CN102046397B - 具有设置成提高其在轮胎中的保持力的凹进的轮胎防滑钉 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于轮胎(10)的防滑钉(30)，所述轮胎包括由橡胶混合物制成的胎面(20)，所述防滑钉具有轴线(A-A)和两个轴端，且该防滑钉包括：第一部分(60)，当防滑钉装配至轮胎并且该轮胎沿着地面滚动的时候，该第一部分(60)被设置成与地面相接触，该第一部分定位在所述防滑钉的一个轴端；头部(70)，该头部(70)被设置成将所述防滑钉锚定到所述轮胎的胎面当中，所述头部定位在所述防滑钉的另一轴端；以及本体(80)，该本体(80)连接防滑钉的所述第一部分和所述头部，所述本体的平均直径小于所述防滑钉的头部的平均直径，与所述防滑钉的轴线成直角地对这些直径进行测量；其中所述头部包括至少一个凹进(100)，该凹进(100)朝向所述头部的表面开口，所述凹进被设置成填充有所述胎面的橡胶混合物，从而为所述防滑钉在胎面当中提供额外的锚定。

Description

具有设置成提高其在轮胎中的保持力的凹进的轮胎防滑钉

技术领域

本发明涉及一种用于轮胎的防滑钉，其特别是用于专门设计用于冬季条件下的轮胎。本发明还涉及轮胎，所述轮胎被设置成配备有这种防滑钉，并且本发明涉及由这种轮胎和防滑钉形成的组件。

背景技术

带防滑钉的轮胎按照它们在冬季行驶条件下的表现而言，具有不可否认的优势，例如当行驶在结冰路面上的时候。与冰的接触，更加具体而言，防滑钉钻入冰当中的方式补偿了在轮胎胎面花纹处观测到的抓地力的损失。

令人遗憾的是，配有防滑钉的轮胎具有某些缺点，这些缺点在整个新一代产品过程中一直持续着。一方面，使轮胎带有防滑钉的操作费力且难以进行，另一方面，当行驶的时候，防滑钉总是脱离它们的壳体或者防滑钉孔。在某些情形当中，防滑钉的丢失很显著，并使得轮胎失去效力。

发明内容

本发明的其中一个目的是提供防滑钉，其更加稳固地保持在胎面当中，并具有更好的拔出阻力。

该目的通过用于轮胎的防滑钉而实现，所述轮胎包括由橡胶混合物制成的胎面，所述防滑钉具有轴线和两个轴端，且该防滑钉包括：第一部分，当所述防滑钉装配至轮胎并且该轮胎沿着地面滚动的时候，该第一部分被设置成与地面相接触，该第一部分定位在所述防滑钉的一个轴端；头部，该头部被设置成将所述防滑钉锚定到所述轮胎的胎面当中，所述头部定位在所述防滑钉的另一轴端；以及本体，该本体连接防滑钉的所述第一部分和头部，所述本体的平均直径小于所述防滑钉的头部的平均直径，与所述防滑钉的轴线成直角地对这些直径进行测量。所述防滑钉的头部包括至少一个凹进，该凹进朝向所述头部的表面开口，所述凹进被设置成填充有所述胎面的橡胶混合物，从而为所述防滑钉在胎面当中提供额外的锚定。

当诸如这样的防滑钉插入到具有由橡胶混合物制成的胎面的轮胎当中的时候，包住所述防滑钉的头部的胎面的一部分变形从而对防滑钉头部当中的凹进进行填充，以将防滑钉更牢固地锚定到胎面当中。之后，填充所述凹进的那部分橡胶混合物起到了以下作用：将防滑钉保持在其理想位置，并且如果由于驾驶而导致的施加到防滑钉的力引起了防滑钉暂时偏离其静止位置，则将防滑钉返回到该理想位置。

防滑钉当中的凹进还使得该防滑钉的质量减小，其优点是减小了路面磨损和噪音。

优选地，所述凹进的平均轴向深度大于或等于0.5mm。如果凹进的平均轴向深度小于0.5mm，那么锚定效果会变得很小。

出于相同的原因，优选地，确保在头部的表面上的所述凹进的横截面大于或等于与所述防滑钉的轴线成直角的所述头部的最大横截面的10％。

根据有利的实施例，所述防滑钉包括多个凹进，在所述头部的表面上的该多个凹进的横截面的结合表面面积大于或等于与所述防滑钉的轴线成直角的所述头部的最大横截面的15％。从而能够获得有效的锚定。

优选地，所述在头部的表面上的多个凹进的横截面的结合表面面积小于或等于与所述防滑钉的轴线成直角的所述头部的最大横截面的35％。该上限也适用于所述头部只有一个凹进的情形。如果凹进的横截面或者横截面的结合表面面积超过与所述防滑钉的轴线成直角的所述头部的最大横截面的35％，那么可能会证明头部的保持力不足。

根据第一优选实施例，所述头部在与所述第一部分相对的端部上具有平展表面，并且至少一个凹进位于该头部的这个表面当中。当防滑钉装配到胎面当中的时候，该表面是朝向胎面内部的最远表面，换言之，是离滚动表面最远的表面。防滑钉头部下方的区域是压力最大的区域，就此而言，这个位置是有利的。它还是离防滑钉钻入冰当中的点最远的区域。通过将凹进定位在该位置，杠杆臂以及由此引起的防倾斜扭矩被最大化。最后，这是在最不可能的情形下将被磨损的区域；通过将凹进定位于此，给予了机构更大的耐久度。

根据该实施例的有利的替代形式，在与防滑钉的所述第一部分相对的侧面上位于所述平展表面当中的至少一个凹进相对于所述防滑钉的轴线而径向偏心。从而，当防滑钉装配到胎面当中并且凹进填充有橡胶混合物的时候，容纳在所述凹进当中的橡胶混合物抵抗防滑钉绕其轴线的任何转动运动。

根据第二优选实施例，其可以有利地与第一优选实施例相结合，所述头部包括被设置成充当抗拔出表面的表面，并且至少一个凹进设在充当抗拔出表面的该表面当中。

根据第三优选实施例，其可以有利地与第一优选实施实例和/或第二优选实施例相结合，所述头部包括横向表面，至少一个凹进位于该横向表面当中。

优选地，这种凹进的平均径向深度大于或等于0.5mm。

凹进例如可以具有的几何形状为平行六面体几何形状、棱柱几何形状、棱锥几何形状、半球体几何形状、圆柱体几何形状或椭圆体几何形状。

本发明还涉及一种轮胎，其包括由橡胶混合物制成的胎面，所述胎面具有至少一个防滑钉孔，该防滑钉孔包括向所述胎面外侧开口的圆柱形部分，所述防滑钉孔被设计成接收根据本发明的防滑钉，所述胎面包括位于所述防滑钉孔内部的突出部，该突出部被设置成当所述防滑钉装配到防滑钉孔当中的时候对所述防滑钉的凹进进行填充。使用诸如这样的轮胎保证了防滑钉当中的凹进将会填充橡胶混合物，并提高了“自定位”现象，这是因为当防滑钉相对于防滑钉孔而处在理想位置的时候几乎具有夹持紧固效应。

本发明最后涉及一种由轮胎和根据本发明的至少一个防滑钉所形成的组件，特别涉及一种由根据本发明的轮胎和根据本发明的防滑钉所形成的组件。

附图说明

图1描绘了根据现有技术的装配有防滑钉的轮胎。

图2描绘了根据现有技术的防滑钉。

图3描绘了根据现有技术的防滑钉孔。

图4描绘了根据现有技术中的插入到防滑钉孔当中的防滑钉。

图5至图9描绘了根据本发明的防滑钉的本体和头部的一部分。

图10至图12描绘了根据本发明的防滑钉的本体和头部的一部分插入到防滑钉孔。

图13A至图13F描绘了根据本发明的几种凹进几何形状。

图14至图16描绘了根据本发明的防滑钉孔的闭合端。

图17描绘了根据本发明的防滑钉的本体和头部的一部分。

具体实施方式

如果防滑钉具有对称轴线的话，则防滑钉的这一“轴线”对应于在其穿过防滑钉表面的最长尺寸的方向上的防滑钉的对称轴线，当防滑钉装配至轮胎并且轮胎沿着地面滚动的时候，该防滑钉表面被设置成与地面接触。在不具有这种对称轴线的防滑钉当中，“轴线”表示穿过防滑钉表面的防滑钉的最长尺寸的方向，当防滑钉装配至轮胎并且轮胎沿着地面滚动的时候，该防滑钉表面被设置成与地面接触。

术语“轴向”表示平行于防滑钉轴线的方向。因此，该术语并不用来表示与轮胎转动轴线相平行的方向。

类似地，在本文献的上下文当中，术语“径向”并不对应于轮胎领域中的该术语的通常用法。相反，它指代垂直于防滑钉轴线的方向。

本文中，防滑钉的“头部”表示用来将防滑钉锚定在轮胎的胎面当中的防滑钉的那个端部。该头部的平均径向直径大于防滑钉本体的平均径向直径。防滑钉的本体和头部之间通常是通过凹槽来过渡，该凹槽的直径小于本体和头部的径向直径。

本文中，“滚动表面”表示当轮胎沿着地面滚动且防滑钉并未插入到胎面当中的时候，胎面上的与地面接触的所有点。

表述“橡胶混合物”表示包括至少一种弹性体和一种填充物的橡胶复合物。

图1示意性地描绘了根据现有技术的轮胎10，该轮胎10的胎面20装配有多个防滑钉30。防滑钉30在胎面20的胎面花纹块40当中穿过滚动表面的整个宽度而定位。胎面的中心柱50也可以装配有防滑钉30。防滑钉30围绕轮胎的周缘在数个位置上定位，从而每时每刻都有防滑钉与轮胎所滚动经过的地面接触。

图2示意性地描绘了根据现有技术的防滑钉30。防滑钉30具有纵向轴线A-A。防滑钉30的轮廓大体为圆柱形，并且其中心位于轴线A-A上。防滑钉30具有两个轴端：其中一个轴端限定了第一部分，此处具体化为“插入件”60，其被设置成当防滑钉30装配到轮胎10并且轮胎10沿着地面滚动的时候与地面(冰、雪或者裸露的路面)接触。有利地，该插入件可以由与防滑钉的剩余部分材料不同的材料制成。这意味着可以对易遭受非常高的机械应力的该部分使用更硬的材料。在某些实施例的情形下，这还可以使得制造模制的或者注塑模制的本体成为可能，其中插入件联接至该本体。当然，也可以使用由单一材料制成的防滑钉。换言之，第一部分60不必是插入件(亦即，分离于防滑钉的剩余部分并插入到防滑钉剩余部分的物件)；在第一部分60的制成材料与防滑钉30的其余部分相同并且与其余部分一同制造为单一件的意义上，它可以与防滑钉一体形成。

防滑钉30的另一端由头部70形成，该头部70被设置成将防滑钉30锚定到轮胎10的胎面20当中。

本体80将第一部分60连接至防滑钉30的头部70。本体的平均直径Dc小于防滑钉30的头部70的平均直径Dt，与防滑钉的轴线成直角地对这些直径进行测量。本体80通过凹槽85而与头部70分离。

图3示意性地描绘了轮胎10的胎面20的一部分。该胎面具有防滑钉孔90，每个防滑钉孔包括向轮胎10的胎面20的外侧开口的圆柱形部分，且所述防滑钉孔被设计成接收防滑钉30。

图4示意性地描绘了一旦防滑钉30已经被装配的时候胎面20的相同部分。由于制成胎面的橡胶混合物的弹性，胎面20完美地包住了防滑钉30并将其牢固地锚定到轮胎当中。

类似于图1所描绘的带防滑钉轮胎按照它们在冬季行驶条件下的表现而言，具有不可否认的优势，例如当行驶在结冰路面上的时候。与冰的接触，更加具体而言，防滑钉钻入冰当中的方式补偿了在轮胎胎面花纹处观测到的抓地力的损失。

令人遗憾的是，这些防滑钉具有某些缺点，这些缺点在整个新一代产品过程中一直持续着。一方面，使轮胎带有防滑钉的操作费力且难以进行，另一方面，当行驶的时候，防滑钉总是脱离它们的壳体或者防滑钉孔。在某些情形当中，防滑钉的丢失很显著，并使得轮胎失去效力。

通过使用根据本发明的防滑钉而使得这些问题得到了缓解。图5至图9描绘了这种防滑钉的本体和头部的一部分。

图5示意性地描绘了根据本发明的防滑钉的头部70和本体80的一部分。防滑钉70在与第一部分(图中未示)相对的端部上包括平展表面71，向头部的表面开口的四个凹进100位于头部70的该表面71当中。这些凹进100为平行六面体的几何外形。凹进100被设置成填充来自胎面的橡胶混合物，从而为防滑钉提供在胎面中的额外锚定。

在头部的表面71上的每个凹进100的横截面等于与所述防滑钉的轴线成直角的所述头部的最大横截面的4％。因此，在头部的表面上的所述凹进的横截面的结合表面面积等于与所述防滑钉的轴线成直角的所述头部的最大横截面的16％。事实上已经发现，对于包含了多个凹进的防滑钉而言，当在头部的表面上的所述凹进的横截面的结合表面面积大于或等于与所述防滑钉的轴线成直角的所述头部的最大横截面的15％或者小于或等于与所述防滑钉的轴线成直角的所述头部的最大横截面的35％的时候，能够获得有效的锚定和良好的头部保持力。

图6示意性地显示了根据本发明的防滑钉30的第二头部70。所描绘的两个凹进100具有“榫眼”形状的棱柱几何形状，并且每个凹进100的平均轴向深度De为2mm。

图7示意性地描绘了根据本发明的防滑钉30的第三头部70。所描绘的两个凹进100具有半球形的几何外形，并且每个凹进100的平均轴向深度De为1mm。

图5至图7描绘了头部70，该头部70在第一部分60的相对侧上包括平展表面71，其中凹进100位于该平展表面71内。如图8和图9所示，根据本发明的防滑钉还可以在其头部的其它部分上具有凹进。

图8示意性地描绘了根据本发明的防滑钉30的第四头部70。头部70包括表面72，该表面72被设置成充当“抗拔出”表面，亦即，被设置成当拉力(离心力)施加到防滑钉的时候充当将遭受应力的表面。四个凹进100(所示截面仅有两个可见)定位在该充当抗拔出表面的表面当中。所描绘的两个凹进100具有圆柱形的几何形状，并且每个凹进100的平均轴向深度De为1.5mm。

图8示意性地描绘了根据本发明的防滑钉30的第五头部70。该头部70包括横向表面73，两个凹进100位于该横向表面73当中。此处，“横向表面”表示包括了平行于防滑钉的轴线的方向的表面。此处，凹进的平均径向深度Dr等于1mm。

当然，可以并且有利地提供一种头部，其包括两种或者甚至所有类型的表面，每个表面都具有多个凹进。

图10描绘了当防滑钉插入到防滑钉孔的时候，根据本发明的防滑钉30的本体的和头部70的一部分。包住所述防滑钉的头部的胎面20的一部分变形，从而在防滑钉的头部当中填充凹进100。之后，该部分起到了以下作用：将防滑钉30保持在理想位置，并且如果由于驾驶而导致的作用到防滑钉的力引起了防滑钉30暂时偏离其静止位置，则将防滑钉返回到该理想位置。

根据本发明的防滑钉的头部70可以具有变化的几何形状。图11描绘了防滑钉30的本体的一部分和头部70，该头部70在防滑钉的第一部分(图中未示)的相对端部上不具有任何平展表面，且也不具有所提及的任何真正的横向表面。然而，由于头部70的扩大，可以在这种防滑钉中在与第一部分60相对的端部上限定(弯曲)表面71以及充当“抗拔出”表面的表面72。该“与第一部分相对的端部上”的表面对应于与第一部分间隔一定轴向距离而设的头部的表面的一部分，该轴向距离大于它与头部具有其最大横截面的轴向位置的第一部分之间间隔的轴向距离，此处该最大横截面标记为线110。充当“抗拔出”表面的表面72对应于与第一部分间隔一定轴向距离的头部的表面的一部分，该轴向距离小于它与头部具有其最大横截面(线110)的轴向位置的第一部分间隔的轴向距离。因此，图11中的防滑钉仅在“与第一部分相对的侧面上”的表面71中具有多个凹进，图12中的防滑钉仅在充当“抗拔出”表面的表面72中具有多个凹进。当然，可以在根据本发明的防滑钉30的头部70的表面的两个部分当中提供多个凹进。

图13A至13F描绘了多种凹进的几何形状。通过实例的方式，所述凹进可以具有矩形基底的棱锥的几何形状(图13A)、矩形基底上的网格球顶的几何形状(图13B)、“榫眼”形棱柱的几何形状(图13C)、圆形基底上的棱锥的几何形状(图13D)、半球体几何形状(图13E)、以及截头椭圆体几何形状(图13F)。图13C和图13F的几何形状具有的优点是：进入到凹进当中的橡胶混合物的那部分具有的最大横截面大于头部表面上的凹进的横截面，从而在垂直于头部的表面上的凹进的横截面的方向上增大了锚定效果。

当然，凹进通过孔而朝向头部的表面开口，该孔不必是矩形或者球形的；具有很多其它可行的孔的几何形状。

图14至图16中每个都描绘了根据本发明的轮胎的防滑钉孔90的闭合端，其被设置成接收根据本发明的防滑钉30。每个防滑钉孔90包括向胎面20的外侧开口的圆柱形部分91和用来容纳根据本发明的防滑钉的头部的部分92。胎面20包括突出部21，该突出部21位于防滑钉孔内侧，并被设置成当防滑钉插入到防滑钉孔的时候在防滑钉内填充所述凹进。这些突出部21的存在有利于向防滑钉的凹进填充橡胶混合物，从而提高了“自定位”现象，因为当防滑钉处于相对于防滑钉孔的理想位置的时候，具有类似于夹持紧固效应的效应。

图17示意性地描绘了根据本发明的防滑钉的最后一个变型。防滑钉30的头部70在与第一部分(图中未示)相对的侧面上具有平展表面71，并且朝向头部的表面开口的凹进100设在头部70的该表面71当中。凹进100的几何形状为圆形凹槽。它被设置成填充有胎面的橡胶混合物，从而为防滑钉在胎面当中提供额外的锚定。

在头部的表面71上的凹进100的横截面等于与所述防滑钉的轴线成直角的头部的最大横截面的10％。

Claims (11)

1.一种用于轮胎(10)的防滑钉(30)，所述轮胎包括由橡胶混合物制成的胎面(20)，所述防滑钉具有轴线(A-A)和两个轴端，且该防滑钉包括：

第一部分(60)，当所述防滑钉装配至轮胎并且该轮胎沿着地面滚动的时候，该第一部分(60)被设置成与地面相接触，该第一部分定位在所述防滑钉的一个轴端；

头部(70)，该头部(70)被设置成将所述防滑钉锚定到所述轮胎的胎面当中，所述头部定位在所述防滑钉的另一轴端；以及

本体(80)，该本体(80)连接防滑钉的所述第一部分和所述头部，所述本体的平均直径小于所述防滑钉的头部的平均直径，与所述防滑钉的轴线成直角地对这些直径进行测量；

其中所述头部包括至少一个凹进(100)，该凹进(100)朝向所述头部的表面开口，所述凹进被设置成填充有所述胎面的橡胶混合物，从而为所述防滑钉在胎面当中提供额外的锚定；

其中所述防滑钉包括多个凹进(100)，并且其中，在所述头部(70)的表面上的所述多个凹进的横截面的结合表面面积大于或等于与所述防滑钉的轴线(A-A)成直角的所述头部的最大横截面的15％，并小于或等于与所述防滑钉的轴线(A-A)成直角的所述头部的最大横截面的35％。

2.如权利要求1所述的防滑钉，其中所述凹进(100)的平均轴向深度大于或等于0.5mm。

3.如权利要求1所述的防滑钉，其中所述头部(70)在与所述第一部分相对的端部上具有平展表面(71)，并且至少一个凹进(100)位于该头部的这个表面当中。

4.如权利要求3所述的防滑钉，其中在与防滑钉的所述第一部分(60)相对的侧面上位于所述平展表面(71)当中的至少一个凹进(100)相对于所述防滑钉的轴线(A-A)而径向偏心。

5.如权利要求1所述的防滑钉，其中所述头部包括被设置成充当抗拔出表面的表面(72)，并且至少一个凹进(100)设在被设置成充当抗拔出表面的该表面当中，所述抗拔出表面在拉力或离心力施加到防滑钉的时候遭受应力。

6.如权利要求1所述的防滑钉，其中所述头部包括平行于防滑钉的轴线的方向的横向表面(73)，至少一个凹进(100)位于该横向表面当中。

7.如权利要求6所述的防滑钉，其中所述凹进(100)的平均径向深度大于或等于0.5mm。

8.如权利要求1所述的防滑钉，其中至少一个凹进(100)的几何形状为平行六面体几何形状、棱柱几何形状、棱锥几何形状、半球体几何形状、圆柱体几何形状或椭圆体几何形状。

9.一种轮胎(10)，包括由橡胶混合物制成的胎面(20)，所述胎面具有至少一个防滑钉孔(90)，该防滑钉孔(90)包括向所述胎面外侧开口的圆柱形部分，所述防滑钉孔被设计成接收根据权利要求1至8中任意一项所述的防滑钉(30)，其中所述胎面包括位于所述防滑钉孔内部的突出部(21)，该突出部(21)被设置成当所述防滑钉装配到防滑钉孔当中的时候对所述防滑钉的凹进(100)进行填充。

10.一种组件，由轮胎(10)和根据权利要求1至8中任意一项所述的至少一个防滑钉(30)所形成。

11.如权利要求10所述的组件，其中所述轮胎包括：由橡胶混合物制成的胎面(20)，所述胎面具有至少一个防滑钉孔(90)，该防滑钉孔(90)包括向所述胎面外侧开口的圆柱形部分，所述防滑钉孔被设计成接收根据权利要求1至8中任意一项所述的防滑钉(30)，其中所述胎面包括位于所述防滑钉孔内部的突出部(21)，该突出部(21)被设置成当所述防滑钉装配到防滑钉孔当中的时候对所述防滑钉的凹进(100)进行填充。

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