CN101269613A

CN101269613A - 防滑销钉及配备有该防滑销钉的汽车轮胎

Info

Publication number: CN101269613A
Application number: CNA2008100050645A
Authority: CN
Inventors: J·皮尔霍南; M·利厄库拉
Original assignee: Nokian Renkaat Oyj
Current assignee: Nokian Renkaat Oyj
Priority date: 2007-03-19
Filing date: 2008-01-30
Publication date: 2008-09-24
Anticipated expiration: 2028-01-30
Also published as: EA014003B1; FI20070938A0; CN101269613B; FI123779B; EA200702431A1; FI20070938A; UA95241C2; SE0700689L; SE530047C2

Abstract

本发明提供一种具有实心构造的防滑销钉及配备有该防滑销钉的汽车轮胎，防滑销钉供嵌入于在车辆轮胎的胎面(10)中所预制的销钉孔(9)中。所述防滑销钉(1)包括：本体(5)，其由第一材料制成并包括底板(3)及杆部(4)；以及由第二材料制成的存在于所述本体中的硬质金属陶瓷件(2)。所述硬质金属陶瓷件截面形状是不规则的六边形，在垂直于销钉长度(L_N)的方向上包括：第一对长边(21，23)及与其相对的第二对长边(22，24)，以及所述两对边之间朝对方张开的内角(K1及K2)，所述内角(K1及K2)不小于130°且不大于170°；以及两个短边(25，26)，在所述两个短边(25，26)之间存在纵向距离(W_L)，其大于存在于各对长边的顶点(11，12)之间的横向距离(W_W)。

Description

防滑销钉及配备有该防滑销钉的汽车轮胎

技术领域

本发明涉及一种嵌入预制于车辆轮胎的胎面中的销钉孔中的防滑销钉(stud)，所述胎面包括多个至少沿周向连续的图案块，所述防滑销钉包括：本体，其由第一材料组成并具有销钉长度，且其包括底板及具有外径的杆部；以及由第二材料制成的单个细长的硬质金属陶瓷件，其结合至所述本体并从本体的所述外端延伸进入所述杆部中，且其具有与所述销钉长度共向且小于销钉长度的90％的金属陶瓷长度，并具有六边形截面形状，所述六边形截面形状的截面尺寸大体小于所述外径。本发明还涉及一种钉有此种防滑销钉的充气车辆轮胎。

背景技术

美国专利US-3,473,591在其附图中显示一六边形硬质金属件。形成此种特定形状并不是出于抓地性能，而是为了实现硬质金属件与用于将其固定于胎面内的“螺旋体”之间的相互结合。同样地，日本专利JP-58-012806在其附图中显示一种如下替代形式：除了在其整个长度上为圆形及在其整个长度上为方形的销钉之外，还可使用在其整个长度上为六边形的销钉。在该文件中，认为这些角形形状在强度及抓地性能方面要好于圆形销钉，但该文件并未更进一步地详细说明该问题。基本上，该文件着重于通过横向压缩而制造整体式单材料销钉的技术。

欧洲专利EP-1,199,193号描述一种带钉的冬季用轮胎。根据该公开案，所述钉包括：非圆形的细长下本体部或底板，其形状具有纵向轴线；以及非圆形的细长上本体部或较厚的钉部或上碗部，且该较厚的钉部设有尖端构件，该尖端构件的形状也具有纵向轴线。本体底板与上碗部的纵向轴线彼此相对偏斜，使上碗部的纵向轴线与底板的纵向轴线形成非零夹角，该夹角通常处于65°至115°范围内。钉的底板与上碗部的形状形成为近似椭圆形或接近椭圆形的卵形。根据该公开案，特别是窄的尖端构件具有与较厚的钉部或上碗部等同的截面形状，且使这两者由具有相同离心率的大小不相等的椭圆组成尤其可行。略微类似于此，PCT专利WO-99/56976描述一种防滑钉，其本体包括底板以及圆锥形的耐磨嵌件，该耐磨嵌件的形状具有带有有限数量个对称平面的几何外形。所描述的该嵌件的主要形状是卵形，其是通过从圆中去除两个具有平行弦的相对的段而形成。该公开案在其附图中也显示截面形状例如为三角形、半圆形、矩形、方形、椭圆形及梯形的嵌件，但在其说明书中既未对此加以说明，也不能从该公开案中清楚地看出。此外，为确保所述钉的三维取向，即阻止所述钉在安装于轮胎上时发生转动，所述钉的本体设有定向构件，例如纵向肋。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种如下类型的防滑销钉：其在安装于充气车辆轮胎的胎面上时，将在滑的驱动表面上提供优异的抓地性能，且其甚至在快速加速和/或快速减速时也不存在脱离的趋势。本发明的第二目的是进一步提供一种配备有防滑销钉的此种轮胎，其将具有尽可能好的耐用性。本发明的第三目的是进一步提供此种类型的防滑销钉：其将可按所需取向安装于预先存在于轮胎中的销钉孔中，即销钉截面形状的某些方向可相对于轮胎的圆周方向或轴向处于预定取向上。

利用本发明的防滑销钉，便可解决上述问题并实现上面所述的目的，本发明防滑销钉的特征由权利要求1的特征条款加以界定。

现在已令人惊讶地发现，通过将硬质金属陶瓷的截面形状设计成不规则的六边形，即顶点之间各个边的长度不相等且同时各个边的夹角也不相等的六边形，便可相对于所有已知的现有技术销钉设计，将配备有销钉的轮胎的抓地性能提升至异常好的程度。通过测试证实：(1)传统的圆形硬质金属件，(2)规则六边形形状的硬质金属件，(3)长椭圆形的硬质金属件-其形状是由例如两个圆弧及连接这两个圆弧的两条直线所组成(无论该形状在轮胎中的取向如何)，(4)椭圆形的硬质金属件(无论该形状在轮胎中的取向如何)，以及(5)具有一对与刹车方向(即轮胎的行驶方向)垂直的边的矩形硬质金属件，均会导致大体相同的制动距离。因此，这些金属陶瓷形状在抓地性能方面毫无差别。如在SE专利526,625中所述，在(6)矩形硬质金属件在轮胎中具有能使其对角线与刹车方向或轮胎行驶方向重合的取向的情况下，能在刹车抓地方面实现某些改良，即缩短制动距离。然而，本发明所提出的具有不规则六边形形状的硬质金属陶瓷件能相对于上述选项(1)至(5)使制动距离减小约15％至20％，并相对于上述最好的现有技术选项(6)使制动距离减小接近约15％。

附图说明

现在将参照附图对本发明进行详细说明。

图1A及1B分别以从方向II看去的侧视图形式及从方向I看去的平面图形式显示本发明防滑销钉的一个较佳实施例。

图2A及2B分别以从方向IV看去的侧视图形式及从方向III看去的平面图形式显示本发明防滑销钉的第二较佳实施例。

图3A-3C从与图1B及2B相同的方向I及III更具体地显示本发明防滑销钉中所存在的硬质金属陶瓷件的形状。

图4示意性地显示其胎面可安装或已安装有本发明防滑销钉的充气车辆轮胎。

图5A及5B分别以从方向VI看去的侧视图形式及从方向V看去的平面图形式显示本发明防滑销钉的第三实施例。以及

图6A及6B分别以从方向VIII看去的侧视图形式及从方向VII看去的平面图形式显示本发明防滑销钉的第四较佳实施例。

具体实施方式

车辆轮胎100具有胎面10及已预制(即在硫化工艺期间制成)于其中的销钉孔9，其中胎面10设有通过凹槽29隔开的多个至少沿周向连续的图案块20。防滑销钉是在硫化之后安装于至少某些此等销钉孔中，一般是安装于所有销钉孔中，以保持所计划的轮胎特性。具有实心结构的防滑销钉1首先包括本体5，本体5是由第一材料制成并呈现出销钉长度L_N，且设有底板3及杆部4，根据杆部形状且尤其是根据上碗部的形状而定，杆部4的外径为D1、D2、D3、D4、D5。本体材料或第一材料可为钢、任何适宜的轻质金属合金(例如恰当的铝合金)、或者任何恰当类型的塑料。具有实心构造的防滑销钉1还包括由第二材料制成的单个细长硬质金属陶瓷件2，该金属陶瓷件2结合至本体上并从本体的所述外端延伸至杆部内。此硬质金属陶瓷件2具有与销钉长度L_N共向且小于销钉长度L_N的90％的金属陶瓷长度L_C，且具有六边形截面形状，该六边形截面形状的截面尺寸(如纵向距离W_L、横向距离W_W-即各个边缘8a之间的对角线与各个边缘8b之间的两条对角线)大体小于本体的外径D1、D2、D3、D4、D5。硬质金属陶瓷件的材料通常是某些烧结的硬质材料，其通常含有下列碳化物中的一种或几种：WC，TiC，TaC，NbC，或另一种金属(例如某种过渡金属且可能为钴)的碳化物。该淬火相可进一步由下列材料组成或含下列材料：金属氧化物、金属氮化物、金属硼化物、金属硅化物等等，或者络合物或类似混合物。传统的烧结碳化物是这些材料或硬质金属陶瓷件的一种特例。这些硬质的高强度材料、以及使其具有形状、硬度及强度特性的方法已众所周知，因而在此不再加以赘述。

根据本发明，硬质金属陶瓷件2的六边形截面形状是不规则的六边形，其在垂直于销钉长度L_N的方向上包括：第一对长边21、23，其形成第一顶点11；以及与第一对长边相对的第二对长边22、24，其形成第二顶点12；内角K1及K2，其在这两对边之间朝对方张开，不小于130°且不大于170°；以及两个短边25、26，其横切长边21、23；22、24。通常，这两个内角K1及K2可如图中所示彼此相等，但亦可不相等。由图中可见，第一对长边21、23与第二对长边22、24相对。长边21、23、22、24的长度S_L与短边25、26的长度S_S之比处于1.2至3的范围内，或者通常处于1.5至2.5的范围内。至于这些内角K1及K2，应注意，如果是例如通过圆锥接头来实现硬质金属陶瓷件与本体的结合，则内角的值通常在金属陶瓷长度L_C内略微变化，此从图3A中可以看出-在图3A中，在销钉外端处(即在轮胎的朝外的端处，其在图1A及2A中朝上)的内角值略小于要嵌于销钉本体内的内端处的内角值。同时，在本实例中，顶点11、12之间的距离W_W减小至对应顶点41、42之间的距离W_B1。当然，此种可能的锥度也可反向。进一步，根据本发明，在两个短边25、26之间存在纵向距离W_L，其大于存在于第一与第二顶点11、12之间的横向距离W_W。甚至在该方向上，硬质金属陶瓷件也可带有锥度，例如使纵向距离W_L的大小增大至对应边35、36之间的距离W_B2，如在图3A中所示。当然，此种可能的锥度也可反向。因而，就硬质金属陶瓷件2的截面形状而言，问题是关于独特的不规则六边形，其也可称为压扁的六边形。进一步根据本发明，硬质金属陶瓷件2的不规则六边形形状的所述纵向距离WL不小于所述横向距离WW的1.2倍且不大于所述横向距离WW的3.5倍。通常，此纵向距离WL不小于所述横向距离WW的1.6倍且不大于所述横向距离WW的2.5倍。尽管我们在此处是说顶点，然而应理解，问题是沿硬质金属陶瓷件的长度延伸且在截面中表现为顶点的边缘8a、8b。上述各对边的各个边的取向通常(但未必一定)使第一对边的第一长边21平行于相对的第二对边的第四长边24，且第一对边的第三长边23平行于相对的第二对边的第二长边22。第一长边21、23及第二长边22、24通常(但未必一定)全部具有彼此相等的长度。

在根据本发明的具有不规则六边形形状的硬质金属陶瓷件2中，长边21、22、23、24可为直的、凹的、或凸的边，如在图3A-3C中所示。相应地，短边25、26可为直的、凹的或凸的边，如在图3A-3C中所示。倘若为凸的及凹的边，则在所述边的贯穿第一及第二顶点11及12的切线之间测量内角，如在图3B及3C中所示，但所述边的长度SL及SS是作为长边与短边之间所述边的弦进行测量，即在第一及第二顶点11、12与顶点13、14、15、16之间测量。具有不规则六边形形状的硬质金属陶瓷件2包括边缘8a、8b，此对应于其顶点11、12、13、14、15、16且至少大致平行于金属陶瓷长度L_C延伸。具体而言，硬质金属陶瓷件的对应于顶点11及12且对应于绘示锥度的顶点41及42的第一边缘8a具有不大于0.5mm或不大于0.2mm的拐角半径R1，因为根据本发明，在各对长边21、23与22、24之间存在尤其此种类型的顶点11、12及边缘8a(即边缘8a比较尖锐，以使其能够刺入冰中)至关重要。另一方面，对应于顶点13、14、15、16的第二边可具有拐角半径R3，拐角半径R3可如在图3C一样等于或宽于抑或明显宽于尖锐边缘8a的拐角半径R1。实际上，边缘8b的拐角半径R3可很大，以使相邻顶点13、14与15、16的圆形形状分别相互接触，即其中一个圆形形状与另一圆形形状接续，由此在极端情形中，短边25、26、35、36可以图中所未显示的方式几乎外凸至半圆程度。

本发明的防滑销钉安装于具有行驶方向P的充气的车辆轮胎100上，在大多数情形中，其安装方式使安装于销钉孔9中的至少某些防滑销钉1具有如下取向：该取向使硬质金属陶瓷件2的横向距离W_W(即第一与第二顶点11、12之间的距离方向)与所述行驶方向P重合。通常，安装于销钉孔中的所有防滑销钉的取向均使存在于销钉中的硬质金属陶瓷件2的所述横向距离W_W与行驶方向P呈大体平行的关系。在此种情形中，如根据图4可以理解，将轮胎的两个相对的滚动方向均视为行驶方向。应理解，亦允许该取向具有一定容差，换句话说，只要偏差小于±10°或小于±5°，便可认为硬质金属陶瓷件2的横向距离W_W在行驶方向P上延伸。

较佳地(但未必一定如此)，防滑销钉的本体5沿杆部4包括上碗部6，其通过颈部7与底板隔开。在一实施例中，该上碗部呈现出方形截面形状，其对角线M1及M2处于垂直于销钉长度L_N的方向上。对上碗部6使用任何其他截面形状也是可行的，然而比较适合坚持使用非圆形形状，乃因这使销钉能够通过上碗部6与底板3二者的形状而更好地保持其在轮胎中的取向。然而，为防止对胎面10的橡胶造成局部损坏，上碗部6的截面形状(例如所述方形截面形状)仍设置有以恰当半径R2进行修圆的拐角33。上碗部的该拐角半径R2可等于、甚至大于(例如当使用倒角时)围绕上碗部所绘制的圆的半径。总之，上碗部的边的长度Y至少两倍于、且一般至少三倍于圆角33的弦尺寸J。当然，也可通过除圆的半径以外的其他形式来进行修圆，例如通过任何二次曲线等等。上碗部的整个截面形状可以是其方程式的指数不为2的曲线。相应地，上碗部6可具有如在图1A或2B中所示的方形截面形状，或者如在图6A及6B中所示的八边形截面形状、抑或如在图5A及5B中所示的设置有肋30的圆形截面形状、再或者是某种其他非旋转对称的构造。

包含于本发明的防滑销钉1的本体5中的底板3常常具有细长的截面形状，该截面形状呈现出纵向尺寸M4且在垂直于销钉长度L_N的方向上呈现出较小的横向尺寸M3。底板3的此种细长的截面形状可以是具有圆角31的矩形，其呈现出长边17a及短边17b，所述长边构成如图1B中所示的所述纵向尺寸M4。或者，底板3可具有呈带有圆角32的矩形或菱形的细长截面形状，呈现出对角线18a、18b，其中较长的一者构成如图2B中所示的所述纵向尺寸M4。底板拐角31、32的圆形形状所具有的拐角半径可等于、甚至略大于围绕底板所绘制的圆的半径，但其一般小于围绕底板所绘制的圆的半径，或者其可为任何二次曲线，例如椭圆等等，抑或方程式的指数不为2的曲线。底板3也可具有带经过修圆的边的正方形形状，此时硬质金属陶瓷件2的横向距离W_W被布置成与所述底板3的所述四边形形状的对角线共向，或者与其一边共向。

根据本发明，防滑销钉1的硬质金属陶瓷件2的纵向距离WL与底板的纵向尺寸M4交叉。进一步，硬质金属陶瓷件2的该纵向距离W_L与上碗部6的一条对角线M1或M2共向。相应地，上碗部的一个对角线方向(在所示实例中是对角线尺寸M2或类似尺寸)平行于或至少近似平行于底板的纵向尺寸M4，且硬质金属陶瓷件2的纵向距离W_L与其交叉。此一底板能很好地固定防滑销钉1而使其不会歪斜且同时能抵挡防滑销钉在工作期间转动(即改变取向)。或者，硬质金属陶瓷件2的横向距离W_W可平行于、或横切、抑或相对于底板的纵向尺寸M4成某个其他角度。具有不规则六边形构造的硬质金属陶瓷件2的纵向距离W_L平行于所述上碗部6的各对边Y2-Y2或Y3-Y3或Y4-Y4中的某些边，如在图6B中所示。通常，具有六边形形状的硬质金属陶瓷件的所述纵向距离W_L平行于底板3的一个对角线18a或18b，如在图2B及6B中所示。

硬质金属陶瓷件2可通过任何恰当手段结合至本体5上，以使其相对于该本体不运动。其结果得到具有实心结构的防滑销钉1。这些结合技术可例如包括在预制本体5与硬质金属陶瓷件2之间使用焊接接头或黏合剂或圆锥接头，或者在围绕硬质金属陶瓷件模制本体5的情况下使用本体铸造接合。在最后所述的此种情形中，硬质金属陶瓷件2可具有各种形状，例如朝底板分叉的截面形状以便牢固地接合，此可根据图3A加以理解。

Claims

1.一种具有实心构造的防滑销钉，其供嵌入于在车辆轮胎的胎面(10)中所预制的销钉孔(9)中，所述胎面(10)包括多个至少沿周向连续的图案块(20)，所述防滑销钉(1)包括：

-本体(5)，其由第一材料组成并具有销钉长度(L_N)，且其包括底板(3)及具有外径(D1，D2，D3，D4，D5)的杆部(4)；以及

-由第二材料制成的单个细长的硬质金属陶瓷件(2)，其结合至所述本体并从所述外端延伸进入所述本体的所述杆部，且其具有与所述销钉长度共向且小于所述销钉长度的90％的金属陶瓷长度(L_C)，并具有六边形截面形状，所述六边形截面形状的截面尺寸大体小于所述外径，

其特征在于，所述硬质金属陶瓷件(2)的六边形截面形状是不规则的六边形，在垂直于所述销钉长度(L_N)的方向上包括：

-形成第一顶点(11)的第一对长边(21，23)及与其相对且形成第二顶点(12)的第二对长边(22，24)，以及所述两对边之间朝对方张开的内角(K1及K2)，所述内角(K1及K2)不小于130°且不大于170°，

-两个短边(25，26)，其横切所述长边(21，23；22，24)；以及

-在所述两个短边(25，26)之间存在纵向距离(W_L)，其大于存在于所述第一顶点(11)与所述第二顶点(12)之间的横向距离(W_W)。

2.如权利要求1所述的具有实心构造的防滑销钉，其特征在于，所述硬质金属陶瓷件(2)的不规则六边形形状的所述纵向距离(W_L)至少为所述横向距离(W_W)的1.2倍且至多为所述横向距离(W_W)的3.5倍；以及所述纵向距离(W_L)不小于所述横向距离(W_W)的1.8倍且不大于所述横向距离(W_W)的2.5倍。

3.如权利要求1所述的具有实心构造的防滑销钉，其特征在于，具有所述不规则六边形形状的所述硬质金属陶瓷件(2)包括第一边缘(8a)，所述第一边缘(8a)对应于其顶点(11，12)且具有不大于0.5mm或不大于0.2 mm的拐角半径(R1)。

4.如前述权利要求中任一权利要求所述的具有实心构造的防滑销钉，其特征在于，具有所述不规则六边形形状的所述硬质金属陶瓷件(2)具有直的、或凹的抑或凸的长边(21，22，23，24)，且其短边(25，26)是直的、或凸的抑或凹的。

5.如权利要求1所述的具有实心构造的防滑销钉，其特征在于，所述本体(5)在其杆部(4)中具有上碗部(6)，所述上碗部(6)通过颈部(7)与所述底板间隔开；且所述上碗部具有方形或八边形的截面形状，其对角线(M1，M2；M3，M5)位于垂直于所述销钉长度(L_N)的方向上。

6.如权利要求5所述的具有实心构造的防滑销钉，其特征在于，具有所述不规则六边形形状的所述硬质金属陶瓷件(2)具有与所述方形上碗部(6)的对角线(M1，M2)共向的纵向距离(W_L)。

7.如权利要求5所述的具有实心构造的防滑销钉，其特征在于，具有所述不规则六边形形状的所述硬质金属陶瓷件(2)具有与所述八边形上碗部(6)的一对边(Y2-Y2或Y3-Y3或Y4-Y4)共向的横向距离(W_W)。

8.如权利要求1所述的具有实心构造的防滑销钉，其特征在于，所述本体(5)的底板(3)具有细长截面形状，所述细长截面形状呈现出纵向尺寸(M4)及位于垂直于所述销钉长度(L_N)的方向上的较短的横向尺寸(M3)；且具有所述不规则六边形形状的所述硬质金属陶瓷件(2)的横向距离(W_W)平行于或横切所述底板的所述纵向尺寸(M4)或与所述纵向尺寸(M4)成某一其他夹角。

9.如权利要求8所述的具有实心构造的防滑销钉，其特征在于，所述底板(3)的细长截面形状是：

-带圆角(31)的矩形，其具有长边(17a)及短边(17b)，且所述长边构成所述纵向尺寸(M4)，或者

-带圆角(32)的矩形或菱形，其具有对角线(18a，18b)，且这些对角线中较长的一者构成所述纵向尺寸(M4)，而这些对角线中较短的一者构成所述横向尺寸(M3)。

10.如权利要求9所述的具有实心构造的防滑销钉，其特征在于，具有所述不规则六边形形状的所述硬质金属陶瓷件(2)具有与所述底板(3)的一条对角线(18a或18b)共向的横向距离(W_W)。

11.如权利要求1所述的具有实心构造的防滑销钉，其特征在于，所述硬质金属陶瓷件(2)通过焊接接头或黏合剂或通过本体铸造接合或圆锥接头而结合至所述本体(5)。

12.一种带销钉的充气车辆轮胎，其具有滚动方向(P)且具有橡胶胎面(10)，所述橡胶胎面(10)带有其图案块(20)以及用于分隔所述图案块(20)的凹槽(29)、以及位于所述胎面中的预制销钉孔(9)和位于至少某些此等销钉孔中的具有实心结构的防滑销钉(1)，所述销钉包括：

-本体(5)，其由第一材料制成并具有销钉长度(L_N)，且其具有底板(3)及具有外径(D1，D2，D3，D4，D5)的杆部(4)；以及

-由第二材料制成的单个细长的硬质金属陶瓷件(2)，其结合至所述本体并从所述本体的所述外端延伸进入所述杆部中，且其具有小于所述销钉长度的90％的金属陶瓷长度(L_C)，并具有六边形截面形状，所述六边形截面形状的截面尺寸大体小于所述外径，

其特征在于，所述硬质金属陶瓷件(2)的六边形截面形状是不规则的六边形，具有：

-形成相对的顶点(11及12)的第一对及第二对长边(21，23；22，24)，在所述相对的顶点(11及12)之间具有横向距离(W_W)，由此所述两对边之间朝对方张开的内角(K1及K2)不小于130°且不大于170°；以及两个短边(25，26)，其横切所述长边(21，23；22，24)；以及

-嵌入所述销钉孔中的至少某些所述防滑销钉的取向使所述硬质金属陶瓷件的所述横向距离(W_W)与所述滚动方向(P)重合。