CN103998259A - 防滑钉轮胎 - Google Patents

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Abstract

设计用以在可覆盖冰的地面上滚动的轮胎，其包括：胎面，所述胎面由至少一种橡胶混合物制得，并具有胎面表面、经由孔口开放至所述胎面表面并含有防滑钉的多个外壳，当所述防滑钉在所述外壳中时，所述孔口在胎面表面上具有最大尺寸D0；所述防滑钉包括：底部、尖端、本体和纵向轴线，所述底部设计用以将所述防滑钉锚固于所述胎面中；所述尖端设计用以从所述胎面中突出，以与冰接触；所述本体连接所述底部和所述尖端，并具有对称轴线；所述纵向轴线经过所述本体的所述对称轴线；其中围绕所述防滑钉的胎面形成用于所述防滑钉的锚固平台，所述平台转而由开放至所述胎面表面的腔体围绕，使得围绕所述防滑钉的纵向轴线的半径大于或等于D0/2且小于或等于D0/2+2mm的开放至所述胎面表面的凹进的体积小于或等于20mm3；且围绕所述防滑钉的纵向轴线的半径大于或等于D0/2+2mm且小于或等于D0/2+4mm的开放至所述胎面表面的凹进的体积大于或等于60mm3且小于或等于100mm3。

Description

防滑钉轮胎
技术领域
本发明涉及用于在冰上行驶的包括防滑钉的轮胎(“防滑钉轮胎”)。
背景技术
防滑钉轮胎具有就在冬季驾驶条件(例如当在结冰道路表面上行驶时)下的表现而言公认的优点。与冰的接触，更特别地防滑钉挖入冰中的方式弥补了在轮胎胎面的胎面花纹处观察到的抓着力的降低。防滑钉刮擦冰，并在冰上产生额外的力。
使用防滑钉轮胎的问题之一在于，抓着力值达到它们的上限，所述上限的值低于所预期的那些值。
为了克服所述问题，已提出(参见例如专利申请WO 2009/147046和WO 2009/147047)在接近防滑钉的胎面中提供凹槽或腔体，从而可更快速地去除在防滑钉刮擦冰时所产生的任何冰的碎屑或颗粒。由于这些碎屑被更快速地去除，因此轮胎的胎面表面与冰的表面之间的界面的厚度降低，这转而增加了有效突出(或冰被刮擦的深度)，产生在冰中的更积极的锚固，并显著改进就冰上抓着力而言的性能。
尽管该方法已允许显著改进用于在冰上驾驶的包括防滑钉的轮胎的抓着力，但仍然存在一定空间来改进冰上抓着力水平与轮胎在沥青上使用时的防滑钉保持之间的折中。
发明内容
本发明的目的之一在于改进由防滑钉实现的冰上抓着力水平与当轮胎在沥青上使用时的防滑钉保持之间的折中。
该目的通过使用一种设计用以在可覆盖冰的地面滚动的轮胎而实现，所述轮胎包括：
胎面，所述胎面由至少一种橡胶混合物制得，并具有胎面表面、经由孔口开放至所述胎面表面并含有防滑钉的多个外壳，当所述防滑钉在所述外壳中时，所述孔口在胎面表面上具有最大尺寸D0；
所述防滑钉包括：底部、尖端、本体和纵向轴线，所述底部设计用以将所述防滑钉锚固于所述胎面中；所述尖端设计用以从所述胎面中突出，以与冰接触；所述本体连接所述底部和所述尖端，并具有对称轴线；所述纵向轴线经过所述本体的所述对称轴线；
其中围绕所述防滑钉的胎面形成用于所述防滑钉的锚固平台，所述平台转而由开放至所述胎面表面的腔体围绕，使得：
围绕所述防滑钉的纵向轴线的半径大于或等于D0/2且小于或等于D0/2+2mm的开放至所述胎面表面的凹进的体积小于或等于20mm3；且
围绕所述防滑钉的纵向轴线的半径大于或等于D0/2+2mm且小于或等于D0/2+4mm的开放至所述胎面表面的凹进的体积大于或等于60mm3且小于或等于100mm3。
根据第一有利的实施方案，所述腔体的最大深度小于或等于HA/2，其中HA为含有所述防滑钉的外壳的深度。大于HA/2的深度实际上导致受损的防滑钉保持。
根据另一有利的实施方案，将用于防滑钉的锚固平台连接至所述胎面的剩余部分的橡胶混合物的至少一个桥联在腔体上经过并通过腔体。所述腔体的横贯可描述为例如局部的以降低腔体的深度。这种桥联的存在改进了防滑钉在铺有柏油碎石、湿润的、覆盖雪和/或覆盖冰的地面上的保持。
优选地，经过所述腔体的橡胶混合物的桥联的数量大于1，这有可能改进防滑钉在垂直于径向方向的数个方向上的锚固。
优选地，橡胶混合物的这种桥联的数量大于或等于3，且所述桥联围绕防滑钉均匀分布。
在一个特别有利的构造中，围绕防滑钉均匀分布的桥联的数量等于6。所述数量足够高，以即使在桥联中的一个变得断裂的情况中也确保良好的防滑钉保持。
橡胶混合物的桥联可与崭新(未磨损)状态中的轮胎的胎面表面相交，或者它们可不与崭新(未磨损)状态中的轮胎的胎面表面相交。
优选地，橡胶混合物的桥联具有圆形几何形状，这降低了裂纹朝向胎面内部传播的风险。
根据第三优选实施方案，围绕用于防滑钉的锚固平台的腔体随着深度而变窄。
本领域技术人员将了解有可能且通常期望的是组合上文所述的实施方案中的数个或甚至全部。
附图说明
图1显示了配备防滑钉的根据现有技术的轮胎。
图2显示了根据现有技术的防滑钉。
图3显示了根据现有技术的防滑钉外壳。
图4显示了根据现有技术的插入防滑钉外壳中的防滑钉。
图5和6显示了根据现有技术的装配有防滑钉的轮胎如何工作。
图7和8显示了根据现有技术轮胎的胎面的一部分。
图9至11显示了根据本发明的一个实施方案的轮胎的胎面的一部分。
图12至15显示了在插入防滑钉之前和之后，根据本发明的一个实施方案的轮胎的胎面的一部分。
图16显示了用于模制根据本发明的一个实施方案的轮胎的胎面的一部分的模具元件。
图17为根据本发明的一个实施方案的胎面的橡胶花纹块40的平面图。
具体实施方式
当使用术语“径向”时，其适于在本领域技术人员对于该词的许多不同的使用之间形成区别。首先，该表述指的是轮胎的半径。这意味着，如果点P1比点P2更接近轮胎的旋转轴线时，则点P1称为在点P2的“径向内部”(或者“径向上在点P2的内部”)。相反，如果点P3比点P4更远离轮胎的旋转轴线，则点P3称为在点P4的“径向外部”(或者“径向上在点4的外部”)。当在更小(或更大)的半径方向上行进时，则行进称为“径向向内(或向外)”。当涉及径向距离时，也适用该术语的所述含义。
相比而言，当丝线或增强件的增强元件与周向方向形成大于或等于80°且小于或等于90°的角度时，则所述丝线或增强件称为“径向的”。在本文中应强调，术语“丝线”应以完全通常的方式进行理解，并且涵盖单丝、多丝、帘线、折叠纱线或等同组件的形式的丝线，而无论制备所述丝线的材料如何，或无论所述丝线可能已接受何种用以提高其与橡胶的结合的表面处理。
最后，本文的“径向截面”或“径向横截面”意指在含有轮胎的旋转轴线的平面中的截面或横截面。
“轴向”方向为平行于轮胎的旋转轴线的方向。如果点P5比点P6更接近轮胎的中平面，则点P5称为在点P6的“轴向内部”(或“轴向上在点6的内部”)。相反，如果点P7比点P8更远离轮胎的中平面，则点P7称为在点P8的“轴向外部”(或者“轴向上在点8的外部”)。轮胎的“中平面”为垂直于轮胎的旋转轴线，并且在每个胎圈的环状增强结构件之间等距设置的平面。当中平面称为在任意径向横截面中将轮胎分为两个轮胎“半部”时，其不意指所述中平面必须构成轮胎的对称平面。在本文表述“轮胎半部”具有较广的含义，并表示轴向宽度接近轮胎轴向宽度的一半的轮胎的一部分。
“周向”方向为垂直于轮胎的半径以及轴向方向两者的方向。
在本文胎面的“胎面表面”表示当充气至其工作压力且无防滑钉的轮胎在地面上滚动时，与地面接触的胎面的所有点。
在本文的上下文中，表述“橡胶混合物”表示含有至少一种弹性体和填料的橡胶的混合物。
图1示意性地显示了根据现有技术的轮胎10，其包括胎面20，所述胎面20具有设计用以在轮胎滚动时与地面接触的胎面表面。胎面20包括多个横向凹槽25和周向凹槽26以及多个防滑钉30。防滑钉30设置于胎面20的橡胶花纹块40中的胎面表面的整个宽度上，“橡胶花纹块”意指由经硫化的橡胶混合物制得，并由凹槽定界的胎面的元件。胎面的中心肋50也可配备防滑钉30。防滑钉30围绕轮胎周边在各个位置中设置，从而在任何情况中均存在与轮胎滚动的地面接触的防滑钉。
图2示意性地显示了根据现有技术的防滑钉30。防滑钉30具有纵向轴线33。防滑钉30的轮廓为圆柱形，并居中于轴线33上。防滑钉30具有两个轴向端部：轴向端部中的一者限定第一部分，所述第一部分在此呈现为尖端60，并设计用以在防滑钉30配备至轮胎10，且轮胎10在地面上滚动时与地面(冰、雪或空的道路表面)接触。所述尖端可有利地由与防滑钉的其余部分不同的材料制得。这允许使用更硬的材料用于所述部分，其经受极高的机械应力。某些产品组也有可能具有附接尖端的模制或注塑本体。显而易见地，也有可能使用完全由单个材料制得的防滑钉。
防滑钉30的另一端部由底部70形成，所述底部70设计用以将防滑钉30锚固于轮胎10的胎面20中。
本体80连接防滑钉30的第一部分60和底部70。所述本体的平均直径DC小于防滑钉30的底部70的平均直径DT，这些直径垂直于防滑钉的轴线33测得。本体80通过部分85而与底部70间隔，所述部分85的直径小于底部和本体的直径。
图3示意性地显示了轮胎10的胎面20的部分。所述胎面设置有外壳90。每个外壳包括开放至轮胎10的胎面20的外部，并设计用以与防滑钉30配合的圆柱形部分。
图4示意性地显示了在已插入防滑钉30之后胎面20的同一部分。由于形成胎面的橡胶混合物的弹性，胎面20完全围绕防滑钉30，并将防滑钉30牢固锚固于轮胎中。
图5显示了根据现有技术的第一种防滑钉轮胎如何工作。其显示了防滑钉30的部分和围绕防滑钉的所述部分的由橡胶混合物制得的胎面20的部分。在防滑钉与冰100接触之时显示防滑钉。使用箭头R表示轮胎的旋转方向R。防滑钉30的第一部分60挖入冰100中直至平均深度P。通过挖入冰100中并刮擦冰100，防滑钉30局部破碎冰，并产生大量冰碎屑110，所述冰碎屑110在胎面20与冰100之间的界面处累积，并最终防止防滑钉30的第一部分60较深地挖入冰100中，这因此对轮胎抓着力具有不利影响。
图6显示了能够降低所述不利影响的现有技术的改进轮胎(参见专利申请WO 2009/147047)如何工作。具体地，所述轮胎包括腔体200，当防滑钉30挖入冰20中时所形成的碎屑110储存于所述腔体200中。因此，碎屑110不在胎面20的胎面表面与冰100之间积累。因此，防滑钉30可进一步挖入冰100中，从而获得更大的平均穿透深度P，且轮胎更好地抓着冰。
图7和8显示了根据现有技术轮胎的胎面的一部分。这些图示意性地显示了从径向上在胎面外部的位置(图7)以及立体地(图8)观察的轮胎的胎面20的橡胶花纹块40。如图7显示，所述橡胶花纹块40由多个其他花纹块围绕，并通过横向凹槽25和周向凹槽26而与这些其他花纹块间隔。
橡胶花纹块40包括具有纵向轴线33的防滑钉(参见图8)，尖端60从由橡胶花纹块40所形成的胎面表面的部分突出。防滑钉通过本体80朝向胎面的内部延伸(参见图8)，所述本体80的仅一部分以虚线显示。此外，橡胶花纹块40包括与防滑钉30相关的三个腔体201至203，每个腔体具有60mm3的体积。
尽管此类防滑钉轮胎已允许显著改进冰上抓着力，但仍然存在一定空间来改进冰上抓着力水平与轮胎在沥青上使用时的防滑钉保持之间的折中。这种改进通过使用根据本发明的一个实施方案的轮胎而获得，所述轮胎的胎面的一部分显示于图9至11中。在此处，围绕防滑钉(所述防滑钉的尖端60从胎面中突出)的胎面形成用于防滑钉的锚固平台120，所述平台转而由开放至胎面表面的腔体130围绕，从而满足两个条件。
首先，围绕防滑钉的纵向轴线的半径大于或等于D0/2(其在此处对应于胎面上的防滑钉30的轮廓)且小于或等于D0/2+2mm(使用圆142表示)的开放至胎面表面的凹进的体积小于或等于20mm3。(对于所示防滑钉，D0等于6.5mm。)所述条件对应于存在足够的锚固平台以将防滑钉牢固锚固于胎面中。在所述部分中可能存在小的腔体，但为了不显著损害锚固，这些腔体必须不大。本申请人已发现，20mm3的体积为不能超过的值。小的腔体在图12至15中在表面上显示为可见，并在图13中指定为150。
其次，围绕防滑钉的纵向轴线的半径大于或等于D0/2+2mm(使用圆142表示)且小于或等于D0/2+4mm(使用圆144表示)的开放至胎面表面的凹进的体积大于或等于60mm3且小于或等于100mm3(在此特定情况中，体积为80mm3)。所述条件对应于存在能够将一定量的冰碎屑保持在距离防滑钉的轴线足够小的距离的腔体。
优选地，腔体的最大深度H小于或等于HA/2，其中HA为含有防滑钉的外壳的深度(参见图10)。在该特定实施方案中，围绕用于防滑钉的锚固平台的腔体随着深度而变窄。
根据一个有利的实施方案，将用于防滑钉的锚固平台连接至胎面的剩余部分的橡胶混合物的至少一个桥联在腔体上经过并通过腔体。图12至14显示了在插入防滑钉之前(图12至14)和之后(图15)，锚固平台通过六个桥联140连接至胎面的剩余部分的点处的轮胎胎面的一部分。
在该特定情况中，桥联不与崭新状态中的轮胎的胎面表面相交，但也有可能提供与崭新状态中的胎面表面相交的桥联。围绕锚固平台的腔体可实际上由多个腔体形成，所述多个腔体中的每一个开放至胎面表面。这在图17中显示为腔体160。
图12至15中可见的桥联就桥联的形状和/或与腔体壁的连接而言具有圆形几何形状。这降低了裂纹朝向胎面内部传播的风险。当所述风险由于其他原因而是可忽略的时，当然有可能提供几何形状包括尖锐拐角的桥联。桥联的形状可通常为圆柱形。
图16显示了用于模制如图14所示的胎面部分的模制元件。有可能看出设计用以模制外壳90(参见图3)的部分290和设计用以模制将锚固平台连接至胎面的剩余部分的桥联的由齿部300组成的环。
表1比较了使用用作对比的不具有冰贮存部的防滑钉轮胎(“A”)、根据WO2009/147047的防滑钉轮胎(“B”)和根据本发明的一个实施方案的轮胎(“C”)。全部三个轮胎的所用的轮胎的结构和材料均相同。
“A” “B” “C”
冰上抓着力 100 110 105
防滑钉保持 100 90 115
折中 100 100 110
表1
可以看出，尽管解决方法“B”以防滑钉保持为代价而改进了冰上抓着力，解决方法“C”改进了冰上抓着力(尽管不像解决方法“B”那样多)，尤其是改进了防滑钉保持；因此其对总体抓着力/保持折中具有极显著的改进。

Claims (10)

1.设计用以在可覆盖冰的地面上滚动的轮胎，其包括：
胎面(20)，所述胎面(20)由至少一种橡胶混合物制得，并具有胎面表面、经由孔口开放至所述胎面表面并含有防滑钉(30)的多个外壳(90)，当所述防滑钉在所述外壳中时，所述孔口在胎面表面上具有最大尺寸D0；
所述防滑钉包括：底部(70)、尖端(60)、本体(80)和纵向轴线(33)，所述底部(70)设计用以将所述防滑钉锚固于所述胎面中；所述尖端(60)设计用以从所述胎面中突出，以与冰接触；所述本体(80)连接所述底部和所述尖端，并具有对称轴线；所述纵向轴线(33)经过所述本体的所述对称轴线；
其中围绕所述防滑钉的胎面形成用于所述防滑钉的锚固平台(120)，所述平台转而由开放至所述胎面表面的腔体(130)围绕，使得：
围绕所述防滑钉的纵向轴线的半径大于或等于D0/2且小于或等于D0/2+2mm的开放至所述胎面表面的凹进的体积小于或等于20mm3；且
围绕所述防滑钉的纵向轴线的半径大于或等于D0/2+2mm且小于或等于D0/2+4mm的开放至所述胎面表面的凹进的体积大于或等于60mm3且小于或等于100mm3。
2.根据权利要求1所述的轮胎，其中所述腔体的最大深度小于或等于HA/2，其中HA为含有所述防滑钉的外壳的深度。
3.根据权利要求1或2中任一项所述的轮胎，其中将用于防滑钉(30)的锚固平台(120)连接至所述胎面的剩余部分的橡胶混合物的至少一个桥联(140)在腔体(130)上经过并通过腔体(130)。
4.根据权利要求3所述的轮胎，其中橡胶混合物的所述桥联(140)的数量大于1。
5.根据权利要求4所述的轮胎，其中橡胶混合物的所述桥联(140)的数量大于或等于3，且其中所述桥联围绕所述防滑钉均匀分布。
6.根据权利要求5所述的轮胎，其中桥联(140)的数量等于6。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的轮胎，其中围绕用于防滑钉(30)的锚固平台(120)的腔体(130)随深度而变窄。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的轮胎，其中橡胶混合物的桥联(140)与崭新状态中的轮胎的胎面表面相交。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的轮胎，其中橡胶混合物的桥联(140)不与崭新状态中的轮胎的胎面表面相交。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的轮胎，其中橡胶混合物的桥联(140)具有圆形几何形状。
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