FI82907C

FI82907C - Fixed stud, corresponding to hollow stud, designed for a vehicle tire

Info

Publication number: FI82907C
Application number: FI880294A
Authority: FI
Inventors: Unto Linden; Faerid Ainetdin
Original assignee: Neste Oy
Priority date: 1988-01-22
Filing date: 1988-01-22
Publication date: 1991-05-10
Also published as: FI880294A; FI880294A0; FI82907B

Description

8290782907

Ajoneuvon renkaaseen tarkoitettu kiinteä nasta, vastaavasti holkkinastaA fixed pin for the vehicle tire, respectively a sleeve

Fast dubb, motsvarande holkdubb, avsedd för ett fordonsdäck 5Fast dubb, motsvarande holkdubb, avsedd för ett fordonsdäck 5

Keksinnön kohteena on ajoneuvon renkaaseen tarkoitettu kiinteä nasta, vastaavasti holkkinasta, jossa kiinteän nastan runko-osan käsittävän 10 niitin, vastaavasti holkkinastan niitin kärkiosa on muodostettu ker-rosrakenteiseksi siten, että kärkiosa käsittää niitin kärjen ja kärkeä ympäröivän ja kärkeä olennaisesti kovemman pintakerroksen.The invention relates to a fixed pin for a vehicle tire, respectively a sleeve, in which the tip part of the rivet 10, respectively the rivet comprising the fixed pin body part, is layered so that the tip part comprises a rivet tip and a surface surrounding the tip and a substantially harder surface.

Lisääntyvät liikennemäärät yhdessä nastarenkaiden kanssa ovat osoit-15 tautuneet merkittäväksi tien kulutustekijäksi. Eräissä maissa tämä seikka on johtanut jopa nastarenkaiden kieltämiseen tai ainakin merkittäviin rajoituksiin. Pohjoismaisissa olosuhteissa on toisaalta vääjäämättömästi osoitettu liukuesteen liikenneturvallisuutta sekä liikenteen joustavuutta parantava vaikutus, josta ei saisi luopua. Haitat vain 20 tulisi eliminoida. Hyviin tuloksiin päästään kehittämällä sekä tiepääl-lysteitä että liukuesterenkaita.Increasing traffic volumes together with studded tires have proven to be a significant factor in road consumption. In some countries, this has even led to a ban on studded tires, or at least significant restrictions. On the other hand, the Nordic conditions have inevitably shown the anti-slip effect of improving traffic safety and traffic flexibility, which should not be abandoned. Disadvantages of only 20 should be eliminated. Good results are achieved by developing both road surfaces and non-slip tires.

Tekniikan tason mukaisissa kiinteissä nastoissa ja vastaavasti holkki-nastoissa tunnetaan ennestään ratkaisu, jossa nastan niittiosaan ei ole 25 muodostettu erillistä kärkeä, vaan niittiosa on muodostettu kauttaaltaan samasta materiaalista. Tämän ratkaisun haittapuolena on se, että mikäli niittiosa muodostetaan tavanomaisista materiaaleista, on kärjen kulutuskestävyys huono, jolloin nastan kärki kuluu nopeasti. Jos tällaisessa nastassa toisaalta koko niittiosa muodostetaan sellaisesta 30 materiaalista, jonka kulumisen kesto-ominaisuudet ovat hyvät, tulee nastasta erittäin kallis ja lisäksi painava. Tavanomaisin ratkaisu ennestään tunnetuissa nastoissa on sellainen, jossa nastan niittiosa on varustettu erillisellä kovametallikärjellä. Tällaisen perinteisen nastan suurimpana ongelmana on ollut se, että yleensä kovametallisen kär-35 kiosan kulumisnopeus on ollut erilainen kuin rengaskumin kulumisnopeus samoissa olosuhteissa. Eri talvikausina ovat kulumiserot olleet niin suuret, että joskus nastan ulkonema on kasvanut kohtuuttoman suureksi, mistä on aiheutunut erittäin suuri tiekulutusvaikutus ja nastojen löys- 2 82907 tyminen renkaassa sekä sen myötä pitokyvyn ja liikenneturvallisuuden heikkeneminen. Joinakin talvikausina taas kovametalli on kulunut liiaksi, jolloin nastojen pito-ominaisuudet ja sitä kautta liikenneturvallisuus on heikentynyt.In the case of fixed pins and sleeve pins, respectively, according to the prior art, a solution is already known in which the rivet part of the pin is not formed with a separate tip, but the rivet part is formed throughout with the same material. The disadvantage of this solution is that if the rivet part is formed of conventional materials, the wear resistance of the tip is poor, so that the tip of the pin wears quickly. If, on the other hand, in such a pin, the entire rivet part is formed of a material with good wear resistance properties, the pin becomes very expensive and also heavy. The most conventional solution in previously known pins is one in which the rivet part of the pin is provided with a separate carbide tip. The main problem with such a conventional pin has been that, in general, the wear rate of the carbide tip portion has been different from the wear rate of the tire rubber under the same conditions. During the various winter seasons, the wear differences have been so great that sometimes the protrusion of the stud has become unreasonably large, which has resulted in a very large road wear effect and loosening of the studs in the tire, resulting in reduced grip and road safety. In some winter seasons, the carbide has worn too much, which has reduced the grip properties of the pins and thus traffic safety.

55

Kovametalli tai muu nastan kärkiosaan soveltuva aine on erittäin kallista, minkä johdosta kärkiosan materiaalia pyritään vähentämään. Perinteisissä nastoissa tämä johtaa kärkiosan halkaisijamitan pienentämiseen ja sitä kautta nastan pitokyvyn heikkenemiseen. Perinteisten nas-10 tojen perusongelmana on se, että nastan kovametalliseoksilla ja rajoitetuilla halkaisijamitoilla ei pystytä säätämään kärjen kulumisnopeutta kumiseoksen käyttäytymistä vastaavaksi.Carbide or other material suitable for the tip of the pin is very expensive, as a result of which the material of the tip is reduced. In conventional pins, this leads to a reduction in the diameter of the tip part and thus to a decrease in the holding capacity of the pin. The basic problem with traditional nas-10s is that the carbide alloys and limited diameter dimensions of the pin cannot adjust the wear rate of the tip to match the behavior of the rubber alloy.

Keksinnön päämääränä on saada aikaan parannus nykyisin tunnettuihin 15 kiinteisiin nastoihin ja vastaavasti holkkinastaratkaisuihin. Keksinnön yksityiskohtaisempana päämääränä on aikaansaada kiinteä nasta, vastaavasti holkkinasta, jossa on vältetty nykyisin tunnetuissa ratkaisuissa esiintyvät epäkohdat.It is an object of the invention to provide an improvement over the currently known fixed pins and sleeve pin solutions, respectively. It is a more detailed object of the invention to provide a fixed pin, respectively a sleeve, in which the disadvantages of the presently known solutions are avoided.

20 Tekniikan tason suhteen viitataan lisäksi julkaisuihin US 3 407 860, DE 2 240 900, US 3 913 650 ja FI 3356/72. US-patentissa 3 407 860 on esitetty renkaaseen tarkoitettu nasta, jonka kärki on muodostettu ker-rosrakenteiseksi. Mainittu kerrosrakenteinen kärki on muodostettu hoikista, joka on täytetty kumimateriaalilla. Tässä julkaisussa on lisäksi 25 kovametallia oleva holkki lieriömäinen, jolla ratkaisulla ei kulumis-ominaisuuksien haliinan suhteen päästä samaan lopputulokseen kuin kar-tiomaisella rakenteella. DE-julkaisussa 2 240 900 on esitetty nasta, jossa nastan sisäosa on kovempaa materiaalia kuin pintakerros. Nastan kuluessa kuluu tällöin ensinnä kerrosrakenteisesta kärjestä ulkokuori 30 pois, jolloin kovametallisen kärkiosan kulumisnopeuteeen ei voida vaikuttaa toivotulla tavalla. US-patentissa 3 913 650 ja FI-hakemuksessa 3356/72 on esitetty toisiaan vastaavat ratkaisut, joissa renkaaseen . . tarkoitetut nastat on muodostettu kerrosrakenteisiksi. Näissä jul kaisuissa on todettu, että kerrosrakenteisen nastan niitin pintaosan 35 kovuus on erilainen kuin ydinosan kovuus ja lisäksi on mainitussa FI-hakemuksessa esitetty, että ydinosan kärki on pintaosaa pehmeämpi. US- 3 82907 julkaisussa on vielä korostettu sitä, että pintaosa ei saa olla liian kovaa materiaalia, jotta kulumisominaisuudet saataisiin toivotuiksi. Mainituissa julkaisuissa on kerrosrakenteisen nastan kärkeen muodostettu pintakerros lieriömäinen, mikä on kartiomaista rakennetta huonompi 5 kulumisominaisuukslen hallinnan suhteen.With regard to the prior art, reference is further made to US 3,407,860, DE 2,240,900, US 3,913,650 and FI 3356/72. U.S. Patent 3,407,860 discloses a pin for a ring, the tip of which is formed in a layered structure. Said layered tip is formed of a sleeve filled with a rubber material. In addition, this publication discloses a cylindrical carbide sleeve 25 which does not achieve the same result as the conical structure with respect to the wear characteristics of the haline. DE 2 240 900 discloses a pin in which the inner part of the pin is of a harder material than the surface layer. In the course of the pin, the outer shell 30 then wears off first from the layered tip, whereby the wear rate of the carbide tip part cannot be influenced in the desired manner. U.S. Pat. No. 3,913,650 and FI Application 3356/72 disclose corresponding solutions for a ring. . the pins referred to are formed in a layered structure. It has been found in these publications that the hardness of the surface portion 35 of the rivet of the layered pin is different from the hardness of the core portion, and in addition it is stated in said FI application that the tip of the core portion is softer than the surface portion. U.S. Pat. No. 3,890,907 further emphasizes that the surface portion must not be too hard a material to achieve the desired wear properties. In said publications, the surface layer formed on the tip of the layered pin is cylindrical, which is inferior to the conical structure in terms of the control of the wear property.

Keksinnön päämäärät saavutetaan kiinteällä nastalla, vastaavasti holk-kinastalla, jolle on pääasiallisesti tunnusomaista se, että pintakerros on muodostettu sisäpuolelta kartiomaiseksi siten, että pintakerroksen 10 paksuus pienenee kärjestä niitin laippaa kohti ja että niitin kärki on muotoiltu vastaavalla tavalla.The objects of the invention are achieved by a fixed pin, respectively a sleeve pin, which is mainly characterized in that the surface layer is conical on the inside so that the thickness of the surface layer 10 decreases from the tip towards the rivet flange and the rivet tip is shaped accordingly.

Keksinnöllä saadaan aikaan ennestään tunnettuihin ratkaisuihin nähden useita etuja, joista voidaan tuoda esiin mm. seuraavat. Keksinnössä on 15 nastan kärkiosa muodostettu siten, että nastan kärjen kulumisnopeutta voidaan säätää renkaan kulumisnopeutta vastaavaksi, jolloin nastan kärkiosa saadaan pysymään terävänä, mistä on puolestaan seurauksena parempi nastan pitokyky. Keksinnön mukaisessa nastassa on nastan kärjen kovempi materiaaliosa, jolla on hyvät kulumisen kesto-ominaisuudet, 20 muodostettu putkimaiseksi, kartiomaiseksi tai muulla vastaavalla tavalla siten, että se ympäröi nastan muuta kärkiosaa. Kovempi materiaaliosa on näin ollen voitu muodostaa erittäin ohueksi. Nastan valmistuskustannukset on näin ollen saatu pysymään alhaisella tasolla. Koska keksinnön mukaisessa nastassa on kärkiosa muodostettu siten, että kärkiosa on 25 keskeltä helpommin kuluvaa ainetta kuin reunoilta, pysyvät kärjen reunat terävänä, jolloin nasta tunkeutuu jääpintaan renkaan luistotilan-teessa paremmin, eli silloin nasta pitää. Keksinnön muut edut ja ominaispiirteet käyvät ilmi jäljempänä seuraavasta keksinnön yksityiskohtaisesta selostuksesta.The invention provides several advantages over previously known solutions, of which e.g. following. In the invention, the tip portion of the pin 15 is formed so that the wear rate of the pin tip can be adjusted to match the wear rate of the tire, whereby the tip portion of the pin is kept sharp, which in turn results in better pin holding ability. The pin according to the invention has a harder material part of the tip of the pin with good wear resistance properties, formed in a tubular, conical or other similar way so as to surround the other tip part of the pin. The harder material part can thus be formed very thin. The manufacturing cost of the pin has thus been kept low. Since the tip part of the pin according to the invention is formed in such a way that the tip part is more easily abrasive in the middle than at the edges, the edges of the tip remain sharp, whereby the pin penetrates the ice surface better in the event of a tire slip. Other advantages and features of the invention will become apparent from the following detailed description of the invention.

3030

Keksintöä selitetään seuraavassa yksityiskohtaisesti viittaamalla oheisien piirustuksien kuvioissa esitettyihin keksinnön eräisiin edullisiin suoritusmuotoihin, joihin keksintöä ei kuitenkaan ole tarkoitus yksinomaan rajoittaa.The invention will now be described in detail with reference to some preferred embodiments of the invention shown in the figures of the accompanying drawings, to which, however, the invention is not intended to be exclusively limited.

35 4 8290735 4 82907

Kuvio 1 esittää kaaviomaisestl sivultapäin katsottuna leikkauskuvana kiinteän nastan erästä edullista suoritusmuotoa.Figure 1 is a schematic side sectional view of a preferred embodiment of a fixed pin.

Kuvio 2 esittää kaaviomaisestl sivultapäin katsottuna ja osittaisena 5 leikkauskuvana holkkinastan erästä edullista suoritusmuotoa.Figure 2 is a schematic side view and partial sectional view of a preferred embodiment of the sleeve pin.

Kuvio 3 esittää vaihtoehtoista suoritusmuotoa kuviossa 2 esitetylle holkkinastalle.Figure 3 shows an alternative embodiment to the sleeve pin shown in Figure 2.

10 Piirustuksen kuviossa 1 on kiinteää nastaa merkitty yleisesti viitenumerolla 10. Kiinteä nasta 10 muodostuu runko-osan käsittävästä niitistä 11, niitin laipasta 12 sekä kärkiosasta, joka käsittää niitin kärjen 13 ja sitä ympäröivän pintakerroksen 14. Kuvion 1 suoritusmuodossa on pintakerros 14 muodostettu putkimaiseksi tai lieriömäiseksi.In Figure 1 of the drawing, the fixed pin is indicated generally by reference numeral 10. The fixed pin 10 consists of a rivet 11 comprising a body portion, a rivet flange 12 and a tip portion comprising a rivet tip 13 and a surrounding surface layer 14. In the embodiment of Figure 1, the surface layer 14 is tubular or cylindrical. .

15 Kuvion 1 mukaisessa kiinteässä nastassa 10 ei ole erillista kärkeä, vaan nastan kärki 13 muodostuu osasta nastan runko-osan käsittävää niittiä 11. Pintakerros 14 on muodostettu olennaisesti kovemmasta materiaalista kuin nastan niitti 11, kuten jo edellä on selostettu. Pintakerros 14 voi näin ollen olla muodostettu kovametallista, mutta myös 20 keraamiset ja kuitumateriaalit ovat keksinnön mukaisessa rakenteessa mahdollisia. Pintakerroksen 14 sekä nastan niittiosan 11 materiaaliva-j . linnoilla ja aikaisempaa tekniikkaa laajemmin käytettävissä olevilla - ' dimensioilla voidaan nastan kärjen kulumisnopeus saada kumin kulumisno- peutta vastaavaksi kaikissa talvi- ja ajo-olosuhteissa. Pintakerros 14 ·.·. 25 voi olla kiinnitetty nastan niittiosaan 11 ennestään tunnetulla tavalla juottamalla tai se voidaan saada aikaan myös valmistettavassa rakenteessa sintraamalla nasta rungon valmistuksen yhteydessä.The fixed pin 10 of Figure 1 does not have a separate tip, but the tip 13 of the pin is formed by a part of a rivet 11 comprising the body of the pin. The surface layer 14 is formed of a substantially harder material than the rivet 11 of the pin, as already described above. The surface layer 14 may thus be formed of carbide, but ceramic and fibrous materials 20 are also possible in the structure according to the invention. The material layer j of the surface layer 14 and the rivet portion 11 of the pin. with castles and the more widely available '' dimensions, the wear rate of the pin tip can be made to match the wear rate of the rubber in all winter and driving conditions. Surface layer 14. 25 can be attached to the rivet portion 11 of the pin in a manner known per se by soldering, or it can also be obtained in the structure to be manufactured by sintering the pin in connection with the manufacture of the body.

Kuviossa 2 on holkkinastaa merkitty yleisesti viitenumerolla 20. Holk-.··· 30 kinasta 20 käsittää niittiosan 21 ja holkkiosan 30. Niittiosa 21 on • varustettu tavanomaiseen tapaan laipalla 22 ja niitin kärkiosa on muo dostettu kerrosrakenteiseksi vastaavalla tavalla kuin on selostettu jo -. kuvion 1 yhteydessä. Kärkiosa käsittää näin ollen niitin kärjen 23, "·' jota ympäröi kuvion 2 suoritusmuodossa putkimainen pintakerros 24.In Fig. 2, the sleeve pin is indicated generally by reference numeral 20. The sleeve pin 20 comprises a rivet portion 21 and a sleeve portion 30. The rivet portion 21 is • conventionally provided with a flange 22 and the rivet tip portion is layered in a manner similar to that already described. in connection with Figure 1. The tip portion thus comprises a rivet tip 23, "· 'surrounded in the embodiment of Figure 2 by a tubular surface layer 24.

.·. 35 Myöskään kuvion 2 suoritusmuodossa ei nastan niittiosassa 21 ole erillistä kärkeä vaan kärki 23 muodostuu osasta niittiosan 21 runkoa. Nii- 5 82907 tin kärkiosassa on näin ollen kova ja kulutusta kestävä pintakerros 24, joka on esim. kovametallia, tai keraamista tai kuitumateriaalia tai vastaavaa. Pintakerroksen sisäpuolella on pehmeämpi kärki 23, joka on samaa materiaalia niittiosan 21 kanssa.. ·. Also in the embodiment of Figure 2, the rivet portion 21 of the pin does not have a separate tip, but the tip 23 consists of a part of the body of the rivet portion 21. The tip portion of the nail 82907 thus has a hard and wear-resistant surface layer 24, which is e.g. a carbide, or a ceramic or fibrous material or the like. Inside the surface layer there is a softer tip 23 of the same material as the rivet part 21.

55

Kuviossa 3 on esitetty vaihtoehtoinen suoritusmuoto kuvion 2 mukaiselle holkkinastalle. Kuvion 3 suoritusmuoto vastaa muilta osin kuviota 2 sillä poikkeuksella, että kuviossa 3 ei pintakerros 24a ole putkimainen vaan kartiomainen. Niittiosan 21 kärki 23a on luonnollisesti muotoiltu 10 vastaavalla tavalla kartiomaiseksi. Kuvio 3 eroaa kuviosta 2 lisäksi siinä suhteessa, että niitin kärki 23a ei ulotu aivan pintakerroksen 24a kärkeen vaan pintakerroksen 24a sisään jää vapaa tila 25a. Mainittu vapaa tila 25a voidaan täyttää jollain sopivalla materiaalilla, joka on pehmeämpää kuin itse pintakerros 24a.Figure 3 shows an alternative embodiment of the sleeve pin according to Figure 2. The embodiment of Figure 3 otherwise corresponds to Figure 2, with the exception that in Figure 3 the surface layer 24a is not tubular but conical. The tip 23a of the rivet portion 21 is, of course, shaped conically in a corresponding manner. Fig. 3 further differs from Fig. 2 in that the rivet tip 23a does not extend completely to the tip of the surface layer 24a, but a free space 25a remains inside the surface layer 24a. Said free space 25a may be filled with a suitable material which is softer than the surface layer 24a itself.

1515

Kun nastan kärkiosa muodostetaan keksinnön mukaisesti siten, että se käsittää niitin kärkeä ympäröivän pintakerroksen 14,24,24a, voidaan nastan kärjen ulkohalkaisija valita pitokyvyn vaatimusten mukaisesti kärjen kovemman ja kalliimman ainesmäärän pysyessä silti kohtuullisena. 20 Nastan kärjen halkaisijan ja ulkoneman välisellä suhteella voidaan nastan pito-ominaisuuksia hallita paremmin kuin perinteisillä kovame-tallikärkien muodoilla, koska nastan kärjen ja erityisesti pintakerroksen ulkohalkaisija voidaan valita vapaasti ja sisähalkaisijalla eli pintakerroksen paksuudella voidaan säädellä kärkiosan kulumisuopeutta 25 valitun aineen mukaan. Pintakerroksen paksuus voi kuitenkin olla hyvin pieni verrattuna nastan kärjen koko paksuuteen.When the tip portion of the pin is formed according to the invention so as to comprise the surface layer 14,24,24a surrounding the tip of the rivet, the outer diameter of the tip of the pin can be selected according to the holding requirements while still keeping the harder and more expensive amount of material reasonable. The ratio of pin tip diameter to protrusion allows the gripping properties of the pin to be better controlled than conventional carbide tip shapes because the outer diameter of the pin tip and especially the surface layer can be freely selected and the inner diameter, i.e. the thickness of the surface layer, can control the wear rate of the selected material. However, the thickness of the surface layer can be very small compared to the total thickness of the pin tip.

Edellä on esitetty ainoastaan eräitä keksinnön edullisia suoritusmuotoja ja alan ammattimiehelle on selvää, että niihin voidaan tehdä lukui-· 30 siä modifikaatioita oheisissa patenttivaatimuksissa esitetyn keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.Only some preferred embodiments of the invention have been described above, and it will be apparent to those skilled in the art that numerous modifications may be made thereto within the scope of the inventive idea set forth in the appended claims.

Claims

1. Fixed stud, respectively hollow stud, intended for a vehicle deck, in which stud the tip portion of the rivet (11) of the fixed stud (10) and 5 hollow stud (20), respectively, comprising a frame member is formed as a layer construction pA. Thus, the tip portion comprises a rivet tip (13,23,23a) and a surface layer (14,24,24a) surrounding the tip and is substantially harder than this, characterized in that the surface layer (24a) is in conformity designed in such a way that the thickness of the surface layer (24a) decreases from the tip towards the rivet surface (22) and that the rivet tip (23a) is designed in a corresponding manner.

2. Fixed stud, respectively hollow stud, according to claim 1, characterized in that the thickness of the surface layer (14,24,24a) is chosen so that the wear rate on the tip portion of the stud corresponds to the wear rate on the rubber.

3. Fixed stud, respectively hollow stud, according to claim 1 or 2, characterized in that the rivet tip (13,23) and the surface layer 20 (14,24) extend to the same level in the tip of the stud.

4. Fixed stud, and hollow stud, respectively, according to claims 1-3, characterized in that the surface layer (24a) extends further out: An apex (23a). 25

5. Fixed stud, respectively hollow stud, according to claim 4, characterized in that the free space (23a) above the rivet tip (23a) which remains inside the surface layer (24a) is filled with a material which is substantially softer than the surface layer. 30

6. Fixed stud, respectively hollow stud, according to any of the preceding claims, characterized in that the surface layer (14,24,24a) is formed of cemented carbide.

7. Solid stud and hollow stud, according to any of claims 1-5, 9 82907, characterized in that the surface layer (14,24,24a) is formed of ceramic material.

Solid stud and hollow stud, respectively, according to any one of claims 1-5, characterized in that the surface layer (14,24,24a) is formed of fibrous material or the like.

9. Solid stud and hollow stud, respectively, according to any of the preceding claims, characterized in that the surface layer (14,24,24a) is fixed to the rivet part (11,21) of the stud by soldering.

10. A solid stud and a hollow stud according to any of claims 1-5, characterized in that the surface layer (14,24,24a) is formed by sintering the tip part of the rivet (11,21). 15