专利名称：尖钉和安装尖钉的系统的制作方法
技术领域：
本发明通常涉及由硬质橡胶制成的尖钉的构造形式，这种尖钉可以使用在车辆的轮胎、鞋底、手杖的端部或类似物品上，而且本发明还涉及一个将这种由硬质橡胶制成的尖钉安装在诸如车辆的轮胎触地面、鞋底、手杖的顶端或类似物品的安装面内的系统。
本发明也涉及由具有或是恒定的刚度或在低温下变硬性质的硬质橡胶材料制成的尖钉。
能在覆有冰雪的道路上提供防滑功能、使用在车辆的轮胎、鞋底或手杖的顶端的尖钉以前一直是用金属制成的。
然而，已经发现金属尖钉，特别是使用在车辆轮胎上的金属尖钉，在路面没有冰雪覆盖时会刮削路面并产生灰尘，造成污染环境的问题，因此，金属尖钉的使用一直受到限制。从这一观点来看，寻求新材料替代制作尖钉的金属的研究工作已在广泛地进行了。
在这方面，通过改变形成轮胎的橡胶本身的性质已经对所谓无尖钉的轮胎作了改进，就是使橡胶即使在低温下也保持柔软的状态，还可以使橡胶对冰雪面具有增强的粘附力。
在另一方面，对使用其他材料诸如合成树酯或硬质橡胶来代替金属制成尖钉也作了尝试。
现已提出由硬质橡胶作为新材料制成尖钉，例如，已开发出具有在常温下保持柔软状态而在低温下变硬性质的橡胶复合物(如已转给受让人，公开在日本专利申请昭63-235，771中)，以及具有增加硬度的橡胶复合物(如已转给受让人，公开在日本专利申请和2-274，240中)。
此外，使用在车辆轮胎、鞋底或手杖顶端上的由金属制成的尖钉相对覆有冰雪的道路作为防滑装置通常一直是安装成，使尖钉从包括有尖钉安装面的触地面中突出。
本发明的目的是提供一个将硬质橡胶制成的尖钉安装在车辆轮胎触地面、鞋底、手杖顶端以及类似物品上的系统，以进一步提高防滑效果。
由低温下具有变硬性质的橡胶制成的尖钉在常温下会变软，而在冰雪面上(通常在低温下)则变硬，以便起到尖钉的作用。然而，由于轮胎与路面的振动和摩擦在旋转轮胎中积累的内热却会影响尖钉的变硬。
考虑到这一点，本发明的另一目的是提出防止尖钉被这种内热所软化的措施，并使由低温下会变硬橡胶制成的尖钉增强其作用。
当尖钉使用在承受载荷的手杖、鞋底、轮胎和类似物品上，以防止在覆有冰雪的路上打滑时，这种尖钉(由金属、塑料或类似材料制成的)在此以前一直制作成一种硬的尖而细的元件，并安装成从触地面突出，以便通过戳入到冰雪中形成防滑作用。
然而，带有这种结构的手杖、鞋底、轮胎以及类似物品，虽然它们能够在有冰雪的季节里起到其预定的作用，但是当冰雪融化暴露出路面时，它们就不能起到防滑作用。
尤其是一般的尖钉，由于其细而尖的形状，在相对于路面呈现小的接触面情况下，往往使这些尖钉在路面上打滑或毁坏路面。这样，它们在使用上已很不方便，并且就安全性而言也是完全不能满意的，因为它们始终不能按路面的情况起到其预定的作用，也就是不论在路面被雪或冰冻覆盖时或是路面被暴露时都不能形成防滑作用。
考虑到前述因素，本发明的再一目的是提出一个安装尖钉的系统，不管路面的情况，无论是被冰雪覆盖的路面还是冰雪融化后暴露出的路面，使尖钉都能起到防滑的作用。
简而言之，本发明提出一个将由硬质橡胶制成的尖钉安装在安装面内的系统，其特征是一个包含有所述安装面的触地面与一个凹槽一起形成，所述尖钉安装在凹槽内，此时在尖钉周边和所述凹槽周边壁之间有一个间隙。
所述间隙可以在所述尖钉的一部分周边的周围形成。所述尖钉可以由具有低温下变硬性质的硬质橡胶制成。
另外，一种保护层可以用到尖钉的周边侧面上。所述保护层既可以由与形成所述安装面同样的材料制成也可以用一种比其更软的材料制成。
安装尖钉的系统可以包括一个软性部分和一个刚性部分，软性部分包括一个限定所述安装面的安装部分，刚性部分则包括由硬质橡胶制成的所述尖钉，其中所述刚性部分的表面积和体积要小于所述软性部分的表面积和体积，而且刚性部分的高度是设置成，使其限定触地面的顶端与软性部分的顶面平齐或从软性部分的顶面凹入。
尖钉并不局限于呈圆柱形状，而是可以有呈多角棱柱形状或多角锥体状。所述凹槽可以设在触地面内。
当迫使硬质橡胶制成的尖钉与冰雪面接触时，在载荷下这种尖钉通过扎入冰雪的接触面形成摩擦阻力。
因此，即使触地面在一载荷下有变形或被破坏，变形或破坏的部分也可收容在由橡胶制成的尖钉其钉部周边和所述凹槽的周边壁之间的间隙中，以防止钉部受到影响，而且能经受载荷的钉部可以从触地面中突出并扎入到冰雪接触面中。
此外，对低温下具有变硬性质的尖钉来说，例如，当道路上有冰雪的时候，与路面接触的尖钉就被冷却而变硬。然而，即使轮胎的旋转会使轮胎内产生积累的内热，而使其变热，但由于旋转、载荷和摩擦阻力的作用，使得路面上的冰雪被压缩的轮胎切割成小碎片，这些冰雪碎片被挤入到所述冷却间隙中，以便起到使尖钉冷却的作用。
当路面上没有冰雪时，尖钉就不起防滑作用，它们就象由积累的内热变热的轮胎所感受到的那样，被热所软化，这种积累的内热是由于旋转以及从尖钉和路面的接触部分中生成的。
冰雪碎片也被挤入到上述设置在尖钉的触地面内的凹槽中，从而形成冷却使钉部保持冷而硬的状态。
此外，以杆的形式制成的尖钉具有足够的长度，以便在其磨损时能延长使用寿命。
具有多边横截面的钉部有许多棱角，以形成更锋利的戳入作用。当钉部呈棱锥体状时，它的强度被提高。
另外，围绕尖钉周边侧壁的保护层用作防止尖钉的剥蚀和断裂或对尖钉的任何损害。冰雪碎片被迫进入到间隙中，通过保护层形成冷却作用，以便保持足以使尖钉维持在其刚性状态的低温。
当手杖、鞋底或轮胎的触地面承受载荷时，围绕呈尖钉状刚性部分的软性橡胶或软性合成树酯的软性部分是在因载荷造成的压力下产生变形的。
呈尖钉状的硬质橡胶或刚性合成树酯的刚性部分相对于路面在压缩变形性方面自然要比软性部分低。由于呈尖钉状的刚性部分比软性部分具有较低的压缩变形性，因此，刚性部分能用其尖锐的尖端戳到路面上，形成刹车阻力。为得到这种作用，要求刚性部分的表面积和体积小于软性部分的表面积和体积。
这样，可以理解的是，由于包含有刚性部分和软性部分的复合结构，当道路被雪或冰覆盖时，呈尖钉状的锋利的尖端在载荷作用下会戳入到雪层中。而当道路上无雪时，呈尖钉状的刚性部分即使在载荷下也不会戳入路面中，而仅仅是软性部分变形，相对于路面形成刹车阻力。
本发明提供一个将硬质橡胶制成的尖钉安装在一个安装面内的系统。其包括有安装面的一个触地面与一个凹槽一起形成，尖钉被安装在凹槽内，并在尖钉的周边和凹槽的周边壁之间形成一个间隙;间隙设置在尖钉的一部分周边的周围;尖钉是由具有低温下变硬性质的硬质橡胶制成的;一个保护层被用到尖钉的周边侧面上;保护层是由与形成安装面同样的材料制成的;保护层是由比形成尖钉更软的材料制成;还包括一个软性部分和一个刚性部分，软性部分包含有一个限定安装面的安装部分，刚性部分包含有由硬质橡胶制成的尖钉，其中刚性部分的表面积和体积小于软性部分的表面积和体积，并且刚性部分的高度是设置成，使其限定触地面的尖端与软性部分的顶面平齐或从软性部分的顶面凹入;
本发明还提供一个由一种具有低温下变硬性质的硬质橡胶制成的尖钉，其在触地面内具有一个凹槽;尖钉是呈一多角棱柱体状或一个多角锥棱体状。
本发明的这些和其他更详细的以及特殊目的、特点将参照附图在下面的说明书中予以更充分的公开，其中
图1是说明本发明一个实施例、一个摩托车轮胎的部分垂直剖面正视图;
图2是说明本发明另一实施例、一个鞋底的部分垂直剖面正视图;
图3是说明本发明再一实施例、一个摩托车轮胎的部分垂直剖面正视图;
图4是说明一个由橡胶制成的尖钉的一个实施例透视图;
图5是说明一个由橡胶制成的尖钉的另一实施例的透视图;
图6是说明一个由橡胶制成的尖钉的再一实施例的透视图;
图7是说明一个由橡胶制的尖钉的又一实施例的透视图;
图8是说明本发明一个实施例、一个轮胎的部分平面视图;
图9是说明尖钉与路面关系的示意性侧视图;
图10是根据本发明又一实施例，示有钉尖端的一个尖钉的端视图;
图11是根据本发明又一实施例、示有钉尖端的一个尖钉的端视图;
图12是根据本发明一个实施例的安装面的垂直剖面图;
图13是根据本发明另一实施例的安装面的垂直剖面图;
图14是包含有本发明的一个手杖实施例的部分剖面图;
图15是包含有本发明的一个鞋底实施例的部分剖面图;
图16是包含有本发明的一个轮胎实施例的部分剖面图。
现在将参照附图描述本发明的实施例。
图1是说明一个摩托车轮胎1的本发明一个实施例的垂直剖面图，轮胎1具有一个硬质橡胶制成的尖钉3A安装在它的触地面2中。
触地面2与一个凹槽6一起构成，凹槽6中装有一个硬质橡胶制成的尖钉3A，该尖钉3A包括一个圆柱形基部4A和一个细长的圆柱形钉部5A，由于圆柱形基部4A装配并用粘结剂7固定在环形凹槽6的底部，故在钉部5A和凹槽6的周边壁6A之间限定有一个间隙8。
图2是说明一个鞋底9的本发明另一实施例的垂直剖面图，鞋底9具有一个装于其内、由硬质橡胶制成的尖钉3B。
尖钉3B由一个圆柱体构成并安装在形成于鞋底9中的一个凹槽6内，该圆柱体包括具有同一直径的一个基部4B和一钉部5B，凹槽具有一个大于尖钉3B的底面，由于基部4B在底面中更深的插入并由粘结剂7固定住，因此在钉部5B和凹槽6的周边壁6A之间限定有一个间隙8。
图3是说明一个摩托车轮胎1的本发明再一实施例的垂直剖面图，轮胎1具有一个硬质橡胶制成的尖钉3C安装在它的触地面2中。
尖钉3C具有一个嵌入到连接件10中的凸缘状基部4C，以防止其从中脱出。尖钉3C与连接件10一同配装并固定在形成于触地面2中的凹槽6内，因此在钉部5C和凹槽6的周边壁6A之间限定有一个间隙8。
图4是说明由橡胶制成的尖钉3D的一个实施例透视图，该尖钉3D包括一个圆柱形基部4D和一个呈四角棱柱体状的钉部5D，钉部5D具有一个包含在直径小于基部4D直径的圆周内的横截面积。
现已发现，最好钉部5D是一个具有一个包含在直径等于或小于4毫米±2毫米的圆周内的横截面积，基部4D的直径为5毫米±2毫米，而整个高度则为大约13毫米±5毫米。
图5是说明由橡胶制成的尖钉3E的另一实施例透视图，该尖钉3E包括一个圆柱形基部4E和一呈四角锥体状从基部4E延伸出的钉部5D。
图4和图5中的基部并不局限于呈圆柱形，但可以是一个棱柱体，而钉部5则可以是一个多边棱柱又可以是一个多边锥体。
图6表示一个硬质橡胶制成的尖钉3F，该尖钉3F是一棒，而该棒则包括没有限定台阶的一个钉部5F和一个基部4F。
图7表示一个硬质橡胶制成的呈多边棱锥体状的尖钉3G，该尖钉3G具有一作为基部4G的宽部和一作为钉部5G的细尖端部。
图8是一轮胎的部分平面图，该轮胎具有一个安装在其触地面1中的尖钉3。尖钉3是由硬度可变的橡胶制成，而且通常是呈Y状的截面，该截面包括有三个从圆柱体分割出的呈锐角的凹槽面32，圆柱体留下三个呈锐角的外面部分31，为的是在尖钉3的外周边和在轮胎触地面1中形成的凹槽6之间限定三个冷却间隙8。
图9是说明尖钉3与路面11关系的示意性侧视图，图中可以看到，尖钉3的尖端与轮胎的外周边面平齐，而且轮胎触地面的橡胶材料在汽车的载荷下被压缩变形，由于路面11上的冰雪12(也就是外部气候温度)，使已经变硬的尖钉3就戳入到冰雪中，以起防滑作用。此外，路面上的冰雪被由于旋转、载荷以及摩擦阻力而压缩的轮胎切割成小碎片，而且，切割的冰雪碎片被挤入到冷却间隙8中，从而起到使尖钉3冷却的作用。
尖钉3的截面形状和在轮胎触地面1中用于安装尖钉3的凹槽6的构造形式是可以任意选择的，只要当尖钉被安装在凹槽6中时，围绕尖钉的至少一部分周边的间隙8在尖钉3的外周边和轮胎触地面2中的凹槽6之间形成。
图10是根据本发明又一实施例、说明尖钉尖端的一个尖钉3的端视图，沟槽8A形成在尖钉的顶端，沟槽8A横断尖钉的顶端面并向钉的底部延伸，从而限定一个冷却间隙8。
图11是一个实施例，其中尖钉具有一个在其尖端限定一个冷却间隙8的凹孔8B。
图12表示一个尖钉3由一种硬质橡胶或一种具有低温下变硬性质的橡胶模制而成，硬质橡胶诸如在日本专利申请和2-274240中公开的一种橡胶复合物，具有低温下变硬性质的橡胶诸如在日本专利申请昭63-235771中公开的一种橡胶复合物。尖钉3的周边侧面被橡胶或合成树酯的保护层13所包覆。尖钉3被安装在一个安装凹槽6中，安装凹槽6在诸如摩托车轮胎、鞋底、手杖端头或类似物品的基底1中形成。
形成保护层13的橡胶或合成树脂和形成基底1的橡胶或合成树酯是同一种材料。
然而，保护层和基底可以不必是同一种材料制成。它们可以用不同的材料制成，诸如用于保护层13的是橡胶，而用于基底1的则是合成树酯。
用于保护层13的材料类型只需要软于制成尖钉3的硬质橡胶，而不必确定与基底的材料的关系。
图13表示本发明另一实施例，其内要安装尖钉3的一个保护层13是与基底1一体形成，该基底有一个在保护层13周围形成的作为间隙8的沟槽或凹槽。硬质橡胶的尖钉3被安装在保护层13中。
尖钉3可以是呈圆柱体状、多角棱柱体状、圆锥体状或多棱锥体状或其他任何形状。将尖钉3安装到基底1上的方式例如可以包括粘结剂，尖钉呈凸缘状的固定装置或基部用作防止钉从基底中脱出。
图14是包含有本发明的一个手杖1A实施例作为一个端部的部分剖面图。图15是包含有本发明的一个鞋底1B实施例的部分剖面图。图16是包含有本发明的一个轮胎1C实施例的部分剖面图。
图14至16中，件号3表示由一种硬质橡胶或刚性合成树脂模制成的呈尖钉状的刚性部分。件号1是由一种软质橡胶或软性合成树脂模制成的刚性部分。
当使用橡胶材料时，刚性部分3是由硬质橡胶制成，而软性部分1则是由软性橡胶制成。
当使用合成树脂材料时，刚性部分3是由刚性树脂材料制成，而软性部分1则是由软性树脂材料制成。
在合成树脂材料和橡胶材料结合使用时，刚性部分3可以由刚性合成树酯材料制成，而软性部分1可以由软性橡胶材料制成，或是选择刚性部分3是由硬质橡胶材料制成，而软性部分1可以由软性合成树酯材料制成。
根据本发明，形成的刚性部分3具有小于软性部分1的表面积和体积，而且呈尖钉状的刚性部分3的高度是设成，使其顶端与软性部分1的顶面齐平或从软性部分1的顶面凹入。
呈尖钉状的刚性部分3用于作用其上较轻载荷的手杖1A或鞋底1B上时可设计成较细的构造形式，而用于作用其上较重载荷的轮胎1C上时可设计成较厚的构造形式。
刚性部分3的体积、表面积、形状和厚度可以在所用的橡胶复合物、合成树酯复合物和其他材料的基础上来确定，所用的这些材料相对于普通路面在压力下是可以弯曲或变形的。
如上所述，根据本发明由橡胶制成的尖钉安装在形成于一个触地面中的凹槽内，并在尖钉和凹槽的周边壁之间形成一个间隙，由此保证尖钉可靠地戳入冰雪面中，并形成足够的能产生良好防滑效果的摩擦阻力。
此外，根据本发明的由橡胶制成的尖钉是用一种具有低温下变硬性质的橡胶材料制成，且被安装在带有一个冷却间隙的触地面中，该冷却间隙则被限定在尖钉的周边侧壁和触地面之间。因此，即使如因轮胎旋转产生积累的内热会影响由尖钉感受到的温度，但当冰雪挤入冷却间隙时由冰雪向尖钉提供冷却，以便保持尖钉的硬度防止其被软化。
因此，可以理解，本发明能保持由具有低温下变硬性质的橡胶材料制成的尖钉的性能，保证车辆在覆有冰雪路面上的安全以及路面的完整，并防止环境受尘土污染。
根据本发明，一个保护层可用到由硬质橡胶制成的尖钉周边侧面上，而尖钉则被安装到基底中，并在所述保护层的外周边形成一个间隙。由于这样的结构，在载荷下基底的触地面变形由间隙收容，以防止尖钉受到影响，从而保证尖钉扎入到冰雪面中。保护层是由刚性尖钉支持，要保持与尖钉成一体。
就由具有低温下变硬性质的橡胶制成的尖钉来说，挤入保护层周围间隙内的冰雪碎片将通过保护层冷却尖钉，因此，即使由于基底的振动和转动积累起热量，尖钉也会保持不被软化。
此外，保护层是用作防止通过间隙暴露在大气中的尖钉剥蚀以及断裂或因外部因素在尖钉上造成任何损坏，由此形成保持尖钉性能并提高其使用寿命的作用。
根据本发明手杖的端部、鞋底或轮胎、当在路面覆盖有雪或冰冻时，通过扎入路面的尖钉刚性部分来形成防滑作用，并且在路面暴露出来时，通过尖钉的软性部分变形来形成防滑作用。因此，本发明能适应两种道路状况，并提出高安全性的防滑尖钉，而在路面暴露出来时，可防止突出的尖钉在路面上打滑或刮坏路面，从而产生如先有技术存在的尘土问题。
上述描述包括了对本发明的最佳实施例的说明，而并不意味着是对本发明范围的限制。从上述的讨论中，许多变化对本领域的技术人员是显而易见的，这些都将包括在本发明的精神和范围内。
权利要求
1.一个将硬质橡胶制成的尖钉安装在一个安装面内的系统，其特征在于，包括有所述安装面的一个触地面与一个凹槽一起形成，所述尖钉被安装在凹槽内，并在尖钉的周边和所述凹槽的周边壁之间形成一个间隙。
2.根据权利要求1安装尖钉的系统，其特征在于，所述间隙设置在所述尖钉的一部分周边的周围。
3.根据权利要求1或2安装尖钉的系统，其特征在于，所述尖钉是由具有低温下变硬性质的硬质橡胶制成的。
4.根据权利要求1至3中任何一项安装尖钉的系统，其特征在于，一个保护层被用到所述尖钉的周边侧面上。
5.根据权利要求4安装尖钉的系统，其特征在于，所述保护层是由与形成所述安装面同样的材料制成的。
6.根据权利要求4安装尖钉的系统，其特征在于，所述保护层是由比形成所述尖钉更软的材料制成。
7.根据权利要求1至6中任何一项安装尖钉的系统，其特征在于，包括一个软性部分和一个刚性部分，软性部分包含有一个限定所述安装面的安装部分，刚性部分包含有由硬质橡胶制成的所述尖钉，其中所述刚性部分的表面积和体积小于所述软性部分的表面积和体积，并且刚性部分的高度是设置成，使其限定触地面的尖端与软性部分的顶面平齐或从软性部分的顶面凹入。
8.一个由一种具有低温下变硬性质的硬质橡胶制成的尖钉，其特征在于，在触地面内具有一个凹槽。
9.一个由一种硬质橡胶制成的尖钉，其特征在于，所述尖钉是呈一多角棱柱体状或一个多角锥棱体状。
全文摘要
可在车辆轮胎、鞋底、手杖端部或类似物品上使用由硬质橡胶制成的尖钉，以及将这种由硬质橡胶制成的尖钉安装在一个诸如车辆轮胎、鞋底、手杖端部或类似物的触地面的安装面内的系统，其特征是触地面与凹槽一起成型，每个所述尖钉被安装在凹槽内，并在尖钉的周边和相关凹槽的周边壁之间形成一个间隙。
文档编号B60C11/16GK1067410SQ9210430
公开日1992年12月30日 申请日期1992年6月4日 优先权日1991年6月4日
发明者山田溥 申请人:石川技研橡胶株式会社