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Die Erfindung betrifft ein Stegelement für ein Reifennetz einer Gleitschutz- oder Reifenschutzvorrichtung für einen Fahrzeugreifen.
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Derartige Gleitschutzvorrichtungen werden verwendet, um die Traktion des Fahrzeugreifens auf einer rutschigen Fahrbahnoberfläche, wie Matsch, Eis oder Schnee zu verbessern. Reifenschutzvorrichtungen werden eingesetzt, um den Reifen auf spitzer oder scharfkantiger Fahrbahn gegen Beschädigungen zu schützen, wobei gleichzeitig eine Erhöhung der Traktion gewünscht sein kann.
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Das Reifennetz der Gleitschutz- oder Reifenschutzvorrichtung liegt auf einer Lauffläche des Reifens auf und besteht unter anderem aus Stegelementen, die mit weiteren Elementen, wie beispielsweise Ringen, verbunden sind.
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Die Stegelemente stehen auf der Lauffläche, indem die von ihnen aufgespannte Ebene jeweils senkrecht zum lokalen Bereich der Lauffläche unterhalb der Stegelemente verläuft. Die Ringe liegen meist parallel zur Lauffläche. Die von ihnen aufgespannte Ebene verläuft parallel zum lokalen Bereich der Lauffläche unterhalb der Ringe. Zumindest in den Ringen im Inneren des Reifennetzes sind jeweils wenigstens drei Stegelemente eingehängt, um die Netzstruktur zu bilden. Ein derartiges Reifennetz rollt vornehmlich auf den Stegelementen bzw. den von der Lauffläche weg weisenden Bereichen der Stegelemente ab. Insbesondere auf hartem Untergrund verschleißen die Stege daher schnell, da sie einem hohen Materialabtrag unterliegen.
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Nach der herkömmlichen Methode zur Herstellung von Reifennetzen werden die Stegelemente auf einen an einer Stelle offenen, insbesondere aufgebogenen Ring aufgefädelt. Anschließend werden die Ringe mittels Widerstandsschweißen geschlossen. Diese Art der Fertigung ist nur schwer automatisierbar. Das Widerstandsschweißen heizt die Ringe in ihrer Gänze so stark auf, dass sie nachträglich wärmebehandelt werden müssen. Dies erfordert einen recht hohen Aufwand.
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Der Erfindung liegt folglich die Aufgabe zugrunde, Maßnahmen zu treffen, die eine einfache und automatisierbare Fertigung von qualitativ hochwertigen Reifennetzen ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird durch ein Stegelement für ein Reifennetz einer Gleitschutz- oder Reifenschutzvorrichtung für einen Fahrzeugreifen gelöst, das wenigstens zwei Öffnungen zur Verbindung des Stegelements mit wenigstens zwei weiteren Elementen des Reifennetzes aufweist und aus wenigstens zwei Teilen entlang einer das Stegelement in dessen Längsrichtung durchsetzenden Fügefuge zusammengefügt ist, wobei jede der wenigstens zwei Öffnungen von den beiden Teilen gemeinsam gebildet ist und die Fügefuge wenigstens drei in Längsrichtung voneinander getrennte, reibverschweißte Schweißstellen aufweist.
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Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Reifennetzes werden in ein bereits geschlossenes weiteres Element des Reifennetzes wenigstens drei offene Stegelemente eingehängt, bevor die Stegelemente durch Zusammenfügen mit einem weiteren Teil durch Reibverschweißen geschlossen werden.
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Durch Einhängen der offenen Stegelemente in die weiteren Elemente des Reifennetzes und das Reibverschweißen der Stegelemente lässt sich das Fertigungsverfahren kostengünstig automatisieren. Ein positiver Nebeneffekt der Reibverschweißung ist, dass die vorkonfektionierten Ringe, in die die Stegelemente vor dem Reibverschweißen eingehängt werden, bereits geschlossen und vollständig wärmebehandelt sein können. Da der Wärmeeintrag durch das Reibverschweißen lokal auf einen kleinen Bereich um die Schweißstelle begrenzt ist, erübrigt sich eine nachträgliche Wärmebehandlung. Ein weiterer positiver Effekt der Reibverschweißung ist, dass unterschiedliche Materialien, insbesondere unterschiedliche Metalle und Legierungen, miteinander verschweißt werden können. Somit können die beiden Teile des Stegelements optimal an ihre jeweilige Aufgabe angepasst werden. Für das Teil des Stegelements, das auf der Fahrbahn abrollt, können harte und zähe Materialien verwendet werden, die einen hohen Verschleißwiderstand aufweisen. Die dem Reifen zugewandte Seite kann aus weniger verschleißfesten und damit kostengünstigen Werkstoffen gefertigt sein.
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Die Erfindung kann nach Maßgabe der folgenden Ausführungen durch Hinzufügung weiterer Merkmale verbessert werden. Die einzelnen Merkmale sind dabei unabhängig voneinander kombinierbar und jeweils für sich betrachtet vorteilhaft.
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So kann für das Reibverschweißen ein Linearreibschweißen, Orbitalreibschweißen oder Friex-Reibschweißen verwendet werden.
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Ein Reifennetz mit derartigen Stegelementen kann mit Ringen als den weiteren Elementen versehen sein, in die wenigstens drei Stege eingehängt sind. Die Ringe bzw. weiteren Elemente sind bevorzugt widerstandsverschweißt und wärmebehandelt, bevor die Stegelemente eingehängt werden.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Fügefuge einen Verlauf aufweist, der ein in Längsrichtung des Stegelements wirkendes Formgehemme oder Formgesperre bildet. Durch ein solches Formgehemme oder Formgesperre werden vor der Montage Relativbewegungen zwischen den Teilen des Stegelements erschwert oder verhindert, was deren Positionierung vereinfacht.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann beispielsweise wenigstens eine Schweißstelle zumindest bereichsweise gegenüber der Längsrichtung des Stegelements geneigt verlaufen. In einem geneigten Bereich ist der Normalenvektor auf die Fläche der Schweißstelle gegenüber der Längsrichtung geneigt oder quer gerichtet. Eine wenigstens abschnittsweise geneigte Schweißstelle erleichtert die Zentrierung und Ausrichtung der beiden Teile bei der Montagevorbereitung. Außerdem erlaubt die Neigung eine belastungsgerechte Ausrichtung der Fügefuge, beispielsweise wenn die beiden Teile des Stegelements aus unterschiedlichen Materialien sind. Die Fügefuge kann auch zumindest bereichsweise gekrümmt verlaufen.
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Ein belastungsgerechter Verlauf der Fügefuge lässt sich gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung erreichen, wenn wenigstens zwei Schweißstellen unterschiedlich weit von der Längsachse des Stegelements entfernt sind. Die Längsachse erstreckt sich hierbei insbesondere durch den Mittelpunkt der Öffnungen des Stegelements. Eine asymmetrische Anordnung von Schweißstellen bezüglich der Längsachse kann den Halt der weiteren Elemente in den beiden Öffnungen bei der Vormontage erhöhen, indem beispielsweise das eine Teil an den beiden Schweißstellen die weiteren Elemente stärker umschlingt als das andere Teil.
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Der eine Teil des Stegelements kann im Wesentlichen balkenförmig sein.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass das eine Teil des Stegelements härter und/oder zäher ist als das andere Teil des Stegelements. Das härtere und bevorzugt auch zähere Teil kann insbesondere im montierten Zustand des Reifennetzes an dessen von der Lauffläche des Fahrzeugreifens abgewandten Seite zu liegen kommen. Es kann auf diese Weise an seinem von der Lauffläche weg weisenden Ende eine Abrollfläche bilden, auf der der Fahrzeugreifen bei montiertem Reifennetz abrollt. Eine härtere und bevorzugt auch zähere Abrollfläche führt zu einer höheren Standzeit des Reifennetzes.
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Um die Standzeit zu erhöhen, kann das härtere und bevorzugt auch zähere Teil des Stegelements ein größeres Volumen aufweisen als das andere Teil des Stegelements. Insbesondere kann das härtere und bevorzugt auch zähere Teil auf der von der Lauffläche des Fahrzeugreifens abgewandten Seite der Öffnungen eine größere Materialstärke aufweisen, als das andere Teil.
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Die wenigstens zwei Teile können aus unterschiedlichen Werkstoffen und/oder gleichen, aber unterschiedlich behandelten Werkstoffen bestehen.
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Das Stegelement kann eine im Wesentlichen rechteckige Grundfläche einnehmen, wobei die Ecken des Stegelements abgerundet sein können und/oder wenigstens einzelne Seiten des Stegelements Krümmungen aufweisen können. Wenigstens eine sich entlang der Längsrichtung erstreckende Seite des Stegelements, bevorzugt eine Seite des Teils aus härterem und bevorzugt auch zäherem Material, kann mit Traktionsstrukturen, beispielsweise Rippen oder Stollen versehen sein.
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Im Folgenden ist die Erfindung beispielhaft anhand von verschiedenen Ausführungsformen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Gemäß den obigen Ausführungsformen können dabei die bei den unterschiedlichen Ausführungsformen unterschiedlichen Merkmale je nach dem gewünschten technischen Effekt beliebig miteinander kombiniert werden. Beispielsweise kann auf ein Merkmal verzichtet werden, wenn es auf dessen technischen Effekt in der Anwendung nicht ankommen sollte. Umgekehrt kann einer Ausführungsform ein Merkmal einer anderen Ausführungsform hinzugefügt werden oder ein bestehendes Merkmal durch das Merkmal einer anderen Ausführungsform ersetzt werden, wenn es in einer bestimmten Anwendung auf den technischen Effekt des Merkmals der anderen Ausführungsform ankommen sollte.
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Es zeigen:
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1 eine schematische Perspektivansicht eines erfindungsgemäßen Stegelements;
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2 eine schematische Perspektivansicht eines Teils eines Reifennetzes mit dem Stegelement der 1;
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3 eine schematische Perspektivansicht einer Reifenschutzvorrichtung mit dem Reifennetz der 2;
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4 bis 7 schematische Seitenansichten weiterer erfindungsgemäßer Stegelemente.
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Zunächst werden Aufbau und Funktion eines erfindungsgemäßen Stegelements 1, wie es in einem Reifennetz 2 einer Gleitschutz- oder Reifenschutzvorrichtung A für einen Fahrzeugreifen B zum Einsatz kommt, mit Bezug auf die 1 bis 3 erläutert.
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1 zeigt das Stegelement 1. 2 zeigt eine Grundkonfiguration von Stegelementen 1 mit einem weiteren Element 3 zur Bildung eines Reifennetzes 2. Das Reifennetz 2 kann durch Anstückeln weiterer derartiger Grundkonfigurationen beliebig erweitert werden. Der Aufbau der Grundkonfiguration bestimmt dabei die Eigenschaften des Reifennetzes. 3 zeigt eine Reifenschutzvorrichtung A auf einem Fahrzeugreifen B, basierend auf dem Reifennetz 2 der 2.
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Das Reifennetz 2 weist in der beispielhaft dargestellten Ausführungsform Ringe als weitere Elemente 3 neben dem Stegelement 1 auf. Zumindest in den Ringen im Inneren des Reifennetzes 2 sind jeweils wenigstens drei, insbesondere vier, Stegelemente 1 eingehängt.
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Zur Herstellung des Reifennetzes 2 werden fertig vorkonfektionierte Elemente 3, die bereits geschlossen, insbesondere widerstandsverschweißt und wärmebehandelt sind, verwendet.
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Das Stegelement 1 weist zwei in Längsrichtung 4 voneinander beabstandete Öffnungen 5 auf, in die die weiteren Elemente 3 des Reifennetzes 2 eingehängt werden.
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Das Stegelement 1 ist, wie 1 zeigt, bevorzugt asymmetrisch aus zwei Teilen 6, 7 aufgebaut. Das eine Teil 6, bevorzugt das größere Teil, bildet auf der im montierten Zustand von einer Lauffläche C des Fahrzeugreifens B weg weisenden Seite eine Abrollfläche 8, die sich im Wesentlichen entlang der Längsrichtung 4 erstreckt und eben, gekrümmt oder mit wenigstens einem Grat versehen sein kann. Zur Erhöhung der Traktion ist die Abrollfläche 8 von sich ebenfalls im Wesentlichen in Längsrichtung 4 erstreckenden Traktionskanten 9 begrenzt. Die Traktionskanten 9 können zur weiteren Erhöhung der Traktion mit einer Traktionsstruktur 10, beispielsweise Rippen 11 versehen sein. Die Traktionsstruktur 11 ist bevorzugt sowohl auf der Abrollfläche 8 als auch auf Seitenflächen 12 des Stegelements 1 vorhanden. Die Seitenflächen 12 des Stegelements 1 erstrecken sich parallel zu einer vom Stegelement 1 und insbesondere auch den Öffnungen 5 aufgespannten Ebene 13. Im montierten Zustand der Gleitschutz- und Reifenschutzvorrichtung A steht die Ebene 13 senkrecht auf die Lauffläche C des Reifens B. Die Abrollfläche 8 des Stegelements 1 rollt aufgrund dieser Stellung auf einem Untergrund D ab.
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Das Volumen 14 des die Abrollfläche 8 aufweisenden Teils 6 ist bevorzugt größer als das Volumen 14 des anderen Teils 7. Bereits der Abschnitt zwischen den Öffnungen 5 und der Abrollfläche 8 kann größer sein als das gesamte andere Teil 7. Insbesondere dient der Bereich zwischen den Öffnungen 5 und der Abrollfläche 8 als Verschleißabschnitt 15, der während des Betriebs allmählich abgetragen wird. Die Traktionsstruktur 10 erstreckt sich bevorzugt über den gesamten Verschleißabschnitt 15.
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Das Teil 6 mit der Abrollfläche 9 ist bevorzugt aus einem härteren und/oder zäheren Material gefertigt als das andere Teil 7, das die Öffnungen 5 bevorzugt lediglich verschließt und auf der Lauffläche C des Reifens B aufliegt. Die Öffnungen 5 sind bevorzugt zum größeren Teil im Teil 6 mit der Abrollfläche 9 ausgebildet, insbesondere wenn das Teil 6 aus einem härteren und/oder zäheren Material gefertigt ist, das auch dem Verschleiß aufgrund einer Relativbewegung zwischen dem weiteren Element 3 und dem Stegelement 1 besser standhält. Der andere Teil 7 des Stegelements 1 kann mehr oder weniger balkenförmig sein.
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Das eine Teil 6 und das andere Teil 7 sind an einer Fügefuge 16 mit einer Schweißnaht zusammengefügt. Die Fügefuge 16 durchsetzt das Stegelement 1 in Längsrichtung 4 und ist an den Öffnungen 5 durchbrochen. Auf diese Weise entstehen in Abhängigkeit von der Anzahl der Öffnungen 5 im Stegelement 1 wenigstens drei in Längsrichtung voneinander getrennte Schweißstellen 17, an denen die Teile 6, 7 miteinander verschweißt sind.
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Um die Fertigung des Reifennetzes 2 einfacher automatisieren zu können und bereits vollständig vorkonfektionierte, also geschlossene und wärmebehandelte Elemente 3 verwenden zu können, sind die Teile 6, 7 miteinander reibverschweißt, insbesondere durch ein Linearreibschweißverfahren, ein Orbitalschweißverfahren oder ein Friex-Schweißverfahren. Dadurch erübrigt sich eine weitere Wärmebehandlung.
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In den 4 bis 7 sind Varianten des Stegelements 1 gezeigt, die jeweils zusammen oder ausschließlich in einem Reifennetz 2 verwendet werden können.
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Bei den Varianten der 4 und 5 verläuft die Fügefuge 16 wenigstens bereichsweise geneigt gegenüber der Längsrichtung 4 des Stegelements 1. Insbesondere können wenigstens zwei gegenläufig gegenüber der Längsrichtung 4 des Stegelements 1 geneigt verlaufende Bereiche 18 einer Schweißstelle vorhanden sein. Die gegenläufig geneigten Bereiche 18 können, wie in 4, jeweils von einer Schweißstelle 17 gebildet sein oder eine Schweißstelle 17 kann zwei oder mehr derartige gegenläufig geneigte Bereiche 18 aufweisen. In 4 sind die geneigten Bereich 18 eben. Sie können sich über eine gesamte Schweißstelle 17 erstrecken. Die geneigten Bereiche 18 können von innen- und/oder außenliegenden Bereichen der Schweißstellen 17 gebildet sein. In 4 sind lediglich beispielhaft die äußeren, die Fügefuge 16 in Längsrichtung 4 abschließenden Bereiche geneigt dargestellt.
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Wie 5 zeigt, kann die Fügefuge 16 wenigstens bereichsweise gekrümmt sein. Die Krümmung kann einen Kreisbogen bilden oder unregelmäßig sein.
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Aufgrund der gegenläufig geneigten Bereiche 18 lassen sich die Teile 6, 7 vor dem Zusammenfügen bereits exakt zueinander ausrichten. Außerdem bildet die Fügefuge 16 auf diese Weise ein in Längsrichtung 4 des Stegelements 1 wirkendes Formgehemme oder Formgesperre E, das die Teile 6, 7 in Längsrichtung 4 formschlüssig sichert.
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Um den Verlauf der Fügefuge 16 insbesondere bei unterschiedlichen Materialien für die Teile 6, 7 an den Spannungsverlauf im Stegelement 1 optimal anzupassen, kann es zusätzlich oder alternativ zu einer wenigstens bereichsweise geneigt gegenüber der Längsrichtung 4 des Stegelements 1 verlaufenden Fügefuge 16 von Vorteil sein, wenn wenigstens zwei Schweißstellen 17 zumindest bereichsweise unterschiedlich weit von einer Längsachse 19 des Stegelements 1 entfernt sind. Dies ist in den 6 und 7 dargestellt. Die Längsachse 19 des Stegelements 1 erstreckt sich in Längsrichtung 4 durch die Mitten der Öffnungen 5.
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Mit den unterschiedlich weit von der Längsachse beabstandeten Schweißstellen lässt sich beispielsweise der Materialverlauf des verschleißfesteren Teils 6 im Bereich der Öffnungen 5 an den im Betrieb des Reifennetzes 2 auftretenden Verschleiß durch Abrieb der Ringe 3 anpassen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Stegelement
- 2
- Reifennetz
- 3
- weiteres Element des Reifennetzes (Ringe)
- 4
- Längsrichtung
- 5
- Öffnung
- 6
- erstes Teil des Stegelements
- 7
- zweites Teil des Stegelements
- 8
- Abrollfläche
- 9
- Traktionskante
- 10
- Traktionsstruktur
- 11
- Rippe
- 12
- Seitenfläche
- 13
- Ebene des Stegelements
- 14
- Volumen des ersten Teils
- 15
- Verschleißabschnitt
- 16
- Fügefuge
- 17
- Schweißstelle
- 18
- gegenläufig geneigte Bereiche der Fügefuge
- 19
- Längsachse
- A
- Gleitschutz- oder Reifenschutzvorrichtung
- B
- Fahrzeugreifen
- C
- Lauffläche des Fahrzeugreifens
- D
- Untergrund
- E
- Formgehemme bzw. Formgesperre
