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Die Erfindung betrifft einen Spike zum Einsetzen in ein Spikeloch eines Laufstreifens eines Fahrzeugluftreifens mit einem Spikekörper aus einem Gummimaterial mit einer zentralen Hochachse, einer Grundfläche, einer Deckfläche und einer Mantelfläche, wobei im Spikekörper ein Pinhalter, in welchem ein Spikepin verankert ist, eingebettet ist. Die Erfindung betrifft ferner einen Fahrzeugluftreifen mit einem Laufstreifen mit in Spikelöchern eingesetzten Spikes und ein Verfahren zur Herstellung eines Spikes.
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Ein Spike mit einem Spikekörper aus einem Gummimaterial ist beispielsweise aus der
DE 10 2015 223 091 A1 bekannt. Die besonderen Vorteile einer Ausführung des Spikes mit einem Spikekörper aus einem Gummimaterial liegen in den grundsätzlichen Materialeigenschaften des Gummikörpers. Insbesondere werden durch die elastischen Materialeigenschaften des Gummimaterials Stöße gedämpft, sodass geringere Kräfte auf Steine oder Streugutpartikel auf der Straßenoberfläche wirken. Spikekörper aus Gummi können zudem gegenüber jenen aus Aluminium oder Stahl ein Abriebverhalten aufweisen, welches an das Abriebverhalten des Gummimaterials des umgebenden Laufstreifens angepasst ist. Die elastischen Eigenschaften des Gummimaterials erhöhen zudem die Dauerhaltbarkeit der Spikes durch eine dämpfende Einbettung der Spikes im Gummimaterial des Laufstreifens.
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Aus der
DE 10 2017 210 179 A1 sind ebenfalls Spikes mit Spikekörpern bekannt, die aus einem Gummimaterial bestehen. Diese Spikes werden im Laufstreifen eines Fahrzeugluftreifens in Kombination mit Spikes angeordnet, deren Spikekörper aus Aluminium oder aus Stahl bestehen. Das Gummimaterial des Spikekörpers umgibt einen metallischen Pinhalter, in welchem der Spikepin verankert ist und welcher einen im Laufstreifen verankerten Fußflansch aufweist, als Hüllkörper. Der Fußflansch ist dabei lediglich mit einer dünnen Schicht aus dem Gummimaterial des Spikekörpers überzogen.
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Die bekannten, einen Spikekörper aus Gummimaterial aufweisenden Spikes besitzen somit einen Pinhalter mit einem ausgedehnten, meist einen relativ großen Durchmesser aufweisenden Fußflansch, welcher, wie erwähnt, lediglich von einer dünnen Schicht aus dem Gummimaterial des Spikekörpers überzogen ist und im Laufstreifen des Fahrzeugluftreifens eingesetzt durch Formschluss quasi einen Hinterschnitt bildet. Im Betrieb der Reifen, also beim Abrollen der Reifen am Untergrund, wirken auf den Spikepin senkrecht zur Reifenoberfläche Kräfte, welche vom Spikepin auf den Pinhalter und von diesem auf den Reifenunterbau, insbesondere den Gürtelverband und die Radialkarkasse, übertragen werden. Beim Bremsen und Beschleunigen treten zusätzlich am Reifen tangentiale Kräfte auf, die ebenfalls auf den Spikepin wirken und zu einem Verkippen des Spikepins führen. Das Ausmaß der Verkippung ist abhängig von der Größe des Spikes, der Steifigkeit der umgebenden Gummimaterialien, also dem Laufstreifengummi und dem Gummimaterial des Spikekörpers. Die herkömmliche Gestaltung der Pinhalter mit einem Fußflansch mit großem Durchmesser bewirken komplexe Belastungen bei tangential wirkenden Kräften, die auch die Haftung des Spikekörpers im Spikeloch, auch wenn der Spikekörper mittels einer Kleberschicht im Spikeloch eingebettet ist, beeinträchtigen können, insbesondere die Kleberschicht partiell ablösen können.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Spike derart zu gestalten, dass bei auf den Spikepin insbesondere in den Hauptbelastungsrichtungen tangential wirkenden Kräften, ein Verkippen des Spikepins mitsamt dem Pinhalter erleichtert ist, sodass der Halt und die Haftung des Spikekörpers im Spikeloch von einem Verkippen des Pinhalters weitgehend unbeeinflusst bleiben.
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Gelöst wird die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass der Pinhalter eine zentrale Achse aufweisend rotationsymmetrisch gestaltet ist und im Spikekörper liegend, mit seiner zentralen Achse im rechten Winkel zur zentralen Achse des Spikekörpers, in einer an seine Gestalt angepassten von der Grundfläche des Spikekörpers ausgehenden Ausformung des Spikekörper eingebettet ist, derart, dass er zur Grundfläche des Spikekörpers freiliegt und entweder mit der Grundfläche des Spikekörpers bündig abschließt oder gegenüber der Grundfläche geringfügig ins Innere des Spikekörpers hineinversetzt ist.
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Gemäß der Erfindung ist daher der Pinhalter ein im Spikekörper liegender rotationssymmetrischer Körper, welcher um seine Achse eine gewisse Drehbewegung gegenüber dem Spikekörper durchführen kann. Dabei treten an der Außenfläche des Pinhalters vorwiegend Scherkräfte auf, sodass der Spikekörper wesentlich geringeren Belastungen ausgesetzt ist und ein besonders guter Halt des Spikekörpers im Spikeloch gewährleistet ist.
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Bei bevorzugten Ausführungen ist der Pinhalter kreiszylindrisch gestaltet oder mit einem kreiszylindrisch gestalteten Abschnitt versehen, wobei vorzugsweise an zumindest einer Seite des kreiszylindrisch gestalteten Abschnittes des Pinhalters ein kegelstumpfförmiger Abschnitt bündig anschließt. Derartige Ausgestaltungen des Pinhalters sind für eine ungehinderte Drehbewegung des Pinhalters gegenüber dem Spikekörper von Vorteil.
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Bevorzugt weist die Ausformung im Spikekörper von dessen Grundfläche ausgehend einen an den/die Durchmesser des Pinhalters angepassten Teilbereich und im Inneren des Spikekörpers einen gemäß der Rundung des Pinhalters geformten Teilbereich auf. Die Ausformung gewährleistet somit einen die Drehbewegung des Pinhalters gestattenden Sitz des Pinhalters im Spikekörper bei geringen Scherkräften.
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Für die Stabilität des Pinhalters ist es von Vorteil, wenn er bestimmte Abmessungen aufweist. Bevorzugt weist daher ein zylindrischer Pinhalter einen Durchmesser von 3,50 mm bis 5,00 mm auf, ein Pinhalter mit einem zylindrischen Abschnitt weist einen derartigen Durchmesser in diesem Abschnitt auf. In Richtung ihrer zentralen Achse weisen die Pinhalter eine Länge von 3,50 mm bis 16,00 mm auf.
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Das den Pinhalter umgebende Gummimaterial des Spikekörpers weist vorteilhafterweise eine gewisse Materialstärke auf, um ein Verkippen des Spikepins mitsamt dem Pinhalter unter einer elastischen Verformung des Spikekörpers zu unterstützen. Bevorzugt ist daher eine Gestaltung des Spikekörper als Kreiszylinder oder als elliptischer Zylinder, welcher an seiner Stelle mit dem größten Durchmesser einen Durchmesser von 12,00 mm bis 20,00 mm, insbesondere bis 15,00 mm, besitzt.
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Die Erfindung betrifft ferner einen Fahrzeugluftreifen mit einem Laufstreifen mit Profilpositiven, wie Profilblöcken und/oder Profilrippen, welche mit Spikelöchern versehen sind, in welchen gemäß der Erfindung ausgeführte Spikes eingesetzt sind.
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Wie erwähnt liegt der Pinhalter zur Grundfläche des Spikekörpers frei. Ein optimaler Sitz des Pinhalters im Spikeloch wird bevorzugt dadurch erreicht, dass das Spikeloch einen Boden aufweisen, auf welchem aus dem Gummimaterial des Laufstreifens eine Erhebung mit einer Mulde ausgebildet ist, derart, dass die Erhebung in den an den/die Durchmesser des Pinhalters angepassten Teilbereich der Ausformung seitlich des Pinhalters hineinragt und der Pinhalter in diesem Teilbereich in der Mulde sitzt.
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Beim Bremsen und Beschleunigens eines Fahrzeugs wirken auf die Spikepins tangentiale Kräfte überwiegend in Umfangsrichtung oder im Wesentlichen in Umfangsrichtung des Reifens. Im Laufstreifen des Fahrzeugluftreifens sind daher diese Spikes vorteilhafter Weise derart in Spikelöchern verankert, dass die zentralen Achsen der Pinhalter entweder quer zur Umfangsrichtung des Laufstreifens oder unter einem spitzen Winkel von bis zu 45° zur Umfangsrichtung des Laufstreifens des Reifens orientiert sind. Im Laufstreifen eines Reifens können diese Spikes auch in Kombination mit herkömmlichen oder anders gestalteten Spikes verwendet werden
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Ein besonders vorteilhaftes und einfach durchzuführendes Verfahren zur Herstellung erfindungsgemäßer Spikes sieht vor, dass der Spikekörper als Formteil in einem Spritzgießverfahren mit einer von seiner Grundfläche ausgehenden Ausformung für den Pinhalter und einer daran anschließenden, den Spikekörper durchsetzenden Ausformung für den Spikepin aus einer fließfähigen Kautschukmischung hergestellt wird und anschließend der Pinhalter mit dem Spikepin von der Grundfläche des Spikekörpers her in den Spikekörper eingesetzt wird.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden nun anhand der schematischen Zeichnung, die Ausführungsbeispiele darstellt, näher beschrieben. Dabei zeigen
- 1 einen Spike in Schrägansicht,
- 2 einen Pinhalter mit eingesetztem Spikepin in Schrägansicht
- 3 eine Schnittdarstellung eines Ausschnittes eines Profilblockes mit einem Spikeloch und einem eingesetzten Spike und
- 4 eine weitere Ausführungsvariante des Pinhalters.
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Die 1 bis 4 zeigen vereinfachte Darstellungen eines Spikes 1 und eines Pinhalters 4, 4'. In der nachfolgenden Beschreibung verwendete Begriffe wie senkrecht, oben, unten und dergleichen beziehen sich auf die Darstellung des Spikes 1 bzw. des Pinhalters 4, 4' in den Figuren.
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Der Spike 1 besteht aus einem Spikekörper 2, einem den Spikekörper 2 mit einem Endabschnitt oben überragenden Spikepin 3 und einem Pinhalter 4, 4' in welchem der Spikepin 3 verankert ist.
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Der Spikekörper 2 ist ein bei der dargestellten Ausführung zylindrischer Bauteil aus einem Gummimaterial mit einer zentralen Achse a1, entlang welcher der Pinhalter 4, 4' und der Spikepin 3 im Spikekörper 2 eingebettet sind. Der zylindrische Spikekörper 2 weist eine Grundfläche 2a, ein Deckfläche 2b und eine Mantelfläche 2c auf und ist insbesondere ein Kreiszylinder oder ein elliptischer Zylinder. Der Spikekörper 2 weist ferner eine Höhe h, welche der üblichen Spikekörperhöhe von 8,00 mm bis 12,00 mm entspricht, und an seiner Stelle mit dem größten Durchmesser einen Durchmesser d1 von 12,00 mm bis 20,00 mm, insbesondere bis 15,00 mm, auf.
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Der in 1 bis 3 dargestellte Pinhalter 4 ist ein zylindrischer Bauteil mit einem Durchmesser d2 von insbesondere 3,50 mm bis 5,00 mm, der in 4 gezeigte Pinhalter 4' weist einen mittleren zylindrischen Abschnitt 4'a und an diesen bündig anschließend je einen kegelstumpfförmigen Abschnitt 4'b auf. Im zylindrischen Abschnitt 4'a weist der Pinhalter 4' einen Durchmesser d2' von insbesondere 3,50 mm bis 5,00 mm auf, in den kegelstumpfförmigen Abschnitten 4'b verkleinert sich der Durchmesser entsprechend bis auf einen Durchmesser d2", welcher um insbesondere 1,0 mm bis 2,50 mm geringer ist als der Durchmesser d2'. Der Pinhalter 4, 4' ist derart mit dem Spikepin 3 verbunden, dass seine zentrale Achse a2, a2' im rechten Winkel zum Spikepin 3 und dadurch auch im rechten Winkel zur zentralen Achse a1 des Spikekörpers 2 verläuft. Der Pinhalter 4, 4' ist somit ein in einer Ausformung 2d des Spikekörper 2 liegend positionierter Bauteil. Die Ausformung 2d ist von der Grundfläche 2a ausgehend ausgebildet und mit einer Innenfläche versehen, die vorerst einen an den/die Durchmesser d2, d2', d2" des Pinhalters 4, 4' angepassten Teilbereich und einen inneren Teilbereich aufweist, welcher gemäß der Rundung des Pinhalters 4, 4' gerundet ist. Der Pinhalter 4, 4' ist komplett von der Ausformung 2d aufgenommen, derart, dass er entweder mit der Grundfläche 2b des Spikekörpers 2 bündig abschließt oder gegenüber der Grundfläche 2b geringfügig, insbesondere um bis zu 2,00 mm, ins Innere des Spikekörpers 2 hineinversetzt ist.
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Der Pinhalter 4, 4' besteht insbesondere aus Metall, vorzugsweise aus Aluminium, oder aus Kunststoff, etwa aus einem duroplastischen oder thermoplastischen Kunststoff, und weist in Richtung seiner zentralen Achse a2, a2'eine Länge I, I' von 3,50 mm bis 16,00 mm auf.
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Der Spikepin 3 besteht aus einem Hartmetall und ist ein stiftartig gestalteter und sich über seine Länge, beginnend bei dem den Spikekörper 2 überragenden Endabschnitt, in Richtung Pinhalter 4, 4' konisch verjüngender Bauteil. Bei der gezeigten Ausführung weist der Spikepin 3 einen rechteckigen, insbesondere einen quadratischen Querschnitt auf.
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Die Herstellung des Spikes 1 erfolgt derart, dass vorerst der Spikekörper 2 aus dem Gummimaterial in einem Spritzgussverfahren mit entsprechenden Ausformungen für den Pinhalter 4, 4' und den Spikepin 3 hergestellt wird. Der mit dem Spikepin 3 verbundene Pinhalter 4, 4' wird anschließend von unten in den Spikekörper 2 eingebracht, der Spikepin 3 dabei reibschlüssig mit dem Gummimaterial des Spikekörpers 2 verbunden.
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3 zeigt einen Ausschnitt eines Profilblockes 6 des Laufstreifens eines Fahrzeugluftreifens im Schnitt entlang eines mittig geschnittenen Spikeloches 5 mit einem Lochboden 5a und mitsamt einem eingesetzten und mittig geschnittenen Spike 1. An der Deckfläche 2b des Spikekörpers 2 sind zwei flache Vertiefungen 2e angedeutet, die in bekannter Weise als Eisreservoire wirken, also beim Fahren auf eisigen Oberflächen die entstehenden Eisspäne aufnehmen und nach dem Verlassen der Bodenaufstandsfläche beim Abrollen des Reifens abgeben. Die Spikelöcher 5 im Laufstreifen werden bekannterweise bei der Vulkanisation des Reifens in einer Vulkanisationsform mittels je eines Moldpins erstellt, wobei bei der dargestellten Ausführung der Moldpin derart ausgeführt ist, dass er auf dem Lochboden 5a eine Erhebung 7 mit einer Mulde 7a ausbildet, die derart gestaltet ist, dass sie den unteren Teil des Pinhalters 4, 4' bei im Spikeloch 5 eingesetztem Spike 1 aufnimmt. Die seitlich des eingesetzten Pinhalters 4, 4' vorhandene Grundfläche 2a des Spikekörpers 2 sitzt am Boden 5a des Spikelochs 5 auf.
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Vorzugsweise werden vor dem Einsetzen des Spikes 1 jene Außenflächen des Spikekörpers 2, die mit den Innenseiten und dem Boden 5a des Spikelochs 5 in Kontakt kommen, mit einem Kleber (Primer) beschichtet, wobei nach dem Einsetzen des Spikes 1 zusätzlich eine äußere Wärmebehandlung zum Verfestigen der Klebeverbindung durchgeführt werden kann. Der Spike 1 wird derart im Spikeloch 5 des Profilblockes 6 verankert, dass die zentrale Achse a2 a2' des Pinhalters 4, 4' quer oder unter einem spitzen Winkel von bis zu 45° zur Umfangsrichtung (Doppelpfeil U in 3) des Laufstreifens des Reifens orientiert ist.
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Der Pinhalter 4, 4' überträgt Druckkräfte, die senkrecht oder im Wesentlichen senkrecht zur Reifenoberfläche beim Abrollen des Reifens am Untergrund auf den Spikepin 2 wirken, auf den Reifenunterbau, insbesondere den Gürtelverband und die Karkasse. Beim Bremsen und Beschleunigen treten zusätzlich tangentiale Kräfte auf, die ebenfalls auf den Spikepin 2 wirken und zu einem Kippen des Spikepins 2 mitsamt dem Pinhalter 4, 4' führen. Das Ausmaß der Verkippung ist abhängig von der Größe der Spikes 1 und vor allem der Steifigkeit des Gummimaterial des Spikekörpers 2 und des den Spike 1 umgebenden Gummimaterials des Laufstreifens. Beim Bremsen und Beschleunigen wirken diese tangentialen Kräfte meist in Umfangsrichtung oder im Wesentlichen in Umfangsrichtung des Reifens, sodass durch die Bettung des zylindrischen Pinhalters in der Mulde 7a ein leichteres Verkippen des Pinhalters 4, 4' und dadurch des Spikepins 2 ermöglicht ist und an der mit der Mulde 7a und der Innenseite der Ausformung 2d in Kontakt stehenden Oberfläche des Pinhalters 4, 4' hauptsächlich Scherbelastungen auftreten. Ist das Gummimaterial des Spikekörpers 2 hochelastisch, wird ein Verkippen des Pinhalters 4, 4' mitsamt dem Spikepin 3 zusätzlich unterstützt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Spike
- 2
- Spikekörper
- 2a
- Grundfläche
- 2b
- Deckfläche
- 2c
- Mantelfläche
- 2d
- Ausformung
- 2e
- Vertiefung
- 3
- Spikepin
- 4, 4'
- Pinhalter
- 4'a, 4'b
- Abschnitt
- 5
- Spikeloch
- 5a
- Lochboden
- 6
- Profilblock
- 7
- Aufbau
- 7a
- Erhebung
- U
- Umfangsrichtung
- a1, a2, a2'
- zentrale Achse
- d1, d2, d2', d2"
- Durchmesser
- h
- Höhe
- I, I'
- Erstreckungslänge
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102015223091 A1 [0002]
- DE 102017210179 A1 [0003]
