräfte mehr parallel zur Auflagefläche aufnehmen müssen.
Weitere erfindungsgemässe Ausführungen, die nach demselben Prinzip arbeiten, zeigen die folgenden Figuren.
So zeigt etwa die Figur 6 eine Variante B, bei welcher der Spike aus einem Kugelsegment 22 aus Metall besteht, die auf der einen Seite eine kegelförmige Ausnehmung 22c hat. Diese Ausnehmung 22c ist gleich wie bei Variante A mit einem speziellen gummielastischen Füllmaterial versehen, das als Steuerelement 62 dient und das Element 52 mit Bodenberührung darstellt. Der Kugelmittelpunkt 22e fällt mit der Kegelspitze 22d zusammen. Der Kegelmantel 22f überragt die Oberfläche des Kugelsegmentes 22 bzw. dessen Radius 22a und bildet dadurch einen kreisrunden Rand 22g, welcher als Spike wirkt. Das ganze Kugelsegment 22 ist in einer Halterung 42 ähnlich wie bei der Variante A befestigt, indem diese eine zum Radius 22a passende Gelenkpfanne 42b bildet. In der Nähe des Randes 22g ist der Radius 22a erhöht, wodurch eine Stufe gebildet ist, die als Anschlag 82 wirkt.
In der Tiefe dieser Gelenkpfanne 42b befindet sich eine erweiterte Ausnehmung mit zwei ebenen Begrenzungsflächen 42c und 42d. Das Kugelsegment 22 weist auf seiner der kegelförmigen Ausnehmung gegenüberliegenden Seite eine plangeschliffene Ebene 22b auf, welche in Ruhelage des Spike in der Ebene der Fläche 42c liegt. Die Ausnehmung ist nun mit einem als Federelement wirkenden gummielastischen Einsatz 92 versehen, der bei Drehung des Kugelsegmentes 22 deformiert wird und dieses bei Entlastung wieder in seine Ruhelage zurückdreht.
Figur 7 zeigt den Spike nach Variante B in Arbeitslage.
Der Rand 22g des Kugelsegmentes 22 überragt die Auflagefläche. Das Kugelsegment 22 ist bis zum Anschlag 82 gedreht und der gummielastische Einsatz 92 ist deformiert.
Wieder nach demselben Prinzip arbeitet die Variante C, welche in Figur 8 gezeigt ist. Das Metallteil bildet hier ein Hohlkugelsegment 23 von etwa 90". In seiner Randnähe sind senkrecht zu seiner Aussenfläche rundum verteilt als Spike wirkende Stifte 23a einstückig angeformt. Das ganze Halb kugelsegment ist so in einen Kugelkegel 63 aus gummielastischem Material eingegossen, dass nur die Stifte 23a aus der Kugelkegeloberfläche 63c herausragen und diese Oberfläche 63c den Boden 10 berührt. Ferner verläuft die Oberfläche 63c parallel zur Aussenfläche des Hohlkugelsegmentes 23.
Der Kugelkegel 63 weist an seiner Kegelspitze eine Materialverdickung auf, über die er einstückig mit einer Negativform 83 verbunden ist. Bei einer Schwenkung des Kugelkegels 63 ist durch eine Negativform 83 ein formschlüssiger Anschlag gebildet. Die Negativform 83 ist durch eine Ausnehmung in einem zylindrischen Element 53 gebildet. Aus der dieser Ausnehmung gegenüberliegenden Zylinderebene ragt eine Schraube, deren Kopf in den Zylinder eingegossen ist. Diese Schraube 43 dient als Halterung 43, indem sie in ein Verankerungselement 73 im Material 33 der Auflagefläche 13 eingeschraubt ist.
Figur 9 zeigt die eben beschriebene Variante C in Arbeitslage. Deutlich erkennbar überragt ein Stift 23a die Auflagefläche 13 und die Mantelfläche des Kugelkegels ist an der Negativform 83 angeschlagen.
Figur 10 zeigt eine Ausführung nach Variante D, bei welcher der Spike durch einen einfachen, senkrecht stehenden und in dieser Richtung beweglich gelagerten Stift 24 gebildet ist. Das Befestigungsmittel 74 weist über dem Stift 24 eine trichterförmige Ausnehmung 74a auf, deren Spitze gegen oben gerichtet ist. Ferner ist im Material des Befestigungsmittels 74 mindestens ein horizontaler Führungsschlitz 74b angeordnet. Die Halterung 44 ist in diesen Führungsschlitzen gehalten und horizontal allseitig verschiebbar geführt. In ihrer Mitte ist der senkrecht beweglich gelagerte Stift 24 gehalten. Gleichzeitig ist die Halterung 44 bodenseits mit einem Element 54 mit Bodenberührung verbunden, welches als Steuerelement 64 dient.
Verschiebt sich die Halterung 44 von ihrer Mittelstellung (Ruhelage) mittels dem Element 54 mit Bodenberührung horizonzal relativ zur Auflagefläche, so wird das obere Ende des Stifts 24, das mit einem Halbrundkopf 24a versehen ist, entlang der Wand der trichterförmigen Ausnehmung 74a geführt. Der Stift 24 wird dabei gegen unten gedrückt, bis die Halterung 44 an ihrem Anschlag ist.
In dieser Position, (Arbeitslage) die in Figur 11 gezeigt ist, überragt das untere Ende des Stiftes 24 die Auflagefläche 14 und wirkt als Spike. Zwischen dem Halbrundkopf 24a und der Halterung 44 ist eine Spiral-Druckfeder 94 auf dem Stift 24 angeordnet. Diese bildet bei der vorliegenden Variante das Federelement, welches beim Abheben der Auflage fläche 14 vom Boden 10 den Stift 24 und die Halterung 44 wieder in die Mittelstellung (Ruhestellung) zurückversetzt.
Die Ausführungsform nach Variante E welche in Figur 12 gezeigt ist, wirkt bloss in Längsrichtung der Fortbewegung. Sie ist speziell für schwere Fahrzeuge geeignet. Das Element 55 mit Bodenberührung ist mit einem Steuerelement 65 verbunden, das längs von Führungsnuten in zwei Entgegengesetzten Richtungen verschiebbar gehalten ist. Von den beiden endseitigen Anschlägen 85 der Führungsnuten 65a weg verläuft schräg vom Boden 10 hinje ein Führungskanal 65b, in dem ein formschlüssig eingepasstes Metallstück 25 längs des Führungskanals 65b verschiebbar gehalten ist.
Dieses Metallstück 25 bildet den Spike. Schiebt sich das Steuerelement 65 zu einem seiner Anschläge 85 hin, so drückt es dort auf das Metallstück 25, welches sich dann im Führungskanal 65b in Richtung zur Auflagefläche 15 verschiebt, bis es diese mit seiner Spitze überragt.
Diese Situation ist in Figur 13 dargestellt. In den Führungskanal 65b ragt ein Federplättchen 95 welches das Metallteil 25 wieder in seine Ausgangslage zurückverschiebt, sobald der Gegendruck wegfällt. Dies ist dann der Fall, wenn die Auflagefläche vom Boden abgehoben wird und das Steuerelement 65 wieder frei bewegbar ist. Die Führungsnuten und Führungskanäle sind in einer Halterung 45 ausgenommen, die einstückig ist und über spezielle Befestigungsmittel kraftschlüssig mit dem Material 35 der Auflagefläche verbunden ist.
In Figur 14 ist die Variante F gezeigt. Der Spike besteht hier aus zwei senkrecht zur Auflagefläche 16 stehenden Metallplättchen 26, deren unterer Rand 26a sägenzahnförmig ausgebildet ist. In diesen Metallplättchen 26 sind mindestens je zwei zueinander parallel verlaufende Führungsschlitze 26b ausgenommen. Die Metallplättchen 26 sind an in die Führungsschlitze 26b einstehenden Bolzen 46 gehalten, welche die Halterung 46 bilden und fest mit dem Material 36 der Auflagefläche 16 verbunden sind. Zwischen den beiden Metallplättchen 26 ist das Steuerelement 66 angeordnet, welches mit dem Element 56 mit Bodenberührung verbunden ist. Die Führungsschlitze 26b in dem Metallplättchen 26 verlaufen je in Richtung vom Steuerelement 66 weg schräg zum Boden hin abfallend.
Wird das Steuerelement 66 gegen eines der Metallplättchen 26 gedrückt, so wird dieses längs den Führungsschlitzen 26b parallel zum Boden 10 hin verschoben, bis sein sägezahnförmiger Rand 26a die Auflagefläche überragt und die Enden der Führungsschlitze 26b an den Bolzen 46 zum Anschlag kommen.
Diese Situation (Arbeitslage) ist in Figur 15 dargestellt.
Dabei wird auf der dem Steuerelement 66 gegenüberliegenden Seite des Metallplättchens 26 ein Stahlfederplättchen 96 oder eine Spiraldruckfeder zusammengedrückt. Sobald der Gegendruck vom Steuerelement 66 wegfällt, drückt dieses Stahlfederplättchen 96 oder die Spiraldruckfeder das Metallplättchen 26 wieder in seine Ausgangsposition (Ruhelage), wie in Figur 14 gezeigt, zurück.
Damit nur ein als Spike wirkendes Metallplättchen nötig ist, ist dieses nach Variante G von der Ruhelage, die in Figur 16 gezeigt ist, in zwei Richtungen verschiebbar. Hierzu ist das senkrechtstehende Metallplättchen 27 so ausgebildet, dass es an seinen beiden Längsbegrenzungen 27a gegen unten in je eine Spitze 27b ausläuft, wodurch eine Brücke gebildet wird. Weiter weist das Metallplättchen 27 zwei nebeneinander angeordnete, gleiche V-förmige Führungsschlitze 27c auf, durch welche an der jeweils gleichen Stelle zwei Führungsbolzen 47 als Halterung 47 quer zum Metallplättchen 27 verlaufen und fest mit dem Material 37 der Auflagefläche verbunden sind. Auf beiden längsbegrenzenden Stirnseiten 27d des Metallplättchens sind Federelemente 97 in Form von Stahlblattfedern 97 angeordnet, die im Material 37 der Auflagefläche gehalten sind.
Das Element 57 mit Bodenberührung ist durch ein kammartiges gummielastisches Element 67 gebildet, das unter der Brücke befestigt ist, die durch die Form des Metallplättchens 27 gebildet wird. Die Kammborsten 67a sind dabei gegen den Boden hin gerichtet und berühren ihn. Dieses kammartige Element 67 bildet zugleich auch das Steuerelement dieser Variante G des erfindungsgemässen Spikesystems. In Ruhelage, wie in Figur 16 gezeigt, berühren die Spitzen 27b des Metallplättchens 27 den Boden 10 nicht, wohl aber die Kammborsten 67a. Gleitet die Auflagefläche 17 auf dem Boden, so wird das Metallplättchen 27 kraft der Haftreibung der Kammborsten 67a längs der Führungsschlitze 27c parallel zum Boden 10 hin verschoben, bis die beiden Spitzen 27b die Auflagefläche 17 überragen und die Enden der Führungsschlitze 27c an den Führungsbolzen 47 zum Anschlag kommen.
Diese Situation, die Arbeitslage der Spikes, ist in Figur 17 dargestellt. Sobald die Auflagefläche 17 vom Boden 10 abgehoben wird, drücken die Federelemente 97 das Metallplättchen 27 wieder in seine Ruhelage zurück.
DESCRIPTION
Contact surfaces that are used for locomotion on the floor should have the highest possible static friction on the floor in order to convert the driving forces into locomotion. This applies to shoe soles as well as to vehicle tires. This task is satisfactorily fulfilled on various types of materials for such contact surfaces. Rubber coverings are particularly widespread. With vehicle tires in particular, great efforts are being made to develop special rubber compounds which, among other requirements, above all have good static friction on as many different types of flooring as possible. However, if the floor coverings are covered with snow or even ice, the maximum static friction drops to a massively smaller value and driving safety is greatly impaired. So-called studded tires largely solve this problem.
Their major disadvantage, however, can be seen in the fact that they have a poorer coefficient of static friction on aperer road than spike-free tires and also damage the road surface in normal use, let alone sliding friction due to brusque braking or acceleration. The advantage of these studded tires on snow or ice covered roads is therefore bought at the price of massive road damage in normal road conditions. This fact has caused the competent authorities in many countries to only allow the use of studded tires for a limited period of a few winter months or only on certain sections of the road. For the same reasons, the maximum permissible speed for vehicles equipped with such tires has also been reduced.
The sum of all these restrictions that a user of studded tires is subject to has pushed this type of tire out of the market very much. Its obvious advantages in snow and ice covered roads are only used by a minority. But not only with vehicle tires do spikes have certain disadvantages. Also with other contact surfaces, e.g. B. Shoe soles have similar problems. Older and frail people in particular like to wear shoes with slippery floors that are equipped with a spike-like anti-slip device that can be attached to the shoes. This can effectively prevent serious falls. On the other hand, such anti-slip protection must be removed from the shoe each time you enter a building, otherwise the floor coverings there will be damaged.
This procedure is cumbersome and especially difficult for frail people, especially when there is no seating available.
The object of the present invention is to solve all the problems mentioned. The goal conflict of the studded tire should thus be resolved so that its advantages on snow and ice are not associated with disadvantages on aperer road compared to studded tires. Likewise, the invention is also intended to be a spike system for other contact surfaces such as, for. B. create shoe soles and thus eliminate the disadvantages already mentioned of anti-slip footwear.
This object is achieved by a glide-sensitive spike arrangement for contact surfaces serving for locomotion on the ground. in particular for vehicle tires and shoe soles, which is characterized in that the metal part acting as a spike is movably mounted to the support surface in a holder which is movably or immovably held in the material of the support surface relative to the support surface, and that an element which acts as a control element is in contact with the ground, which moves when the support surface slips on the floor relative to the support surface,
so that its position is changed by means of a non-positive connection of the holder with the spike so that it is moved from the originally flush with the contact surface on the ground with the contact surface to a position protruding from the contact surface and in this position Bearing forces absorb without vertical displacement to the bearing surface by transmitting the forces to a stop directly or indirectly embedded in the bearing surface, and that at least one spring element is present which, when the bearing surface is lifted off the ground, directly or indirectly into its spike by means of restoring forces Brings back the original position, furthermore that fastening means are available which allow a detachable fastening of the holder to the material of the bearing surface.
Removable spacing elements can be inserted between the spikes and the material of the bearing surface for the purpose of adjusting the bearing depth of the spikes used in the bearing surface in the event of tire abrasion.
The basic idea here is, for example, to create a vehicle tire whose spike is only surmounted by spikes when the given requirements make it necessary, that is, when the normal static friction of the contact surface is lost and sliding friction begins to apply. At this moment, the spike should automatically extend from the surface into a position in which it protrudes, and remain there for as long as it transmits a certain component of managerial or locomotive forces. When normal static friction is reinstated through the tire surface, it should automatically sink below the level of the tire surface. According to the same principle, the spike arrangement according to the invention should also work in other contact surfaces, e.g. in shoe soles.
On the basis of the drawings in the appendix, various embodiments are shown as examples of the spike arrangement according to the invention. The detailed explanations of these individual drawings clarify the function of the corresponding explanations.
Figure 1 shows the variant A of a single spike in the rest position in cross section;
Figure 2 shows the variant A in the working position of the spike in cross section;
Figure 3 shows an exploded view of the parts of variant A;
FIG. 4 shows the bearing surface in variant A in cross section with the spike removed;
FIG. 5 shows an advantageous spike position before and after it is inserted;
Figure 6 shows variant B of a single spike in the rest position in cross section;
Figure 7 shows variant B in the working position in cross section;
Figure 8 shows the variant C of a single spike in the rest position in cross section;
Figure 9 shows variant C in the working position in cross section;
Figure 10 shows variant D in the rest position in cross section:
Figure 11 shows the variant D in the working position in cross section;
Figure 12 shows variant E in the rest position in cross section:
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Figure 13 shows the variant E in the working position in cross section;
FIG. 14 shows the cross-section of variant F in the rest position:
Figure 15 shows variant F in cross-section in the working position:
Figure 16 shows the variant G in the rest position in cross section;
Figure 17 shows the variant G in the working position in cross section;
The individual drawings are explained in sequence below and the function of the individual parts is clearly described:
A variant A of the spike arrangement can be seen in cross-section in FIG. 1 using a single spike in the rest position. The metal part 21 that forms the spike here consists of a segment 21 of a hollow sphere. This hollow sphere segment 21 is directed with its inner side or opening against the bearing surface 11.
Arranged in the middle on the outside 21b is an integrally formed ball 21d, which acts as a joint head 21d. The interior 21c of the segment 21 is filled with a rubber-elastic material 61a such that this filler material 61a is delimited by a radius 61c which has its center at the pivot point 61b of the joint head 21d. The vertical distance 61c from the contact surface 11 to the fulcrum 61b corresponds to this radius. The filling material 61a is therefore the element 51 with contact with the ground and acts as a control element 61, since the joint head 21d is pivotably mounted in the holder 41. As soon as the bearing surface 11 slides on the floor 10, the static friction is able to shift the control element 61 such that the segment swings out of its initially symmetrical position about the pivot point 61b while the filling material 61a rolls along its surface.
Because the segment edge 21a projects beyond the filling material 61a, it acts as a spike in the pivoted working position of the segment 21, while it does not touch the bottom 10 in a symmetrical position (rest position). The holder 41 consists of a metal screw 41a, in the screw head 41c of which a joint socket 41b is formed by a recess, in which the joint head 21d is held in a form-fitting manner. Here, the upper edge 41e of the screw head 41c forms a stop 81 which limits the pivotability of the segment 21 on all sides by the segment surface coming to rest there when it is pivoted out. The adhesive force of the spike is thus transferred to this stop. The metal screw 41a in turn is held by an anchoring element 71 which acts as a fastening means and has an internal thread 71a.
This anchoring element 71 is non-positively connected to the material 31 of the support surface. Arranged around the screw head 41c is a rubber ring 91 which acts as a spring element 91 and which can also be filled with air.
In Figure 2, the same variant A of the spike is shown in the working position. The segment 21 is pivoted out to one side and comes to a stop at the edge of the screw head 41c. The segment edge 21a acts on one side as a spike, which can absorb forces that act on it from the right and left in the drawing. The outside of the segment presses on the pivoted-in side on the rubber ring 91, which is thereby deformed. If it is filled with air, it can expand the ring on the opposite side, so that it bears against the swung-out outside of the segment 21, as can be seen in the drawing. The rubber ring 91 thus always tightly encloses the surface of the segment 21, which prevents dirt particles from penetrating into the area around the joint head 21d.
As soon as the support surface 11 is lifted off the floor 10, the compressed side of the rubber ring pushes the segment back into its rest position, which is shown in FIG. 1, due to its expansion.
In order to better illustrate the structure of this variant A, an exploded view is shown in FIG. Fastening means in the form of the anchoring element 71 are non-positively accommodated in the material 31 of the support surface. These have an internal thread 71a into which a metal screw 41a serving as a holder 41 for the spike can be screwed. The screw head 41c of this metal screw 41a has a recess, which form a joint socket 41b. The metal screw 41a is also divisible along its axis to enable the insertion of a joint head into the socket 41b. The associated joint head 21d is integrally formed as a ball on the outside of a hollow ball segment 21. This hollow sphere segment 21 forms the spike with its segment edge 21a.
The interior 26c of the segment 21 is provided with the elastic filling material 61a, which is held there by means of a central screw 21e or a barbed pin.
Finally, FIG. 4 shows how, in variant A, the internal thread 71a of the anchoring element 71 can be protected by means of a screwed-in screw when the spikes are removed.
FIG. 5 shows another holder 41 for the spike according to variant A, in which no further anchoring element is necessary. A pin 41 e that can be split along its axis and has a joint socket formed in its button has a transverse hole in which two clamping pins 41 f are guided.
By screwing in a special screw 41g along the axis of the pin 41e, the two clamping pins are pressed laterally out of the pin 41e into the material 31 of the bearing surface. As a result, the entire holder is clamped in the material 31 in a force-locking manner. The great advantage of this variant A of the subject matter of the invention shown in FIGS. 1-5 is that the spike is effective in every direction in which the bearing surface 11 can slide. As long as there is static friction between the contact surface 11 and the floor 10, the spike is in the rest position. In this position, the spike has no contact with the ground, but only the filling material 61 a in the interior 21 c of the segment 21. This ensures that the ground or the road surface is not damaged.
However, as soon as the bearing surface begins to slide, the segment 21 is pivoted out as far as possible against the sliding direction, since the static friction between the filling material 61a and the floor is sufficient to effect the pivoting. In this swiveled working position of the segment 21, part of the segment edge 21a projects beyond the contact surface 11 and thus acts as a spike. As soon as the support surface 11 lifts off the floor, the segment 21 is pressed back into its original rest position by means of the rubber ring 91, which acts as a spring element. When used on vehicle tires, for example, the spikes only work when static friction is lost and sliding friction begins. However, the gliding takes place only a few millimeters until the spikes automatically extend as described above.
Then they remain in this position until they no longer have to absorb forces parallel to the contact surface.
The following figures show further embodiments according to the invention which operate on the same principle.
For example, FIG. 6 shows a variant B, in which the spike consists of a spherical segment 22 made of metal, which has a conical recess 22c on one side. As in variant A, this recess 22c is provided with a special rubber-elastic filler material which serves as control element 62 and which represents element 52 in contact with the ground. The ball center 22e coincides with the cone tip 22d. The cone jacket 22f projects beyond the surface of the spherical segment 22 or its radius 22a and thereby forms a circular edge 22g which acts as a spike. The entire spherical segment 22 is fastened in a holder 42 similar to variant A in that it forms an articulated socket 42b that matches the radius 22a. In the vicinity of the edge 22g, the radius 22a is increased, whereby a step is formed which acts as a stop 82.
In the depth of this socket 42b there is an enlarged recess with two flat boundary surfaces 42c and 42d. The spherical segment 22 has on its side opposite the conical recess a plane-ground plane 22b, which lies in the plane of the surface 42c in the rest position of the spike. The recess is now provided with a rubber-elastic insert 92 acting as a spring element, which is deformed when the ball segment 22 rotates and which, when relieved, rotates it back into its rest position.
Figure 7 shows the spike according to variant B in the working position.
The edge 22g of the spherical segment 22 projects beyond the contact surface. The ball segment 22 is rotated up to the stop 82 and the rubber-elastic insert 92 is deformed.
Variant C, which is shown in FIG. 8, works again according to the same principle. The metal part here forms a hollow spherical segment 23 of approximately 90 ". In its vicinity of the edge, pins 23a acting as spikes are integrally formed all around distributed to its outer surface. The entire hemispherical segment is cast into a spherical cone 63 made of rubber-elastic material such that only the pins 23a protrude from the spherical cone surface 63c and this surface 63c touches the bottom 10. Furthermore, the surface 63c runs parallel to the outer surface of the hollow spherical segment 23.
The ball cone 63 has a thickened material on its cone tip, via which it is integrally connected to a negative mold 83. When the ball cone 63 is pivoted, a positive stop is formed by a negative shape 83. The negative mold 83 is formed by a recess in a cylindrical element 53. A screw, the head of which is cast into the cylinder, projects from the cylinder plane opposite this recess. This screw 43 serves as a holder 43 by being screwed into an anchoring element 73 in the material 33 of the contact surface 13.
FIG. 9 shows variant C just described in the working position. A pin 23a clearly protrudes beyond the support surface 13 and the outer surface of the ball cone is attached to the negative mold 83.
FIG. 10 shows an embodiment according to variant D, in which the spike is formed by a simple, vertically standing pin 24 which is movably mounted in this direction. The fastening means 74 has a funnel-shaped recess 74a above the pin 24, the tip of which is directed upwards. Furthermore, at least one horizontal guide slot 74b is arranged in the material of the fastening means 74. The bracket 44 is held in these guide slots and guided horizontally displaceable on all sides. The vertically movably mounted pin 24 is held in its center. At the same time, the holder 44 is connected on the bottom to an element 54 with contact with the ground, which serves as a control element 64.
If the holder 44 shifts horizontally from its central position (rest position) by means of the element 54 with ground contact relative to the bearing surface, the upper end of the pin 24, which is provided with a semicircular head 24a, is guided along the wall of the funnel-shaped recess 74a. The pin 24 is pressed downwards until the holder 44 is at its stop.
In this position (working position), which is shown in FIG. 11, the lower end of the pin 24 projects beyond the contact surface 14 and acts as a spike. A spiral compression spring 94 is arranged on the pin 24 between the semicircular head 24a and the holder 44. In the present variant, this forms the spring element which, when the support 14 is lifted off the surface 10, sets the pin 24 and the holder 44 back into the central position (rest position).
The embodiment according to variant E which is shown in FIG. 12 only acts in the longitudinal direction of the locomotion. It is especially suitable for heavy vehicles. The element 55 with contact with the ground is connected to a control element 65 which is slidably held along guide grooves in two opposite directions. From the two end stops 85 of the guide grooves 65a, a guide channel 65b runs obliquely from the bottom 10, in which a form-fitting metal piece 25 is held displaceably along the guide channel 65b.
This metal piece 25 forms the spike. If the control element 65 pushes towards one of its stops 85, it presses there on the metal piece 25, which then shifts in the guide channel 65b in the direction of the bearing surface 15 until it projects beyond it with its tip.
This situation is shown in Figure 13. A spring plate 95 protrudes into the guide channel 65b and moves the metal part 25 back into its starting position as soon as the counterpressure is no longer present. This is the case when the support surface is lifted off the floor and the control element 65 is freely movable again. The guide grooves and guide channels are recessed in a holder 45 which is in one piece and is non-positively connected to the material 35 of the support surface by means of special fastening means.
Variant F is shown in FIG. The spike here consists of two metal plates 26 standing perpendicular to the support surface 16, the lower edge 26a of which is sawtooth-shaped. In these metal plates 26, at least two guide slots 26b running parallel to each other are excluded. The metal plates 26 are held on bolts 46 which protrude into the guide slots 26b and which form the holder 46 and are fixedly connected to the material 36 of the bearing surface 16. The control element 66, which is connected to the element 56 with ground contact, is arranged between the two metal plates 26. The guide slots 26b in the metal plate 26 each slope in the direction away from the control element 66 and slope towards the floor.
If the control element 66 is pressed against one of the metal plates 26, it is displaced along the guide slots 26b parallel to the base 10 until its sawtooth-shaped edge 26a projects beyond the contact surface and the ends of the guide slots 26b come to a stop on the bolts 46.
This situation (working situation) is shown in Figure 15.
A steel spring plate 96 or a spiral compression spring is pressed together on the side of the metal plate 26 opposite the control element 66. As soon as the counter pressure drops from the control element 66, this steel spring plate 96 or the spiral pressure spring presses the metal plate 26 back into its starting position (rest position), as shown in FIG. 14.
So that only one metal plate acting as a spike is required, this can be displaced in two directions in accordance with variant G from the rest position shown in FIG. 16. For this purpose, the vertically standing metal plate 27 is designed such that it runs out at its two longitudinal boundaries 27a towards the bottom into a tip 27b, whereby a bridge is formed. Furthermore, the metal plate 27 has two identical V-shaped guide slots 27c which are arranged next to one another and through which two guide bolts 47 as brackets 47 run at the same point in each case transversely to the metal plate 27 and are firmly connected to the material 37 of the support surface. Spring elements 97 in the form of steel leaf springs 97, which are held in the material 37 of the bearing surface, are arranged on both longitudinally limiting end faces 27d of the metal plate.
The element 57 with ground contact is formed by a comb-like rubber-elastic element 67 which is fastened under the bridge which is formed by the shape of the metal plate 27. The comb bristles 67a are directed towards the floor and touch it. This comb-like element 67 also forms the control element of this variant G of the spike system according to the invention. In the rest position, as shown in FIG. 16, the tips 27b of the metal plate 27 do not touch the bottom 10, but the comb bristles 67a do. If the bearing surface 17 slides on the floor, the metal plate 27 is displaced parallel to the floor 10 along the guide slots 27c due to the static friction of the comb bristles 67a until the two tips 27b project beyond the bearing surface 17 and the ends of the guide slots 27c on the guide bolts 47 Stop coming.
This situation, the working position of the spikes, is shown in FIG. 17. As soon as the support surface 17 is lifted off the floor 10, the spring elements 97 press the metal plate 27 back into its rest position.