ШИПОВОЙ ШТИФТ И ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ ШИНА, ОСНАЩЕННАЯ ШИПОВЫМ ШТИФТОМ Российский патент 2020 года по МПК B60C11/16 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0001] Настоящее изобретение относится к шиповому штифту и пневматической шине, содержащей шиповой штифт.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] В качестве шипового штифта известен штифт, имеющий конструкцию, которая содержит корпус, имеющий трапециевидную форму на виде сверху, и основание, расположенное на нижнем конце основания и также имеющее трапециевидную форму на виде сверху (см. патентную литературу 1).

Список цитируемых источников Патентная литература

[0003] Патентная литература 1 WO 2014/122570 А1

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Техническая проблема

[0004] Однако в вышеописанном обычном шиповом штифте расстояния между центральной осью основания и двумя сторонами по существу равны. Кроме того, поскольку корпус также имеет трапециевидную форму на виде сверху, степень соединения с отверстиями для штифта шины является переменной. Таким образом, когда через кромку корпуса со стороны действует сила дорожного покрытия, вероятно выпадение шипового штифта из отверстия для штифта. Соответственно, предположительно, периферия верхнего конца корпуса не осуществит достаточное воздействие кромкой на дорожное покрытия.

[0005] Задача настоящего изобретения заключается в обеспечении: шипового штифта, который обладает очень хорошей сопротивляемостью выпадению из отверстия для штифта и выполнен с возможностью обеспечения достаточного воздействия кромки через корпус на дорожное покрытие, и пневматической шины, содержащей шиповой штифт.

Решение проблемы

[0006] В качестве средств для решения вышеуказанной проблемы в настоящем изобретении обеспечен шиповой штифт, содержащий: цилиндрический корпус, проходящий в направлении центральной оси; и основание, расположенное на стороне одного конца корпуса, причем основание на виде сверху разделено на первую область и вторую область поперечной осью, перпендикулярной центральной оси, и образовано ассиметрично относительно поперечной оси за счет образования линейного участка, параллельного поперечной оси на внешней периферии первой области.

[0007] Согласно такой конструкции в состоянии, в котором шиповой штифт установлен в отверстии для штифта шины, поскольку корпус является цилиндрическим, он плотно присоединен к внутренней поверхности отверстия для штифта, и, таким образом, стабилизирует состояние удерживания. Кроме того, поскольку основание имеет ассиметричную форму, подходящая способность к удержанию обеспечивается в различных направлениях за счет изменения ориентации установки. Кроме того, поскольку основание имеет линейный участок, он предотвращает смещение в отношении силы, действующей в направлении вращения. Таким образом, поскольку шиповой штифт выполнен так, чтобы иметь подходящую способность к удержанию, действие кромки, связанное с периферией верхнего конца корпуса, может осуществляться в достаточной степени.

[0008] Основание предпочтительно имеет большую длину в направлении продольной оси, перпендикулярном поперечной оси, чем в направлении поперечной оси на виде сверху.

[0009] Благодаря такой конструкции может быть сохранена достаточная способность к удержанию в отношении силы, действующей в направлении продольной оси.

[0010] Основание предпочтительно имеет наклонные участки, которые наклонены к продольной оси от соответствующих сторон в направлении поперечной оси.

[0011] Благодаря этой конструкции, может быть дополнительно улучшена способность к удержанию в направлении продольной оси, в котором сходятся наклонные участки.

[0012] Наклонные участки предпочтительно образованы во второй области.

[0013] Благодаря этой конструкции, обеспечивается возможность того, что первая область и вторая область имеют различную способность к удержанию так, что может быть свободно выбрана ориентация установки шипового штифта в отверстие для штифта в соответствии с различиями в форме корпуса, места использования и т.п.

[0014] Основание предпочтительно образовано таким образом, чтобы проходить от корпуса по всей его окружности на виде сверху.

[0015] Благодаря этой конструкции, может быть улучшена удерживающая способность, обусловленная основанием.

[0016] Корпус предпочтительно имеет конусообразную поверхность на периферии верхнего конца.

[0017] Согласно такой конструкции при движении по сухому дорожному покрытию конусообразная поверхность является участком корпуса, который сталкивается с дорожным покрытием так, что сила удара, которая действует на дорожное покрытие в этом процессе, может быть уменьшена. Таким образом, может быть уменьшено возникновение трещин дорожного покрытия.

[0018] В качестве других средств для решения вышеописанной проблемы в настоящем изобретении обеспечена шипованная шина, содержащая: шиповой штифт согласно любой из вышеописанных конструкций, и отверстия для штифта, которые образованы на протекторной части и в которых установлен шиповой штифт.

Обеспечиваемые изобретением технические результаты

[0019] Согласно настоящему изобретению, поскольку корпус имеет цилиндрическую форму, степень адгезии с внутренними поверхностями отверстий для штифта может быть увеличена и, тем самым, может быть улучшена способность к удержанию. Кроме того, поскольку для обеспечения возможности основанию иметь асимметричную форму на основании образован линейный участок, способность к удержанию может быть улучшена в различных направлениях в соответствии с разницей в ориентации установки в отверстиях для штифта. В результате, воздействие кромки, связанное с периферией верхнего конца корпуса, может осуществляться в достаточной степени.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0020]

На ФИГ. 1 показан перспективный вид шипового штифта согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.

На ФИГ. 2 показан вид спереди шипового штифта по ФИГ. 1. На ФИГ. 3 показан вид сверху шипового штифта по ФИГ. 1.

На ФИГ. 4 показан развернутый вид протекторной части шины, на котором установлен шиповой штифт по ФИГ. 1.

На ФИГ. 5 показан вид в разрезе одного из отверстий для штифта по ФИГ. 4.

На ФИГ. 6 показан вид сверху шипового штифта согласно другому варианту осуществления.

На ФИГ. 7 показан вид сверху шипового штифта согласно еще одному другому варианту осуществления.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0021] Далее будут описаны варианты осуществления настоящего изобретения со ссылкой на сопроводительные чертежи. В нижеследующем описании каждый термин, указывающий на конкретное направление или положение (например, термины, включающие «верхний», «нижний», «боковой», «концевой»), использованы по необходимости. Эти термины использованы для облегчения понимания изобретения со ссылкой на чертежи, и технический объем настоящего изобретения не следует ограничивать значениями этих терминов. Кроме того, описание, представленное ниже, по существу является не чем иным, как примерами настоящего изобретения и не предназначено для ограничения настоящего изобретения, его применений или его использования. Более того, чертежи являются схематическими, и отношения размеров и тому подобного отличаются от фактических.

[0022] На ФИГ. 1 и 2 показана шиповой штифт 1 согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения. Шиповой штифт 1 образован, например, формованием алюминия, алюминиевого сплава или т.п.и состоит из: корпуса 2, шейки 3, проходящей с нижней стороны корпуса 2, основания 4, далее проходящего с нижней стороны шейки 3, и стерженька 5, расположенного на центральном участке верхней поверхности корпуса 2.

[0023] Корпус 2 имеет цилиндрическую форму, которая проходит вдоль центральной оси. Термин «центральная ось», использованный в настоящем документе, означает центр, принимая, что корпус 2 имеет правильную круглую форму на виде сверху. За счет выполнения корпуса 2 цилиндрической формы, при установке шипового штифта в отверстия 26 для штифта пневматической шины, как описано ниже, внешняя окружная поверхность корпуса 2 может быть плотно присоединена к внутренней окружной поверхности каждого отверстия для штифта так, что установочное состояние может быть стабилизировано и, тем самым, может быть улучшена сопротивляемость выпадению. Однако в данном случае следует отметить, что корпус 2 не ограничен быть цилиндрическим и может быть выполнен так, чтобы иметь многоугольную форму, соединенную множеством линейных сегментов на виде сверху. В данном случае, необходимо, чтобы длина каждого линейного сегмента была достаточно короткой, т.е. многоугольная форма была почти круглой таким образом, что корпус 2 по существу равномерно прилегает к внутренней окружной поверхности каждого отверстия 26 для штифта.

[0024] Периферия верхней поверхности корпуса 2 образована конусообразной поверхностью 7. Конусообразная поверхность 7 представляет собой область, которая первоначально вступает в контакт с дорожным покрытием, когда пневматическая шина (шипованная шина), на которой установлен шиповой штифт 1, перемещается по дороге. В этом варианте осуществления конусообразная поверхность 7, которая образована на периферии верхнего конца боковой поверхности 6, представляет собой область, которая первоначально сталкивается с дорожным покрытием. Соответственно, конусообразная поверхность 7 образует поверхностный контакт, когда периферия верхнего конца корпуса 2 сталкивается с дорожным покрытием. Однако в данном случае следует отметить, что термин «конусообразная поверхность 7», использованный в настоящем документе, толкуется так, чтобы охватить немного искривленную форму поверхности при условии, что можно предотвратить столкновение ее заостренной части с дорожным покрытием.

[0025] Как показано на ФИГ. 3, основание 4 расположено таким образом, что его центральная ось выровнена с центральной осью корпуса 2. Кроме того, основание 4 имеет продольно удлиненную форму, максимальная длина «а» которой в направлении продольной оси и максимальная длина «b» в направлении поперечной оси удовлетворяют неравенству а>b на виде сверху. На стороне одного конца направления продольной оси основания 4, а именно в первой области, образован линейный участок 9, параллельный поперечной оси, перпендикулярной центральной оси корпуса 2 на виде сверху. Кроме того, в основании 4 выступающий участок 11, который выступает в треугольной форме, образован двумя наклонными участками 10 на стороне, противоположной линейному участку 9, а именно во второй области. В этом варианте осуществления выступающий участок 11 имеет двустороннюю симметрию относительно продольной оси. Более того, угол, образованный каждым наклонным участком 10 с продольной центральной линией, задан так, чтобы быть меньше 90°. Этот угол особенно предпочтительно составляет 45°.

Два участка, соединяющие линейный участок 9 и соответствующие наклонные участки 10 образуют дугообразные участки 12. Все эти участки соединены дугообразными поверхностями таким образом, что между ними не образуется никакой кромки. На нижней поверхности внешней периферии основания 4 образована конусообразная поверхность 13.

[0026] Форма основания 4 не ограничена вышеописанной формой, и основание 4 может иметь различные формы, такие как круглая форма или многоугольная форма, при условии, что основание 4 проходит к внешней стороне относительно всей внешней периферии корпуса 2 на виде сверху. На ФИГ. 6 показан пример, в котором основание 4 является круглым на виде сверху. Однако, как описано выше, за счет выполнения основания 4 несимметричной формы можно эффективным образом предотвратить выпадение шипового штифта 1 из отверстий 26 для штифта во время движения по дороге в состоянии, в котором увеличение в весе подавляется, и шиповой штифт 1 установлен на шине.

[0027] Стерженек 5 содержит первую выступающую часть 14, которая имеет многоугольную форму с нечетным количеством вершин на виде сверху (пятиугольную форму в данном случае). Первая кромка 15, которая содержит одну сторону (кромку) первой выступающей части 14, выполнена параллельной линейному участку 9 основания 4. Вторая кромка 16 и третья кромка 17, которые расположены смежно с первой кромкой 15 на ее соответствующих сторонах, обращены к дугообразному участку основания 4. Кроме того, четвертая кромка 18, расположенная смежно со второй кромкой 16, и пятая кромка 19, расположенная смежно с третьей кромкой 17, обращены к соответствующим наклонным участкам 10 основания 4.

[0028] На верхней поверхности первой выступающей части 14 образована вторая выступающая часть 20. Вторая выступающая часть 20 имеет прямоугольную форму на виде сверху, и одна из ее длинных сторон образует шестую кромку 21, параллельную первой кромке 15 первой выступающей части 14. В данном случае следует отметить, что другие кромки второй выступающей части 20 (седьмая кромка 22, восьмая кромка 23 и девятая кромка 24) проходят в различных направлениях от других кромок первой выступающей части 14.

[0029] Стерженек 5 расположен таким образом, что его центральная ось выровнена с центральной осью корпуса 2. Благодаря этому, может быть обеспечено достаточное расстояние между внешней периферией корпуса 2 и стерженьком 5 во всех направлениях. Кроме того, вторая выступающая часть 20 имеет меньшее количество кромок, чем первая выступающая часть 14. Более конкретно, первая выступающая часть 14 имеет пять кромок, а вторая выступающая часть 20 имеет четыре кромки. Более того, в этом варианте осуществления высота стерженька 5 составляет от 0,5 мм до 2,5 мм. Это обусловлено тем, что стерженек 5 не может в достаточной степени выполнять свои функции при высоте менее 0,5 мм, и стерженек 5 вступает в контакт с земной поверхностью раньше корпуса 2 и, таким образом, может быть поврежден при высоте более 2,5 мм. Кроме того, отношение высоты второй выступающей части 20 к первой выступающей части 14 задано от 10% до 80%. Действие кромок второй выступающей части 20 является недостаточным, когда отношение высоты меньше 10%, и первая выступающая часть 14 не может в достаточной степени воздействовать кромкой, когда отношение высоты больше 80%.

[0030] За счет выполнения стерженька 5 с двумя ступенями таким образом, общая длина кромки может быть увеличена так, что может быть обеспечена достаточное действие кромки. Кроме того, поскольку кромки первой и второй выступающих частей 14 и 20, которые проходят в различных направлениях, сталкиваются с дорожным покрытием, воздействие кромки может осуществляться не только в прямом направлении, но и в различных направлениях при движении на повороте и т.п. В данном случае следует отметить, что стерженек 5 также может состоять из трех и более ступеней.

[0031] Как показано на ФИГ. 4, шиповой штифт 1, имеющий вышеописанную конструкцию, использован путем установки в отверстия 26 для штифта, образованные на протекторной части 25 шипованной шины. Как показано на ФИГ. 5, каждое отверстие 26 для штифта образовано участком 27 небольшого диаметра, имеющим такой же внутренний диаметр, и участком 28 большого диаметра на его вершине. Операция установки шипового штифта 1 в каждое отверстие 26 для штифта выполняется автоматически с помощью устройства введения штифта (не показано). В этом случае, основание 4 имеет вышеописанную продольно удлиненную неоднородную форму, а не точечно симметричную форму, такую как круговая форма, таким образом, ориентацию шипового штифта 1 можно легко понять, и, таким образом, шиповой штифт 1 может быть точно установлен в каждое отверстие 26 для штифта. В этом варианте осуществления первая боковая поверхность стерженька 5 расположена на ведомой стороне шины таким образом, что она проходит в направлении ширины шины, перпендикулярном направлению окружности шины. В этом состоянии участок шипового штифта 1 над верхним концом (конусообразная поверхность 7) корпуса 2 открыт от поверхности протекторной части 25.

[0032] В соответствии с шиповым штифтом 1, установленным на шине таким образом, во время движения периферия верхнего конца корпуса 2 первоначально сталкивается с дорожным покрытием. Эта периферия верхнего конца корпуса 2 образована конусообразной поверхностью. Таким образом, даже когда периферия верхнего конца корпуса 2 сталкивается с дорожным покрытием, может быть уменьшена сила удара, действующая на единицу площади дорожного покрытия. В результате, можно избежать таких проблем, как растрескивание дорожного покрытия, даже при движении по сухому дорожному покрытию.

[0033] Стерженек 5 последовательно сталкивается с дорожным покрытием. В этом случае может быть обеспечено достаточное расстояние между корпусом 2 и стерженьком 5. Таким образом, предотвращается столкновение стерженька 5 с дорожным покрытием раньше корпуса 2. В результате может быть предотвращено повреждение стерженька 5, вызванное столкновением с дорожным покрытием.

[0034] Стерженек 5, который сталкивается с дорожным покрытием, состоит из двух ступеней, и первая выступающая часть 14 и вторая выступающая часть 20 имеют различные направления окружных заостренных сторон за исключением одной точки. Таким образом, может быть обеспечено достаточное действие кромки стерженька 5. Другими словами, при движении прямо первая кромка 15 действует на дорожное покрытие (обледенелая поверхность). Кроме того, при движении на повороте по кривой вторая кромка 16 и третья кромка 17 предотвращают буксование на дорожном покрытии. Более того, при торможении четвертая кромка 18 и пятая кромка 19 воздействуют с усилием торможения на дорожное покрытие.

[0035] В этих процессах сила, которая вызывает выпадение шипового штифта 1 из отверстия 26 для штифта, действует на шиповой штифт 1 через корпус 2 и стерженек 5. В шиповом штифте 1 корпус 2 является цилиндрическим, и вся его окружность равномерно присоединена к внутренней окружности поверхности участка 27 небольшого диаметра отверстия 26 для штифта. Кроме того, шиповой штифт содержит шейку 3, имеющую меньший диаметр, чем корпус 2, и основание 4, имеющее больший диаметр, чем корпус 2, соединенный с шейкой 3. Таким образом, эффективным образом предотвращается выпадение шипового штифта 1 из отверстия 26 для штифта.

[0036] Испытание характеристик кромок были проведены с использованием шипового штифта сравнительного примера, чей корпус 2, основание 4 и стерженек 5 имеют круглые формы на виде сверху, а также шипового штифта примера, показанного на ФИГ. 1-3. В качестве испытательных шин были использованы шины размером 195/65R15 с давлением воздуха Fr/Re для передних колес и задних колес 220/220 (кПа). В этом испытании испытательные шины были установлены на испытательном транспортном средстве (объем 1500 куб. см., полноприводный среднегабаритный седан), и для оценки характеристик кромок (ходовых характеристик, характеристик торможения и поворотных (движение на повороте) характеристик) движение этого испытательного транспортного средства проходило по обледенелому дорожному покрытию. Для оценки характеристик кромок пример 1 оценивали в качестве показателя, принимая характеристику кромок сравнительного примера 1 за 100. Характеристики кромок оценивали по прошедшему времени, необходимому для того, чтобы расстояние продвижения достигало 30 м после старта из неподвижного состояния на обледенелом дорожном покрытии. Характеристики торможения оценивали по тормозному пути, когда срабатывало усилие торможения АБС (Антиблокировочная тормозная система) на скорости 40 км/ч. Поворотные характеристики оценивали по радиусу поворота, когда поворот выполнялся на аналогичной скорости 40 км/ч.

[0037] Результаты оценки показаны в таблице 1.

[0038] Как показано выше, в примере сопротивляемость выпадению была улучшена во всех направлениях за исключением поперечного направления основанием 4, имеющим продольно удлиненную ассиметричную форму.

[0039] В настоящем документе отмечено, что настоящее изобретение не ограничено конструкциями вышеописанных вариантов осуществления, и могут быть выполнены разнообразные модификации.

[0040] В вышеописанном варианте осуществления первая кромка 15 первой выступающей части 14 стерженька 5 расположена на ведомой стороне шины таким образом, что она проходит перпендикулярно направлению окружности шины вдоль направления ширины шины, однако первая кромка 15 может быть также расположен на ведущей стороне шины. Это позволяет упростить торможение кромкой 15.

[0041] Кроме того, в вышеописанном варианте осуществления стерженек 5 имеет многоугольную форму с нечетным количеством вершин на виде сверху, однако выступ 5 также может быть образован единым прямолинейным участком и другим дугообразным участком. В этом случае, дугообразный участок может иметь по существу круглую дугообразную форму, соединенную множеством линейных сегментов, более коротких, чем прямолинейный участок.

[0042] В вышеописанном варианте осуществления параллельные участки двухступенчатого стерженька 5 и линейный участок 9 основания 4 расположены в одной из областей, разделенных в направлении продольной оси поперечной осью; однако они могут быть также расположены на противоположных сторонах.

ПОЗИЦИОННЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

[0043]

1: Шиповой штифт

2: Корпус

3: Шейка

4: Основание

5: Стерженек

7: Конусообразная поверхность

9: Линейный участок

10: Наклонный участок

11: Выступающий участок

12: Дугообразный участок

13: Конусообразная поверхность

14: Первая выступающая часть

15: Первая кромка

16: Вторая кромка

17: Третья кромка

18: Четвертая кромка

19: Пятая кромка

20: Вторая выступающая часть

21: Шестая кромка

22: Седьмая кромка

23: Восьмая кромка

24: Девятая кромка

25: Протекторная часть

26: Отверстие для штифта

27: Участок небольшого диаметра

28: Участок большого диаметра

Изобретение относится к автомобильной промышленности. Шиповой штифт содержит: цилиндрический корпус 2, проходящий в направлении центральной оси, и основание, расположенное на стороне одного конца корпуса. На виде сверху основание 2 разделено на первую область и вторую область поперечной осью, перпендикулярной центральной оси, и на внешней периферии первой области образован линейный участок 9, параллельный поперечной оси, причем основание 2 образовано асимметрично относительно поперечной оси вдоль направления продольной оси, перпендикулярного поперечной оси. Технический результат – повышение устойчивости к выпадению шипа из протектора и улучшение сцепления шины с дорожной поверхностью. 4 н. и 5 з.п. ф-лы, 7 ил., 1 табл.

1. Шиповой штифт, установленный в отверстии для штифта пневматической шины и содержащий:

цилиндрический корпус, проходящий в направлении центральной оси; и

основание, расположенное на стороне одного конца корпуса, причем основание на виде сверху является симметричным относительно продольной оси, перпендикулярной центральной оси, и разделено на первую область и вторую область поперечной осью, перпендикулярной центральной оси и продольной оси, и образовано асимметрично относительно поперечной оси в продольном направлении за счет образования линейного участка, параллельного поперечной оси на внешней периферии первой области,

причем основание расположено таким образом, что продольная ось основания выровнена с направлением окружности пневматической шины и имеет большую длину в направлении продольной оси, чем в направлении поперечной оси на виде сверху, и

основание имеет дугообразный участок, центрированный на центральной оси корпуса.

2. Шиповой штифт по п. 1, в котором основание содержит наклонные участки, которые наклонены линейно к продольной оси от соответствующих сторон в направлении поперечной оси.

3. Шиповой штифт по п. 2, в котором наклонные участки образованы во второй области.

4. Шиповой штифт по любому из пп. 1-3, в котором основание образовано таким образом, чтобы проходить от корпуса по всей его окружности на виде сверху.

5. Шиповой штифт по любому из пп. 1-3, в котором корпус содержит конусообразную поверхность на периферии верхнего конца.

6. Шиповой штифт по любому одному из пп. 1-3, в котором основание образовано таким образом, чтобы проходить от корпуса по всей его окружности на виде сверху, а корпус содержит конусообразную поверхность на периферии верхнего конца.

7. Шипованная шина, содержащая:

шиповой штифт по любому из пп. 1-3 и

отверстия для штифта, которые образованы на протекторной части и в которых установлен шиповой штифт.

8. Пневматическая шина, содержащая:

шиповой штифт, имеющий конструкцию по любому из пп. 1-3, основание которого образовано таким образом, чтобы проходить от корпуса по всей его окружности на виде сверху; и

отверстия для штифта, которые образованы на протекторной части и в которых установлен шиповой штифт.

9. Пневматическая шина, содержащая:

шиповой штифт, имеющий конструкцию по любому из пп. 1-3, образованную таким образом, чтобы проходить от корпуса по всей его окружности на виде сверху, и корпус которого содержит конусообразную поверхность на периферии верхнего конца; и

отверстия для штифта, которые образованы на протекторной части и в которых установлен шиповой штифт.