用于车辆车轮的嵌钉和带嵌钉的轮胎的制作方法

本发明涉及一种用于车辆车轮的嵌钉和轮胎，特别地，其形成为在结冰路面上提供最佳的抓持性能水平，同时对胎面带内部的嵌钉具有有效的固持作用。

背景技术：

1、轮胎通常包括胎体结构，所述胎体结构绕旋转轴线环面成形并且包括至少一个胎体帘布层，所述胎体帘布层具有接合在相应的环形锚固结构中的端部边缘。

2、在相对于胎体结构的径向外部位置中，设置有带束结构，其包括一个或多个带束层，所述带束层以相对于彼此并且相对于胎体帘布层径向叠置的方式布置，具有相对于轮胎的周向伸展方向横向取向和/或基本上平行取向的织物或金属增强帘线。

3、在相对于带束结构的径向外部位置中，施加有由弹性体材料制成的胎面带，在该胎面带上限定有旨在用于与路面接触的胎面表面。

4、众所周知，由于冰的摩擦系数降低，轮胎在结冰表面上的抓持变得特别困难。为了克服这一缺点，特别是在冬季气候非常恶劣的国家，人们广泛使用的轮胎的胎面带上适当地固定有金属元件，称为“嵌钉”，这些金属元件通过从轮胎的胎面表面突出适当的延伸范围，能够切入结冰表面，从而即使在这种类型的路面上也能为轮胎提供足够的抓持作用。

5、通常，嵌钉由在径向内部位置中被接收在于胎面带中形成的孔中的基部、从基部延伸并与其一起在径向外部位置中被接收在该孔中的本体、以及从嵌钉的本体延伸并旨在从胎面带突出到孔外部的抓持销(在本领域中称为“销”)形成。

6、典型地，在嵌钉的本体中限定有从基部延伸的柄部以及在柄部与抓持销之间延伸的头部，柄部相对于基部具有减小的横截面，头部大体上相对于柄部具有更大的横截面。

7、嵌钉或其一部分(例如，嵌钉的本体)的术语“侧表面”是指嵌钉或其该部分的外表面，在适用的情况下，不包括嵌钉的轴向端部的表面和在使用期间不面对于胎面带中形成的孔的壁的表面。

8、因此，特别地，在使用期间旨在朝向孔的底部的基部的表面和在使用期间旨在朝向孔的外部的嵌钉的本体的表面不被认为是嵌钉或其一部分的侧表面的一部分。

9、嵌钉或其一部分的表面的“轮廓”是指该表面与包括嵌钉的纵向轴线的截面平面的相交线。

10、如果嵌钉或其该部分关于嵌钉的纵向轴线对称，则嵌钉或其该部分的轮廓与其本身相同，而与截面平面无关。

11、当表面(例如侧平面)与任何截面平面的相交线是曲线，也就是说，不具有直线部分时，该表面是“弯曲的”。

12、当连接嵌钉的表面的两点的每条线或其轮廓完全位于嵌钉内部时，该表面或其轮廓为“凸”的。

13、在相反的情况下，嵌钉的表面或其轮廓为“凹”的。

14、嵌钉在其一点处的术语“横向尺寸”是指假想圆的直径的测量值，该假想圆的面积等于垂直于嵌钉的纵向轴线并延伸穿过该点的嵌钉的截面的面积。

15、此外，嵌钉或其一部分的术语“平均横向尺寸”是指通过将嵌钉或其该部分的体积除以嵌钉或其该部分的轴向尺寸而获得的假想圆的直径的测量值。

16、嵌钉的术语“柄部”是指嵌钉的本体的一部分，该部分在轴向方向上从基部延伸直至垂直于嵌钉的纵向轴线的平面，在该平面，本体的侧表面的轮廓具有最小区域。

17、特别是，可以注意到，术语“最小区域”是指轮廓的一个区域，在该区域中，与嵌钉的纵向轴线的距离小于在一个方向和相反方向两者上直接相邻的轮廓的区域。该最小区域可以由最小点或直线部分来表示，在该直线部分中，相对于相邻区域的较小距离保持基本上恒定(换言之，平行于嵌钉的纵向轴线的直线部分)。

18、可以进一步注意到，如果最小区域由平行于嵌钉的纵向轴线的直线部分形成，则柄部旨在被理解为最小区域的延伸直至最远离基部的点。

19、优选地，在最小区域中，嵌钉的本体的轮廓与嵌钉的纵向轴线的距离达到其最小值。

20、因此，嵌钉的术语“头部”是指嵌钉的本体的一部分，该部分与本体的柄部连续地延伸直至抓持销。

21、优选地，头部包括嵌钉的本体的最大横向尺寸。

22、柄部的平均横向尺寸既小于基部的平均纵向尺寸，又小于头部的平均横向尺寸。

23、轮廓的“转折区”是指轮廓的线的凹度发生变化的区域。

24、在一优选实施例中，转折区包括“转折点”，该“转折点”是指由轮廓的线表示的函数具有零的二阶导数和不同于零的三阶导数的点。

25、然而，作为上述以严格数学方式定义的转折点的替代，“转折区”也可以包括大体上与转折点相似的几何形式，例如角点(angular point)或短直线部分。在第一种情况下，规定角点一侧和另一侧的轮廓的线的切线彼此相差小于30°的角度。在第二种情况下，规定转折区的直线部分是非常有限的，其延伸范围小于嵌钉的轴向尺寸的3％，并且规定轮廓的与转折区相邻的区域是曲线的。

26、ca3029771a1提出了一种用于车辆的轮胎，该轮胎具有胎面轮廓和嵌钉，每个嵌钉均具有本体和抓持销，其中具有周向夹持边缘的抓持销用于形成在运动期间布置在相对于旋转的前方向上的夹持边缘和位于旋转方向之后的夹持边缘，在位于旋转方向之后的夹持边缘中，本体由基部凸缘、中心部分和上凸缘形成，其中上凸缘和中心部分均在垂直于嵌钉的纵向范围的截面平面中形成有圆形、卵形、或椭圆形截面的外形。

27、申请人先前已经观察到，导致带嵌钉的轮胎的性能水平随着时间推移而劣化的最重要的原因之一是一个或多个嵌钉从胎面带脱离。

28、因此，申请人已经证实，在轮胎在路面上正常行驶期间，嵌钉受到强大的应力，这些应力倾向于将嵌钉从接收它们的孔中抽出。特别地，申请人已经检测到，在安装于相对较重和动力较强的车辆上的带嵌钉的轮胎中，嵌钉离开胎面带的可能性要大得多，这些带嵌钉的轮胎能够给车辆提供强大的加速度。

29、此外，申请人已经观察到，嵌钉在胎面带中形成的座内部的固持作用通常广泛地由嵌钉的基部与围绕嵌钉的本体的孔的壁之间的干涉引起，该孔的截面通常小于基部的截面。

30、然而，申请人已经证实，施加到嵌钉的抓持销的切向应力导致嵌钉在孔内部振荡运动，在最坏的情况下，这可能导致嵌钉被立即抽出，或者考虑到嵌钉(高刚性)与胎面带(高可变形)之间的刚度差，可能导致嵌钉的本体相对于界定其被接收的孔的壁的相对运动。这涉及到嵌钉(特别是其基部)与胎面带之间不可避免的摩擦作用，随着时间的推移，这可能导致接收嵌钉的座的壁的局部磨损，因而增加其从接收座不期望地抽出的可能性。

技术实现思路

1、因此，为了提高带嵌钉的轮胎的性能水平，特别是为了提高其将嵌钉固持在胎面带中的能力，申请人已经意识到，胎面带对嵌钉的固持作用不必仅由嵌钉的基部与其接收座的壁之间的干涉引起，而是必须要增加施加到嵌钉的本体的侧表面的固持作用。

2、ca3029771a1中所述类型的嵌钉的使用无助于显著地解决上述问题，根据申请人的意见，上述嵌钉具有带有直截面的轮廓，该直截面具有截面突然变化的多个区域。

3、事实上，申请人已经意识到，这种固持作用以相关的方式既取决于胎面带与嵌钉之间的接触表面又取决于在该接触表面处施加到嵌钉的表面的压力。

4、更特别地，申请人已经意识到，相对于局部不太高但分布在更广泛的接触表面上的压力，施加到嵌钉的有限区域的高压力在将嵌钉固持在座内部方面可能不太有效。

5、基于这些初步见解，申请人已经意识到，为了增加嵌钉在相应座内部的固持作用，嵌钉必须具有这样的结构，即，在考虑到胎面带的弹性体材料的可变形性和回弹性的特性的情况下，该结构在最大可能程度上允许结合到其插入的胎面带的孔的壁上。

6、因此，申请人已经发现，通过以嵌钉的侧表面的至少相关部分具有平缓曲线且没有任何突然倾斜变化的轮廓(例如，在边缘处)的方式来构造嵌钉，产生了胎面带的弹性体材料相对于嵌钉的侧表面的最佳结合，从而既显著增加了嵌钉在孔内的固持作用(并因此显著增加了带嵌钉的轮胎的性能水平随时间推移的耐久性)，又显著增加了嵌钉在结冰地面上的抓持能力。

7、特别地，在其第一方面中，本发明涉及一种用于车辆轮胎的嵌钉。

8、优选地，所述嵌钉包括沿着所述嵌钉的纵向轴线延伸的本体。

9、优选地，所述嵌钉包括从所述本体纵向延伸的抓持销。

10、优选地，所述嵌钉包括基部，所述基部在与所述抓持销相对的一侧从所述本体纵向延伸。

11、优选地，所述本体包括头部，所述头部在侧向上由第一侧表面界定。

12、优选地，所述抓持销从所述头部延伸。

13、优选地，所述本体包括在所述基部与所述头部之间延伸的柄部。

14、优选地，所述柄部具有比所述基部和所述头部小的平均横向尺寸。

15、优选地，所述柄部在侧向上由第二侧表面界定，所述第二侧表面连接至所述基部。

16、优选地，所述第二侧表面具有凹曲线轮廓。

17、优选地，所述第一侧表面包括与所述第二侧表面连接的连接区域。

18、优选地，所述连接区域从所述第二侧表面延伸并且具有凹曲线轮廓。

19、优选地，所述第一侧表面包括具有凸轮廓的第一部分。

20、优选地，所述第一部分的轮廓通过第一转折区连接至所述连接区域的轮廓。

21、在第二方面中，本发明还涉及一种带嵌钉的轮胎，该带嵌钉的轮胎包括：

22、-胎面带，在所述胎面带上限定所述轮胎的胎面表面，和

23、-多个嵌钉，所述嵌钉根据第一方面实现并且以接合的方式被接收在形成于所述胎面带中并在所述胎面表面中开口的对应孔中。

24、由于这些特征，申请人认为，由接收嵌钉的孔的侧壁施加到嵌钉的柄部和头部的下部分的压力以基本上均匀的方式分布在特别宽广的接触表面上。这为胎面带内部的嵌钉带来了特别有效的固持作用，从而允许提供至少两个重要优点：第一个是在结冰道路上的抓持作用方面更加有效；第二个是增加了嵌钉在孔中的平均留置时间。换言之，根据本发明的嵌钉允许在更长的时间内获得具有更好的驾驶性能水平的带嵌钉的轮胎。

25、此外，申请人认为，具有上述特征的嵌钉制造简单，并且促进了在形成于胎面带中的孔内部插入的步骤。

26、在上述方面中的至少一个中，本发明可以具有以下指示的优选特征中的至少一个。

27、优选地，所述第一侧表面的延伸范围的至少80％是弯曲的。

28、以这种方式，与孔的壁接触的均匀性也扩展到嵌钉的整个头部，从而提高了嵌钉的总体固持作用。

29、在一些实施例中，所述头部的所述第一侧表面的延伸范围的至少80％在其整个伸展上具有曲线轮廓。

30、在一些实施例中，所述头部的所述第一侧表面的整个延伸范围的轮廓在其伸展的至少80％上为曲线。

31、优选地，所述头部的所述第一侧表面的整个延伸范围的轮廓在其整个伸展上为曲线。

32、以这种方式，头部的整个侧表面不具有边缘，并且允许嵌钉均匀地结合到形成于胎面带中的座的侧壁上。

33、在一些实施例中，所述头部关于所述纵向轴线对称。

34、由此，简化了嵌钉的制造，并且在甚至更大的程度上简化了嵌钉在形成于胎面带中的相应座中的插入。

35、在一些实施例中，所述第二侧表面的延伸范围的至少80％是弯曲的。

36、以这种方式，胎面带与嵌钉的侧表面之间的接触压力以均匀的方式加宽，包括在柄部处，从而增加了嵌钉在相应座中的固持作用。

37、优选地，所述第二侧表面的整个延伸范围在其整个伸展上具有曲线轮廓。

38、优选地，所述柄部关于所述纵向轴线对称。

39、由此既简化了嵌钉的制造，又简化了嵌钉在形成于胎面带中的相应座中的插入。

40、在一些实施例中，所述第二侧表面的轮廓具有基本上恒定的曲率半径。

41、以这种方式，胎面带的弹性体材料可以以均匀的方式结合到柄部的侧表面上，并且因此可以向其施加基本上恒定的压力。

42、优选地，所述第二侧表面的轮廓具有在1.3mm到3.5mm之间、更优选地在2mm到3mm之间的曲率半径。

43、以这种方式，柄部由此逐渐连接至嵌钉的基部。

44、在一些实施例中，所述连接区域从所述第二侧表面延伸，同时维持与所述第二侧表面相同的曲率。

45、因此，第一侧表面的连接区域从在与嵌钉的基部相对的一侧界定柄部的最小区域延伸，并且增加嵌钉的横向尺寸，同时维持相同的凹轮廓。

46、优选地，所述第一侧表面的所述第一部分和所述连接区域通过第一转折点彼此连接。

47、由此确保了凹表面部分与凸表面部分之间的平缓过渡，使得形成于胎面带中的座的侧壁能够维持与该嵌钉部分的连续接触。

48、在一些实施例中，沿着所述纵向轴线在所述第一转折区与所述本体的最上面的平面之间测量的距离占所述本体的纵向尺寸的50％到80％之间，更优选地占所述本体的纵向尺寸的55％到65％之间，所述抓持销从所述最上面的平面延伸。

49、在一些实施例中，所述第一侧表面的所述第一部分的轮廓具有基本上恒定的曲率半径。

50、以这种方式，促进了胎面带的弹性体材料与头部的侧表面的连续且均匀的接触。

51、在一些实施例中，所述第一侧表面延伸直至所述本体的最上面的平面，所述抓持销从所述最上面的平面延伸。

52、在一些实施例中，所述最上面的平面垂直于所述嵌钉的纵向轴线，并且所述抓持销沿着所述嵌钉的纵向轴线从所述最下面的平面突出。

53、在一些实施例中，抓持销关于嵌钉的纵向轴线对称。

54、在一些实施例中，所述最上面的平面具有基本上等于所述柄部的最小横向尺寸的横向尺寸。

55、在一些实施例中，所述第一侧表面的所述第一部分从所述连接区域延伸直至所述最上面的平面。

56、优选地，在这样的实施例中，所述第一侧表面的所述第一部分的轮廓具有在4mm到6mm之间的曲率半径。

57、在一些实施例中，所述第一侧表面包括第二部分，所述第二部分连接至所述第一部分并且具有凹轮廓。

58、由于该特征，嵌钉的头部以更有效的方式固持在形成于胎面带中的相应座内部。

59、优选地，所述第二部分延伸直至所述最上面的平面。

60、在一些实施例中，所述第一侧表面的所述第一部分通过第二转折区、更优选地通过第二转折点连接至所述第一侧表面的所述第二部分。

61、由此确保了头部的侧表面的凸第一部分与第二部分之间的平缓过渡，使得形成于胎面带中的座的壁能够维持与嵌钉的头部的接触的连续性并向其施加基本上恒定的压力。

62、在一些实施例中，沿着所述纵向轴线在所述第二转折区与所述本体的所述最上面的平面之间测量的距离占所述本体的纵向尺寸的15％到25％之间。

63、在一些实施例中，所述第一侧表面的所述第一部分的轮廓具有在2mm到3.5mm之间的曲率半径。

64、这些实施例特别适用于其中头部也具有上述凹第二部分的嵌钉。

65、在一些实施例中，所述第一侧表面的所述第二部分的轮廓具有基本上恒定的曲率半径。

66、优选地，所述第一侧表面的所述第二部分的轮廓具有在2mm到3.5mm之间的曲率半径。

67、在一些实施例中，所述第一侧表面的所述第二部分的曲率半径基本上等于所述第二侧表面的曲率半径。

68、在一些实施例中，所述第一侧表面的所述第一部分的曲率半径的测量值基本上等于所述第一侧表面的所述第二部分的曲率半径的测值。

69、以这种方式，嵌钉的头部的构造是特别对称的，并且允许嵌钉最佳地结合到相应座的壁上。

70、在一些实施例中，所述第一转折区和所述第二转折区在基本上平行于所述嵌钉的纵向轴线的方向上对准。

71、在一些实施例中，所述嵌钉的所述本体和所述基部由铝制成。

72、以这种方式，在没有被雪或冰覆盖的路面上行进的情况下，嵌钉大体上较轻并且相对于路面磨损较小。

73、在其他实施例中，所述嵌钉的所述本体和所述基部由钢制成。