ШИНА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА И ШИП ПРОТИВОСКОЛЬЖЕНИЯ, ВСТАВЛЯЕМЫЙ В ШИНУ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА Российский патент 2017 года по МПК B60C11/16 

[001] Изобретение относится к шине транспортного средства, которая может быть снабжена шипами, и шипу противоскольжения, выполненному с возможностью вставки в шину транспортного средства.

[002] Изобретение относится, в частности, к шине транспортного средства, содержащей протектор, предназначенный для контакта качения с поверхностью, причем протектор снабжен шипами противоскольжения, содержащими:

- удлиненный корпус шипа, включающий фланец основания, расположенный в нижней области отверстия под шип, и ножку, проходящую вверх от него, а также

- штырь, выполненный из материала, отличающегося от материала корпуса шипа, причем штырь расположен внутри корпуса шипа и выступает из его наружного конца,

- верхняя часть корпуса шипа имеет поперечное сечение, которое является призматическим, т.е. неротационно симметричным.

[003] Шина транспортного средства содержит протектор, который находится в контакте с поверхностью, например дорожным полотном. Протектор шины, в целом, содержит рисунок поверхности протектора, содержащий желобки разных направлений и глубин, а также блоки рисунка разных форм и размеров. Назначение рисунка поверхности протектора - обеспечение, насколько возможно, надежного и плотного контакта с верхней частью дороги/поверхности для улучшения управляемости транспортного средства и безопасности во всех типах условий. Рисунок поверхности протектора также может использоваться для улучшения других свойств при использовании шины, таких как шум шины и характеристики управляемости.

[004] В дополнение к рисунку поверхности протектора, одним ранее известным решением в особенно скользких условиях является использование шипов противоскольжения, вставленных в шины, для улучшения сцепления и управляемости, когда свойства сцепления обычных шин уже недостаточны. Скользкие условия включают, например, покрытые льдом или покрытые снегом, или подобные условия. В шипованных шинах общепринятой практикой является использование металлических шипов противоскольжения по причине хороших свойств сцепления и сопротивления износу. Свойства сопротивления износу и сцепления металлических шипов дополнительно усилены путем оснащения металлического корпуса шипа противоскольжения головкой или штырем из особенно износостойкого материала, например твердой керамики или твердого металла.

[005] Шипы противоскольжения, вставляемые в шины в настоящее время, содержат удлиненный корпус шипа с фланцем основания, ножку с наружным концом, направленным вверх от фланца основания, а также штырь, как правило участок твердой керамики или твердого металла, выполненный из материала, отличающегося от корпуса шипа, и штырь расположен внутри корпуса шипа противоскольжения и выступает из его наружного конца. Штырь представляет собой удлиненный участок и установлен внутри корпуса шипа таким образом, что штырь выступает из наружного конца корпуса, что обеспечивает возможность контакта штыря с дорожным покрытием, когда шина находится в действии. Корпус шипа часто также может содержать верхнее углубление, которое отделено от фланца основания посредством утонченной части.

[006] Из уровня техники известна заявка на патент Великобритании GB 1209293, описывающая шип для шины, содержащий трубчатый корпус с нижним фланцем, и штырь, вставленный в него, с наружным концом в форме купола или полусферы, или конуса. Вследствие простоты изготовления была выбрана полусферическая или коническая форма головки. Причиной, по которой корпус имеет конический наружный конец, является минимизация контакта наружных концевых кромок корпуса с дорожным полотном, чтобы тем самым уменьшить поворот шипа противоскольжения и деформацию наружного конца корпуса.

[007] Из уровня техники также известен патент США US 3987831, описывающий шип противоскольжения для шины, содержащий корпус с фланцем основания, и головку, смонтированную на корпусе, выступающую из наружного конца корпуса. Наружный конец корпуса содержит поверхность в виде усеченного конуса, которая находится заподлицо с поверхностью протектора шины, когда шип противоскольжения находится в вставленном положении. Причиной для расположения наружного конца корпуса заподлицо с поверхностью протектора является то, что корпус предназначен для изнашивания с той же скоростью, что и головка, и поверхность протектора шины, и тем самым стабилизации шины относительно ее долгосрочных характеристик пробега. В таком решении, как это, однако, возникает проблема в виде несоответствующего или плохого контакта штырей с дорожным полотном, и эффективность шипа противоскольжения остается сомнительной. С другой стороны, в случае увеличения его длины, головка шипа противоскольжения будет оставаться без опоры, обеспечиваемой корпусом, и будет подвержена напряжению и преждевременному повреждению или выпадению.

[008] В публикациях WO 8803877 и WO 2010007294 раскрыты решения, в которых корпус шипа противоскольжения содержит на своем верхнем конце скошенную часть на кромке, но вокруг головки шипа противоскольжения лежит, тем не менее, горизонтальный участок. Такой горизонтальный участок блокирует штырь шипа противоскольжения таким образом, чтобы кромка горизонтального участка могла прижиматься к дорожному полотну раньше, чем шип противоскольжения.

[009] Следовательно, используемые в настоящее время двухкомпонентные шипы противоскольжения содержат корпус шипа и штырь. Корпус шипа противоскольжения должен быть достаточно прочным, чтобы выдерживать напряжение, возникающее при езде и работе. Это увеличивает вес отдельного шипа противоскольжения, и особенно, когда шипованная шина содержит множество шипов, шипованная шина увеличивается в весе. С другой стороны, в случае, когда корпус шипа противоскольжения сделан меньшим или более легким, увеличится вероятность того, что шип противоскольжения будет поврежден или вытолкнут. Как правило, применяемая конструкция корпусов шипов противоскольжения содержит на своем наружном конце плоскую грань, которая перпендикулярна продольной оси шипа противоскольжения. Когда шина в процессе езды вращается, корпус шипа противоскольжения может приводить кромку своего плоского наружного конца в контакт с дорожным полотном раньше, чем штырь. В этом случае контакт и, следовательно, эффективность шипа противоскольжения далека от оптимальной, поскольку трение, создаваемое именно этой головкой штыря шипа противоскольжения, создает основу для действия шипа противоскольжения. Кроме того, в случае, если корпус имеет кромку своего наружного конца, создающую прижим к дорожному полотну раньше, чем штырь, шип противоскольжения подвергается скручиванию и деформации, увеличению вероятности повреждения и извлечения шипа противоскольжения, а также уменьшению его срока службы.

[010] Одной из задач изобретения является устранение недостатков уровня техники. Кроме того, одной из задач настоящего изобретения является улучшение/усиление свойств сцепления и управляемости шипованной шины. Одной из задач изобретения является улучшение характеристик торможения шипованной шины. Еще одной задачей настоящего изобретения является уменьшение износа дорожного покрытия. Одной из задач изобретения является улучшение контакта шипа противоскольжения с дорожным покрытием. Еще одной задачей настоящего изобретения является уменьшение износа шипа противоскольжения.

[011] Вышеизложенные проблемы могут быть решены и вышеуказанные цели достигнуты с помощью решений изобретения, характеризующихся тем, что корпус шипа шипов противоскольжения, вставленных в протектор, имеет наружный конец, выполненный по меньшей мере с двумя плоскими гранями, которые образуют угол α 8-45 градусов с плоскостью, перпендикулярной продольной оси, и плоскую грань (58), наклоненную в направлении фланца основания и наружной кромки,

- и что шип противоскольжения вставлен в шину транспортного средства с такой ориентацией, что указанные две плоские грани обращены в направлении вдоль окружности шины.

[012] Одним из решений изобретения является шина транспортного средства, которая содержит протектор, предназначенный для контакта качения с поверхностью, причем протектор снабжен шипами противоскольжения, включающими:

- удлиненный корпус шипа, включающий фланец основания, расположенный в нижней области отверстия под шип, и ножку, проходящую вверх от него, а также

- штырь, выполненный из материала, отличающегося от материала корпуса шипа, причем штырь расположен внутри корпуса шипа и выступает из его наружного конца. Штырь является удлиненным и закреплен в корпусе шипа таким образом, что он проходит внутрь ножки корпуса шипа и выступает из наружного конца корпуса шипа таким образом, что, когда шина находится в действии, у штыря существует возможность контактировать с поверхностью дороги. Верхняя часть корпуса шипа имеет поперечное сечение, являющееся призматическим, т.е. неротационно симметричным, которое, как было обнаружено, оказывает основное положительное влияние на действие шипа противоскольжения. Корпус шипа шипов противоскольжения, вставленных в протектор, имеет наружный конец, выполненный по меньшей мере с двумя плоскими гранями, которые образуют угол α 8-45 градусов с плоскостью, перпендикулярной продольной оси, и фасками, наклоненными в направлении фланца основания и наружной кромки. Особенно предпочтительным является угол около 20-30 градусов, в зависимости от других форм и размеров корпуса шипа. Шип противоскольжения вставлен в шину транспортного средства с такой ориентацией, что указанные две плоские грани обращены в направлении вдоль окружности шины.

[013] В случае если речь идет о двух плоских гранях, они могут иметь симметричные положения друг относительно друга в отношении продольной оси либо быть противоположными или расположенными под некоторым другим углом друг относительно друга. В случае если речь идет о более чем двух плоских гранях, такие грани могут быть распределены равномерно или упорядоченно по окружности корпуса шипа. Плоские грани могут также быть распределены беспорядочно по окружности корпуса шипа. Количество граней, выполненных на наружном конце корпуса шипа, составляет 2-12. Указанные по меньшей мере две плоские грани имеют большое значение с функциональной точки зрения изобретения, по той причине, что когда указанные по меньшей мере две плоские грани обращены в направлении вдоль окружности шины, кромки корпуса шипа не вступают в контакт с поверхностью дороги, когда шина вращается во время езды. Однако корпус шипа может иметь наружный конец, имеющий более двух плоских граней. Увеличение количества плоскостей является способом дополнительной корректировки свойств шипа противоскольжения и, при необходимости, способом принятия во внимание различных форм и схем шипов противоскольжения и корпусов шипа. Дополнительные плоскости могут использоваться, например, в виде торцевых или угловых фасок.

[014] Скошенная форма наружного конца корпуса шипа, содержащая по меньшей мере две фаски или плоские грани, ориентированные в направлении вдоль окружности шины, позволяет штырю шипа противоскольжения вступать в контакт с поверхностью дороги без вступления в контакт кромок наружного конца корпуса шипа с поверхностью дороги раньше штыря или во время контакта. Кроме того, такая форма при наклоне шипа противоскольжения обеспечивает лучший контакт между штырем и поверхностью дороги. Иначе говоря, в решении изобретения штырь или головка шипа противоскольжения не становится заблокированной кромкой корпуса шипа, когда шип противоскольжения сталкивается с дорожным покрытием или когда шип противоскольжения подвергается воздействию усилий и шип противоскольжения наклоняется. Кроме того, наружный конец корпуса шипа, который наклонен или проходит диагонально вдоль штыря шипа противоскольжения в направлении ножки штыря, обеспечивает поддержку для штыря шипа противоскольжения на более длинном расстоянии, не подвергая риску тормозную характеристику по указанным выше причинам. Было обнаружено, что решение согласно настоящему изобретению обеспечивает лучшее торможение, так же как и характеристики ускорения на обледеневшей поверхности, чем решения, полученные с помощью традиционного или обычного шипа противоскольжения.

[015] Кроме того, наружный конец корпуса шипа может содержать на своей наружной поверхности плоские грани или фаски 6-12, и фаски дополнительно расположены поочередно на внутреннем угле и наружном угле друг относительно друга, посредством чего плоские грани образуют зазубренный край на верхней концевой кромке корпуса шипа.

[016] Корпус шипов противоскольжения может иметь любое поперечное сечение в соответствии с уровнем техники, и в дополнение он может быть круглым, овальным, квадратным, прямоугольным, ромбическим, в виде параллелограмма, пятиугольника, шестиугольника, семиугольника, восьмиугольника или в виде звезды, и количество фасок, снятых на наружном конце корпуса шипа, предпочтительно равно количеству боковых фасок на наружной поверхности корпуса шипа или верхнем углублении корпуса шипа. Кроме того, расположение фасок наружных концов корпуса шипа соответствует предпочтительно форме поперечного сечения корпуса шипа, иначе говоря, боковые фаски корпуса шипа или верхнего углубления корпуса шипа продолжаются вверх по диагонали на наружном конце корпуса шипа, сходясь в направлении центральной оси. Поперечное сечение корпуса шипа можно также выполнить в форме удлиненного шести- или восьмигранника, содержащего фаски длинных сторон, несколько торцевых фасок, а также, возможно, даже несколько укороченных угловых фасок.

[017] Фланец основания шипа противоскольжения имеет поперечное сечение в соответствии с уровнем техники или может быть прямоугольной или многоугольной формы или несколько иной удлиненной формы с конкретной шириной и конкретной длиной. Еще один вариант может быть шести- или восьмигранной удлиненной формы или эллиптической формы. В дополнение поперечное сечение фланца основания может также принимать затем вид ромба с точки зрения его формы. Чтобы избежать локального повреждения слоя протектора с целью оптимизации сцепления, фланец основания и корпус шипа имеют углы своих наружных поверхностей, скругленные с соответствующим радиусом.

[018] Кроме того, корпус шипа может содержать в ножке верхнее углубление, которое является участком корпуса шипа, отделенным посредством утонченной части от фланца основания. Верхнее углубление может иметь любое поперечное сечение в соответствии с уровнем техники; кроме того, оно может быть круглым, овальным, квадратным, прямоугольным, ромбическим, в виде параллелограмма, пятиугольника, шестиугольника, семиугольника, восьмиугольника или в виде звезды, или поперечное сечение любой другой многоугольной формы. Независимо от верхнего углубления наружный конец корпуса шипа содержит по меньшей мере две фаски.

[019] Решения согласно настоящему изобретению обеспечивают несколько преимуществ. Решения в соответствии с изобретением позволяют уменьшить напряжение, приложенное к шипу противоскольжения, и, кроме того, улучшить сцепление и долговечность шипов противоскольжения. Кроме того, можно создать конструкцию шипа для шипованной шины, которая предотвращает блокирование штыря шипа противоскольжения вследствие приведения в контакт корпуса шипа с дорожным покрытием, когда шип противоскольжения подвергается воздействию сил, и шип противоскольжения становится наклонным в продольном или поперечном направлении шины.

[020] Изобретение будет описано подробно со ссылками на прилагаемые чертежи.

На фиг.1 схематически показана шина транспортного средства, слой протектора которой может быть снабжен или снабжен шипами противоскольжения.

На фиг.2 показано решение в соответствии с предпочтительным вариантом реализации изобретения.

На фиг.3 показан второй вариант реализации изобретения на виде сверху (в радиальном направлении шины).

[021] Шина транспортного средства 1 имеет протектор 2, который находится в контакте качения с поверхностью, например дорожным полотном или другой поверхностью. Протектор шины содержит рисунок поверхности, содержащий желобки 21 разных направлений и глубин, а также блоки 22 рисунка разных форм и размеров. Шипы противоскольжения 5 вставлены в отверстия 4 под шипы, присутствующие в протекторе 2 шины, или, альтернативно, по меньшей мере в некоторые из отверстий под шипы. На фиг.1 показано также радиальное направление RD, направление CD вдоль окружности и направление WD по ширине шины. Для ясности, на фиг.1 не изображено точное или детальное изображение рисунка поверхности протектора, блоков протектора или шипов противоскольжения.

[022] На фиг.2 показана конструкция для одного шипа противоскольжения 5 в подробном изображении. Каждый вставляемый шип противоскольжения 5 содержит удлиненный корпус шипа 50, включающий фланец 52 основания, расположенный в нижней области отверстия под шип, и ножку 51, проходящую вверх от него. Корпус шипа 50 содержит внутреннее пространство, которое открыто на наружном конце, и в этом пространстве на месте закреплен штырь 59 таким образом, что штырь выступает из наружного конца корпуса шипа 50, так чтобы позволить штырю 59 входить в контакт с дорожным покрытием, когда шип противоскольжения 5 находится во вставленном положении в шине 1, и когда шина находится в действии. Штырь 59 выполнен из материала, отличающегося от материала корпуса шипа, как правило из прочного металла и т.п.

[023] Наружный конец 58 корпуса шипа 50 наклонен или скошен от центральной оси в направлении кромок корпуса шипа так, что корпус шипа 50 шипов противоскольжения, вставленных или вставляемых с протектор, имеет наружный конец, выполненный по меньшей мере с двумя плоскими гранями 58 (фасками), которые составляют угол α 8-45 градусов с плоскостью, перпендикулярной продольной оси А, и фасками 58, наклоненными в направлении фланца 52 основания и наружной кромки. Шипы противоскольжения 5 вставлены или должны быть вставлены в шину транспортного средства 1 с такой ориентацией, что указанные две фаски 58 обращены в направлении CD вдоль окружности шины. Поэтому наружные краевые кромки корпуса 50 не ухудшают контакт штыря 59, т.е. головки шипа, с поверхностью, когда шина 1 находится в действии.

[024] В дополнение к предшествующему варианту реализации материал для корпуса шипа 50, т.е. первый материал, может быть подходящим легким сплавом металла, таким как соответствующий сплав алюминия, или некоторые подходящие полимерные, керамические, композитные материалы или другой металл. Кроме того, штырь 59, подлежащий закреплению в корпусе шипа 50, может быть выполнен из материалов, как правило используемых для головок в шипах противоскольжения уровня техники, таких как прочная керамика или прочный металл.

[025] Предпочтительно, но не обязательно, корпус шипа 50 может содержать в ножке небольшой внутренний скос 56, предназначенный для способствования установке штыря 59 в корпус шипа 50. В контексте настоящего изобретения, верхняя часть корпуса шипа имеет поперечное сечение в форме квадрата, прямоугольника, ромба, параллелограмма, пятиугольника, шестиугольника, семиугольника, восьмиугольника или в виде звезды. Изобретение делает особое различие особенно в связи в неротационно симметричной верхней частью корпуса шипа, поскольку в такой конфигурации эта наклонная плоская поверхность обеспечивает лучший технический эффект. Однако чтобы предупредить локальное повреждение слоя протектора и для оптимального сцепления поперечное сечение может иметь скругленные углы с подходящим радиусом.

[026] В соответствии с предпочтительным вариантом реализации корпус шипа имеет наружный конец, выполненный с 2-12 фасками или плоскими гранями, которые находятся под углом 8-45 градусов к плоскости, перпендикулярной к продольной оси корпуса шипа. В зависимости от других форм и размеров корпуса шипа, особенно предпочтительным является угол примерно 20-30 градусов.

[027] В соответствии со вторым предпочтительным вариантом реализации корпус шипа имеет наружный конец, выполненный с 4-8 фасками или плоскими гранями, которые находятся под углом 8-45 градусов к плоскости, перпендикулярной к продольной оси корпуса шипа. В зависимости от других форм и размеров корпуса шипа, особенно предпочтительным является угол примерно 20-30 градусов.

[028] На фиг.2 показан шип противоскольжения 5 в соответствии с еще одним предпочтительным вариантом реализации, на виде в плане или на виде сверху головки шипа (наружный конец штыря). На фиг.2 изображен новый неротационно симметричный шип противоскольжения 5, который имеет фланец 52 основания и его корпус шипа 50, отличающийся от ротационно симметричной формы, в результате чего шип противоскольжения обеспечивает особенно эффективные характеристики противоскольжения, когда он установлен по направлению CD вдоль окружности в ориентации, изображенной на чертеже. Следовательно, две плоские грани 58 описываемого варианта реализации наклонены в направлении CD вдоль окружности. Поскольку речь идет не о ротационно симметричном корпусе, между указанными плоскостями 58 будут установлены малые вспомогательные плоскости, которые аналогичным образом наклонены наружу (в направлении WD по ширине).

[029] Настоящее изобретение и различные варианты его реализации не ограничены указанными типичными вариантами реализации. Представленные отдельные признаки могут быть представлены в решении согласно настоящему изобретению независимо от других представленных отдельных признаков. Формулировки, представляющие отличительные признаки и включенные в пункты формулы, являются открытыми в том смысле, что представление отличительных признаков не исключает из решения отличительные признаки, которые не представлены в независимых или зависимых пунктах формулы.

[030] Ссылочные номера:

1 шина транспортного средства

2 протектор

21 желобок

22 блок протектора

4 отверстие

5 шип противоскольжения

50 корпус шипа

51 ножка

52 фланец основания

56 верхнее углубление корпуса

58 скошенная грань корпуса

59 штырь

А продольная ось шипа противоскольжения

CD направление вдоль окружности

RD радиальное направление

WD направление по ширине

Протектор шины снабжен шипами противоскольжения, каждый из которых включает удлиненный корпус, включающий фланец основания, расположенный в нижней области отверстия под шип, и ножку, проходящую вверх от него, а также головку, выполненную из материала, отличающегося от материала корпуса шипа, причем штырь расположен внутри корпуса шипа и выступает из его наружного конца. Штырь является удлиненным и закреплен в корпусе шипа таким образом, что он проходит внутрь ножки корпуса шипа и выступает из наружного конца корпуса шипа так, что, когда шина находится в действии, дает возможность штырю контактировать с дорожным полотном. Корпус шипа в шипах, вставленных в протектор шины, имеет наружный конец, выполненный с 2-12 фасками, причем указанные фаски расположены под углом 8-45 градусов к плоскости, перпендикулярной к продольной оси корпуса шипа, и указанные фаски наклонены к протектору, глядя в направлении продольной оси корпуса шипа. Технический результат – улучшение сцепления шипа с дорожной поверхностью при уменьшении ее износа. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Шина транспортного средства (1), содержащая протектор (2), предназначенный для обеспечения контакта качения с поверхностью, причем указанный протектор снабжен шипами противоскольжения (5), содержащими:

- удлиненный корпус шипа (50), включающий фланец основания (52), расположенный в нижней области отверстия под шип, и ножку (51), проходящую от него вверх, а также

- штырь (59), выполненный из материала, отличающегося от материала указанного корпуса шипа (50), причем указанный штырь (59) расположен внутри корпуса шипа (50) и выступает из его наружного конца,

- верхняя часть корпуса шипа (50) имеет поперечное сечение, которое является призматическим, т.е. неротационно симметричным,

причем

- корпус (50) шипов противоскольжения (5), вставленных в протектор (2), имеет наружный конец, выполненный по меньшей мере с двумя плоскими гранями (58), которые образуют угол (α) в 8-45 градусов с плоскостью, перпендикулярной продольной оси (А), и плоскими гранями (58), наклоненными в направлении фланца (52) основания и наружной кромки,

- и при этом шип противоскольжения (5) вставлен в шину транспортного средства (1) с такой ориентацией, что указанные две плоские грани (59) обращены в направлении (CD) вдоль окружности шины.

2. Шина транспортного средства по п.1, отличающаяся тем, что количество фасок, выполненных на наружном конце корпуса шипа, составляет 2-12.

3. Шина транспортного средства по п.1, отличающаяся тем, что количество фасок, выполненных на наружном конце корпуса шипа, составляет 4-8.

4. Шина транспортного средства по п.1, отличающаяся тем, что количество фасок, выполненных на наружном конце корпуса шипа, составляет 6-12, и фаски дополнительно расположены поочередно на внутреннем угле и на наружном угле друг относительно друга, посредством чего фаски образуют зубчатый край на верхней концевой кромке корпуса шипа.

5. Шип противоскольжения для шины транспортного средства, содержащий

- удлиненный корпус (50), включающий фланец основания (52), расположенный в нижней области отверстия под шип, и ножку, проходящую от него вверх, а также

- штырь (59), выполненный из материала, отличающегося от материала указанного корпуса шипа (50), причем указанный штырь (59) расположен внутри корпуса шипа (50) и выступает из его наружного конца,

- верхняя часть корпуса шипа (50) имеет поперечное сечение, которое является призматическим, т.е. неротационно симметричным,

причем

- корпус шипа (50) шипов противоскольжения (5) имеет наружный конец, выполненный по меньшей мере с двумя плоскими гранями или фасками (58), которые образуют угол (α) 8-45 градусов с плоскостью, перпендикулярной продольной оси (А), и фасками (58), наклоненными в направлении фланца (52) основания и наружной кромки.