DE2124157A1

DE2124157A1 - Spikes für Fahrzeugreifen und Verfahren zu ihrer Herstellung

Info

Publication number: DE2124157A1
Application number: DE19712124157
Authority: DE
Inventors: Charles S. St. Clair Shores Mich. Baum (V.StA.)
Original assignee: Permanence Corp.,>Detroit, Mich. (V.StA.)
Priority date: 1970-05-15
Filing date: 1971-05-14
Publication date: 1971-11-25
Also published as: US3779299A; CA942171A; DE2124157B2; GB1300491A; US3827885A

Description

Spikes für Fahrzeugreifen und Verfahren zu ihrer Herstellung

Die Erfindung bezieht sich auf Spikes für pneumatische Winterreifen für Fahrzeuge, bei denen die Spikes in den Kautschuk oder ein anderes Blastomermaterial eines Reifens eingebettet werden, um die Kraftübertragung zwischen dem leifen und dem Boden zu verbessern.

Bekanntlich muß der Teil eines Spikes, der mit der Fahrbahn zusammenarbeitet, aus einem sehr zähen und verschleißfesten Werkstoff bestehen. Bei weitem die meisten gebräuchlichen Reifenspikes, die sich in der Praxis bewährt haben, sind so ausgebildet, daß sie einen langgestreckten Metallkörper umfassen, der an einem Ende einen Kopf aufweist und an seinem anderen Ende mit einer axialen Bohrung versehen ist, in die ein Einsatzstück aus gesintertem Wolframkarbid fest eingebaut ist, das aus der Bohrung herausragt, um mit der Fahrbahn zusammenarbeiten zu können. Bis jetzt wird angenommen, daß es sich bei Karbiden, z.B. gesintertem Wolframkarbid um die einzigen zweckmäßigen Werkstoffe handelt, aus denen Einsatzstücke der genannten Art hergestellt werden können, damit die erforderliche Verschleißfestigkeit erzielt wird. Ein solcher Spike ist z.B. in dem U.S.A.-Patent 3 125 147 beschrieben.

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G-esintertes Wolframkarbid umfaßt einzelne Karbidkörner, die durch ein Bindemetall, z.B. Kobalt, miteinander verbunden sind. Zwar könnte man auch andere Bindematerialien verwenden, doch wird Kobalt vorgezogen und in den meisten Fällen verwendet, da sich in dem Kobalt nur etwa 1$ des Wolframkarbids löst, und da es die Karbidkörner auf hervorragende Weise benetzt, wenn die Materialien während des Binterns auf eine erhöhte Temperatur gebracht werden.

Gesintertes Wolframkarbid wird häufig in der Weise hergestellt, daß man pulverförmiges Wolframkarbid zusammen mit pulverförmigem Kobalt in einer Kugelmühle weiter zerkleinert, das gebrochene Gemisch danach siebt und dem Gemisch dann durch " Pressen in einer Form die gewünschte Gestalt verleiht. Hierauf wird der Preßling dadurch gesintert, daß er in einen Ofen eingebracht und auf eine hohe Temperatur erhitzt wird, bei der das Kobalt schmilzt. Im Gegensatz hierzu sieht die Erfindung einen Reifenspike vor, der mit erheblich geringeren Kosten herstellbar ist.

Eine der Schwierigkeiten, die sich in der Praxis bei den bis jetzt bekannten Eeifenspikes ergeben, die einen Metallkörper umfassen, aus denen ein Einsatzstück aus Wolframkarbid herausragt, besteht darin, daß das Wolframkarbid nicht im gleichen Ausmaß abgenutzt wird wie der Metallkörper und der Reifen. Der das Einsatzstück aus Wolframkarbid umgebende Me-" tallkörper nutzt sich ebenso wie der Reifen im Vergleich zu dem Wolframkarbid schnell ab. In vielen Fällen wird das langgestreckte Einsatzstück aus Wolframkarbid während der Abnutzung zugeschärft, und es wird in den Reifen hineingedrückt, so daß der Reifen durchstochen wird. Mit anderen Worten besteht eine der Schwierigkeiten, die sich bei den bis jetzt bekannten Reifenspikes mit Einsatzstücken aus Wolframkarbid ergeben, darin, daß sich das Wolframkarbid zu langsam abnutzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, verbesserte Reifenspikes zu schaffen, bei denen die betriebsmäßigen und die wirtschaftlichen Nachteile der bis jetzt bekannten !Spikes

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vermieden sind. Ferner sieht die Erfindung verbesserte Reifenspikes vor, bei denen ein gegenwärtig gebräuchliches Karbidmaterial verwendet wird, das jedoch eine andere Form aufweist, mit geringeren Kosten herstellbar ist und die gewünschten Verschleißeigenschaften besitzt. Weiterhin sieht die Erfindung Reifenspikes vor, bei denen Teilchen verwendet werden, die aus Karbidkörnern bestehen, welche durch einen Sintervorgang unter Verwendung eines Bindemetalls miteinander verbunden sind, wobei die Teilchen ihrerseits durch ein Füllmetall miteinander verbunden sind.* Schließlich sieht die Erfindung Reifenspikes vor, bei denen Teilchen verwendet werden, welche aus Wolframkarbidkörnern bestehen, die unter Verwendung νυη Kobalt als Bindemittel gesintert sind, wobei diese Teilchen ihrerseits mit Hilfe von Kupfer oder Nickel miteinander verbunden sind.

Demgemäß betrifft die Erfindung Reifenspikes sowie Verfahren zu ihrer Herstellung. Ein erfindungsgemäßer Spike umfaßt einen langgestreckten Metallkörper, der an einem Ende einen Kopf aufweist, von dem aus sich ein Schaft erstreckt, der an seinem freien Ende mit einem Hohlraum versehen ist_? welcher sich in Richtung auf den Kopf in den Schaft hinein erstreckt. Beim Herstellen eines solchen Spikes wird der Metallkörper in einer Bohrung angeordnet, die einen Abschnitt zum Aufnehmen des Schaftes sowie einen engeren Abschnitt umfaßt, welch letzterer allgemein die gleiche Querschnittsfläche hat wie der Hohlraum, und der sich von dem weiteren Abschnitt aus nach oben zu einer Öffnung erstreckt. Über üieoe Öffnung wird Material zugeführt, um den Hohlraum des Schaftes und mindestens einen Teil des engeren Bohrungsabschnitts über dem Hohlraum zu füllen. Zu diesem Material gehören Teilchen, die aus Karbidkörnern bestehen, welche durch einen Sin~ tervorgang unter Verwendung eines Bindemittels wie Kobalt miteinander verbunden worden Bind, sowie ein Metallpulver, das ein zusätzliches Füllmaterial bildet. Das das Füllmaterial bildende Metallpulver«ird zum Schmelzen gebracht, so daß es die Lücken zwischen den Teilchen ausfüllt, woraufhin man das

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füllmaterial erstarren läßt, so daß ein zusammengesetztes Material entsteht, bei dem die erwähnten Teilchen durch das Füllmaterial miteinander verbunden sind.

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt teilweise in einer Seitenansicht und teilweise im Längsschnitt eine bevorzugte Ausführungsform eines gemäß der Erfindung hergestellten Reifenspikes.

Fig. 2 zeigt in starker Vergrößerung den in Fig. 1 von einem Kreis umschlossenen Ausschnitt, um· die verschiedenen Materialien erkennen zu lassen.

Fig. 3 zeigt im G-rundriß eine Form zur Verwendung beim Herstellen erfindungsgemäßer Reifenspikes.

Fig."4 ist ein Schnitt längs der Linie 4-4 in Fig. 3.

In den Figuren, in denen ähnliche oder einander entsprechend© Teile jeweils mit gleichen Bezugszahlen bezeichnet sind, erkennt man unter anderem einea insgesamt mit 10 bezeichneten Spike nach der Erfindung.

Der Seifenspike 10 umfaßt einen insgesamt mit 12 bezeichneten Metallkörper, der am einen Ende einen Kopf 14 aufweist, an den sich ein Schaftabschnitt 16 anschließt. Vom freien Ende des Schaftabschnitts aus erstreckt sieh durch den Schaf tab schnitt ein Houlraum 18, der kurz vor dem Kopf 14· endet. Da der Schaftabschnitt eine kreisrunde Form hat, ähnelt die Außenform des Metallkörpers 12 allgemein derjenigen einer Kopfschraube. Der Metallkörper 12 ist z.B. aus Stahl herge- ' stelltο - " . . ■ ·

!Ferner _ ist ein insgesamt mit 20 bezeichneter zusammengesetzter Körper vorgesehen, der fest in den Hohlraum 18 eingebaut ist und zum Teil aus dem Hohlraum des Metallkörpers 12 herausragt.

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Der zusammengesetzte Körper 20 umfaßt Teilchen 22, die sich aus . Karbidkörnern 24 zusammensetzen, welche unter Verwendung eines Bindemetalls 26 zusammengesintert sind. Die Teilchen 22 sind untereinander durch ein Füllmetall 28 verbunden, welches die Teilchen 22 umschließt, die Lücken zwi-■ sehen den Teilchen ausfüllt und die Teilchen miteinander verbindet.

G-enauer gesagt, umfassen die Teilchen 22 Wolframkarbidkörner, die unter Verwendung von bei 26 angedeutetem Kobalt als Bindemetall zusammengesintert sind. Bei dem Füllmetall handelt es sich mindestens teilweise um eine Legierung eines Metalls der Kupfer und Nickel umfassenden Gruppe, Mit anderen Worten, als Füllmetall wird entweder Kupfer oder Nickel oder eine daraus bestehende Legierung verwendet.

In der Praxis stehen sehr große Vorräte an verbrauchten Teilen aus Karbiden zur Verfugung. Beispielsweise sind Messerköpfe für Fräsmaschinen mit Einsatzstücken aus Wolframkarbid als Schneidelemente versehen, und nach ihrer Abnutzung werden sie weggeworfen; im Hinblick hierauf werden sie auch als "Wegwerfeinsatzstücke" bezeichnet. In Fabriken, in denen Fräsmaschinen oder dergl. benutzt werden, fallen solche abgenutzten linsatzstücke oder Schneidplättchen täglich insgesamt tonnenweise an. Diese ^!t?/olfraiLkarbid^lf-Werk3euge bestehen aus gesintertem Wolframkarbid und werden in der weiter oben beschriebenen Weise hergestellt, d.h. sie enthalten Wolframkarbidkörner, die unter Verwendung eines Bindemtalls wie Kobalt zusammengesintert sind. Gemäß der Erfindung werden diese weggeworfenen Stücke gebrochen, um Teilchen zu erhalten, die Wolfrainkarbidkörner umfassen, die unter Verwendung von Kobalt zusammengesintert sind.

G-emäß der Erfindung werden diese Seilchen aater Verwendung einer Form verarbeitet, wie sie in Ug₃ 3 und 4 dargestellt ist. Gemäß Fig. 3 und 4 umfaßt $ie .form mehrere Bohrungen 30. Jede dieser Bohrungen umfaßt einen Abschnitt 32 zum

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Aufnehmen des Schaftes 16 eines der Metallkörper 12. Außerdem umfaßt jede Bohrung 30 einen engeren Abschnitt 34-_f der allgemein die gleiche Querschnittsflache bzw. den gleichen Durchmesser aufweist wie der Hohlraum 18 des Schaftes und sich von dem Hohlraum 18 aus nach oben zu einer konischen Öffnung 36 erstreckt. .

Gemäß der Erfindung werden verschrottete Teile der vorstehend genannten Art bis zur Erreichung der gewünschten Teil chengröße gebrochen, und diese Teilchen werden in die Form über die Öffnungen 36 eingeführt, um den Hohlraum 18 des Metallkörpers 12 zu füllen. Außderdem wird über Jede Öffnung 36 ein Püllmetallj z.B. Kupfer, eingeführt. Das Metallpulver und

' die Teilchen können vorgemischt werden,/ bevor sie in die Bohrungen eingeführt werden^ oder die Seuchen werden zuerst eingeführt, woraufhin das Metallpulver in !Form einer Sshicht darüber angeordnet wird«, In jedem Fall füllt das eingeführte Material insgesamt den Hohlraum des Schaftes 16 und mindestens einen Teil des engeren Abschnitts 34 jeder Bohrung 50 aus. Sofeald dies geschahen ist_s wird die gssamte J'oras im eisern Of ©a angeordnet «na auf eine Tempera toi? erhitzt, hei &ar. das S-stgillpulirer schmilzt_? so daß das Uäliisstall 28 srnsehsn die Sstleiisa 22 fließt ₉ vmi die zwischen des Teilchen vöSfeMeaen W.ot@n auesiifiilleao Danach wird zmgslei&e&i&s claS s±5-& die Porm -5,SInG]IIt₉ damit fias susaaiMeiagesetate ESsterial @rs±s^rt₉ wobei file S@ileb.ea 22 dursh das ^üllEsaiisr-ial 28 fest mlt&lnandeT verbunden werden ο Das füllmetall iiafts'fe aizöii εη äea Me tallkörpsr 12p so daß das zusammengesetzte MSt@i^:ial ia dem Hohl— ® 18 festgehalten ?/ira°

Wenn m&n erfiadiiagsgemäße Spikss 1.0 in Verbindung mit !Fahrzeugreifen YQT-vieiidet _s ssigt ©s sich₉. dsü dies© Spiices im Vergleich zu feelraniatea Spifces insofern eise ¥©rbes-" seriing darstellen_s als s-ich das ztisaiaise-ügesstzte llnsatsstüclc 20 ©atspreohend der Lbnvt.zung des Metallkörpsrs "12 3 mo daß die bei den "bis 2®'«^zt be-ixaiiataaSeifeaspilces ö@a Scliwlsrlglcsiten vormieden sind» Ber ßruM dafitej, ä&S sich

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das zusammengesetzte Einsatzstück 20 in einem größeren Ausmaß entsprechend der Abnutzung des Metallkörpers 12 abnutzt, besteht darin, daß die Teilchen 22 zwar die gleiche Verschleißfestigkeit haben wie die Ms jetzt verwendeten bekannten massiven Einsatzstücke aus gesintertem Wolframkarbid, daß jedoch diese Verschleißfestigkeit durch das lüllmetall, z.B. Kupfer oder Hiekelt in einem gewissen Ausmaß herabgesetzt wird, so daß sich zwar die erforderliche Verschleißfestigkeit ergibt, daß die Einsatzstücke jedoch nicht in einem solchen Maße verschleißfest sind, daß Schwierigkeiten auftreten können.

Da das als Aasgangsmaterial verwendete Wolframkarbid- . material als Schrottmaterial beschafft werden kann und lediglich "bis zur Erreichung der gewünschten Teilchengröße gebrochen zu werden braucht, liegt es auf der Hand, daß sich die erfindungsgemäßen Heifenspikes auf erheblich billigere Weise herstellen lassen als Spikes mit massiven Einsatzstücken aus gesintertem Wolframkarbid» wobei die erfindungsgemäßen Einsatzstücke 3eä°eh. mir eine solche Verschleißfestigkeit aufweisen» dai äie bei den bis Jetzt bekannten Spikes auftretenden Schwierigkeiten vermieden werden«

Die !Form kann auf eine !temperatur von etwa 985 bis 1320⁰G erhitzt werden, um das !Füllmaterial zum Schmelzen zu bringen. Wird als Killmaterial Kupfer verwendet, ist es zweckmäßig, die 3?orm auf eine femperatur zu bringen, bei der das Kupfer die Teilchen 22 gründlich benetzt. Kupfer schmilzt bei etwa 1010°G, doch wird es vorzugsweise mindestens bis auf eine Hartlötteitperatur von etwa 112O⁰G erhitzt, so daß eine metallurgische Bindung zwischen dem Kupfer und den Teilchen bewirkt wird, wenn das iüllmetall die Lücken zwischen den Teilchen ausfüllt«

Patentansprüche i

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Claims

PATENT ANSPRÜCHE

1. Verfahren zum Herstellen eines Erzeugnisses, das geeignet ist, als Reifenspike derjenigen Art verwendet zu werden, die einen Körper umfaßt, welcher einen Kopf und einen Schaft aufweist, dadurch gekennzeichnet , daß das von dem Kopf abgewandte Ende des Schaftes dadurch hergestellt wird, daß Teilchen, die Karbidkörner enthalten, welche mit--Hilfe eines Bindemetalls zusammengesintert sind, mit einem Füllmetallpülver vereinigt werden, und daß die Temperatur des Metallpulvers so erhöht wird, daß das Füllmetall die Teilchen miteinander verbindet.

2. Verfahren zum Herstellen eines Erzeugnisses, das geeignet ist, als Reifenspike derjenigen Art verwendet zu werden, die einen Metallkörper umfaßt, der am einen Ende einen Kopf aufweist und am anderen Ende mit einem sich in den Metallkörper hinein erstreckenden Hohlraum versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß Teilchen, die Karbidkörner enthalten, welche mit Hilfe" eines Bindemetalls zusammengesintert sind, in dem Hohlraum angeordnet werden, daß ein Millmetall— pulver den Teilchen zugeordnet wird, daß die Temperatur des Metallpulvers so erhöht wird, daß das Metall um die Teilchen herumfließt, um ,die Lücken zwischen den Teilchen auszufüllen, und daß zugelassen wird, daß das Füllmetall erstarrt, damit ein zusammengesetztes Material entsteht, bei dem die Teilchen durch das Püllmetall miteinander verbunden sind.

3·· Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Teilchen gesintertes Wolframkarbid

umfassenο

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4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Teilchen Wolframkarbidkörner umfassen, die unter Verwendung von Kobalt als Bindemetall zusammengesintert sind.

■ 5· Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das lüllmetall mindestens teilweise aus einer Metallgruppe besteht, die Kupfer und Nickel umfaßt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Teilchen Wolframkarbidkörner umfassen, die unter Verwendung von Kobalt als Bindemetall zusammengesintert sind.

7· Verfahren nach Anspruch 2, dadurch g e k e η η zeichnet , daß die Karbidteilchen in lorm einer festen Packung in dem Hohlraum angeordnet werden.

ι 8.) Erzeugnis, das geeignet ist, als Reifenspike verwendet zu werden, gekennzeichnet durch einen Körper (12) mit einem Kopf (14) und einem Schaft (16), bei dem das von dem Kopf abgewandte Ende Teilchen (22) umfaßt, die aus Karbidkörnern (24) bestehen, welche unter Verwendung eines Bindemetalls (26) zusammengesintert sind, und daß ein lüllmetall (28) diese Teilchen miteinander verbindet.

9. Erzeugnis, das geeignet 1st, als Heifenspike verwendet zu werden, gekennzeichnet' durch einen Metallkörper (12) mit voneinander angewandten Bnden₉ wobei der Me~ tallkörper am einen Ende einen Kopf (14) aufweist und am anderen Ende mit einem sich in den Körper hinein erstreckenden Hohlraum (18) versehen ist, einen Ia dem Hohlraum angeordneten und teilweise aus dem Metallkörper herausragendeix zusammengesetzten Körper (20), der Teilchen (22) umfaßt, welche aus Karbiaicörnern (24) hergestellt sind, die unter Verwendung eines Bindemetalls (26) zusammengesintert sind, sowie durch ein lüllmetall (28), das die !Teilchen-- umgibt, äxe Luyken zwischen den Teilchen ausfüllt und die Tellohen miteinander ver-• bindet.

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-ΙΟΙ 0. Erzeugnis nach. Anspruch 9» dadurch. gekennzeichnet, daß die Seuchen (22) gesintertes Wolframcarbid umfassen.

11. Erzeugnis nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet , daß die Teilchen (22) Wolframkarbidkörner (24) umfassen, die unter Verwendung τοπ Kobalt als Bindeaetall zusammengesintert sind.

12. Erzeugnis nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß das füllmetall (28) mindestens teilweise ein Metall aus der Kupfer und Uickel umfassenden G-nrppe ist. ■ ■ - .

13. Erzeugnis nach'Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet* &&,ß die Seilch,en Wolframkarbidköraer umfassen, die unter Verwendung von Kobalt als Bindemetall zusammengesintert sind«.

14° Verfahren zvm Herstellen eines Seifenspikes der Ansl'ün— riingsart mit einem langgestreckten Metallkörper» dsr aa sineia lads einen Kopf aufweist_s an dsa sich sin Schaft aasealisS-t _s cLsr an seines i'reien laae -mit eines sich in. EiciamiBg a^f üen Kopf in -den Schaft hinein srstreeksndoa. Hohlraua Te^s-sra=^ i3t₉ ■ dafiiiifeh gelLennzeiehaet _s daß übt I2eiss,2,l>örper

Bohrung angeordnet vriröU äi^ ©inen J^seli23.i'5i siaia Aufdas Schaftes sowie siasn eag^rea Abseimitt i35ifaß1;₂. ?/elcn !©■festerer allgsmeia öle gleiohe Ojisr^i-aiiittsfläciis hat -/jie der Eohlranm s uM der sich "/on dsia HsJalr-awa aus saaela chen zu einer öffnung erstreoktc, Ss-B iifc@r öiss® offaang Materialieia snge— ftlhrt werdsSj um dsü Ealili?aiS5 ΐιηδ si^ss'fcens einen Seil flee oageren AüscMiaitts ds¹" Bohrung zu fil:l@n_P daß die sagsfüteian Ilsterialiea Seilciiea TZ3f£ss©n₅ äi© ans - EarMäkSrnora laergsötellt siaag wslch@ iiatss? Ter^sadiiag eines Biaäesj'äalls ώώβαιϊε-M@ag@siat©rt siaöj» so^ie eis lüllastallpulTerj, ds3 äie Gaiapei/styr fies liillaalsalijwilTers so erhölit trirdp ia£ oas rin^exall oa die ®eiloli®a heriziriflisSt _s ?as ai© M

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chen auszufüllen, und daß zugelassen wird, daß das IPüllmetall erstarrt, so daß ein zinsasnaengesetzter Körper aus den durch das Füllmetall verbundenen !Eeilchen entsteht.

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