ШИП И ШИНА Российский патент 2018 года по МПК B60C11/16 

Настоящее изобретение относится к шипу, который должен устанавливаться в углублении для шипа, сформированном на стороне поверхности протектора шины, а также к шине, имеющей шипы, установленные в углублениях для шипов, сформированных на стороне поверхности протектора шины.

Существует известный шип, который должен устанавливаться в углублении (отверстии) для шипа, сформированном на стороне поверхности протектора шины. Этот шип имеет секцию с колоннообразным корпусом (толстая часть и утончённая часть), штыревую секцию (вступающая часть), обеспеченную на одном конце секции корпуса, и секцию с фланцем (часть с основанием), обеспеченную на другом конце секции корпуса. Корпусная секция, штыревая секция и секция с фланцем соответственно выполнены таким образом, что они имеют продольное направление и поперечное направление, перпендикулярное центральной оси шипа. Шипы устанавливаются на шине таким образом, что продольное направление штыревой секции обращено в том же самом направлении, как и осевое направление шины. В результате, компоненты края штыревой секции (осевые компоненты шины штыревой секции) становятся больше, когда транспортное средство, использующее эти шины, перемещается прямо вперёд, таким образом улучшая характеристики торможения шины на льду (см. японский патент № 4088055).

Однако шип, раскрываемый в этом известном документе, имеет такую конструкцию, в которой продольное направление штыревой секции и продольное направление секции корпуса обращены в том же самом направлении, а продольное направление штыревой секции и секция корпуса обращены в другом направлении по отношению к продольному направлению секции фланца. Шипы устанавливаются в углублениях для шипов в шине с такой ориентацией, что продольное направление штыревой секции обращено в том же самом направлении, что и осевое направление шины, а продольное направление секции фланца обращено в том же самом направлении, что и круговое направление шины. Следовательно, продольное направление секции фланца и поперечное направление секции корпуса обращены в том же самом направлении, что и круговое направление шины.

В таком случае в круговом направлении шины разница между длиной в продольном направлении (главная размерность оси) секции фланца и длиной в поперечном направлении (второстепенная размерность оси) секции корпуса будет иметь большее значение. Большее значение разницы в осевом размере, аналогичное значению разницы в круговом направлении шины, приводит не только в меньшей области контакта между верхней частью (толстая часть) секции корпуса и поверхностью стенки (резина шины) углубления для шипа, но также приводит к большему размеру зазора между верхней частью секции корпуса и поверхностью стенки углубления для шипа. Это будет создавать область контакта меньшего размера между нижней частью (утончённая часть) секции корпуса и поверхностью стенки углубления для шипа, что в свою очередь будет приводить в более лёгкой потере шипа из углубления для шипа, вызывая ухудшение характеристики устойчивости к потере шипа (anti-stud-loss).

Кроме того, для уменьшения разности в осевом размере между секцией фланца и секцией корпуса в круговом направлении шины, может быть допустимо применять расположение, использующее меньшую разность в осевом размере вдоль всей окружности секции фланца и секции корпуса. Однако существуют технические нормы по весу для шипов. Таким образом, трудно использовать меньшую разницу в осевом размере вдоль всей окружности секции фланца и секции корпуса.

Настоящее изобретение реализует шип и шину, на которой установлены такие шипы, способную не только сохранять или уменьшать общий вес шипов, используемых на шине, таким образом соблюдая технические нормы по весу для шипов, но также улучшая характеристики устойчивости к потере шипа (anti-stud-loss).

Шип, в соответствии с настоящим изобретением, является шипом, который должен устанавливаться в углублении (отверстии) для шипа, сформированном на стороне поверхности протектора шины. Шип имеет секцию корпуса с колоннообразным формой, штыревую секцию, расположенную на одном конце секции корпуса, и секцию с фланцем, расположенную на другом конце секции корпуса. Штыревая секция формируется с такой формой, которая имеет продольное направление и поперечное направление. Штыревая секция, секция корпуса и секция фланца находятся в ортографической проекции, т.е. штыревая секция, секция корпуса и секция фланца шипа при обзоре со стороны одного конца в направлении вдоль центральной оси шипа удовлетворяют соотношениям: 0 ≤ (SM/HM) < 1.0 и 0 < (HM – SM) / FM < 0.7, где SM является разницей спроецированной площади между секцией фланца и секцией корпуса в поперечном направлении штыревой секции шипа, НМ является разницей спроецированной площади между секцией фланца и секцией корпуса в продольном направлении штыревой секции шипа, которая является перпендикулярной к поперечному направлению штыревой секции шипа, а FM является максимальной площадью сечения секции фланца, перпендикулярной центральной оси шипа. В этом случае разница SM спроецированной площади является общей частью спроецированной площади секции фланца, добавляя часть площади стороны одного конца, охватываемую линией профиля секции фланца и сторону одного конца, определяющую линию, параллельную продольному направлению штыревой секции, которая проходит через точку пересечения положения максимальной длины секции корпуса с прямой линией, являющейся продолжением поперечного направления штыревой секции на стороне одного конца направления её прохождения, и часть площади стороны другого конца, охватываемую линией профиля секции фланца, и сторону другого конца, определяющую линию, параллельную продольному направлению штыревой секции, которая проходит через точку пересечения положения максимальной длины секции корпуса с прямой линией, являющейся продолжением поперечного направления штыревой секции на стороне другого конца направления её прохождения. Разница НМ спроецированной площади является общей частью спроецированной площади секции фланца, добавляя часть площади стороны одного конца, охватываемую линией профиля секции фланца, и сторону одного конца, определяющую линию, параллельную поперечному направлению штыревой секции, которая проходит через точку пересечения положения максимальной ширины секции корпуса с прямой линией, являющейся продолжением продольного направления штыревой секции на стороне одного конца направления её прохождения и часть площади стороны другого конца, охватываемую линией профиля секции фланца и сторону другого конца, определяющую линию, параллельную поперечному направлению штыревой секции, которая проходит через точку пересечения положения максимальной ширины секции корпуса с прямой линией, являющейся продолжением продольного направления штыревой секции на стороне другого конца направления её прохождения. В результате, обеспечиваемый шип способен не только сохранять или уменьшать общий вес шипов, используемых на шине, таким образом соблюдая технические нормы по весу для шипов, но также улучшая характеристики устойчивости к потере шипа (anti-stud-loss).

Шина, в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения, имеет описанные выше шипы, установленные в углублениях для шипов, сформированных на стороне поверхности протектора шины. Поперечное направление секции корпуса шипов обращено в том же самом направлении, что и круговое направление шины, а продольное направление штыревой секции шипов обращено в том же самом направлении, что и осевое направление шины. Таким образом, шина обеспечила признаки улучшенной характеристики устойчивости к потере шипа (anti-stud-loss).

Изобретение поясняется чертежами, на которых представлено следующее:

фиг. 1 является видом шипа в перспективе;

фиг. 2А является видом шипа сверху, а фиг. 2В является видом шипа спереди;

фиг. 3А является иллюстрацией для объяснения разницы SM спроецированной площади для шипа. Фиг. 3В является иллюстрацией для объяснения разницы НM спроецированной площади для шипа. Фиг. 3С является иллюстрацией для объяснения максимальной площади FM сечения секции фланца;

фиг. 4 является видом с разрезом, показывающим шину с шипами, установленными в углублениях для шипов;

фиг. 5 является иллюстрацией, показывающей поверхность протектора шины с шипами, установленными в углублениях для шипов;

фиг. 6 является таблицей, показывающей результаты испытаний.

Со ссылками на фиг. 1-6 приводится описание шипа, в соответствии с вариантом осуществления изобретения, который должен устанавливаться в углублении (отверстии) для шипов, сформированном на стороне поверхности протектора шины, и шины с такими шипами, установленными в углублениях для шипов, сформированными на стороне поверхности протектора шины.

Как показано на фиг. 1 и 2, шип 1, сконструированный из секции 2 корпуса, штыревой секции 3 (иногда называемой как наконечник), расположенной на одном конце в направлении вдоль центральной оси секции 2 корпуса, и секции 4 фланца, расположенной на другом конце в направлении вдоль центральной оси секции 2 корпуса, является колоннообразным элементом, проходящим в направлении вдоль центральной оси секции 2 корпуса.

Шип, в соответствии с этим вариантом осуществления изобретения, является такой конструкцией, в которой центральная ось секции 2 корпуса, центральная ось штыревой секции 3, и центральная ось секции 4 фланца выровнены по отношению друг к другу. В последующей части описания центральная ось шипа 1, центральная ось секции 2 корпуса, центральная ось штыревой секции 3, и центральная ось секции 4 фланца будут рассматриваться центральная ось 1С.

Следует отметить, что центральная ось 1С является центральной линией, проходящей в направлении прохождения шипа 1 через центр его поперечного сечения перпендикулярно к направлению прохождения сечения, при этом направление прохождения шипа является направлением шипа 1, встроенного в шину.

Как показано на фиг. 1 и фиг. 2, секция 2 корпуса имеет верхнюю часть 2U, позиционируемую на стороне одного конца (стороне штыревой секции) в направлении вдоль центральной оси 1С, нижнюю часть 2L, позиционируемую на стороне другого конца (стороне фланцевой секции) в направлении вдоль центральной оси 1С, среднюю часть 2М, соединяющую верхнюю часть 2U и нижнюю часть 2L.

Пограничная часть 23 между поверхностью 21 одного конца в направлении вдоль центральной оси 1С верхней части 2U и периферийной поверхностью 22 колоннообразного корпуса верхней части 2U формируется, например, в виде плоской поверхности, соединяющей периферийный край 24 поверхности 21 одного конца и периферийный край 25 стороны одного конца периферийной поверхности 22.

Верхняя часть 2U формируется в виде колоннообразного корпуса с равным формой сечения, перпендикулярной центральной оси 1С для всей длины вдоль центральной оси 1С, исключая сторону поверхности 21 на одном его конце.

Нижняя часть 2L имеет пограничную часть 26 между другим концом в направлении вдоль центральной оси 1С и поверхностью 41 одного конца в направлении вдоль центральной оси 1С секции 4 фланца, которая формируется в виде дуговой поверхности, искривлённой, например, относительно центральной оси 1С.

Нижняя часть 2L формируется в виде колоннообразного корпуса с равной формой сечения, перпендикулярной центральной оси 1С для всей длины вдоль центральной оси 1С, исключая сторону на другом его конце.

Соотношение между длинами сечения верхней части 2U и длинами сечения нижней части 2L являются такими, что длины сечения верхней части 2U > длин сечения нижней части 2L.

Средняя часть 2М формируется в виде конусовидного колоннообразного корпуса с длинами формы сечения, которые постепенно становятся короче в направлении от стороны верхней части 2U к стороне нижней части 2L.

Секция 2 корпуса формируется таким образом, что форма, перпендикулярная центральной оси 1С, имеет продольное направление (направление вдоль главной оси), перпендикулярное центральной оси 1С, и поперечное направление (направление вдоль второстепенных осей), перпендикулярное центральной оси 1С.

Верхняя часть 2U секции 2 корпуса формируется таким образом, что форма сечения, перпендикулярной центральной оси 1С, и форма поверхности 21 одного конца в направлении вдоль центральной оси 1С являются прямоугольными с углами, которые закруглены в виде круговых дуг, например, как показано на фиг. 2А.

Аналогичным образом, средняя часть 2М секции 2 корпуса формируется таким образом, что форма сечения, перпендикулярная центральной оси 1С, является прямоугольной с углами, которые закруглены в виде круговых дуг.

Секция 2 корпуса формируется в виде формы, имеющей профильные линии формы, перпендикулярные центральной оси 1С, с парой длинных сторон 27, 27, симметричных по отношению к главной оси 2А прямоугольника, как линии симметрии, и пару коротких сторон 28, 28, симметричных относительно второстепенной оси 2В прямоугольника, как линии симметрии, как показано на фиг. 2А.

Штыревая секция 3 формируется, например, в виде колоннообразного корпуса с почти равной формой сечения, перпендикулярной центральной оси 1С для всей длины вдоль центральной оси 1С (если более точно, она формируется в виде конусовидного колоннообразного корпуса с длинами осей формы сечения, которые постепенно становятся короче от стороны одного конца (сторона поверхности 31 одного конца) центральной оси 1С к стороне другого конца центральной оси).

Штыревая секция 3 формируется таким образом, что её форма, перпендикулярная центральной оси 1С, имеет продольное направление и поперечное направление.

Штыревая секция 3 обладает формой сечения, перпендикулярной центральной оси 1С и формой поверхности 31 одного конца в направлении вдоль центральной оси 1С, имеющей прямые стороны 33, 33, параллельные второстепенной оси 3В на соответствующих концах главной оси 3А, как показано, например, на фиг. 2А. Форма является смешанной фигурой между эллипсом и прямоугольником, которая является так называемым рисовым тюком (“rice bale”) (овальным) при обзоре с боковой стороны.

Другими словами, штыревая секция 3 формируется в виде формы, имеющей профильные линии формы, перпендикулярной центральной оси 1С с парой длинных дуг 32, 32, симметричных по отношению к главной оси 3А, как линии симметрии, парой прямолинейных сторон 33, 33, симметричных по отношению к второстепенной оси 3В, как линии симметрии, и коротких дуг 34, … соединяющих конец длинной дуги 32 и прямолинейной стороны 33, как показано на фиг. 2А. Следует отметить, что расположение является таким, что кривизна короткой дуги 34 > кривизны длиной дуги 32.

Площадь поперечного сечения, перпендикулярного центральной оси 1С и площадь сечения поверхности 31 одного конца в направлении вдоль центральной оси 1С штыревой секции 3 имеют меньшее значение, чем площадь поверхности 21 секции 2 корпуса.

Кроме того, пара длинных дуг 32, 32, образующих границу между поверхностью 31 одного конца и периферийной поверхностью 35 штыревой секции 3, парой прямолинейных сторон 33, 33 и четырьмя короткими дугами 34, образующими границу между длинной дугой 32 и прямой линией 33 (см. фиг. 2А) образуют края штыревой секции 3.

Секция 4 фланца формируется, например, в виде конусовидного колоннообразного корпуса с длинами осей формы сечения, перпендикулярной центральной оси 1С, которые постепенно становятся короче в направлении от стороны одного конца (сторона секции 2 корпуса) центральной оси 1С к стороне другого конца центральной оси 1С (см. фиг. 2В).

Секция 4 фланца формируется таким образом, что её форма, перпендикулярная центральной оси 1С, имеет продольное направление и поперечное направление, перпендикулярные центральной оси 1С.

Секция 4 фланца обладает формой сечения, перпендикулярной центральной оси 1С и формой поверхности 41 одного конца и поверхности 42 другого конца (нижняя поверхность) в направлении вдоль центральной оси 1С, которая аналогична дорожке на стадионе, как показано на фиг. 2А.

Секция 4 фланца формируется в виде формы, перпендикулярной центральной оси 1С, которая имеет контурную линию с парой прямых линий 43, 43, симметричных относительно главной оси 4А в качестве линии симметрии, и парой круговых дуг 44, 44, симметричных относительно второстепенной оси 4В в качестве линии симметрии, как показано на фиг. 2А.

Секция 4 фланца формируется таким образом, что площадь поверхности 41 одного конца, позиционируемая на стороне одного конца в направлении вдоль центральной оси 1С, и площадь сечения на стороне поверхности 41 одного конца (максимальная площадь сечения, перпендикулярная центральной оси 1С) превышают максимальную площадь сечения верхней части 2U. Кроме того, площадь нижней поверхности, которая является поверхностью 42 другого конца в направлении вдоль центральной оси 1С, приблизительно такая же, как и площадь сечения, например, нижней части 2L.

Следует отметить, что эксцентриситет максимальной формы сечения секции 4 фланца, который определяется с помощью продольного размера по главной оси 4А и продольного размера по второстепенной оси 4В, предпочтительно составляет 0,1 или более и 0,25 или менее.

Здесь следует отметить, что эксцентриситет = 1 – (b/a)

a: размер по длине главной оси 4А

b: размер по длине второстепенной оси 4В.

Следует также отметить, что продольное направление (направление вдоль главной оси) является направлением, в котором главные оси 2А, 3А, 4А проходят через центральную ось 1С в описанной выше форме, а поперечное направление (направление вдоль второстепенной оси) является направлением, в котором второстепенные оси 2В, 3В, 4В проходят через центральную ось 1С в описанной выше форме.

Как показано на фиг. 2А, компоновка шипа является такой, что продольное направление (направление прохождения главной оси 3А) штыревой секции 3 и продольное направление (направление прохождения главной оси 4А) секции 4 фланца обращены в том же самом направлении, а продольное направление (направление прохождения главных осей 3А и 4А) штыревой секции 3 и секция 4 фланца обращены в другом направлении относительно продольного направления (направление прохождения главной оси 2А) секции 2 корпуса.

Следует также отметить, что продольное направление штыревой секции 3, обращённой в том же самом направлении, как и продольное направление секции 4 фланца в этом изобретении означает полное согласование между продольным направлением штыревой секции 3 и продольным направлением секции 4 фланца, как показано на фиг. 2А. Кроме того, это означает, что угол пересечения между продольным направлением штыревой секции 3 и продольным направлением секции 4 фланца, т.е. угол пересечения между главной осью 3А штыревой секции 3 в форме сечения, перпендикулярной центральной оси 1С, и главной осью 4А секции 4 фланца в форме сечения, перпендикулярной центральной оси 1С, составляет 20° или меньше.

Кроме того, продольное направление штыревой секции 3 и секции 4 фланца, обращённое в другом направлении относительно продольного направления секции 2 корпуса, означает расположение, в котором угол пересечения между продольным направлением секции 4 фланца и продольным направлением секции 2 корпуса составляет 90°. Кроме того, это означает, что угол пересечения между продольным направлением секции 4 фланца и продольным направлением секции 2 корпуса составляет менее 90° и более чем 20°. Угол пересечения предпочтительно составляет 70° или более, и более предпочтительно составляет 90° (перпендикулярно).

Шип, в соответствии с этим вариантом осуществления изобретения, изображён в ортографической проекции, как показано на фиг. 3А и 3В, т.е. штыревая секция 3, секция 2 корпуса и секция 4 фланца шипа 1 при обзоре со стороны одного конца в направлении вдоль центральной оси шипа 1 (сверху от штыревой секции 3 со штыревой секцией 3 вверху и секцией 4 фланца внизу), удовлетворяет соотношениям 0 ≤ (SM/HM) < 1.0 и 0 < (HM-SM)/FM < 0.7, где SM является разницей спроецированной площади между секцией 4 фланца и верхней частью 2U в поперечном направлении штыревой секции 3 (направление прохождения второстепенной оси 3В штыревой секции 3), как первом поперечном направлении шипа 1, HM является разницей спроецированной площади между секцией 4 фланца и верхней частью 2U в продольном направлении штыревой секции 3 (направление прохождения главной оси 3А штыревой секции 3), как втором поперечном направлении шипа 1, которое является перпендикулярным поперечному направлению штыревой секции 3.

Как показано на фиг. 3А, разница SM спроецированной площади является участками 40, 40 спроецированной площади (заштрихованные участки на фиг. 3А) секции 4 фланца, позиционируемой между положением максимальной длины верхней части 2U с которой пересекается прямая линия 1а (т.е. прямая линия 1а, перпендикулярна главной оси 3А секции 4 фланца), проходящая в поперечном направлении штыревой секции 3 (первое поперечное направление) и положением максимальной длины секции 4 фланца, с которой пересекается прямая линия 1а, на обеих сторонах направления прохождения прямой линии 1а. Другими словами, разница SM спроецированной площади является участками 40, 40 спроецированной площади секции 4 фланца, которые не пересекаются с участками спроецированной площади верхней части 2U.

Как более подробно показано на фиг. 3А, разница SM спроецированной площади является участком 40, 40 совокупной спроецированной площади секции 4 фланца, добавляя участок 40А площади стороны одного конца, охватываемой линией 41b профиля секции 4 фланца и определяющей линией 41а стороны одного конца, параллельной главной оси 4А секции 4 фланца (второе поперечное направление (продольное направление штыревой секции 3), которая проходит через точку 1d пересечения положения максимальной длины верхней части 2U с прямой линией 1а, являющейся продолжением поперечного направления штыревой секции 3 (первое поперечное направление) на стороне одного конца направления прохождения прямой линии 1а, а также участок 40В площади стороны другого конца, охватываемой линией 42b профиля секции 4 фланца и определяющей линией 42а стороны другого конца, параллельной главной оси 4А секции 4 фланца, которая проходит через точку 1е пересечения линии 2е профиля верхней части 2U с прямой линией 1а на стороне другого конца направления прохождения прямой линии 1а.

Как показано на фиг. 3В, разница НM спроецированной площади является участками 50, 50 спроецированной площади (заштрихованные участки на фиг. 3В) секции 4 фланца, позиционируемыми между положением максимальной ширины верхней части 2U с которой пересекается прямая линия 1b (т.е. прямая линия 1b перпендикулярна второстепенной оси 4В секции 4 фланца), проходящая в продольном направлении штыревой секции 3 (второе поперечное направление) и положением максимальной ширины секции 4 фланца, с которой пересекается прямая линия 1b на обеих сторонах направления прохождения прямой линии 1b. Другими словами, разница НM спроецированной площади является участками 50, 50 спроецированной площади секции 4 фланца, которые не пересекаются с участками спроецированной площади верхней части 2U.

Как более подробно показано на фиг. 3В, разница НM спроецированной площади является участком 50, 50 совокупной спроецированной площади секции 4 фланца, добавляя участок 50А спроецированной площади стороны одного конца, охватываемой линией 51b профиля секции 4 фланца и определяющей линией 51а стороны одного конца, параллельной второстепенной оси 4В секции 4 фланца (второе поперечное направление (поперечное направление штыревой секции 3)), которая проходит через точку 1f пересечения линии 2f профиля верхней части 2U с прямой линией 1b, являющейся продолжением продольного направления штыревой секции 3 (второе поперечное направление) на стороне одного конца направления прохождения прямой линии 1b, а также участок 50В спроецированной площади стороны другого конца, охватываемый линией 52b профиля секции 4 фланца и определяющей линией 52а стороны другого конца, параллельной второстепенной оси 4В секции 4 фланца, которая проходит через точку 1g пересечения линии 2g профиля верхней части 2U с прямой линией 1b на стороне другого конца направления прохождения прямой линии 1b.

Кроме того, как показано на фиг. 3С, шип 1, в соответствии с этим вариантом осуществления изобретения, удовлетворяет соотношению 0 < (HM-SM)/FM < 0.7, где FM является максимальной площадью сечения секции 4 фланца, перпендикулярной центральной оси 1С шипа 1.

Шип 1, в соответствии с этим вариантом осуществления изобретения, удовлетворяет двум соотношениям: 0 ≤ (SM/HM) < 1.0 и 0 < (HM-SM)/FM < 0.7.

В дальнейшем со ссылкой на фиг. 4 приводится описание шины 10, которая называется шиной, имеющей возможность для установки шипов или шипованной шиной, с шипами 1, встроенными в углубления 14b для шипов, сформированных в протекторе 14.

Шина 10 включает в себя: области 11 борта шины, сердечники 11С борта шины, каркасный слой 12, брекерные слои 13а, 13b, защитный брекерный слой 13С, боковые стенки 15 и шипы 1.

Каркасный слой 12 является скелетным элементом шины 10, обеспеченным тороидально по обеим сторонам парой сердечников 11С борта шины, расположенных внутри областей 11 борта шины. Радиально снаружи от области короны покрышки каркасного слоя 12 располагаются, например, внутренний брекерный слой 13а и внешний брекерный слой 13b. Каждый из брекерных слоёв 13а, 13b выполнен из металлического корда или корда из скрученных органических волокон, пересекающихся друг с другом под углом 20-70 градусов по отношению к экваториальной линии 10С шины (см. фиг. 5).

Протектор 14 является резиновым элементом (резиновый протектор) располагается радиально снаружи от брекерного слоя 13b. На поверхности 14а протектора 14 формируется множество канавок 16, при этом участки (блоки) 17 для зацепления с грунтом определяются этим множеством канавок 16. Как показано, например, на фиг. 5, канавки 16 составлены из множества главных канавок (магистральных канавок) 16А, сформированных таким образом, что они проходят от стороны плеча шины в направлении экваториальной линии 10С шины, и дополнительных канавок (ответвлений) 16В, выполненных таким образом, что они проходят от главных канавок 16А.

Каждая из боковых стенок 15 резинового элемента покрывает каркасный слой 12 посредством прохождения в боковую область шины от конца протектора 14.

Защитный брекерный слой 13С располагается между протектором 14 и наружным брекерным слоем 13b. Защитный брекерный слой 13С конструируется из кордных шнуров из органических волокон, или подобного материала.

Углубления 14b для шипов формируются в участках 17 для зацепления с грунтом на поверхности 14а со стороны протектора 14 и шипы 1 встраиваются в эти углубления 14b для шипов.

Как показано на фиг. 4, углубление 14b для шипов формируется в цилиндрическом отверстии с дном, например, отверстии, проходящем от поверхности 14а протектора 14 шины в направлении центра окружности шины.

Углубление 14b для шипов имеет, например, входной участок, нижний участок с дном и средний участок, соединяющий входной участок и нижний участок.

Входной участок, нижний участок с дном и средний участок формируются концентрически вокруг центральной оси углубления 14b для шипов.

Средний участок является, например, цилиндрическим отверстием с фиксированным диаметром.

Входной участок является участком с воронкообразной формой, окружённым конусообразной поверхностью (конической поверхностью, имеющей центральную линию отверстия углубления 14b для шипов в качестве центральной линии), диаметр которой увеличивается от конца входной стороны среднего участка в направлении поверхности 14а протектора 14.

Нижний участок является участком с отверстием, имеющим дно, окружённым поверхностью, диаметр которой сначала увеличивается от конца нижней стороны среднего участка круглой формы по направлению к центру окружности шины, а затем уменьшается по направлению к нижней части.

Однако следует заметить, что форма нижней стороны нижнего участка предпочтительно выполнена с такой конфигурацией формы, которая соответствует форме секции 4 с фланцем шипа 1, для того чтобы улучшить характеристику устойчивости к потере шипов.

Шипы встраиваются в углубления 14b для шипов, когда они вставляются со стороны секции 4 с фланцем, при этом они сначала вдавливаются в углубления 14b для шипов посредством непоказанной машины для вдавливания шипов.

Размерность по высоте шипа 1 спроектирована таким образом, чтобы она была больше, чем размерность по глубине углубления 14b для шипа, при этом шип устанавливается таким образом, что штыревая секция 3 выступает над поверхностью 14a протектора 14.

В варианте осуществления изобретения, шина 10, имеющая шипы 1, установленные в углублениях 14b для шипов, сформированных на поверхности 14a стороны протектора 14, размещаются таким образом, что поперечное направление штыревой секции 3, также как и первое поперечное направление шипов 1, обращено в том же направлении, что и круговое направление 10Y шины, а продольное направление штыревой секции 3, также как и второе поперечное направление шипов 1, обращено в том же самом направлении, что и осевое направление 10X шины (см. фиг. 5).

Как показано на фиг. 5 и фиг. 6, шина 10, имеющая шипы 1, установленные согласно этому варианту осуществления изобретения, размещаются таким образом, что штыревая секция, корпусная секция и секция с фланцем в ортографической проекции, которые являются штыревой секцией, корпусной секцией и секцией с фланцем как их видно со стороны одного конца в направлении вдоль центральной оси 1С шипа 1, удовлетворяют соотношению 0 ≤ (SM/HM) ≤ 1.0 и 0 < (HM–SM)/FM < 0,7, где SM является разницей спроецированной площади между секцией 4 фланца и верхней частью 2U в круговом направлении шины, HM является разницей спроецированной площади между секцией 4 с фланцем и верхней частью 2U в осевом направлении шины, а FM является максимальной площадью сечения секции 4 с фланцем, перпендикулярного центральной оси 1С шипа 1.

Примеры

Как показано на фиг. 6, были подготовлены шипы 1, имеющие различные формы, и было изготовлено множество шин 10, с установленными на них такими шипами 1. Эти шины 10 были подвергнуты испытаниям характеристики устойчивости к потере шипов.

Следует заметить, что с примерами и сравнительными примерами, показанными на фиг. 6, шины 10 были изготовлены с шипами 1, установленными в углублениях 14b для шипов таким образом, что продольное направление штыревой секции 3 шипов 1 обращено в том же направлении, что и осевое направление 10Х шины, а поперечное направление штыревой секции 3 шипов 1 обращено в том же направлении, что и круговое направление 10Y шины. Эти шины 10 были подвергнуты испытаниям характеристики устойчивости к потере шипов.

Испытание проводилось для того чтобы определить, как различные значения SM (разницы спроецированной площади в круговом направлении шины)/HM (разницы спроецированной площади в осевом направлении шины) и (HM–SM)/FM шипов 1 влияют на характеристику устойчивости к потере шипов этими шинами 10.

Условия проведения испытаний были следующими:

- размер шины: 205/55R16,

- внутреннее давление: 230 кПa,

- характеристика устойчивости к потере шипов.

Транспортные средства, оборудованные новыми шинами, функционировали в общей сложности около 30 000 км на преимущественно ледяных, снежных и сухих дорогах, при этом было подсчитано количество шипов, потерянных в течение пробега. Характеристика устойчивости к потере шипов шипованных шин была оценена посредством расчёта соотношения (B/A) между количеством потерянных шипов (А) и первоначальным количеством шипов (B).

Фиг. 6 показывает характеристику устойчивости к потере шипов, основанную на результатах испытаний шин 10 традиционного примера, сравнительных примеров 1-5 и примеров 1-6.

Следует заметить, что характеристика устойчивости к потере шипов, как показано на фиг. 6, является показателем для сравнительной оценки, рассчитанной для шин сравнительных примеров 1-5 и примеров 1-6, которая относится к результату оценки характеристики шины традиционного примера как 100. Чем выше становятся показатели, там выше становится характеристика устойчивости к потере шипов.

Из результатов испытаний установлено, что с шинами 10 сравнительных примеров 2-5, которые имеют соотношение спроецированной площади (= SM/HM) больше 1 и оценочную величину (= (HM–SM)/FM) меньше 0, характеристика устойчивости к потере шипов падает ниже, чем для примера шипа традиционной конфигурации (Conventional Example).

Соотношение SM/HM более 1 представляет случаи, когда SM больше, чем HM. Это случаи, когда площадь сечения секции 4 с фланцем значительно больше, чем площадь сечения верхней части 2U в круговом направлении 10Y шины. В таких случаях круговые компоненты шины составляют относительно меньшую часть области контакта между шипом 1 и резиной шины, чем осевые компоненты шины. В результате предполагается, что шип 1 может с большей легкостью выпадать в круговом направлении шины, таким образом вызывая падение характеристики устойчивости к потере шипов.

Кроме того, соотношение (HM–SM)/FM, составляющее значение менее 0, представляет случаи, когда SM больше, чем HM. В этих случаях также предполагается, что падение характеристики устойчивости к потере шипов вызывается причинами, аналогичными тем, которые описаны выше.

Кроме того, из результатов испытаний обнаружено, что даже в том случае, когда соотношение SM/HM равно 0, сравнительный пример 1 с (HM–SM)/FM равным 0.7, показывает немного меньшую характеристику устойчивости к потере шипов, чем пример шипа традиционной конфигурации.

Соотношение SM/HM равное 0.7 или больше, как в сравнительном примере 1, представляет случаи, когда площадь сечения секции 4 с фланцем значительно больше, чем площадь сечения верхней части 2U в осевом направлении шины. В таких случаях поперечное сечение верхней части 2U по форме является растянутым в круговом направлении шины (очень незначительная ширина в осевом направлении шины). В результате предполагается, что даже при незначительном воздействии в боковом направлении шины (осевом направлении шины), шип 1 может легко выпадать в осевом направлении шины, таким образом вызывая падение характеристики устойчивости к потере шипов.

Кроме того, в сравнительном примере 1, который имеет короткую осевую длину верхней части 2U, неизбежно, что осевая длина штыревой секции 3 укорачивается, что вызывает падение характеристики торможения.

С другой стороны, из результатов испытаний установлено, что примеры 1-6, которые сконструированы таким образом, что удовлетворяют условиям 0 ≤ (SM/HM) ≤ 1.0 и 0 < (HM–SM)/FM < 0.7, все показывают улучшенную характеристику устойчивости к потере шипов по сравнению с примером шипа традиционной конфигурации.

Кроме того, из результатов испытаний установлено, что примеры 3 и 4, которые сконструированы таким образом, что удовлетворяют условиям 0 ≤ (SM/HM) ≤ 0.4 и 0,2 < (HM–SM)/FM < 0,5, показывают характеристику устойчивости к потере шипов с оценочным показателем «106», дополнительно улучшая характеристику устойчивости к потере шипов по сравнению с примером шипа традиционной конфигурации.

Если характеристика устойчивости к потере шипов должна быть улучшена, предпочтительно, чтобы длина секции 4 с фланцем в осевом направлении 10Х шины была большой. Это вызвано с тем, что, когда длина секции 4 с фланцем в осевом направлении 10Х шины является большой, есть увеличенная площадь контакта между секцией 4 с фланцем и резиной шины при торможении или ускорении шины 10. В результате будет большее произведение «площадь контакта х контактное давление», что делает выпадение шипов 1 более сложным.

Кроме того, чтобы улучшить характеристику устойчивости к потере шипов, предпочтительно, чтобы разница в ширине между верхней частью 2U и секцией 4 с фланцем в круговом направлении 10Y шины была маленькой. Это вызвано тем, что если разница в ширине между секцией 4 с фланцем и верхней частью 2U в круговом направлении 10Y шины является большой, площадь контакта между верхней частью 2U и резиной шины будет меньше. В то же время будет больше зазор между верхней частью 2U и поверхностью стенки углубления 14b для шипа. Это приведёт к тому, что площадь контакта между нижней частью 2L и поверхностью стенки углубления 14b для шипа будет меньше, что сделает выпадение для шипа 1 более лёгким.

С другой стороны, если соблюдать технические нормы по весу шипов, будет сложно применять конструкцию, в которой разница в ширине между верхней частью 2U и секцией 4 с фланцем будет маленькой на всей длине окружности.

С учётом вышеописанных обстоятельств, настоящие варианты осуществления изобретения используют компоновки, которые удовлетворяют соотношениям 0 ≤ (SM/HM) ≤ 1.0 и 0 < (HM–SM)/FM < 0.7. Таким образом, технические нормы по весу шипов соблюдаются. При этом получаются и шип 1, и шина 10, которые удовлетворяют условиям, что длина секции 4 с фланцем в осевом направлении 10Х шины является большой, а разница в ширине между верхней частью 2U и секцией 4 с фланцем в круговом направлении 10Y является маленькой.

Согласно предпочтительным вариантам осуществления изобретения, общий вес шипов, используемых на шине, может быть сохранён или снижен, таким образом позволяя соблюдать технические нормы по весу шипов. При этом могут быть получены и шип 1, и шина 10 с установленными шипами 1, показывающие улучшенную характеристику устойчивости к потере шипов.

Кроме того, шип 1, согласно варианту осуществления изобретения, выполнен таким образом, что продольное направление верхней части 2U и продольное направление секции 4 с фланцем обращены в различных направлениях друг от друга. В результате, по сравнению с шипами, имеющими продольное направление верхней части 2U и продольное направление секции 4 с фланцем, обращённые в одном и том же направлении, этот шип 1 показывает улучшенную характеристику устойчивости к потере шипов из-за того, что площадь сечения верхней части 2U является маленькой, и разница в ширине между верхней частью 2U и секцией 4 с фланцем в круговом направлении 10Y шины является маленькой.

Кроме того, эллиптичность формы максимального сечения секции 4 с фланцем составляет 0,1 или более и 0,25 или менее, при этом осевой компонент шины секции 4 с фланцем шины превышает её круговой компонент для той же шины. Следовательно, как уже описывалось ранее, будет создаваться увеличенная площадь контакта между секцией 4 с фланцем и резиной шины при торможении или ускорении шины 10. В результате, «произведение площади контакта и контактного давления» будет больше, что сделает процесс выпадения для шипов 1 более сложным, таким образом улучшая характеристику устойчивости к потере шипов.

Следует принимать во внимание, что корпусная секция 2, штыревая секция 3, и секция 4 с фланцем могут иметь любую форму при условии, что они обладают формами, имеющими продольное направление и поперечное направление, которые перпендикулярны центральной оси 1С. Например, формы, имеющие продольное направление и поперечное направление, перпендикулярные центральной оси 1С, могут быть треугольными или многоугольными.

Кроме того, когда штыревая секция 3 шипа 1 в ортографической проекции имеет такую форму, как полная окружность, правильный треугольник, квадрат, правильный многоугольник, или другую аналогичную форму, не имеющую ясного разграничения между продольным направлением и поперечным направлением, шип 1 может быть сконструирован таким образом, чтобы удовлетворять условиям 0 ≤ (SM/HM) ≤ 1.0 и 0 < (HM–SM)/FM < 0.7, в котором любое дополнительное поперечное направление штыревой секции 3 в ортографической проекции определяется как первое поперечное направление шипа 1, а направление, пересекающее (например, перпендикулярное ему) первое поперечное направление шипа 1, определяется как второе поперечное направление шипа 1.

Кроме того, в варианте осуществления изобретения раскрывается шина 10, оборудованная шипами 1, для которых центральная ось секции корпуса 2, центральная ось штыревой секции 3, и центральная ось секции 4 с фланцем выровнены между собой. Однако шина может быть оборудована шипами 1, для которых центральная ось секции корпуса 2, центральная ось штыревой секции 3, и центральная ось секции 4 с фланцем не выровнены между собой.

Шип, в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения, является шипом, установленным в углубление для шипа, сформированное на поверхности протектора шины. Шип имеет корпусную секцию колоннообразной формы, штыревую секцию, расположенную на одном конце секции корпуса, и секцию с фланцем, расположенную на другом конце секции корпуса. Штыревая секция формируется в виде формы, имеющей продольное направление и поперечное направление. Штыревая секция, корпусная секция и секция с фланцем в ортографической проекции, то есть, штыревая секция, корпусная секция и секция с фланцем шипа при их обзоре со стороны одного конца в направлении вдоль центральной оси шипа, удовлетворяют соотношениям 0 ≤ (SM/HM) ≤ 1.0 и 0 < (HM–SM)/FM < 0.7, где SM является разницей спроецированной площади между секцией с фланцем и корпусной секцией в поперечном направлении штыревой секции шипа, HM является разницей спроецированной площади между секцией с фланцем и корпусной секцией в продольном направлении штыревой секции шипа, которая перпендикулярна поперечному направлению штыревой секции, а FM является максимальной площадью сечения секции фланца, перпендикулярного центральной оси шипа. При этом разница SM спроецированной площади является общей частью спроецированной площади секции фланца, добавляя сюда часть площади со стороны одного конца, охватываемую линией профиля секции фланца, и стороны одного конца, определяемую линией, параллельной продольному направлению штыревой секции, которая проходит через точку пересечения положения максимальной длины секции корпуса с прямой линией, являющейся продолжением поперечного направления штыревой секции на стороне одного конца направления прохождения поперечного направления штыревой секции, и часть площади со стороны другого конца, охватываемую линией профиля секции фланца и стороны другого конца, определяемую линией, параллельной продольному направлению штыревой секции, которая проходит через точку пересечения положения максимальной длины секции корпуса с прямой линией, являющейся продолжением поперечного направления штыревой секции на стороне другого конца направления прохождения поперечного направления штыревой секции. Разница НМ спроецированной площади является общей частью спроецированной площади секции фланца, добавляя сюда часть площади со стороны одного конца, охватываемую линией профиля секции фланца и стороны одного конца, определяемую линией, параллельной поперечному направлению штыревой секции, которая проходит через точку пересечения положения максимальной ширины секции корпуса с прямой линией, являющейся продолжением продольного направления штыревой секции на стороне одного конца направления прохождения продольного направления штыревой секции, и части площади со стороны другого конца, охватываемую линией профиля секции фланца и стороны другого конца, определяемую линией, параллельной поперечному направлению штыревой секции, которая проходит через точку пересечения положения максимальной ширины секции корпуса с прямой линией, являющейся продолжением продольного направления штыревой секции на стороне другого конца направления прохождения продольного направления штыревой секции. В результате обеспечивается шип, который способен не только сохранить или сократить общий вес шипов, используемых на шине, таким образом соблюдая технические нормы по весу шипов, но также улучшить характеристику устойчивости к потере шипов.

Кроме того, шип может быть сконструирован таким образом, что корпусная секция и секция с фланцем, соответственно, сформированы с формами, имеющими продольное направление и поперечное направление, перпендикулярные центральной оси шипа, а продольное направление секции корпуса и продольное направление секции фланца являются обращёнными в различных направлениях друг от друга. Размещённые таким образом, по сравнению с шипами, имеющими продольное направление секции корпуса и продольное направление секции фланца, обращенными в одном и том же направлении, этот шип может показывать улучшенную характеристику устойчивости к потере шипов вследствие того, что площадь сечения секции корпуса является маленькой и разность в ширине между корпусной секцией и секцией с фланцем в круговом направлении шины также является маленькой.

Шина, в соответствии с другим предпочтительным вариантом осуществления изобретения, имеет вышеописанные шипы, установленные в углублениях для шипов, сформированных на стороне поверхности её протектора. Поперечное направление штыревой секции шипов обращено в том же направлении, что и круговое направление шины, а продольное направление штыревой секции шипов обращено в том же направлении, что и осевое направление шины. Таким образом, обеспечивается шина, которая характеризуется улучшенной характеристикой устойчивости к потере шипов.

Изобретение относится к автомобильной промышленности. Шип имеет колоннообразную секцию корпуса, штыревую секцию, расположенную на одном конце секции корпуса, и секцию с фланцем, расположенную на другом конце секции корпуса. Штыревая секция сформирована в виде формы, имеющей продольное направление и поперечное направление. Штыревая секция, секция корпуса и секция с фланцем в ортографической проекции удовлетворяют условиям 0 ≤ (SM/HM) ≤ 1.0 и 0 < (HM–SM)/FM < 0.7, где SM является разницей спроецированных площадей между секцией с фланцем и секцией корпуса в поперечном направлении штыревой секции шипа, HM является разницей спроецированных площадей между секцией с фланцем и корпусной секцией в продольном направлении штыревой секции шипа, которое перпендикулярно поперечному направлению штыревой секции, а FM является максимальной площадью сечения секции с фланцем, перпендикулярного центральной оси шипа. Технический результат – повышение надежности крепления шипов в шине. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Шип для установки в углубление для шипа, сформированное на поверхности протектора шины, содержащий:

колоннообразную секцию корпуса;

штыревую секцию, расположенную на одном конце секции корпуса; и

секцию с фланцем, расположенную на другом конце секции корпуса,

в котором штыревая секция формируется в виде формы, имеющей продольное направление и поперечное направление, и

в котором штыревая секция, корпусная секция и секция с фланцем в ортографической проекции удовлетворяют условиям 0 ≤ (SM/HM) ≤ 1.0 и 0 < (HM–SM)/FM < 0.7, где SM является разницей спроецированных площадей между секцией с фланцем и корпусной секцией в поперечном направлении штыревой секции шипа, HM является разницей спроецированных площадей между секцией с фланцем и корпусной секцией в продольном направлении штыревой секции шипа, которое перпендикулярно поперечному направлению штыревой секции, а FM является максимальной площадью сечения секции с фланцем, перпендикулярного центральной оси шипа,

при этом разность SM спроецированных площадей является общей спроецированной площадью участка секции с фланцем, добавляя часть площади стороны одного конца, охватываемую линией профиля секции фланца и стороной одного конца, определяемой линией, параллельной продольному направлению штыревой секции, которая проходит через точку пересечения положения максимальной длины секции корпуса с прямой линией, являющейся продолжением поперечного направления штыревой секции на стороне одного конца направления ее продолжения, и части площади со стороны другого конца, охватываемой контурной линией секции с фланцем и стороной другого конца, определяемой линией, параллельной продольному направлению штыревой секции, которая проходит через точку пересечения положения максимальной длины секции корпуса с прямой линией, являющейся продолжением поперечного направления штыревой секции на стороне другого конца направления ее продолжения, и

разность HM спроецированных площадей является общей спроецированной площадью участка секции с фланцем, добавляя часть площади стороны одного конца, охватываемую линией профиля секции фланца и стороной одного конца, определяемой линией, параллельной поперечному направлению штыревой секции, которая проходит через точку пересечения положения максимальной ширины секции корпуса с прямой линией, являющейся продолжением продольного направления штыревой секции на стороне одного конца направления ее продолжения, и участка площади со стороны другого конца, охватываемого линией профиля секции с фланцем и стороной другого конца, определяемой линией, параллельной поперечному направлению штыревой секции, которая проходит через точку пересечения положения максимальной ширины секции корпуса с прямой линией, являющейся продолжением продольного направления штыревой секции на стороне другого конца направления ее продолжения.

2. Шип по п. 1, в котором секция корпуса и секция с фланцем соответственно сформированы в виде формы, имеющей продольное направление и поперечное направление, перпендикулярные центральной оси шипа, и в котором продольное направление секции корпуса и продольное направление секции с фланцем обращены в различных направлениях по отношению друг к другу.

3. Шина, содержащая шипы по п. 1 или 2, установленные в углублениях для шипов, сформированных на поверхности ее протектора, в которой поперечное направление штыревой секции шипов обращено в том же направлении, что и круговое направление шины, а продольное направление штыревой секции шипов обращено в том же направлении, что и осевое направление шины.