ШИП ПРОТИВОСКОЛЬЖЕНИЯ ДЛЯ ШИН ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ Российский патент 2001 года по МПК B60C11/16 

Изобретение относится к автомобильной промышленности, а именно к средствам противоскольжения транспортных средств, которыми оснащаются протекторы шин для повышения их сцепления с опорной поверхностью, характеризующейся малым коэффициентом сцепления. Настоящее изобретение касается конструкции шипа противоскольжения для шин колес транспортных средств, эксплуатируемых в зимний период времени.

Шип противоскольжения для шин транспортного средства содержит корпус с развитыми опорными поверхностями для закрепления в резиновом слое грунтозацепа протектора шины. Внутри корпуса закреплена износостойкая твердая вставка, выступающая над корпусом на заданную высоту, которая выполняется из твердых сплавов или иного материала, обладающего повышенной твердостью и износостойкостью.

Износостойкость шипа обеспечивается твердым износостойким материалом его головной части (вставки), которая взаимодействует с дорожным покрытием, а также прочностью и износостойкостью корпуса, который также взаимодействует с дорожным покрытием и с резиной грунтозацепа автомашины. Причем для обеспечения равномерного износа шипа и автошины в течение всего срока эксплуатации твердость головной части шипа определяется его материалом, конструктивными элементами и геометрическими размерами.

Особое внимание уделяется геометрическим размерам вставки. Как правило, на практике используются вставки либо цилиндрические, либо конические, представляющие собой правильные тела вращения. Цилиндрической формы вставки наиболее простые в изготовлении, но требуют специальных мер по их закреплению в теле корпуса шипа противоскольжения. Использование конических вставок, являющихся телами вращения с малым углом конусности, позволяет получить шип противоскольжения с самозакрепляющейся головной частью. Это обусловлено тем, что при внешней нагрузке на вставку со стороны дорожного покрытия в результате эффекта малой конусности происходит самозатягивание вставки в отверстие металлического корпуса. Вставка при этом вставляется в полость отверстия корпуса шипа своей вершиной, а основание выступает над корпусом и предназначено для взаимодействия с дорожным полотном. В случае выполнения корпуса из полимерного материала или пластмассы, которые обладают недостаточными прочностными свойствами, коническая вставка плохо удерживается, так как в таком корпусе гнездо для вставки быстро разбивается. При этом теряется силовое взаимодействие поверхности вставки с стенками отверстия корпуса и шип уже не удерживается за счет трения.

По форме известные вставки представляют собой симметричные тела вращения с неограниченным количеством плоскостей симметрии, проходящих через продольную ось вставки. Примером исполнения может являться известная вставка из твердого материала для шипа противоскольжения, имеющая продолговатую форму с разной площадью сечения вершины и основания (см. GB, з. N 1269520, В 60 С 11/16, опубл. 1972). Такое исполнение обусловлено прежде всего технологичностью их изготовления и технологией процесса ошиновки самой пневматической шины. Отсутствие необходимости использования механизма ориентации шипов при их подаче из накопителя в отверстие в грунтозацепе шины существенно сокращает время на ошиновку шины.

В тех случаях, когда в динамике движения транспортного средства преобладают частые и резкие разгоны и торможения (например, езда автомобиля в городских условиях) желательно использовать шипы противоскольжения, обеспечивающие максимальное сцепление шины в дорожным покрытием именно в продольном направлении (в окружном направлении беговой дорожки пневматической шины), а в условиях частых крутых поворотов и бокового поперечного скольжения предпочтительно, чтобы шипы противоскольжения обеспечивали повышенное сцепление шины в поперечном направлении (в меридиональном направлении шины). Однако традиционно используемые шипы противоскольжения, имеющие в виде износостойких вставок тела вращения, образованные равноудалено расположенной образующей внешней поверхности, обеспечивают равные сцепные свойства шины с дорожным покрытием как при продольном перемещении, так и при поперечном перемещении шины. Это обусловлено тем, что в пятне контакта всегда расположено ограниченное количество шипов противоскольжения, а именно форма сечения вставок формирует сцепной эффект.

Для транспортных средств, условия работы пневматических шин которых сочетают в одинаковой степени поворотов и бокового поперечного скольжения, предпочтительно, чтобы шипы противоскольжения обеспечивали повышенное сцепление шины в поперечном направлении (в меридиональном направлении шины). В этом случае возникают усиленные разносторонние нагрузки на твердую вставку, которые передаются на корпус шипа. В случае изготовления корпуса шипа из пластических масс и композиционных материалов происходит разрушение верхней части корпуса шипа и твердый сплав выпадает.

Одним из примеров усиления крепления твердой вставки в композиционном неметаллическом корпусе служит патент США N 3476166, В 60 С 11/16 1969 г., в котором шип содержит конический палец из закаленного металла. Один конец пальца установлен в гнезде, имеющем форму плоского кольца (элемент усиления конструкции), Гнездо и палец заделаны в оболочку из полиамида так, что указанный конец может быть закреплен в материале шины. Палец запрессован в гнездо и постоянно соединен с ним при помощи припоя или слоя синтетической пластмассы, затвердевающей при нагревании. Такая конструкция существенно упрочняет положение твердой вставки в полиамидном корпусе, но существенно усложняет технологию производства шипа и увеличивает его стоимость.

Кроме этого данная конструкция имеет другой существенный недостаток - это большой вес конического пальца для грузовых шипов высотой 15-30 мм. В случае его изготовления из сплава ВК-8 большая часть пальца, находящаяся в элементе усиления, идет в необратимые отходы.

Цель изобретения - упрощение технологии изготовления шипа при обеспечении прочности крепления твердой вставки в полиамидном корпусе.

Сущность изобретения заключается в том, что шип противоскольжения, состоящий из композиционного материала, износостойкой твердой вставки, жестко соединенной с элементом усиления конструкции, элемент усиления конструкции выполнен в виде хвостовика продолговатой формы и жестко закреплен к твердой вставке и имеет на границе перехода от твердой вставки к хвостовику увеличение диаметра как над твердой вставкой, так и над хвостовиком.

Это обеспечивается следующим техническим решением. К твердой вставке на величину ее износа жестко крепят хвостовик из легкого материала, металлокерамики, который погружают в корпус шипа на величину, примерно равную длине обычно применяемой твердой вставки. Так, твердые вставки фирмы "Ситек" Германия для шипов легковых автомобилей имеют длину от 5,2 до 7,8 мм. На практике изнашивается максимально 2/3 длины твердой вставки, то есть, в этом случае, от 3,5 до 5,2 мм. Длина корпуса легковых шипов этой же фирмы от 8 до 15 мм.

Таким образом, представляется возможным увеличивать длину хвостовика при такой высоте шипов из композита до 8 мм, что дополнительно увеличивает прочность крепления износостойкой вставки в композитном корпусе.

В случае изготовления грузовых шипов длиной от 15 до 30 мм с диаметром твердой вставки от 3 до 6 мм применение комбинированной твердой вставки приносит максимальный эффект. В настоящее время применяемая твердая вставка в грузовых шипах с композиционным корпусом имеет длину от 8 до 12 мм в зависимости от типоразмера. При принятых условиях износа 2/3 части для легковых шипов, для грузовых шипов на практике износ составляет не более 50% от длины твердой вставки. Учитывая, что твердый сплав является наиболее дорогой составляющей шипа, то применение хвостовика обеспечивает максимальную экономию.

На чертеже (фиг. 1) изображено предлагаемое техническое решение, где 1 - корпус шипа, 2 - твердая вставка, 3 - хвостовик, 4 - грат, образуемый при соединении хвостовика с твердой вставкой при термическом нагреве.

На фиг. 2 изображен дополнительный элемент 5. Это может быть основание заклепки или шляпки гвоздя, в случае применения в качестве хвостовика метизного металла конструкция шипа, изображенного на фиг. 2, имеет увеличенную прочность крепления металлического закладного элемента, состоящего из твердого сплава с хвостиком из облегченного материала в полиамидном корпусе.

Предлагаемые технические решения обеспечиваются простыми технологическими решениями крепления хвостовиков из облегченного материала к твердому сплаву, что снижает расход твердого сплава, а в случае изготовления шипов для грузовых автомобилей и вес шипа с 5 г до 3,5 г.

Шип противоскольжения содержит корпус из полиамидного материала, в котором закреплена твердая вставка, жестко соединенная с хвостовиком. Хвостовик соосно прикреплен к вставке из твердого материала с образованием грата при соединении хвостовика с твердой вставкой при термическом нагреве. В результате увеличивается прочность шипа, снижается его вес и уменьшается расход твердого сплава. 2 ил.

Шип противоскольжения, содержащий корпус из полиамидного материала, в котором закреплена твердая вставка, жестко соединенная с хвостовиком, отличающийся тем, что хвостовик соосно прикреплен к вставке из твердого материала с образованием грата при соединении хвостовика с твердой вставкой при термическом нагреве.