ШИНА С УБИРАЮЩИМСЯ ШИПОМ Российский патент 2010 года по МПК B60C11/16 

По данной заявке испрашивается приоритет на основании предварительной заявки США №61/018197, поданной 31 декабря 2007 г., и которая включена в описание путем ссылки.

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится, в общем, к пневматическим шинам для транспортных средств, имеющих шипы для сцепления.

Уровень техники

В предшествующем уровне техники известно выполнение шипованных шин. Шипованные шины по предшествующему уровню техники осуществляют прекрасное сцепление во время суровых условий вождения, особенно в сильный снегопад. Однако шипы в шинах по предшествующему уровню не убираются и часто вызывают повреждение дороги при нормальных условиях вождения. Многие государства объявили вне закона их использование из-за повреждения дороги. Таким образом, желательно создать усовершенствованную шину, которая имеет убирающиеся шипы для шин, способные осуществлять прекрасное сцепление в суровых условиях вождения, будучи при этом убирающимися для предотвращения повреждения дорожного полотна при нормальных условиях вождения.

Определения

«Аспектовое отношение» означает отношение высоты профиля шины к его ширине.

«Аксиальный» или «аксиально» означают линии или направления, которые параллельны оси вращения шины.

«Борт шины» или «сердечник борта шины» означают, в общем, что часть шины содержит кольцевой упругий элемент, радиальные внутренние борта шины соединены, удерживая шину на ободе колеса, будучи обернутыми слоем кордной ткани и имеющими определенную форму, с или без других усиливающих элементов, таких как резиновые прокладки, цепи, остатки деталей, апексы или резиновые шнуры, предохранительные накладки и бортовые ленточки.

«Структура ремня» или «усиливающие ремни» означает, по меньшей мере, два кольцевых слоя или складки параллельных кордов, намотанных или размотанных, лежащих под протектором, не укрепленных на борту покрышки и имеющих оба, левый и правый, угла корда в интервале от 17° до 27° относительно экваториальной плоскости шины.

«Шина с диагональным кордом» означает, что усиливающие корды в складке каркаса продолжаются диагонально через шину от борта к борту под углом около 25-65° относительно экваториальной плоскости шины, складка кордов проходит под противоположными углами в чередующихся слоях.

«Блокирующий элемент» означает элемент протектора, образованный круговым пазом или уступом и парой латерально продолжающихся пазов.

«Брекеры» или «шинные брекеры» означают то же самое средство, что ремень или конструкция ремня, или усиливающий ремень.

«Каркас» означает слоистое изделие из складки материала шины и других составных элементов шины, обрезанных до длины, пригодной для соединения, или уже соединенных в цилиндрическую или тороидальную форму. Дополнительные составные элементы могут быть добавлены к каркасу до того, как он будет вулканизирован для создания прессованной шины.

«По окружности» означает линии или направления, продолжающиеся вдоль периметра поверхности кольцевого протектора, перпендикулярные к осевому направлению; это также может относиться к направлению комплектов соседних кольцевых кривых, радиусы которых определяют осевую кривизну протектора, как видно на поперечном разрезе.

«Корд» означает одну из усиливающих жил, включая волокна, которые используют для усиления складок.

«Внутренняя прокладка» означает слой или слои эластомера или другого материала, которые образуют внутреннюю поверхность бескамерной шины и которые содержат накаченную текучую среду внутри шины.

«Вставки» означают усиление, обычно используемое для усиления боковых кромок шины, способной осуществлять свои функции в ненакачанном виде; это также относится к эластомерной вставке, которая лежит под протектором.

«Складка» означает усиленный кордом слой из покрытых эластомером, радиально развернутых или другим образом параллельных кордов.

«Радиальный» или «радиально» означают радиальные направления по направлению к или от оси вращения шины.

«Конструкция с радиальным кордом» означает, что один или более каркасных слоев, или, по меньшей мере, один слой которого имеет усиливающие корды, ориентированные под углом между 65° и 90° по отношению к экваториальной плоскости шины.

«Ребро» означает продолжающуюся по окружности полоску резины протектора, которая образована, по меньшей мере, одним периферийным пазом и любым вторым периферийным пазом или латеральной кромкой, при этом полоска не поделена пазами полной глубины.

«Боковая кромка» означает участок шины между протектором и бортом покрышки.

«Узкая прорезь в протекторе шины» означает маленькие прорези или вытянутые пустые области, обычно выполненные тонкими стальными лезвиями, и которые предназначены оставаться закрытыми, и функцией которых является увеличивать сцепление.

«Слоистая конструкция» означает девулканизированную конструкцию, выполненную из одного или более слоев шины или эластомерных составных элементов, таких как прослойки, боковые кромки или выборочные дублированные слои.

Краткое описание чертежей

Изобретение будет описано с помощью примеров и со ссылками на приложенные чертежи, на которых:

фиг.1 - частичный вид сверху первого варианта осуществления устройства убирающегося шипа согласно настоящему изобретению, показанного установленным на участке протектора шины;

фиг.2 - вид в разрезе по направлению А-А на фиг.1;

фиг.3 иллюстрирует убирающийся шип при температурах выше 0 градусов;

фиг.4 иллюстрирует убирающийся шип при температурах ниже 0 градусов;

фиг.5-7 иллюстрируют устройство убирающегося шипа в протекторе шины;

фиг.8 иллюстрирует шип относительно наружной поверхности протектора при разных температурах окружающей среды;

фиг.9 и 10 иллюстрируют устройство мостика протектора;

фиг.11 иллюстрирует устройство по фиг.1, показанное в изношенной шине;

фиг.12 иллюстрирует второй вариант осуществления устройства убирающегося шипа, имеющего регулируемый вручную узел убирающегося шипа;

фиг.13 - частичный вид сверху третьего варианта осуществления устройства убирающегося шипа согласно настоящему изобретению, показанного установленным на участке протектора шины;

фиг.14 - вид в разрезе по направлению А-А на фиг.13;

фиг.15 иллюстрирует характеристики пружин;

фиг.16 - вид в разрезе по линии А-А на фиг.17;

фиг.17 - частичный вид сверху четвертого варианта осуществления устройства убирающегося шипа согласно настоящему изобретению, показанного установленным на участке протектора шины;

фиг.18 - вид в разрезе по направлению А-А на фиг.19;

фиг.19 - частичный вид сверху пятого варианта осуществления устройства убирающегося шипа согласно настоящему изобретению, показанного установленным на участке протектора шины.

Осуществление изобретения

На фиг.1 и 2 показан первый вариант осуществления убирающегося шипа, пригодного для использования в пневматических шинах, таких как шины для легковых автомобилей или шины грузовых автомобилей, где желательно усиленное сцепление. Частичный вид участка шины 10 показан на фиг.1 и 2. Шина 10 имеет протектор 12 с глубиной протектора D. Протектор 12 шины может содержать множество непрерывных по всей окружности выступов, которые могут изменяться, но они показаны, например, как выступы 31, 32 и 33. Между каждым выступом расположен по всей окружности паз 34, 35. Протектор 12 может также содержать выборочные узкие прорези в протекторе (не показано).

Шина 10 дополнительно содержит один или более узлов 20 убирающихся шипов, которые установлены в протекторе шины. Узел 20 убирающегося шипа является саморегулируемым, и принцип его работы основан на свойствах физического расширения и сжатия жидкости, такой как вода. Например, как показано на фиг.8, если температура окружающего воздуха составляет около 10°C, при этом вода используется как часть приводного механизма, штырь 22 шипа размещен ниже наружной поверхности 40 шины. Как только температура становится ниже, вода замерзает и расширяется, штырь 22 шипа выдвигается в радиальном направлении наружу за счет расширения водного пузыря совместно со штырем шипа, как описано более подробно ниже. При 10°С штырь 22 шипа полностью приведен в действие. Штырь шипа по изобретению также выполнен для ручного приведения в действие штыря шипа.

Узел 20 убирающегося штыря шипа включает в себя корпус 50 резервуара, который предпочтительно заключен в твердый внешний корпус, такой как стальной. Резервуар вмещает в себя текучую среду 51, которая может быть жидкостью или газом, но предпочтительно является водой. Резервуар 50 дополнительно вмещает в себя эластомер 52, который размещен рядом с текучей средой 51. Эластомер предпочтительно действует, чтобы сжать текучую среду 51 в одном конце резервуара. Эластомером может быть силикон, резина или другой гибкий материал. Резервуар дополнительно содержит колпачок 54 для закрытия резервуара. Резервуар 50 дополнительно содержит пружину 56, которая предпочтительно имеет закругленное сечение. Предпочтительно пружина 56 имеет участок основания 57, из которого выступает элемент 58 с наружной резьбой. Предпочтительно пружина имеет основание U-образной формы с элементом, выполненным с наружной резьбой и установленным в центре участка основания, при этом он установлен под прямым углом относительно плоскости участка основания. Элемент 58 с наружной резьбой размещен на одной линии с отверстием 60 в резервуаре 50.

Штырь шипа 22 имеет первый конец 70, который может быть любой требуемой формы, и второй конец 72, который имеет внутреннее отверстие 74 с резьбой для приема элемента 58 с наружной резьбой. Таким образом, штырь шипа 22 может быть приведен в действие устройством резервуара, чтобы выступать и опускаться в отверстие 76 протектора 12. Узел 20 штыря шипа может быть установлен в протекторе 12 шины после того, как шина была изготовлена. Протектор 12 шины имеет паз 78, выполненный в первом направлении блока 12 протектора с пазом 76, который пересекает паз 78 во втором направлении. См., например, фиг.5. Например, первый паз может иметь продольную ось, которая продолжается в осевом направлении, и второй паз, который продолжается в радиальном направлении. Перед вставкой в паз 78 корпус резервуара наполняют текучей средой, такой как вода, и затем эластомером 52, пружиной с резьбовым элементом и вставляют концевой колпачок 54. Узел затем вставляют в паз 78, как показано на фиг.6. Резьбовой элемент выравнивают с пазом 76. Штырь 22 шипа затем вставляют в паз 76 таким образом, что резьбовой конец 72 размещают радиально внутрь и выравнивают для вставки в элемент 58 с наружной резьбой, как показано на фиг.7. Штырь шипа затем завинчивают в элемент 58 с наружной резьбой. Высота штыря шипа может изменяться по желанию, при этом штыри шипа могут быть заменены или переставлены вручную.

Узел 20 убирающегося штыря может быть также установлен в мостике 100 протектора шины, который находится между и поперек двух соседних блоков А и В протектора, как показано на фиг.9 и 10. Резервуар 50 установлен в пазу, выполненном под резиновым мостиком 100, и продолжается в осевом направлении в пазу между двумя блоками А, В протектора в этом примере (хотя не ограничен этим).

Теперь может быть описана работа узла. Конец отсека текучей среды резервуара узла убирающегося штыря предпочтительно размещен в пазу таким образом, что он является наружным по отношению к шине, чтобы определять температуру окружающей среды. Как только температура понижается, вода или текучая среда в резервуаре расширяется, оказывая усилие в осевом направлении на эластомерный элемент 52. Поскольку эластомерный элемент 52 сжимается, он оказывает давление на пружину 56. Поскольку давление на пружину 56 увеличивается, пружина толкает шип вверх через паз 76 и за внешнюю поверхность 40 шины. Как только температура увеличивается, шип убирается в паз 76.

На фиг.11 показано устройство убирающегося шипа при износе шины. Как только шина изнашивается, наружная поверхность 40 шины движется в радиальном направлении внутрь, приближаясь к высоте штыря шипа. Одним решением может быть смена штырей шипа на более короткие штыри. Другим решением является выполнение механизма ручной регулировки, как показано на фиг.12а и 12b. Регулировочный штырь 110 вставлен в резервуар и продолжается под эластомером в участке текучей среды. Поскольку регулировочный штырь 110 вставлен в участок текучей среды резервуара, объем штыря влияет, чтобы фактически увеличить объем текучей среды и уменьшить высоту штыря. Таким образом, штырь действует в качестве регулируемого устройства перемещения объема для точной регулировки высоты штыря. Регулируемые штыри могут быть использованы для ручного приведения в действие штырей шипов, которые не находятся на достаточной высоте.

На фиг.13 показан третий вариант 200 осуществления устройства убирающегося шипа. Третий вариант осуществления изобретения является таким же, как описан выше (с или без регулируемого штыря), за исключением следующих различий. Концевой колпачок 54 был снят и заменен на прокладки 210, 220. Регулируемая муфта 230 прикреплена к концу резервуара для закрытия устройства. Пружина 240 сжатия размещена между первой и второй прокладкой 210, 220. Как показано на фиг.15, минимальная сила сжатия пружины 240 сжатия должна быть выше, чем максимальная сила сжатия пружины 56. Пружина сжатия придает повышенную гибкость штырям на дороге. Далее, вариант осуществления изобретения может дополнительно включать в себя регулируемый штырь для увеличения или уменьшения объема текучей среды. Кроме того, регулируемая муфта 230 может быть использована в качестве механизма регулировки либо в одиночку, либо вместе со штырем регулировки. На фиг.13 показано устройство без регулируемого штыря 110, тогда как на фиг.16 показан третий вариант осуществления изобретения с регулируемым штырем 110. Если температура увеличивается, регулируемая муфта может быть вывинчена. Как только муфта вывинчена, ее перемещение снижает силу сжатия пружины, которая опускает штырь шипа в паз. Если требуется привести в действие штыри, регулируемая муфта 230 может быть завинчена для усиления силы сжатия и, таким образом, выдвижения штырей.

На фиг.18 и 19 показан четвертый вариант осуществления изобретения. Четвертый вариант осуществления изобретения является таким же, как описано выше, за исключением следующих различий. Текучая среда 51 в резервуаре 50 и регулируемый штырь 110 удалены. Штыри убирающегося шипа приводятся в действие ручным образом с помощью регулируемой муфты 230.

Изменения в настоящем изобретении возможны в свете его описания, приведенного здесь. В то время как некоторые варианты осуществления изобретения и подробности были показаны с целью иллюстрации предмета изобретения, для специалистов в данной области техники будет очевидно, что разнообразные изменения и усовершенствования могут быть сделаны, не выходя за объем предмета изобретения. Поэтому необходимо понимать, что изменения могут быть сделаны в описанных конкретных вариантах осуществления изобретения, которые будут в пределах полного объема изобретения, как определено приложенной формулой изобретения.

Изобретение относится к пневматическим шинам для транспортных средств, имеющих шипы противоскольжения. Устройство штыря шипа включает в себя корпус, имеющий эластомерный отсек и пружину во взаимодействии с эластомером. Штырь шипа установлен на пружине. Устройство может дополнительно выборочно включать в себя отсек текучей среды во взаимодействии с эластомерным отсеком и пружину. Устройство может дополнительно включать в себя вторую пружину сжатия, которая взаимодействует с первой пружиной и штырем шипа. Предусмотрен также механизм выборочной регулировки, который может быть использован для ручного выдвижения и опускания высоты штыря по требованию. Технический результат - оптимизация использования сцепных качеств шипов противоскольжения. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 19 ил.

1. Пневматическая шина, отличающаяся протектором, имеющим глубину выреза протектора, предохраняющую от скольжения, при этом протектор включает в себя одно или более ребер и пазов по всей окружности, расположенных между ребрами, при этом шина включает в себя одно или больше устройств убирающегося штыря шипа, которые включают в себя резервуар текучей среды во взаимодействии с пружиной, причем штырь шипа установлен на упомянутой пружине, при этом смена температуры окружающей среды выдвигает и опускает штырь шипа относительно внешней поверхности протектора.

2. Пневматическая шина по п.1, отличающаяся тем, что устройство включает в себя резервуар с отсеком для текучей среды и эластомерным отсеком, при этом пружина отделена от отсека для текучей среды эластомером.

3. Пневматическая шина по п.1, дополнительно отличающаяся эластомерным отсеком.

4. Пневматическая шина по п.2, отличающаяся тем, что эластомером является силикон.

5. Пневматическая шина по п.2, дополнительно отличающаяся регулируемым штифтом, который расположен, чтобы продолжаться в отсек для текучей среды.

6. Пневматическая шина по п.1, отличающаяся тем, что пружина дополнительно включает в себя резьбовой элемент, при этом один или больше штырей шипа завинчивают в резьбовой элемент.

7. Пневматическая шина, отличающаяся протектором, имеющим глубину выреза протектора, предохраняющую от скольжения, при этом протектор включает в себя одно или более ребер и пазов по всей окружности, расположенных между ребрами, при этом шина включает в себя одно или больше устройств убирающегося штыря шипа, причем одно или больше устройств штыря шипа включает в себя корпус резервуара, имеющий эластомерный отсек в механическом взаимодействии с первой пружиной для перемещения штыря шипа в осевом направлении, при этом штырь шипа установлен на первой пружине, а корпус резервуара дополнительно включает в себя вторую пружину сжатия, перемещающуюся в радиальном направлении, и устройство регулируемой гайки в механическом взаимодействии с пружиной сжатия, при этом устройство регулируемой гайки закреплено на торце корпуса резервуара.

8. Пневматическая шина по п.1, отличающаяся тем, что корпус резервуара дополнительно включает в себя отсек для текучей среды.

9. Пневматическая шина по п.1, отличающаяся тем, что корпус резервуара дополнительно включает в себя отсек для текучей среды и регулировочный штифт во взаимодействии с отсеком для текучей среды.