Изобретение относится к автомобильной промышленности и касается конструкции корпусов шипов противоскольжения транспортных средств, которыми оснащаются протекторы шин для повышения их сцепления с опорной поверхностью, характеризующейся малым коэффициентом сцепления.
Одним из направлений создания пневматической шины, пригодной для взаимодействия с дорожным покрытием, характеризующимся малым коэффициентом сцепления в зимний период времени, является оснащение протекторного слоя шины твердыми металлическими шипами противоскольжения, устанавливаемыми на рабочей поверхности протектора пневматической шины.
Наибольшее распространение получили шипы, постоянно установленные в протекторе шины. Чаще всего они представляют собой стержни цилиндрической формы с фланцем, изготовленные из высокопрочного материала и установленные с натягом в отверстия, предварительно выполненные в протекторе. Шипы обычно снабжают фланцами различной формы, обеспечивающими более надежную фиксацию шипа в протекторе. Однако использование таких шипов связано с рядом проблем, основными из которых являются получение шипа противоскольжения малого веса и высокой технологичности при сохранении прочности и его долговечности, равной сроку службы шины.
Основным показателем, существенно снижающим разрушающее воздействие на дорожное покрытие, является вес шипа противоскольжения. Снижение веса шипа противоскольжения приводит к уменьшению динамического воздействия шипа на дорожное покрытие и уменьшению веса самого ошипованного колеса и, как следствие, неподрессоренной массы транспортного средства.
Уменьшение веса шипа путем его миниатюризации, то есть путем уменьшения его геометрических размеров, снижает его эксплуатационные характеристики (долговечность, коэффициент торможения), кроме того, требует специального оборудования для установки шипов в шину, что представляет собой серьезный недостаток. Уменьшение веса шипа путем применения легких материалов для изготовления корпуса шипа, например пластмассы, алюминия, существенно снижает эксплуатационные качества шипа.
Вес стального корпуса шипа в традиционных конструкциях шипов составляет приблизительно 3/4 - 4/5 от веса всего шипа. Изменением конструкции корпуса шипа можно добиться серьезных результатов по облегчению веса шипа в целом.
Известен корпус шипа противоскольжения, представляющий собой полую втулку с фланцем в нижней ее части, полость которой предназначена для размещения и закрепления износостойкой вставки (FI, 95112, B 60 C 11/16, опубл. 15.09.95).
Особенностью данного корпуса является то, что он выполнен по одной из традиционных технологий: обработки металла резанием, штамповки - высадка из прутковой заготовки, литья или порошковой металлургии.
Выполнение корпуса в виде втулки, то есть полой детали, позволяет существенно снизить вес шипа и уменьшить динамическое воздействие его на дорожное покрытие.
Однако несмотря на то, что корпус выполнен полым и за счет этого снижен вес самого шипа, использование энергоемких технологий штамповки, обработки металла резанием или порошковой металлургии не позволяет достичь существенных результатов в этом направлении. Фланец корпуса выполнен массивным, стенки нижней части корпуса существенно больше по толщине, чем стенки верхней части корпуса.
Известен корпус шипа противоскольжения, представляющий собой полую тонкостенную втулку с фланцем, выполненную из листового металла методом глубокой вытяжки, полость которой предназначена для размещения и закрепления износостойкой вставки (RU, 2111130, B 60 C 11/16, опубл. 20.05.98).
Недостатком данного корпуса является то, что его фланец представляет собой отбортовку стенок втулки. При установке шипа противоскольжения, оснащенного таким корпусом, от воздействия динамических нагрузок на корпус шип противоскольжения передает через фланец не только осевую нагрузку на резину протектора, но и боковые нагрузки. Воздействие боковых нагрузок на корпус приводит к тому, что фланец его, имеющий толщину, равную толщине стенок корпуса, врезается в резину в зоне расположения фланца и разрезает ее. Происходит разрушение целостности резины и ее расслоение, ослабляющие устойчивость шипа в грунтозацепе шины. В результате шип "ложится" в отверстии грунтозацепа шины.
В связи с этим выявляются основные требования к корпусу шипа противоскольжения, заключающиеся в том, что он должен обладать предельно малым весом, обеспечивать надежное закрепление износостойкой вставки и иметь достаточно развитые опорные поверхности, чтобы обеспечить устойчивость шипа в протекторе и исключить его выпадение в течение всего срока службы шины. При этом процесс изготовления шипа должен быть высокотехнологичен, высокопроизводителен и не энергоемок.
Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является снижение веса шипа и его разрушающего воздействия на дорожное покрытие, повышение его устойчивости и фиксации в шине, а также обеспечение высокой производительности процесса изготовления корпуса шипа. Техническим результатом является создание облегченного корпуса для шипа противоскольжения, чтобы уменьшить разрушающее воздействие на дорожное покрытие при сохранении сцепных качеств колеса в условиях малого коэффициента сцепления колеса с дорожным покрытием и при сохранении долговечности шипа, по крайней мере равной долговечности известных шипов, а также снижение его металлоемкости, повышение технологичности и снижение трудоемкости при изготовлении корпуса.
Указанный технический результат для первого варианта достигается тем, что в корпусе шипа противоскольжения, представляющем собой полую тонкостенную втулку с фланцем, выполненную из листового металла методом глубокой вытяжки, фланец корпуса включает в себя кольцевую часть, периферийная часть которой отогнута или завальцована на угол более 90o.
Полость втулки предназначена для размещения и закрепления износостойкой вставки по одному примеру исполнения, согласно другому примеру исполнения внешняя поверхность стенки втулки может быть предназначена для размещения и закрепления выполненной в виде втулки износостойкой вставки.
В полости корпуса может быть установлена заглушка, например, в виде резиновой вставки, дополняющей опорную поверхность фланца и выполняющей функцию амортизирующей подушки.
Корпус может быть снабжен дополнительной тонкостенной втулкой или стаканом, выполненным из листового металла методом глубокой вытяжки, размещенным внутри втулки корпуса и введенным в контакт с ее внутренней боковой поверхностью, или корпус может быть снабжен дополнительной втулкой, выполненной из листового металла методом глубокой вытяжки, при этом дополнительная втулка расположена с внешней стороны втулки корпуса и примыкает к ее наружной боковой поверхности. В этом случае дополнительная втулка выполняет функцию соответственно внутреннего или наружного бандажа корпуса и износостойкой вставки с целью усиления стенок корпуса в местах, подвергаемых нагружению повышенными динамическими нагрузками, а также для предотвращения процесса краевого скалывания и локального разрушения рабочей поверхности износостойкой вставки из хрупкого не ударопрочного материала, например керамики и др.
Корпус и дополнительная втулка или стакан могут быть выполнены в виде единой тонкостенной детали, полученной методом ее прямой и обратной глубокой вытяжки с последующей вальцовкой.
Указанный технический результат для второго варианта достигается тем, что в корпусе шипа противоскольжения, представляющем собой полый тонкостенный элемент с фланцем, выполненный из листового металла методом глубокой вытяжки, указанный элемент выполнен в виде тонкостенного стакана с глухим дном, у которого в зоне перехода в дно стенка стакана имеет наружный зиг, образующий фланец корпуса.
Полость стакана предназначена для размещения и закрепления износостойкой вставки согласно одному примеру исполнения. Возможно использование внешней поверхности стенки стакана для размещения и закрепления выполненной в виде втулки износостойкой вставки.
Для обоих вариантов втулка или стакан корпуса по своей длине может иметь переменные и/или равные наружные диаметры по нормальным сечениям к своей оси.
Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.
Выполнение корпуса из листового металла методом глубокой вытяжки с равными и/или переменными диаметрами по нормальным сечениям по всей длине корпуса позволяет получить тонкостенную конструкцию корпуса при минимальном весе самого корпуса. Выполнение фланца с завальцовкой периферийной зоны его кольцевой части на угол более 90o позволяет получить при тонкостенной конструкции втулки заданной толщины заданного размера фланцевую часть, исключающую повреждения резины.
Технология изготовления корпуса шипа методом глубокой вытяжки с последующей вальцовкой или без нее из листового металла, а также применение износостойкой вставки различных конструкций и длины (трубчатых, с полостью или без нее и т.д.) позволяет получить целую гамму различных конструкций и типоразмеров шипов противоскольжения малого веса.
Настоящее изобретение иллюстрируется конкретными примерами, которые, однако, не являются единственно возможными, но наглядно демонстрируют возможность достижения приведенной совокупностью признаков требуемого результата.
На фиг. 1 - корпус шипа противоскольжения, продольный разрез, первый пример исполнения по первому варианту, в полости которого по конической посадке (конус Морзе) с незначительным выступанием может быть установлена монолитная износостойкая вставка нормальной длины; для уменьшения удельного давления шипа на дорожное покрытие в донышке корпуса шипа имеется отверстие:
на фиг. 2 - корпус шипа противоскольжения, второй пример исполнения по первому варианту, в котором может быть установлена износостойкая вставка, представляющая собой втулку с цилиндрической или конической внутренней и наружной боковой поверхностью, установленную с натягом в верхней части полости корпуса; внутри износостойкой вставки установлена заглушка, выполняющая одновременно функцию внутреннего бандажа износостойкой вставки; для уменьшения удельного давления шипа на дорожное покрытие и уменьшения веса в донышке корпуса имеется отверстие;
на фиг. 3 - третий пример исполнения по первому варианту, корпус шипа с внутренней дополнительной втулкой, жестко связанной с корпусом в нижней его части, и с заглушкой-донышком; в котором может быть установлена износостойкая вставка, представляющая собой втулку нормальной длины с конической наружной и внутренней боковой поверхностью, примыкающей по всей своей длине к внутренней боковой поверхности корпуса и к наружной боковой поверхности дополнительной втулки в верхней части корпуса шипа;
на фиг. 4 - четвертый пример исполнения по первому варианту корпуса шипа, в средней части корпуса образован зиг, выполняющий функцию дополнительного фланца корпуса; в полости корпуса в верхней его части может быть установлена износостойкая вставка нормальной длины, представляющая собой стакан с донышком, коническая наружная поверхность которого жестко связана с конической внутренней боковой поверхностью корпуса; износостойкая вставка полностью притоплена в полости корпуса; для уменьшения удельного давления шипа на дорожное покрытие и уменьшения веса в донышке корпуса шипа имеется отверстие;
на фиг. 5 - пятый пример исполнения корпуса по первому варианту корпуса шипа с заглушкой, продольный разрез, на котором может быть установлена износостойкая вставка нормальной длины, представляющая собой втулку, охватывающую снаружи верхнюю коническую часть корпуса, жестко связанную с ним и выполняющую функцию дополнительного верхнего фланца корпуса шипа; в полости корпуса в нижней его части установлена заглушка-амортизатор;
на фиг. 6 - шестой пример исполнения по первому варианту корпуса шипа с дополнительной втулкой, охватывающей снаружи корпус в верхней его части и примыкающей своей внутренней поверхностью к наружной поверхности корпуса в средней и нижней его части; в кольцевой зазор между корпусом и дополнительной втулкой может быть установлена по конической посадке тонкостенная трубчатая износостойкая вставка нормальной длины; в нижней части внутренней полости корпуса установлена заглушка-амортизатор;
на фиг. 7 - седьмой пример исполнения корпуса шипа с втулкой корпуса и стаканом в виде единой детали, в кольцевом зазоре между стенками корпуса может быть установлена по конической посадке тонкостенная трубчатая вставка нормальной длины;
на фиг. 8 - первый пример исполнения по второму варианту, корпус шипа цельнотянутый с донышком корпуса; корпус шипа имеет глухое дно, наружная торовая поверхность зига, образующего фланец корпуса, переформована в цилиндрическую и коническую; в полости корпуса может быть установлена по конической посадке с натягом полая длинная износостойкая вставка;
на фиг. 9 - второй пример исполнения по второму варианту, корпус шипа цельнотянутый с донышком корпуса с увеличенной боковой поверхностью опорного фланца; в полости корпуса может быть установлена полая удлиненная износостойкая вставка;
на фиг. 10 - третий пример исполнения по второму варианту, корпус шипа цельнотянутый с донышком корпуса и внутренним дополнительным стаканом, установленным в полости износостойкой вставки, донышко которого расположено в верхней части износостойкой вставки и обращено вверх;
на фиг. 11 - четвертый пример исполнения по второму варианту корпуса шипа цельнотянутого с донышком корпуса и дополнительной втулкой, охватывающей снаружи корпус шипа; в кольцевом зазоре, образованном между наружной дополнительной втулкой и корпусом шипа по конической посадке, как по наружной, так и по внутренней поверхностям, может быть установлена износостойкая вставка нормальной длины;
на фиг. 12 - пятый пример исполнения по второму варианту корпуса шипа цельнотянутого с донышком корпуса и дополнительной втулкой, размещенной внутри корпуса, в кольцевом зазоре между корпусом и внутренней дополнительной втулкой в верхней части может быть установлена износостойкая вставка нормальной длины;
на фиг. 13 - шестой пример исполнения цельнотянутого с донышком корпуса с отформованным фланцем, в верхней части корпуса по прессовой посадке может быть установлена трубчатая износостойкая вставка;
на фиг. 14 - первый пример исполнения по третьему варианту укороченного корпуса шипа, в полости которого по конической посадке может быть установлена длинная облегченная износостойкая вставка; укороченный корпус имеет два фланца, верхний образован зигом и конической поверхностью, и нижний - опорный; выступающая из корпуса верхняя часть износостойкой вставки выполняет функцию верхнего дополнительного фланца, воспринимая боковые нагрузки от дорожного покрытия и передавая их непосредственно на резину грунтозацепа автомобильной шины;
на фиг. 15 - второй пример исполнения по третьему варианту укороченного корпуса, имеющего два фланца: верхний, в котором может быть завальцован фланец износостойкой вставки, представляющей собой стакан с глухим дном и имеющей фланцевую часть для завальцовки в корпус, и нижний фланец - опорный;
на фиг. 16 - третий пример исполнения по третьему варианту укороченного корпуса, имеющего два фланца: верхний, в котором может быть запаяна износостойкая вставка в виде втулки, и нижний, являющийся опорным;
на фиг. 17 показан продольный разрез опорного фланца, выполненного методом редуцирования; корпус выполнен в виде стакана с глухим дном, у которого в зоне перехода в дно стенка стакана имеет наружный зиг, образующий фланец корпуса;
на фиг. 18 - то же, что на фиг. 17, фланец отформован; торовая поверхность фланцевой части корпуса переформована в цилиндрическую и коническую.
Согласно изобретению рассматриваются конструкции тонкостенных корпусов, рассчитанных на использование монолитных износостойких вставок, выполненных цилиндрическими или конусными (фиг. 1), или полыми в виде втулок (фиг. 2, 3, 5-7, 9-13, 16), или фасонными (фиг. 4, 8, 14, 15), закрепляемыми как в полости корпуса, так и снаружи его. При этом износостойкая вставка может быть закреплена в корпусе с расположением ее рабочего торца заподлицо с корпусом (фиг. 4,5, 8, 9, 13), или вставка может выступать над корпусом на заданную величину (фиг. 1-3, 6, 7, 10-12,), или вставка может крепиться к корпусу только нижней своей частью (фиг. 15, 16), оставаясь практически полностью выступающей из корпуса. Наличие полости в корпусе позволяет использовать износостойкую вставку с длиной менее длины корпуса (например, фиг. 1-3) или с длиной, по крайней мере равной длине корпуса или большей длины корпуса (фиг. 14). Полость корпуса, выполненного в виде втулки или стакана с глухим дном, или по крайней мере часть этой полости предназначается для размещения и закрепления износостойкой вставки.
Корпус шипа противоскольжения по первому варианту исполнения (фиг. 1-7, 14, 15) выполнен в виде полой тонкостенной втулки 1, заканчивающейся фланцем 2 в ее нижней части 3. Фланец 2 выполняется значительно большего диаметра, чем диаметр самой втулки 1, как это показано на фиг. 1. Полость втулки 1 предназначена для размещения и закрепления износостойкой вставки 4 из износостойкого материала. Втулка 1 имеет равные и/или переменные наружные диаметры по нормальным сечениям к свой оси по всей его длине.
Тонкостенная втулка 1 выполняется из листового металла, например стали или другого металла, методом глубокой вытяжки с обеспечением заданной толщины стенок по всей длине корпуса. При этом при использовании износостойкой вставки 4 с наружной цилиндрической поверхностью верхняя часть 5 тонкостенной втулки также выполняется цилиндрической. При использовании износостойкой вставки 4, наружная поверхность которой конусной формы, верхняя часть 5 тонкостенной втулки имеет форму усеченного конуса, а нижняя часть 3 корпуса выполняется либо цилиндрической, либо конусной с расположением вершины усеченного конуса в направлении как от фланца (фиг. 3), так и к фланцу (фиг. 2).
Наружная поверхность нижней части 3 корпуса может быть образована и другими поверхностями, например торовой и т.д.
Между верхней частью 5, нижней частью 3 втулки 1 и фланцем 2 имеются зоны 6 перехода, формы поверхности которых выбираются индивидуально в каждом конкретном случае из конструктивных особенностей корпуса шипа. Это могут быть радиусы переходов и закруглений либо грань перехода, например, от цилиндрической поверхности к конической.
Выполнение корпуса из листового металла методом глубокой вытяжки позволяет получить тонкостенную конструкцию с необходимой прочностью по длине корпуса при минимальном весе самого корпуса. Выполнение корпуса из листового металла методом глубокой вытяжки и вальцовки позволяет процесс изготовления шипа автоматизировать, сделать его высокопроизводительным и высокотехнологичным.
Фланцевая часть корпуса формируется методом подгибки или вальцовки кольцевой части 7 заготовки корпуса, полученной из листового металла методом глубокой вытяжки. Цилиндрической части этой заготовки методом вальцовки придают форму и размеры с необходимыми диаметрами и радиусами в зоне переходов, а кольцевую часть заготовки формуют подгибкой или вальцовкой, обеспечивая радиусы закруглений и необходимый диаметр и толщину фланцевой части корпуса.
Выполнение кольцевой части 7 фланца в процессе вытяжки с последующей подгибкой или завальцовкой ее периферийной части 8 на угол более 90o (относительно кольцевой части 7) позволяет получить при тонкостенной конструкции втулки корпуса заданной толщины заданного диаметра с необходимыми радиусами переходов и закруглений фланец, исключающий повреждение резины.
Кроме того, меняя наружный и внутренний диаметры фланцевого кольца, радиусы переходов и скруглений, а также меняя форму опорной поверхности фланца, например плоская конусная - с большим или меньшим углом конусности, сферическая, можно получить оптимальное удельное давление шипа на дорожное покрытие в зависимости от типоразмера шипа и от предназначения его для разного типа автомобилей (легковой, грузовой и т.д.).
Подгибка периферийной части фланца 2 на угол более 90o может быть выполнена в направлении как к верхней части (фиг. 5, 6), так и в направлении от верхней части корпуса (фиг. 1-4).
Износостойкая вставка 4 может быть выполнена в виде цилиндрической втулки (фиг. 2), которую запрессовывают с натягом в верхнюю цилиндрическую часть корпуса. Надежность удержания обеспечивается натягом и большой площадью взаимодействия поверхностей стенок корпуса и вставки. При таком закреплении вставка находится в состоянии сжатия, что обеспечивает надежное крепление ее в корпусе.
Закрепление конической втулки в корпусе (фиг. 1, 3) обеспечивается запрессовкой по конической посадке (конус Морзе) с малым углом конусности. Надежность закрепления обеспечивается большой площадью прилегания с натягом поверхностей стенок корпуса и вставки.
Выполнение износостойкой вставки 4 как в виде цилиндрической втулки, так и в виде конусной втулки позволяет существенно увеличить площадь контакта шипа с дорожным полотном.
Вставка может быть выполнена в виде втулки, размещаемой внутри полости втулки 1 (фиг. 1, 2, 4, 7-10, 12-15) или снаружи корпуса (фиг. 5, 6, 11).
Выполнение износостойкой вставки в виде тонкостенной втулки позволяет существенно увеличить опорную площадь шипа, взаимодействующую с дорожным покрытием. Увеличение опорной площади шипа позволяет увеличить пятно контакта шипа с дорожным покрытием и снизить удельную нагрузку воздействия шипа на дорожное покрытие. Тем самым снижается разрушающее воздействие шипа на дорожное покрытие, с увеличением в некоторых случаях сцепных качеств шипа с дорожным покрытием.
Для исключения попадания дорожной грязи и влаги через шип в гнездо грунтозацепа предлагается, если это необходимо, устанавливать в полости вставки и/или в полости корпуса заглушку 9, выполненную, например, из резины, полимерного материала или металла. Изменяя форму поверхности заглушки 9 (фиг. 3, 5, 6), установленной во фланцевой части корпуса, можно влиять на усилие давления шипа на дорожное покрытие.
Заглушка, установленная в корпусе (фиг. 5, 6), кроме функции предотвращения попадания влаги и грязи через полость шипа в отверстие в грунтозацепе автомобильной шины, выполняет функцию амортизатора, обеспечивающего тарированное воздействие шипа на дорожное покрытие. Эта заглушка (фиг. 5, 6) выполняется, например, из резины определенной твердости, жесткость которой обеспечивает стабильное определенное усилие воздействия шипа на дорожное покрытие.
Выполнение нижней части 3 корпуса конической формы (фиг. 3, 4, 5, 6, 7, 11, 12, 13, 15, 16) с расположением вершины усеченного конуса в направлении от фланца позволяет надежно удерживать шип в резине грунтозацепа шины весь срок эксплуатации шины и независимо от степени старения самой резины и повышает его устойчивость в грунтозацепе автомобильной шины. Практика показывает, что со временем резина стареет, то есть теряет свои упругие свойства. При установке шипа противоскольжения в резине грунтозацепа последняя обжимает шип и удерживает его не только за счет фланца, но и за счет своих упругих качеств. Постепенно резина в зоне сопряжения с поверхностью шипа теряет свои упругие свойства, что приводит к выпаданию шипа. В предлагаемой конструкции исключены условия выпадания шипа, так как даже при потере упругих свойств резины шип удерживается за счет всей нижней части корпуса.
Корпус шипа противоскольжения может быть снабжен дополнительной тонкостенной втулкой 10 или дополнительным стаканом 11, выполняемыми из листового металла методом глубокой вытяжки и размещаемыми внутри или снаружи износостойкой вставки или втулки 1. Дополнительные втулка 10 или стакан 11 выполняют функцию внутреннего или наружного бандажа для втулки 1 корпуса и износостойкой вставки 4.
На фиг. 2 представлен корпус шипа противоскольжения, снабженный дополнительным тонкостенным стаканом 11, выполненным из листового металла методом глубокой вытяжки с одинаковой или переменной толщиной стенки по всей длине. Данный стакан размещается внутри износостойкой втулки 4. При этом боковые стенки стакана 11 введены в контакт с внутренней боковой поверхностью износостойкой вставки путем, например, запрессовки. При таком исполнении донышко стакана выполняет функцию заглушки, а его стенки - функцию бандажа для износостойкой вставки.
На фиг. 3 представлен третий пример исполнения корпуса шипа противоскольжения по первому варианту, особенностью которого является то, что он снабжен дополнительной втулкой 10, выполненной из листового металла методом глубокой вытяжки и, при необходимости, вальцовки с одинаковой или переменной толщиной стенки. Эта втулка размещается внутри втулки 1 корпуса и жестко связана с нижней частью корпуса за счет вальцовки. Верхняя часть внутренней втулки с натягом примыкает к внутренней поверхности износостойкой вставки. В нижней части корпуса во фланцевой его части установлена заглушка-донышко.
На фиг. 4 изображен трехфланцевый корпус шипа, выполненный цельнотянутым с последующей вальцовкой. При этом в центральной по его длине части корпуса на втулке 1 выполнен наружный зиг 12, выполняющий функцию второго фланца. Зона перехода 6 стенки зига 12 в стенку нижней части втулки, примыкающей к фланцу 2, формирует с внутренней стороны втулки кольцевой выступ, который может служить опорой для износостойкой вставки 4, выполненной, например, в виде стакана с глухим дном, обращенным в сторону фланца 2. Дно этой вставки выполняет также роль заглушки.
Установленная в полости корпуса в верхней его части износостойкая вставка выполнена нормальной длины и представляет собой стакан, коническая наружная поверхность которого жестко связана с конической внутренней боковой поверхностью корпуса. Износостойкая вставка полностью притоплена в полости корпуса, а для уменьшения удельного давления шипа на дорожное покрытие и уменьшения веса в донышке корпуса шипа имеется отверстие.
На фиг. 5 представлен пример исполнения корпуса, выполненного в виде тонкостенной конусной полой втулки 1 с фланцем 2, при этом вершина усеченного конуса этой втулки обращена в сторону, противоположную фланцу. Внешняя поверхность верхней части корпуса предназначена для размещения и закрепления износостойкой вставки 4, выполненной в виде втулки с наружной цилиндрической и внутренней конической поверхностями. Закрепление износостойкой вставки на внешней поверхности стенки втулки 1 производится по конусу Морзе. В полости нижней части корпуса установлена заглушка-амортизатор.
На фиг. 6 представлен корпус шипа, снабженный дополнительной втулкой 10, размещенной снаружи втулки 1. А в кольцевой зазор между втулкой 1 и дополнительной втулкой 10 в верхней части корпуса устанавливается с натягом по конической посадке как по внутренней боковой поверхности, так и по наружной, износостойкая вставка 4. Втулка 10 жестко связана с втулкой 1 в нижней части корпуса. Своей нижней частью дополнительная втулка охватывает нижнюю часть корпуса и примыкает своей внутренней поверхностью к наружной поверхности корпуса. В полости нижней части корпуса установлена заглушка-амортизатор.
На фиг. 7 представлен пример исполнения корпуса шипа, снабженного дополнительным стаканом 12, выполненным из листового металла методом глубокой вытяжки с одинаковой или переменной толщиной стенки по всей длине, при этом дополнительный стакан и корпус шипа в своей верхней части образуют кольцевой зазор, в который может быть установлена с натягом по конусу Морзе износостойкая вставка в виде полой втулки. Отличие от ранее рассмотренного корпуса по фиг. 6 заключается в том, что втулка 1 и дополнительный стакан 12 выполнены в виде единой тонкостенной детали, полученной методом ее прямой и обратной глубокой вытяжки с последующей вальцовкой. Внутри износостойкой вставки стакан установлен донышком вверх по соображениям улучшения товарного вида.
По второму варианту исполнения корпус шипа противоскольжения представляет собой полый тонкостенный элемент с фланцем, выполненный из листового металла методом глубокой вытяжки. При этом указанный элемент выполнен в виде тонкостенного стакана с глухим дном, у которого в зоне перехода в дно стенка стакана имеет наружный зиг, образующий фланец корпуса.
Полость стакана предназначена для размещения и закрепления износостойкой вставки или внешняя поверхность стенки стакана предназначена для размещения и закрепления выполненной в виде втулки износостойкой вставки.
По данному варианту корпус шипа противоскольжения выполнен в виде полого тонкостенного стакана 13 с глухим дном и с фланцем 2, образованным наружным зигом 14. Износостойкая полая вставка из износостойкого материала также может быть выполнена в виде цилиндрической или конусной втулки 4 (усеченный конус) с цилиндрической или конической наружной поверхностью. Втулка 4 может быть закреплена как с внешней стороны корпуса в верхней его части, так и внутри него. Конусная втулка 4 может иметь цилиндрическое отверстие или конусное отверстие, то есть внутренняя поверхность износостойкой вставки может быть выполнена цилиндрической или конической.
Тонкостенный стакан 13 выполняется из листового металла, например стали или другого металла, методом глубокой вытяжки и вальцовки с обеспечением равной и/или переменной толщины стенки по всей длине корпуса. Корпус может иметь равные и/или переменные наружные диаметры по нормальным сечениям к свой оси по всей его длине.
При этом, при использовании износостойкой вставки, посадочная поверхность которой цилиндрическая, верхняя часть корпуса также выполняется цилиндрической. При использовании износостойкой вставки, посадочная поверхность которой коническая, верхняя часть корпуса выполняется также конической для обеспечения надежной посадки с натягом, а нижняя часть корпуса выполняется либо цилиндрической, либо конусной.
На фиг. 8 представлен первый пример исполнения корпуса шипа по второму варианту. Корпус выполнен цельнотянутым в виде стакана 13 с глухим дном. Наружная торовая поверхность зига 14 (см. фиг. 17), образующего фланец 2 корпуса, переформована в цилиндрическую 15 и коническую 16. В полости корпуса может быть установлена по конической посадке с натягом полая длинная износостойкая вставка 4.
На фиг. 9 представлен второй пример исполнения корпуса по второму варианту. Корпус шипа выполнен цельнотянутым в виде стакана 13 с дном и с увеличенной боковой поверхностью опорного фланца, образованной за счет выполнения в нижней части корпуса над дном зига 14, который затем подформовывается с приданием ему четко выраженной формы, образованной цилиндрическими и конической поверхностями. В полости корпуса может быть установлена полая удлиненная износостойкая вставка 4.
На фиг. 10 представлен третий пример исполнения корпуса шипа по второму варианту. Корпус шипа выполнен цельнотянутым в виде стакана 13 с дном, в области перехода которого в стенки зигом 14 образован фланец, имеющий торовую поверхность. Износостойкая вставка 4, выполненная в виде втулки, может быть запрессована внутри корпуса. В полости износостойкой вставки запрессован дополнительный стакан 17, донышко 18 которого обращено вверх.
На фиг. 11 представлен четвертый пример исполнения корпуса по второму варианту исполнения. Корпус шипа выполнен цельнотянутым в виде стакана 13 с глухим дном и дополнительной втулкой 10, охватывающей снаружи корпус шипа. В кольцевом зазоре, образованном между наружной дополнительной втулкой и стаканом 13 корпуса по конической посадке с натягом, как по наружной, так и по внутренней поверхностям, может быть установлена износостойкая вставка нормальной длины, выполненная в виде втулки. Стакан и дополнительная втулка выполняются методом глубокой вытяжки из листового металла с последующей вальцовкой. Дополнительная втулка жестко связана со стенкой стакана в нижней его части.
На фиг. 12 представлен пятый пример исполнения корпуса по второму варианту. Корпус шипа выполнен цельнотянутым в виде стакана 13 с глухим дном и дополнительной втулкой 10, размещенной внутри корпуса. В кольцевом зазоре между стенкой стакана и внутренней дополнительной втулкой в верхней части корпуса может быть установлена по конической посадке с натягом износостойкая вставка 4 в виде втулки, выполненная нормальной длины. Фланец корпуса образован зигом 14 с торовой поверхностью.
С целью уменьшения давления шипа на дорожное покрытие и повышения его устойчивости донышко стакана в примерах исполнения по фиг. 10-12 имеет поднутрение конической или сферической формы.
На фиг. 13 представлен шестой пример исполнения цельнотянутого с донышком корпуса с отформованным фланцем. В верхней части корпуса по прессовой посадке может быть установлена трубчатая износостойкая вставка. Нижняя часть корпуса образована конической поверхностью и радиусами переходов. Боковая поверхность опорного фланца образована цилиндрической и конической поверхностями.
Особенностью выполнения корпуса по третьему варианту исполнения является то, что корпус выполняется укороченным с длиной, существенно меньшей длины шипа противоскольжения. В таких корпусах вставка 4 существенно выступает из корпуса и дополняет его до длины шипа противоскольжения. Длина корпуса выполняется не менее половины диаметра фланца. Удержание вставки в укороченном корпусе обеспечивается в одних примерах исполнения за счет взаимодействия боковых поверхностей вставки и стенки корпуса (прессовая посадка с натягом, конус Морзе), а в других - за счет ее торцевого крепления в верхнем фланце такого корпуса.
На фиг. 14 представлен первый пример исполнения по третьему варианту укороченного корпуса шипа. Укороченный корпус выполнен в виде втулки 19 с фланцем 2 по примеру исполнения фланца по первому варианту исполнения корпуса. В полости втулки по конической посадке может быть установлена длинная облегченная износостойкая вставка 4. Укороченный корпус имеет два фланца, верхний из которых образован наружным зигом 20 и конической поверхностью 21, вершина которого направлена от зига 20 в направлении фланца 2, а нижний - опорный, образованный подгибом периферийной зоны его кольцевой части на угол более 90o .
Облегченная за счет внутренней полости износостойкая вставка в средней и нижней своей части имеет коническую наружную поверхность, которой она сопрягается с натягом с внутренней поверхностью полой втулки и надежно в ней удерживается. Верхняя часть износостойкой вставки, выступающая над корпусом, выполняет функцию верхнего дополнительного фланца, воспринимая боковые нагрузки от дорожного покрытия, которые она передает непосредственно на резину грунтозацепа автомобильной шины.
На фиг. 15 представлен второй пример исполнения укороченного корпуса, имеющего два фланца. В верхнем фланце 22 корпуса может быть завальцован фланец 23 износостойкой вставки 4, представляющей собой стакан с глухим дном и имеющей фланцевую часть для завальцовки в корпус. Нижний фланец корпуса является опорным и образован наружным зигом 24 стенки корпуса. При этом указанный зиг дополнительно отформован с получением внешних цилиндрической и конической поверхностей.
Износостойкая вставка 4, устанавливаемая в укороченный корпус, имеет фланец 23, которым она устанавливается в верхний фланец укороченного корпуса, и завальцовывается или зачеканивается, что обеспечивает надежное ее крепление в этом корпусе.
На фиг. 16 представлен третий пример исполнения укороченного корпуса по третьему варианту исполнения. Укороченный корпус имеет два фланца. В верхнем фланце 25 может быть запаяна не имеющая фланцевой части износостойкая вставка 4 в виде втулки, а нижний фланец является опорным.
На фиг. 17 показан продольный разрез опорного фланца, выполненного методом редуцирования стенки стакана 13 в зоне ее перехода в дно. В этой зоне перехода в стакане выполняется наружный зиг, образующий фланец корпуса.
На фиг. 18 - то же, что на фиг. 16, но фланец отформован: торовая поверхность фланцевой части корпуса переформована в цилиндрическую и коническую.
Оснащение шипов противоскольжения дополнительными втулками или стаканом (для первого и второго вариантов) позволяет повысить надежность крепления вставки в корпусе и предохранить ее от боковых ударов со стороны дорожного полотна.
Настоящее изобретение промышленно применимо, так как для его изготовления в массовом производстве не требует специальной оснастки и новой технологии, кроме тех, которые используются на машиностроительном производстве. Метод глубокой вытяжки листового металла представляет собой хорошо известную и отработанную технологию, а конструкция шипа противоскольжения разработана с учетом использования этой технологии.
Настоящее изобретение позволит за счет уменьшения веса шипа противоскольжения обеспечить существенное снижение ударных нагрузок на дорожное покрытие. Снижение веса шипа противоскольжения приводит к уменьшению веса самого ошипованного колеса и, как следствие, неподрессоренной массы транспортного средства, это приводит к уменьшению удельного давления на дорожное покрытие, что существенно важно, так как при этом уменьшается разрушающее воздействие шипа на дорожное покрытие.
Изобретение относится к автомобильной промышленности, а именно к шипам противоскольжения транспортных средств. Корпус шипа по первому варианту исполнения выполнен в виде полой тонкостенной втулки с фланцем, полученной из листового металла методом глубокой вытяжки и полость которой предназначена для размещения и закрепления износостойкой вставки. Фланец этого корпуса включает в себя кольцевую часть, периферийная часть которой отогнута или завальцована на угол более 90o. Корпус по второму варианту исполнения выполнен в виде тонкостенного стакана с глухим дном, у которого в зоне перехода в дно стенки стакана имеют наружный зиг, образующий фланец корпуса. В результате снижается вес шипа и его разрушающее воздействие на дорожное покрытие, а также повышается его устойчивость и фиксация в шине. 2 с. и 13 з.п. ф-лы, 18 ил.
| ШИП ПРОТИВОСКОЛЬЖЕНИЯ ДЛЯ КОЛЕС ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ | 1996 |
|
RU2111130C1 |
| Девиометр | 1951 |
|
SU95112A1 |
| Очаг для массовой варки пищи, выпечки хлеба и кипячения воды | 1921 |
|
SU4A1 |
