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Die Erfindung bezieht sich auf einen Spike für Kraftfahrzeugreifen mit einem Schaft und Verankerungsfuss des Spikes bildenden, von einem Kunststoffmantel sackförmig umschlossenen Grundkörper, in dem zentrisch ein Hartmetallstift festsitzt.
Die Verwendung von Spikes für Kraftfahrzeugreifen bringt im wesentlichen zwei grosse Problemkreise mit sich, die das Fahrverhalten und die Wirksamkeit des Reifens stark beeinflussen. Die eine Schwierigkeit liegt in der relativ hohen Erwärmung des Spike beim Betrieb und die andere in der Erreichung eines möglichst stabilen Sitzes des Spike im Reifen. Beide Probleme sind eng miteinander verbunden und können demnach nur gemeinsam einer befriedigenden Lösung zugeführt werden, was auch aus der bisher überschaubaren Entwicklung der Spikes deutlich hervorgeht.
Begonnen hat man damit, die Hartmetallstifte in Fassungen aus Aluminium, Messing, Rotguss und dann in Fassungen aus Sonderstahl und aus der heutzutage in der Praxis verwendeten Bleistahl-Speziallegierung einzusetzen. Aluminium erwies sich dabei als unbrauchbar, weil sich beim Fahren der Hartmetallstift in der verhältnismässig weichen Fassung zunächst schräg stellte und durch die so entstehende grössere Angriffsfläche der Spike schliesslich aus der Reifenlauffläche herausgearbeitet wurde. Auch die etwas grössere Festigkeit von Messing und Rotguss konnte diesem Problem nicht Herr werden. Die später verwendeten Fassungen aus Sonderstahl weisen zwar die erforderlichen Festigkeitseigenschaften auf, führten jedoch gleichzeitig, insbesondere auf trockener Fahrbahn zu nachteiliger Funkenbildung und Geräuschentwicklung.
Der Hauptnachteil aller Metallfassungen und vor allem der Stahlfassungen liegt aber in der überaus guten Wärmeleitfähigkeit der Metalle.
Die beim Fahren im Hartmetallstift entstehende relativ grosse Wärme wird dadurch unmittelbar an die den Spike umgebenden Reifenteile übertragen und das Reifenmaterial im Bereiche der Spikes zerstört. Der Gummi verrottet nämlich durch diese Wärmeeinwirkung, der Spike verliert seinen Halt im Reifen und wird beim Fahren herausgezogen bzw. herausgearbeitet.
Man ging nun einen Schritt weiter und stellte die den Hartmetallstift aufnehmende Fassung aus Kunststoff her, der einen wesentlich geringeren Wärmeleitkoeffizienten aufweist als ein Metall. Man hoffte, durch die Verwendung von Kunststoffen die den Spike umgebenden Gummiteile vor der schädlichen Wirkung der beim Betrieb entstehenden Wärme zu schützen und nahm dafür den Nachteil der geringeren Festigkeit in Kauf, was auch oft zu einem Lockern der Hartmetallstifte in den Kunststoffassungen, zu einem Ausbrechen von Randteilen der Fassungen und sogar zu Brüchen vor allem am übergang vom Spikeschaft zum Verankerungsfuss führte.
Auch das Ziel des Wärmeschutzes konnte nur bis zu einem gewissen Ausmass erreicht werden, denn es stellte sich heraus, dass die relativ grosse Hitze, die sich im Metallstift aufstaut, die Kunststoffassungen angreift und der Kunststoff an den Berührungsstellen mit dem Hartmetallstift verkohlt wird. Die Folge davon ist, dass der Stift in seiner Fassung keinen genügenden Halt mehr findet und herausfallen oder aus der Fassung herausgezogen werden kann. Dabei bleibt zwar die Fassung allein in der Reifenlauffläche stecken, doch bringt das keinerlei Nutzen mit sich. Um die Festigkeit der Fassungen zu erhöhen, wurde der Kunststoff glasfaserverstärkt. Weiters hat man in die Kunststoffassungen eine Verstärkungshülse aus Metellblech eingebettet, die mit Rippen, Laschen oder andern einwärts gerichteten Vorsprüngen örtlich am Hartmetallstift anliegt.
Die Festigkeit wurde auf diese Weise in ausreichendem Masse erhöht, jedoch das Wärmeproblem nicht gelöst. Da der Hartmetallstift nach wie vor in direkten Kontakt mit dem Kunststoff kam, wurden die oben geschilderten Nachteile nicht beseitigt.
Einen weiteren Ausweg versuchte man, indem der Hartmetallstift in eine Aluminiumfassung eingesetzt und diese wieder mit einem Kunststoffmantel umgeben wurde. Diese Lösung kann aber weder die Nachteile der Spikes mit reiner Metallfassung noch die der Spikes mit Kunststoffassung beheben. Die Aluminiumfassung trägt nämlich als massiver Metallteil zur Erwärmung des Spike bei und ist ausserdem ein sehr guter Wärmeleiter, der die vom Hartmetallstift herrührende Wärme auf den dünnen Kunststoffmantel überträgt. Dadurch tritt die Zerstörung des Kunststoffes durch Wärme ein, der Spike wird locker, die Wärme kann direkt auf den Gummi übertragen werden und diesen zerstören, was schliesslich zum Verlust des Spike führt. Dazu kommt noch, dass der Kunststoffmantel den Verankerungsfuss des Spike nicht umschliesst, sondern die nach innen zeigende Stirnfläche frei lässt.
Gerade in diesem Bereich aber befindet sich die für einen guten Sitz des Spike im Reifen empfindlichste Stelle und daher ist ein langes Halten des Spike wegen der auch hier auftretenden Wärmeschäden am Gummi nicht zu erwarten. Selbstverständlich bleibt auch der Nachteil der zu geringen Festigkeit des Aluminium, die ein Schrägstellen des Metallstiftes mit all seinen Folgen nicht verhindern kann, bestehen.
Es wurde nun ein ganz anderer Weg beschritten und der Hartmetallstift in einen Grundkörper aus Sinterstahl eingesetzt. Der Sinterkörper ist wegen seiner porösen Beschaffenheit ein schlechter Wärmeleiter und, da er ausserdem eine grosse Festigkeit aufweist, eignet er sich bestens für die Verwendung als Grundkörper bzw.
Fassung eines Spikes. Der an dieser Spikeform haftende Nachteil ist jedoch der, dass die wärmeisolierende Wirkung des Sinterstahls bei stärkeren Erwärmungen doch nicht ganz ausreicht, um bei längerer Betriebszeit eine Verhärtung des den Spike umgebenden Gummis sicher zu vermeiden.
Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, einen Spike zu schaffen, der auch bei extremsten Bedingungen in der Reifenoberfläche gut festsitzt und eine Beschädigung des Reifengummis auch bei übermässiger Erwärmung des Hartmetallstiftes auf jeden Fall ausschliesst.
Ausgehend von einem Spike mit einen Schaft und Verankerungsfuss bildenden, von einem
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Kunststoffmantel sackförmig umschlossenen Grundkörper, in dem zentrisch ein Hartmetallstift festsitzt, löst die Erfindung diese Aufgabe dadurch, dass der Grundkörper in an sich bekannter Weise aus Sinterstahl hergestellt ist.
Der Grundkörper aus Sinterstahl besitzt eine so grosse Festigkeit und vermag dem eingesetzten Hartmetallstift einen so sicheren Halt zu geben, dass auch aussergewöhnlich grosse Biegemomente, die auf den Metallstift wirken sollten, den Sitz des Stiftes im Grundkörper nicht lockern oder gar ein Schrägstellen des Stiftes verursachen könnten, wodurch ein Herausarbeiten des Hartmetallstiftes aus dem Grundkörper mit Sicherheit vermieden wird.
Die wärmeisolierende Wirkung des Sinterstahls wird durch die Kunststoffummantelung noch derart erhöht, dass auch die den Spike umgebenden Gummiteile bei stärkster Erwärmung des Hartmetallstiftes keinen Schaden nehmen können. Dabei ist die sackartige Umschliessung des Verankerungsfusses durch den Kunststoffmantel besonders wichtig, denn dadurch wird jede direkte Berührung des Sinterstahls mit dem Reifengummi vermieden und es besteht keine Gefahr einer Übererwärmung der Reifenteile im Bereich der Spikes. Der Gummi verrottet nicht und so kann der Reifen dem Grundkörper und damit dem ganzen Spike einen dauerhaften Halt bieten.
Der Gewichtsvorteil, den der Spike mit einer Kunststoffassung gegenüber dem Spike mit Vollmetallfassung besitzt, ist auch bei der die Erfindung bildenden Ausführung weitgehend gegeben, da hier das Volumen vom Sinterkörper mit relativ niedrigem spez. Gewicht und im übrigen auch von Kunststoff gebildet wird. Einer der wesentlichen Vorteile des geringeren Gewichtes ist die Verminderung der Zentrifugalkräfte und damit der Aufprallenergie des Spike beim Fahren auf eis- und schneefreien Strassen. Diese Verminderung der Aufprallenergie hat wieder eine sehr wichtige Einschränkung der Verschleisserscheinungen der Strassendecke zur Folge.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in einem Ausführungsbeispiel schematisch im Schnitt dargestellt.
Ein Hartmetallstift--l--sitzt zentrisch in einem Grundkörper --2--, der mit einer Kunststoffummantelung--3--umschlossen ist. Der Grundkörper --2-- besteht aus Sinterstahl und bildet
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aus, um die angrenzenden Reifenteile vor einem zu starken Erwärmen zu schützen und so ein Verrotten des Reifens in der Umgebung der Spikes zu verhindern. Wichtig ist dabei die Umhüllung des ganzen Verankerungsfusses-5-mit Kunststoff, so dass der mögliche Wärmefluss besonders in diesem Bereich auch wirklich unterbunden wird und der sichere Halt des Spike im Reifen gewährleistet ist.