ШИПОВАЯ ШПИЛЬКА И ШИНА, СОДЕРЖАЩАЯ ШИПОВУЮ ШПИЛЬКУ Российский патент 2023 года по МПК B60C11/16 

Область техники

Настоящее изобретение относится к шиповой шпильке и шине, включающей ее, в частности к шиповой шпильке, которая может обеспечить улучшенные шумовые характеристики и устойчивость к выпадению шпильки, а также к шине, включающей ее.

Уровень техники

Среди пневматических шин, обеспечивающих улучшенные ходовые характеристики на обледенелых и заснеженных дорожных покрытиях, известна шипованная шина, включающая в себя шиповую шпильку, вставленную в участок протектора (см., например, патентную публикацию WO 2018/078941). Шиповая шпилька включает в себя участок корпуса, заглубляемый в участок протектора шины, верхушечный участок, который выступает из верхушечной стороны участка корпуса и контактирует с дорожным покрытием, и фланцевую часть, расположенную на опорной торцевой стороне участка корпуса. Кроме того, верхушечный участок шиповой шпильки преимущественно контактирует с обледенелым дорожным покрытием и во время движения шипованной шины демонстрирует краевой эффект, и в результате обеспечиваются еще более превосходные характеристики на льду по сравнению с нешипованной шиной.

К сожалению, из-за шипованной шпильки, изготовленной из металлосодержащего соединения, шипованная шина обладает худшими шумовыми характеристиками по сравнению с нешипованной шиной. С другой стороны, шумовые характеристики нешипованной шины без шиповой шпильки ухудшаются по мере износа шипованной шины, тогда как шумовые характеристики шипованной шины, как правило, улучшаются по мере износа шиповой шпильки. Таким образом, весьма желательно улучшать шумовые характеристики шипованной шины в новом состоянии. Кроме того, в шипованной шине возможно выпадение шиповой шпильки во время движения, и желательно повышать устойчивость к выпадению шпильки.

Техническая проблема

Цель настоящего изобретения состоит в обеспечении шиповой шпильки, которая может обеспечить улучшенные шумовые характеристики и устойчивость к выпадению шпильки, а также шины, включающей ее в себя.

Решение проблемы

Для достижения описанной выше цели шиповая шпилька в соответствии с настоящим изобретением включает в себя участок корпуса, заглубляемый в участок протектора шины, верхушечный участок, выступающий из верхушечной стороны участка корпуса, и фланцевую часть, расположенную на опорной торцевой стороне участка корпуса. В шиповой шпильке участок корпуса имеет площадь поперечного сечения в плоскости, перпендикулярной центральной оси участка корпуса, изменяющуюся вдоль центральной оси участка корпуса, а площадь Sa поперечного сечения в местоположении максимальной ширины участка корпуса и площадь Sb поперечного сечения в местоположении вершины участка корпуса удовлетворяют соотношению 0,30 ≤ Sb/Sa ≤ 0,80.

Для достижения описанной выше цели шина в соответствии с настоящим изобретением дополнительно включает в себя шиповую шпильку, описанную выше, расположенную на участке протектора.

Преимущества изобретения

В соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения участок корпуса шиповой шпильки имеет площадь поперечного сечения в плоскости, перпендикулярной центральной оси участка корпуса, изменяющуюся вдоль центральной оси участка корпуса, а площадь Sa поперечного сечения в местоположении максимальной ширины участка корпуса и площадь Sb поперечного сечения в местоположении вершины участка корпуса удовлетворяют соотношению 0,30 ≤ Sb/Sa ≤ 0,80. В результате уменьшается контакт между участком корпуса шиповой шпильки, когда шина новая, и дорожными покрытиями при размещении шиповой шпильки на участке протектора шины и достигается улучшение шумовых характеристик. Дополнительно, когда значение Sb/Sa установлено в пределах описанного выше диапазона, вероятность выпадения шиповой шпильки, установленной в участок протектора, во время движения снижается, что позволяет улучшить устойчивость к выпадению шпильки и обеспечить оптимальную точность вставки шиповой шпильки.

В соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения по меньшей мере один углубленный участок, углубленный к центральной оси участка корпуса, и пара выступающих участков, расположенных на обеих сторонах углубленного участка, предпочтительно образованы на наружной кольцевой поверхности участка корпуса. В этом случае контактная зона между участком корпуса и резиной увеличивается, когда углубленный участок, образованный на наружной кольцевой поверхности участка корпуса, близко контактирует с установочным отверстием в участке протектора, что обеспечивает удовлетворительное удерживание шиповой шпильки. Контактное давление между участком корпуса и резиной дополнительно увеличивается в паре выступающих участков, расположенных на обеих сторонах углубленного участка, что обеспечивает удовлетворительное удерживание шиповой шпильки. В результате может повыситься устойчивость к выпадению шпильки. Кроме того, при обеспечении углубленного участка и выступающих участков на наружной кольцевой поверхности участка корпуса уменьшается площадь сегментов участка корпуса, которые одновременно контактируют с дорожным покрытием. Такая конструкция также способствует улучшению шумовых характеристик. В частности, размещение углубленного участка и выступающих участков в направлении вдоль окружности шины (направление движения транспортного средства) может оказать существенное влияние на улучшение шумовых характеристик.

Предпочтительно участок корпуса имеет форму, включающую продольное направление, если смотреть в направлении центральной оси, а выступающие участки расположены выступающими по направлению к поперечному направлению, перпендикулярному продольному направлению. Другими словами, углубленный участок, проходящий вдоль продольного направления участка корпуса, эффективно увеличивает контактную зону между участком корпуса и резиной и может повысить устойчивость к выпадению шпильки. В частности, когда поперечное направление участка корпуса совмещено с направлением вдоль окружности шины (направление движения транспортного средства), краевая линия контакта участка корпуса с дорожным покрытием изогнута углубленным участком. Это может оказать существенное влияние на улучшение шумовых характеристик.

Максимальная ширина WB1 в местоположении максимальной ширины участка корпуса, максимальная ширина WP1 верхушечного участка и максимальная ширина WC1 в местоположении вершины участка корпуса предпочтительно удовлетворяют соотношению WB1 > WC1 > WP1, 0,30 ≤ WP1/WB1 ≤ 0,60 и 0,50 ≤ WC1/WB1 ≤ 0,80. Выполнение указанного соотношения для максимальной ширины WB1 в местоположении максимальной ширины участка корпуса, максимальной ширины WP1 верхушечного участка и максимальной ширины WC1 в местоположении вершины участка корпуса может улучшить шумовые характеристики и устойчивость к выпадению шпильки и одновременно сохранить эксплуатационные характеристики на льду удовлетворительным образом.

Плоскость, включая поперечное сечение, в котором площадь поперечного сечения участка корпуса является максимальной, определена как A, а плоскость, которая находится на верхушечной стороне от плоскости A и включает в себя поперечное сечение, в котором площадь поперечного сечения участка корпуса является минимальной, определена как B, а участок корпуса предпочтительно включает в себя вертикальную область, в которой расстояние La между точкой a на линии контура участка корпуса на плоскости A и центральной осью участка корпуса и расстояние Lb между точкой b, которая представляет собой точку на линии контура участка корпуса на плоскости B и находится в местоположении, соответствующем точке a, и центральной осью участка корпуса удовлетворяют соотношению 0 ≤ (La - Lb) / La ≤ 0,1. Обеспечение такой вертикальной области приводит к равномерному контакту резины с вертикальной областью вдоль центральной оси участка корпуса, что позволяет эффективно улучшить устойчивость к выпадению шпильки.

Предпочтительно участок корпуса имеет форму, включающую продольное направление, если смотреть в направлении центральной оси, а вертикальная область расположена в поперечном направлении, перпендикулярном продольному направлению. В этом случае наклонная поверхность образована в продольном направлении участка корпуса в соответствии с параметром Sb/Sa, а в поперечном направлении участка корпуса наклонная поверхность не предусмотрена. За счет обеспечения таким способом наклонной поверхности в продольном направлении участка корпуса можно эффективно повысить снижение массы и улучшить шумовые характеристики. Благодаря обеспечению вертикальной области в поперечном направлении участка корпуса можно эффективно повысить устойчивость к выпадению шпильки.

Предпочтительно участок корпуса предпочтительно имеет форму, включающую продольное направление, если смотреть в направлении центральной оси, а минимальное значение WB2 и максимальное значение WB3 размера участка корпуса, измеренные вдоль поперечного направления, перпендикулярного продольному направлению, удовлетворяют соотношению 1,05 ≤ WB3/WB2 ≤ 1,30. В результате можно сбалансированно улучшить устойчивость к выпадению шпильки и шумовые характеристики.

Участок корпуса предпочтительно имеет множество наклонных поверхностей, имеющих разные углы наклона относительно плоскости, перпендикулярной центральной оси участка корпуса между местоположением максимальной ширины и местоположением вершины. За счет обеспечения множества наклонных поверхностей, имеющих разные углы наклона между местоположением максимальной ширины и местоположением вершины участка корпуса, уменьшается площадь сегментов участка корпуса, которые одновременно контактируют с дорожным покрытием. В результате могут эффективно улучшиться шумовые характеристики.

Предпочтительно участок корпуса имеет форму, включающую продольное направление, если смотреть в направлении центральной оси, два углубленных участка, углубленных по направлению к центральной оси участка корпуса, и пара выступающих участков, расположенных на обеих сторонах каждого из углубленных участков, образованы на наружной кольцевой поверхности участка корпуса, выступающие участки расположены выступающими по направлению к поперечному направлению, перпендикулярному продольному направлению, между местоположением максимальной ширины и местоположением вершины участка корпуса образовано множество наклонных поверхностей, и множество наклонных поверхностей расположено вдоль поперечного направления. За счет создания такой конструкции можно сбалансированно улучшить устойчивость к выпадению шпильки и шумовые характеристики.

Верхняя поверхность верхушечного участка предпочтительно включает в себя выпуклый участок, имеющий искривленную поверхность, и плоский участок, расположенный вокруг выпуклого участка. За счет обеспечения выпуклого участка, имеющего искривленную поверхность на верхней поверхности верхушечного участка, снижается шум при контакте с дорожным покрытием. За счет объединения плоского участка с выпуклым участком можно дополнительно обеспечить эффект разброса частот шума, что позволит эффективно улучшить шумовые характеристики.

Соответственно, для шины, включающей в себя шиповую шпильку, выполненную, как описано выше, расположенной на участке протектора, шумовые характеристики и устойчивость к выпадению шпильки могут быть улучшены по сравнению с известной шиной.

В шине в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения участок корпуса предпочтительно имеет множество наклонных поверхностей, имеющих разные углы наклона относительно плоскости, перпендикулярной центральной оси участка корпуса между местоположением максимальной ширины и местоположением вершины, а угол наклона наклонной поверхности, наклоненной к стороне вталкивания, предпочтительно больше угла наклона наклонной поверхности, наклоненной к стороне выталкивания. За счет создания такой конфигурации уменьшается шум при контакте с дорожным покрытием и усиливается эффект разброса частот шума, что позволяет значительно улучшить шумовые характеристики.

Шина в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения предпочтительно представляет собой пневматическую шину, но может представлять собой и непневматическую шину. В случае пневматической шины ее внутренняя часть может быть заполнена любым газом, включая воздух и инертный газ, такой как азот.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 - вид в перспективе, иллюстрирующий шиповую шпильку в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 2 - вид в горизонтальной проекции шиповой шпильки, показанной на Фиг. 1;

Фиг. 3 - вид сбоку шиповой шпильки, показанной на Фиг. 1;

Фиг. 4 - вид в перспективе, иллюстрирующий шиповую шпильку в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 5 - вид в горизонтальной проекции шиповой шпильки, показанной на Фиг. 4;

Фиг. 6 - вид сбоку шиповой шпильки, показанной на Фиг. 4;

Фиг. 7 - вид в горизонтальной проекции, иллюстрирующий шиповую шпильку в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 8 - вид сбоку шиповой шпильки, показанной на Фиг. 7;

Фиг. 9 - вид в горизонтальной проекции, иллюстрирующий шиповую шпильку в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 10 - вид сбоку шиповой шпильки, показанной на Фиг. 9;

Фиг. 11 - вид в меридиональном поперечном сечении, иллюстрирующий пример пневматической шины в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения; и

Фиг. 12 - вид в горизонтальной проекции, иллюстрирующий шиповую шпильку, расположенную на участке протектора пневматической шины.

Описание вариантов осуществления изобретения

Ниже будут подробно описаны конфигурации вариантов осуществления настоящего изобретения со ссылкой на приложенные графические материалы. На Фиг. 1-3 представлена шиповая шпилька в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

Как показано на Фиг. 1-3, шиповая шпилька P в соответствии с настоящим вариантом осуществления включает в себя участок 10 корпуса, заглубляемый в участок протектора шины, верхушечный участок 11, выступающий из верхней стороны участка 10 корпуса, и входит в контакт с дорожным покрытием, и фланцевую часть 12, расположенную на опорной торцевой стороне участка 10 корпуса. Участок 10 корпуса проходит вдоль центральной оси X и имеет конструкцию, которая больше всего образует утолщение на средней части в продольном направлении. Два углубленных участка 13, 13, которые углублены при искривлении по направлению к центральной оси X участка 10 корпуса, образованы на наружной кольцевой поверхности участка 10 корпуса, а пара выступающих участков 14, 14 образована на обеих сторонах каждого углубленного участка 13. Участок 10 корпуса и фланцевая часть 12 дополнительно выполнены как единое целое из одного и того же металлического материала. Металлический материал, образующий верхушечный участок 11, имеет более высокую степень твердости, чем металлический материал, образующий участок 10 корпуса и фланцевую часть 12, а верхушечный участок 11 обрабатывается как единое целое с участком 10 корпуса.

В шиповой шпильке P площадь поперечного сечения участка 10 корпуса в плоскости, перпендикулярной центральной оси X, изменяется вдоль центральной оси X участка 10 корпуса, а площадь Sa поперечного сечения в местоположении максимальной ширины участка 10 корпуса и площадь Sb поперечного сечения в местоположении вершины участка 10 корпуса удовлетворяют соотношению 0,30 ≤ Sb/Sa ≤ 0,80. Местоположение максимальной ширины участка 10 корпуса представляет собой местоположение, в котором размер участка 10 корпуса в направлении, перпендикулярном центральной оси X, является максимальным. С другой стороны, местоположение вершины участка 10 корпуса представляет собой местоположение верхней поверхности на стороне верхушечного участка 11 в участке 10 корпуса. Как показано на Фиг. 2, участок 10 корпуса имеет максимальную ширину WC1 в местоположении вершины, тогда как участок 10 корпуса имеет максимальную ширину WB1 в местоположении максимальной ширины. Кроме того, как показано на Фиг. 3, когда плоскость A, перпендикулярная центральной оси X, определена в местоположении максимальной ширины участка 10 корпуса, а плоскость B, перпендикулярная центральной оси X, определена в местоположении вершины участка 10 корпуса, площадь Sa поперечного сечения участка 10 корпуса в плоскости A и площадь Sb поперечного сечения участка 10 корпуса в плоскости B удовлетворяют вышеописанному соотношению. В результате в участке 10 корпуса наклонная поверхность 15, которая наклонена относительно плоскостей A и B, перпендикулярных центральной оси X участка 10 корпуса, образована между местоположением максимальной ширины и местоположением вершины. Другими словами, площадь поперечного сечения участка 10 корпуса на плоскости, перпендикулярной центральной оси X, постепенно уменьшается от местоположения максимальной ширины к местоположению вершины. На Фиг. 2 площадь Sa поперечного сечения соответствует площади области, окруженной линией Ra контура участка 10 корпуса, а площадь Sb поперечного сечения соответствует площади области, окруженной линией Rb контура участка 10 корпуса.

Таким образом, в шиповой шпильке P площадь поперечного сечения участка 10 корпуса в плоскости, перпендикулярной центральной оси X, изменяется вдоль центральной оси X участка 10 корпуса, а площадь Sa поперечного сечения в местоположении максимальной ширины участка 10 корпуса и площадь Sb поперечного сечения в местоположении вершины участка 10 корпуса удовлетворяют соотношению 0,30 ≤ Sb/Sa ≤ 0,80. В шине, в которой шиповая шпилька P размещается на участке протектора шины, за счет этого может быть уменьшен контакт между участком 10 корпуса шиповой шпильки P в новом состоянии и дорожным покрытием и улучшены шумовые характеристики. Когда значение Sb/Sa установлено в пределах описанного выше диапазона, вероятность выпадения шиповой шпильки, установленной в участок протектора, во время движения дополнительно снижается, что позволяет улучшить устойчивость к выпадению шпильки и обеспечить удовлетворительную вставку шиповой шпильки.

В данном случае, когда значение Sb/Sa составляет менее 0,30, точность вставки шиповой шпильки P чрезвычайно ухудшается, и, наоборот, когда значение Sb/Sa выше 0,80, эффекта улучшения шумовых характеристик и устойчивости к выпадению шпильки достичь невозможно. В частности, площадь Sa поперечного сечения в местоположении максимальной ширины участка 10 корпуса и площадь Sb поперечного сечения в местоположении вершины участка 10 корпуса предпочтительно удовлетворяют соотношению 0,40 ≤ Sb/Sa ≤ 0,65.

В шиповой шпильке P по меньшей мере один углубленный участок 13, углубленный к центральной оси X участка 10 корпуса и пара выступающих участков 14, 14, расположенных на обеих сторонах углубленного участка 13, образованы на наружной кольцевой поверхности участка 10 корпуса. В этом случае, когда углубленный участок 13, образованный на наружной кольцевой поверхности участка 10 корпуса, находится в тесном контакте с установочным отверстием в участке протектора, контактная зона между участком 10 корпуса и резиной увеличивается, что обеспечивает удовлетворительное удерживание шиповой шпильки P. С другой стороны, в паре выступающих участков 14, 14, расположенных на обеих сторонах углубленного участка 13, контактное давление между участком 10 корпуса и резиной увеличивается, обеспечивая удовлетворительное удерживание шиповой шпильки P. В результате может повыситься устойчивость к выпадению шпильки. Когда углубленный участок 13 и выступающий участок 14 обеспечены на наружной кольцевой поверхности участка 10 корпуса, площадь сегментов участка 10 корпуса, которые одновременно соприкасаются с дорожным покрытием, дополнительно уменьшается. Соответственно, такая конструкция также способствует улучшению шумовых характеристик. В частности, когда углубленный участок 13 и выступающий участок 14 расположены в направлении вдоль окружности шины (направление движения транспортного средства), может быть получен эффект существенного улучшения шумовых характеристик. Следует отметить, что количество углубленных участков 13, установленных на наружной кольцевой поверхности участка 10 корпуса, может составлять один, два или более.

В случае, когда участок 10 корпуса имеет форму, включающую продольное направление L, если смотреть в направлении центральной оси X участка 10 корпуса (см. Фиг. 2), выступающий участок 14 предпочтительно расположен выступающим по направлению к поперечному направлению S, перпендикулярному продольному направлению L. Другими словами, углубленный участок 13 проходит вдоль продольного направления L участка 10 корпуса, и, таким образом, происходит эффективное увеличение площади контакта между участком 10 корпуса и резиной, а устойчивость к выпадению шпильки может быть улучшена. В частности, когда поперечное направление S участка 10 корпуса совмещено с направлением вдоль окружности шины (направление движения транспортного средства), краевая линия контакта участка 10 корпуса с дорожным покрытием искривлена углубленным участком 13, и, таким образом, может быть получен эффект существенного улучшения шумовых характеристик.

В шиповой шпильке P максимальная ширина WB1 в местоположении максимальной ширины участка 10 корпуса, максимальная ширина WP1 верхушечного участка 11 и максимальная ширина WC1 в местоположении вершины участка 10 корпуса предпочтительно удовлетворяют соотношениям WB1 > WC1 > WP1, 0,30 ≤ WP1/WB1 ≤ 0,60 и 0,50 ≤ WC1/WB1 ≤ 0,80. Выполнение указанного соотношения для максимальной ширины WB1 в местоположении максимальной ширины участка 10 корпуса, максимальной ширины WP1 верхушечного участка 11 и максимальной ширины WC1 в местоположении вершины участка 10 корпуса может улучшить шумовые характеристики и устойчивость к выпадению шпильки и одновременно удовлетворительно сохранить эксплуатационные характеристики на льду.

В данном случае, когда значение WP1/WB1 составляет менее 0,30, характеристики на льду ухудшаются, и, наоборот, когда значение WP1/WB1 выше 0,60, эффект улучшения шумовых характеристик уменьшается. Когда значение WC1/WB1 составляет менее 0,50, точность вставки шиповой шпильки P ухудшается, и, наоборот, когда значение WC1/WB1 выше 0,80, эффект улучшения шумовых характеристик и устойчивости к выпадению шпильки дополнительно уменьшается.

В шиповой шпильке P плоскость, включая поперечное сечение, в котором площадь поперечного сечения участка 10 корпуса является максимальной, определена как A, а плоскость, которая находится на верхушечной стороне от плоскости A и включает в себя поперечное сечение, в котором площадь поперечного сечения участка 10 корпуса является минимальной, определена как B, а участок 10 корпуса предпочтительно включает в себя вертикальную область V, в которой расстояние La между точкой a на линии контура участка 10 корпуса на плоскости A и центральной осью участка 10 корпуса и расстояние Lb между точкой b, которая представляет собой точку на линии контура участка 10 корпуса на плоскости B и находится в местоположении, соответствующем точке a, и центральной осью участка 10 корпуса, удовлетворяют соотношению 0 ≤ (La - Lb) / La ≤ 0,1. То, что точка b находится в местоположении, соответствующем точке a, означает, что вокруг центральной оси X фаза точки b вокруг этой оси и фаза точки a вокруг этой оси совпадают друг с другом.

Такая вертикальная область V образует поверхность стенки, которая проходит по существу параллельно центральной оси X от местоположения вершины участка 10 корпуса к опорной торцевой стороне участка 10 корпуса и представляет собой область, по существу не содержащую наклонную поверхность 15. Обеспечение вертикальной области V приводит к равномерному контакту резины с вертикальной областью V вдоль центральной оси X участка 10 корпуса, что позволяет эффективно улучшить устойчивость к выпадению шпильки. При этом в области, в которой значение (La - Lb) / La составляет более 0,1, эффект улучшения устойчивости к выпадению шпильки уменьшается.

В случае когда участок 10 корпуса имеет форму, включающую продольное направление L, если смотреть в направлении центральной оси X участка 10 корпуса, вертикальная область V дополнительно предпочтительно расположена в поперечном направлении S, перпендикулярном продольному направлению L. В этом случае наклонная поверхность 15 образована в продольном направлении L участка 10 корпуса в соответствии с параметром Sb/Sa, однако в поперечном направлении S участка 10 корпуса наклонная поверхность 15 не предусмотрена. Таким образом, за счет обеспечения наклонной поверхности 15 в продольном направлении L участка 10 корпуса можно эффективно повысить снижение массы и улучшить шумовые характеристики. Благодаря обеспечению вертикальной области V в поперечном направлении S участка 10 корпуса можно эффективно повысить устойчивость к выпадению шпильки.

Как показано на Фиг. 2, в шиповой шпильке P в случае, когда участок 10 корпуса имеет форму, включающую продольное направление L, если смотреть в направлении центральной оси X участка 10 корпуса, минимальное значение WB2 и максимальное значение WB3 размера участка 10 корпуса, измеренное вдоль поперечного направления S, перпендикулярного продольному направлению L, удовлетворяют соотношению 1,05 ≤ WB3/WB2 ≤ 1,30. В результате можно сбалансированно улучшить устойчивость к выпадению шпильки и шумовые характеристики.

В данном случае, когда значение WB3/WB2 составляет менее 1,05, эффект повышения устойчивости к выпадению шпильки и шумовых характеристик уменьшается, и, наоборот, когда значение WB3/WB2 составляет более 1,30, форма участка 10 корпуса становится напряженной, и, таким образом, операция прочной вставки шиповой шпильки P затрудняется. В частности, минимальное значение WB2 и максимальное значение WB3 размера участка 10 корпуса, измеренные вдоль поперечного направления S, перпендикулярного продольному направлению L, предпочтительно удовлетворяют соотношению 1,10 ≤ WB3/WB2 ≤ 1,25.

На Фиг. 4-6 представлена шиповая шпилька в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения. На Фиг. 4-6 компоненты, идентичные показанным на Фиг. 1-3, обозначены одинаковыми ссылочными позициями. Подробное описание этих компонентов опущено. В настоящем варианте осуществления между местоположением максимальной ширины и местоположением вершины участка 10 корпуса образовано множество наклонных поверхностей 15, наклоненных относительно плоскостей A и B, перпендикулярных центральной оси X участка 10 корпуса. Угол θ наклона наклонной поверхности 15 относительно плоскостей A и B, перпендикулярных центральной оси X участка 10 корпуса, например, установлен в диапазоне от 30° до 65°. Углы θ наклона множества наклонных поверхностей 15 могут быть одинаковыми или могут отличаться друг от друга.

Например, при условии, что углы θa и θf наклона наклонных поверхностей 15a-15f могут быть установлены на одно и то же значение. В другом варианте осуществления углы θa-θc наклона наклонных поверхностей 15a-15c, расположенных на одной стороне в продольном направлении L участка 10 корпуса, и наклонных поверхностей 15d-15f, расположенных на другой стороне в продольном направлении L участка 10 корпуса, могут отличаться друг от друга, углы θb и θe наклона наклонных поверхностей 15b и 15e, расположенных на центральной стороне в поперечном направлении S участка 10 корпуса, и наклонных поверхностей 15a, 15c, 15d и 15f, расположенных на обеих концевых сторонах в поперечном направлении S участка 10 корпуса, могут отличаться друг от друга, углы θa и θd наклона наклонных поверхностей 15a и 15d, расположенных на одной стороне в поперечном направлении S участка 10 корпуса, и углы наклона наклонных поверхностей 15c и 15f, расположенных на одной стороне в поперечном направлении S участка 10 корпуса, могут отличаться друг от друга, а углы θa и θf наклона наклонных поверхностей 15a и 15f, расположенных на одной диагональной линии участка 10 корпуса, и углы θc и θd наклона наклонных поверхностей 15c и 15d, расположенных на другой диагональной линии участка 10 корпуса, могут отличаться друг от друга.

В частности, когда участок 10 корпуса обеспечен множеством наклонных поверхностей 15, имеющих разные углы θ наклона относительно плоскостей A и B, перпендикулярных центральной оси X участка 10 корпуса между местоположением максимальной ширины и местоположением вершины, площадь сегментов участка 10 корпуса, которые одновременно контактируют с дорожным покрытием, уменьшается, что позволяет эффективно улучшить шумовые характеристики.

В варианте осуществления, показанном на Фиг. 4-6, участок 10 корпуса имеет форму, включающую продольное направление L, если смотреть в направлении центральной оси X, на наружной кольцевой поверхности участка 10 корпуса образованы два углубленных участка 13, углубленных по направлению к центральной оси X участка 10 корпуса, и пара выступающих участков 14, 14, расположенных на обеих сторонах каждого из углубленных участков 13, выступающие участки 14 расположены выступающими по направлению к поперечному направлению S, перпендикулярному продольному направлению L, между местоположением максимальной ширины и местоположением вершины участка 10 корпуса образовано множество наклонных поверхностей 15, и множество наклонных поверхностей 15 расположено вдоль поперечного направления S. За счет создания такой конструкции можно сбалансированно улучшить устойчивость к выпадению шпильки и шумовые характеристики.

На Фиг. 7 и 8 представлена шиповая шпилька в соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения. На Фиг. 7 и 8 компоненты, которые аналогичны компонентам, показанным на Фиг. 1-6, обозначены одинаковыми ссылочными позициями, и подробное описание этих компонентов будет опущено. В этом варианте осуществления верхняя поверхность верхушечного участка 11 имеет два выпуклых участка 16, имеющих искривленные поверхности, и плоский участок 17, расположенный вокруг выпуклых участков 16. За счет обеспечения выпуклых участков 16, имеющих искривленные поверхности на верхней поверхности верхушечного участка 11, снижается шум при контакте с дорожным покрытием. За счет объединения плоского участка 17 с выпуклым участком 16 можно дополнительно обеспечить эффект разброса частот шума, что позволит эффективно улучшить шумовые характеристики. Величина выступа выпуклого участка 16 относительно плоского участка 17 верхушечного участка 11 не ограничена конкретным значением и предпочтительно устанавливается, например, в диапазоне от 0,1 мм до 0,3 мм.

В каждом варианте осуществления, описанном выше и показанном на Фиг. 1-8, верхушечный участок 11 имеет форму, вытянутую вдоль продольного направления L участка 10 корпуса, однако форма верхушечного участка 11 не имеет конкретных ограничений. Тем не менее форма верхушечного участка 11, вытянутая вдоль продольного направления L участка 10 корпуса, подходит для шиповой шпильки P с точки зрения эксплуатационных характеристик на льду, шумовых характеристик и устойчивости к выпадению шпильки.

На Фиг. 9 и 10 представлена шиповая шпилька в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения. На Фиг. 9 и 10 компоненты, которые аналогичны компонентам, показанным на Фиг. 1-6, обозначены одинаковыми ссылочными позициями. Подробное описание этих компонентов будет опущено. В настоящем варианте осуществления верхушечный участок 11 имеет цилиндрическую форму. Шиповая шпилька P, обеспеченная таким верхушечным участком 11, имеющим цилиндрическую форму, может также улучшать шумовые характеристики и повышать устойчивость к выпадению шпильки.

На Фиг. 11 представлен пример пневматической шины в соответствии с настоящим изобретением. Как показано на Фиг. 11, пневматическая шина Т включает в себя участок 21 протектора, проходящий в направлении вдоль окружности шины и имеющий кольцевую форму, пару участков 22, 22 боковины, расположенных по обеим сторонам от участка 21 протектора, и пару участков 23, 23 борта, расположенных на внутренней стороне участков 22 боковины в радиальном направлении шины.

Между парой участков 23, 23 борта размещен каркасный слой 24. Каркасный слой 24 включает в себя множество армирующих кордов, проходящих в радиальном направлении шины, и загибается назад вокруг сердечника 25 борта, расположенного в каждом из участков 23 борта между внутренней стороной шины и наружной стороной шины. На наружной окружности сердечника 25 борта расположен наполнитель 26 борта, имеющий треугольную форму поперечного сечения и образованный из каучуковой композиции.

С другой стороны, на наружной кольцевой стороне каркасного слоя 24 участка 21 протектора встроено множество слоев 27 брекера. Каждый из слоев 27 брекера включает в себя множество армирующих кордов, которые наклонены относительно направления вдоль окружности шины, и армирующие корды расположены пересекающимися друг с другом между слоями. Например, в слоях 27 брекера угол наклона армирующих кордов относительно направления вдоль окружности шины устанавливают со значением, находящимся в пределах диапазона от 10° до 40°. В качестве армирующих кордов слоев 27 брекера предпочтительно используют стальные корды. Чтобы повысить долговечность при езде с высокой скоростью, на наружной кольцевой стороне слоев 27 брекера располагается по меньшей мере один защитный слой 28 брекера, образованный установкой армирующих кордов, например, под углом не более 5° относительно направления вдоль окружности шины. В качестве армирующих кордов защитного слоя 28 брекера предпочтительно применяют корды из органического волокна, например, из нейлона или арамида.

В пневматической шине T, описанной выше, продольные канавки 31, проходящие в направлении вдоль окружности шины, образованы на участке 21 протектора, и эти продольные канавки 31 образуют множество беговых участков 32. Множество установочных отверстий 33 для установки шиповых шпилек P образованы на беговом участке 32 участка 21 протектора. Шиповая шпилька P расположена на участке 21 протектора таким образом, что ее участок 10 корпуса вставляется в установочное отверстие 33, а верхушечный участок 11 выступает из участка 21 протектора. Внутренний диаметр установочного отверстия 33 несколько меньше наружного диаметра шиповой шпильки P, и шиповая шпилька P, установленная в установочном отверстии 33, надежно удерживается в участке 21 протектора.

Как описано выше, при размещении шиповой шпильки P с заданной конструкцией на участке 21 протектора пневматической шины T можно улучшить шумовые характеристики и повысить устойчивость к выпадению шпильки.

Следует отметить, что армирующая конструкция пневматической шины T, представленной на Фиг. 11, является характерным примером и не ограничивается таковым. Кроме того, рисунок протектора, образованный на участке 21 протектора пневматической шины T, не имеет конкретных ограничений.

На Фиг. 12 показана шиповая шпилька, расположенная на участке протектора пневматической шины. Для случая, в котором обозначено направление R вращения пневматической шины T, участок 10 корпуса предпочтительно включает в себя множество наклонных поверхностей 15, имеющих разные углы θ наклона (например, наклонные поверхности 15a-15f) относительно плоскости, перпендикулярной центральной оси участка 10 корпуса между местоположением максимальной ширины и местоположением вершины, а угол α наклона наклонных поверхностей 15c, 15f, наклоненных к стороне вталкивания, предпочтительно больше угла β наклона наклонных поверхностей 15a, 15d, наклоненных к стороне выталкивания. За счет создания такой конфигурации уменьшается шум при контакте с дорожным покрытием и усиливается эффект разброса частот шума, что позволяет значительно улучшить шумовые характеристики.

Примеры

Были изготовлены пневматические шины размером 205/55R16 94T, отличающиеся только конструкцией шиповой шпильки, расположенной на участке протектора, для типового примера, сравнительных примеров 1-3 и примеров 1-11.

Шины изготавливали в соответствии с типовым примером, сравнительными примерами 1-3 и примерами 1-11. Шины изготавливали со следующими установочными значениями, приведенными в таблице 1 и 2: площадь Sa поперечного сечения в местоположении максимальной ширины участка корпуса, площадь Sb поперечного сечения в местоположении вершины участка корпуса, Sa/Sb, наличие выступающего участка в участке корпуса, направление выступа выступающего участка в участке корпуса, наличие продольного направления в участке корпуса, расстояние La, расстояние Lb, (La - Lb) / La, минимальное значение WB3 размера участка корпуса в поперечном направлении, максимальное значение WB2 размера участка корпуса в боковом направлении, WB3/WB2, максимальная ширина WB1 в местоположении максимальной ширины участка корпуса, максимальная ширина WC1 в местоположении вершины участка корпуса, максимальная ширина WP1 верхушечного участка, WP1/WB1, WC1/WB1, угол наклона α наклонной поверхности со стороны вталкивания, угол наклона β наклонной поверхности со стороны выталкивания, наличие выпуклого участка в верхушечном участке и количество выпуклых участков в верхушечном участке.

Для этих испытательных шин шумовые характеристики, устойчивость к выпадению шпильки и точность вставки шпильки оценивали с использованием описанных ниже способов испытаний, а результаты приведены в таблицах 1 и 2.

Шумовые характеристики

Каждую испытательную шину монтировали на колесо, имеющее размер диска 16 × 6. 5J, установленное на переднеприводном транспортном средстве с рабочим объемом двигателя 1,4 л, и накачивали до предусмотренного для данного транспортного средства давления, а органолептическую оценку шума шпилек проводили во время тест-драйва на испытательной трассе, включая сухие асфальтовые дорожные покрытия. Результаты оценивания выражены в виде индексных значений, при этом значение типового примера было принято за 100. Более высокие индексные значения обозначают лучшие шумовые характеристики.

Устойчивость к выпадению шпильки

Каждую испытательную шину монтировали на колесо, имеющее размер диска 16 × 6,5 J, установленное на переднеприводном транспортном средстве с рабочим объемом двигателя 1,4 л, накачивали до предусмотренного для данного транспортного средства давления и проезжали 20 000 км в заданном режиме вождения в городской среде на испытательной трассе, включая сухие асфальтовые дорожные покрытия, а затем измеряли количество выпавших шиповых шпилек. Результаты оценки выражали в виде индексных значений с использованием обратных значений измерений, при этом результатам для типового примера присваивали индексное значение 100. Большие индексные значения обозначают большую устойчивость к выпадению шпильки.

Точность вставки шпильки

Для каждой испытательной шины шиповые шпильки вставляли во множество установочных отверстий, образованных в участке протектора, с помощью устройства для вставки шпилек и подсчитывали количество шиповых шпилек, вставленных в наклонном состоянии. Результаты оценки выражали в виде индексных значений с использованием обратных значений измерений, при этом результатам для типового примера присваивали индексное значение 100. Большие индексные значения обозначают большую точность вставки шпильки. Когда индексное значение составляет 95 или более, точность вставки шпильки является хорошей.

Таблица 1

Типовой пример Сравнительный пример Сравнительный пример Сравнительный пример Пример Пример Пример Пример 1 2 3 1 2 3 4 Площадь Sa поперечного сечения в местоположении максимальной ширины участка корпуса (мм²) 33,2 33,2 33,2 32,6 33,2 33,2 33,2 33,2 Площадь Sb поперечного сечения в местоположении максимальной ширины участка корпуса (мм²) 33,2 8,3 29,9 32,6 10,0 15,3 21,6 26,6 Sa/Sb 1,00 0,25 0,90 1,00 0,30 0,46 0,65 0,80 Наличие выступающего участка в участке корпуса Нет Нет Нет Нет Нет Нет Нет Нет Направление выступа выступающего участка в участке корпуса - - - - - - - - Наличие продольного направления в участке корпуса Нет Нет Нет Да Нет Нет Нет Нет Расстояние La (мм) - - - 3,4 - - - - Расстояние Lb (мм) - - - 3,4 - - - - (La - Lb) / La - - - 0 - - - - Минимальное значение WB3 размера участка корпуса в поперечном направлении (мм) (6,5) (6,5) (6,5) 4,8 (6,5) (6,5) (6,5) (6,5) Максимальное значение WB2 размера участка корпуса в поперечном направлении (мм) (6,5) (6,5) (6,5) 4,8 (6,5) (6,5) (6,5) (6,5) WB3/WB2 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 Максимальная ширина WB1 в местоположении максимальной ширины участка корпуса (мм) 6,5 6,5 6,5 6,8 6,5 6,5 6,5 6,5 Максимальная ширина WC1 в местоположении вершины участка корпуса (мм) 6,5 1,6 5,9 6,8 2,0 3,0 4,2 5,2 Максимальная ширина WP1 верхушечного участка (мм) 3,0 1,6 3,0 3,0 2,0 3,0 3,0 3,0 WP1/WB1 0,46 0,25 0,46 0,44 0,30 0,46 0,46 0,46 WC1/WB1 1,00 0,25 0,90 1,00 0,30 0,46 0,65 0,80 Угол α наклона наклонной поверхности на стороне вталкивания (°) - 30 30 - 30 30 30 30 Угол β наклона наклонной поверхности на стороне выталкивания (°) - 30 30 - 30 30 30 30 Наличие выпуклого участка в верхушечном участке Нет Нет Нет Нет Нет Нет Нет Нет Количество выпуклых участков в верхушечном участке - - - - - - - - Шумовые характеристики (индексное значение) 100 107 100 100 107 105 103 102 Устойчивость к выпадению шпильки (индексное значение) 100 103 100 100 103 103 103 102 Точность вставки шпильки (индексное значение) 100 80 100 100 95 98 100 100

Таблица 2

Пример Пример Пример Пример Пример Пример Пример 5 6 7 8 9 10 11 Площадь Sa поперечного сечения в местоположении максимальной ширины участка корпуса (мм²) 33,2 33,2 33,2 33,2 33,2 33,2 33,2 Площадь Sb поперечного сечения в местоположении максимальной ширины участка корпуса (мм²) 21,2 21,2 21,2 21,2 21,2 21,2 21,2 Sa/Sb 0,65 0,65 0,65 0,65 0,65 0,65 0,65 Наличие выступающего участка в участке корпуса Нет Да Да Да Да Да Да Направление выступа выступающего участка в участке корпуса - Поперечное направление Поперечное направление Поперечное направление Поперечное направление Поперечное направление Поперечное направление Наличие продольного направления в участке корпуса Да Да Да Да Да Да Да Расстояние La (мм) 3,4 3,4 2,4 2,3 2,3 2,3 2,3 Расстояние Lb (мм) 2,4 2,4 2,4 2,3 2,3 2,3 2,3 (La - Lb) / La 0,29 0,29 0 0 0 0 0 Минимальное значение WB3 размера участка корпуса в поперечном направлении (мм) 4,8 5,0 5,0 5,2 5,2 5,2 5,2 Максимальное значение WB2 размера участка корпуса в поперечном направлении (мм) 4,8 4,8 4,8 4,5 4,5 4,5 4,5 WB3/WB2 1,00 1,04 1,04 1,16 1,16 1,16 1,16 Максимальная ширина WB1 в местоположении максимальной ширины участка корпуса (мм) 6,8 6,8 6,8 6,8 6,8 6,8 6,8 Максимальная ширина WC1 в местоположении вершины участка корпуса (мм) 4,4 4,4 4,4 4,4 4,4 4,4 4,4 Максимальная ширина WP1 верхушечного участка (мм) 3,0 3,0 3,0 3,0 3,0 3,0 3,0 WP1/WB1 0,44 0,44 0,44 0,44 0,44 0,44 0,44 WC1/WB1 0,65 0,65 0,65 0,65 0,65 0,65 0,65 Угол α наклона наклонной поверхности на стороне вталкивания (°) 30 30 30 30 45 45 45 Угол β наклона наклонной поверхности на стороне выталкивания (°) 30 30 30 30 30 30 30 Наличие выпуклого участка в верхушечном участке Нет Нет Нет Нет Нет Да Да Количество выпуклых участков в верхушечном участке - - - - - 1 2 Шумовые характеристики (индексное значение) 103 105 105 110 117 120 125 Устойчивость к выпадению шпильки (индексное значение) 105 107 109 112 112 112 112 Точность вставки шпильки (индексное значение) 100 100 100 98 98 98 98

Как видно из Таблицы 1 и Таблицы 2, по сравнению с типовым примером шумовые характеристики и устойчивость к выпадению шпильки могут быть сбалансированно улучшены в шинах из примеров 1-11. С другой стороны, в сравнительном примере 1 значение Sb/Sa было слишком малым, и поэтому точность вставки шпильки значительно ухудшилась. Кроме того, в сравнительных примерах 2 и 3 значение Sb/Sa было слишком большим, и поэтому не было получено эффекта улучшения шумовых характеристик и устойчивости к выпадению шпильки.

Перечень ссылочных позиций

10 - участок корпуса

11 - верхушечный участок

12 - фланцевая часть

13 - углубленный участок

14 - выступающий участок

15 - наклонная поверхность

16 - выпуклый участок

17 - плоский участок

21 - участок протектора

22 - участок боковины

23 - участок борта

P - шиповая шпилька

T - пневматическая шина

Изобретение относится к автомобильной промышленности. В шиповой шпильке (P), включающей в себя участок (10) корпуса, заглубляемый в участок протектора шины, верхушечный участок (11), выступающий из верхушечной стороны участка (10) корпуса, и фланцевую часть (12), расположенную на опорной торцевой стороне участка (10) корпуса. Участок (10) корпуса имеет площадь поперечного сечения в плоскости, перпендикулярной центральной оси (X) участка (10) корпуса, изменяющейся вдоль центральной оси (X) корпуса (10), а площадь Sa поперечного сечения в местоположении максимальной ширины участка (10) корпуса и площадь Sb поперечного сечения в местоположении вершины участка (10) корпуса удовлетворяют соотношению 0,30 ≤ Sb/Sa ≤ 0,80. Шина (T) включает в себя шиповую шпильку (P), расположенную на участке (21) протектора. Технический результат: улучшение шумовых характеристик и повышение устойчивости к выпадению шпильки. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 12 ил., 14 пр., 2 табл.

1. Шиповая шпилька, содержащая:

участок корпуса, заглубляемый в участок протектора шины;

верхушечный участок, выступающий из верхушечной стороны участка корпуса; и

фланцевую часть, расположенную на опорной торцевой стороне участка корпуса;

причем участок корпуса имеет площадь поперечного сечения в плоскости, перпендикулярной центральной оси участка корпуса, изменяющуюся вдоль центральной оси участка корпуса,

площадь Sa поперечного сечения в местоположении максимальной ширины участка корпуса и площадь Sb поперечного сечения в местоположении вершины участка корпуса удовлетворяют соотношению 0,30 ≤ Sb/Sa ≤ 0,80, и

верхняя поверхность верхушечного участка включает в себя выпуклый участок, имеющий искривленную поверхность, и плоский участок, расположенный вокруг выпуклого участка.

2. Шиповая шпилька по п. 1, в которой на наружной кольцевой поверхности участка корпуса образованы по меньшей мере один углубленный участок, углубленный к центральной оси участка корпуса, и пара выступающих участков, расположенных на обеих сторонах углубленного участка.

3. Шиповая шпилька по п. 2, в которой участок корпуса имеет форму, включающую продольное направление, если смотреть в направлении центральной оси, а

выступающие участки расположены выступающими по направлению к поперечному направлению, перпендикулярному продольному направлению.

4. Шиповая шпилька по любому из пп. 1-3, в которой максимальная ширина WB1 в местоположении максимальной ширины участка корпуса, максимальная ширина WP1 верхушечного участка и максимальная ширина WC1 в местоположении вершины участка корпуса удовлетворяют соотношению WB1 > WC1 > WP1, 0,30 ≤ WP1/WB1 ≤ 0,60 и 0,50 ≤ WC1/WB1 ≤ 0,80.

5. Шиповая шпилька по любому из пп. 1-4, в которой

плоскость, включая поперечное сечение, в котором площадь поперечного сечения участка корпуса является максимальной, определена как A,

плоскость, которая находится на верхушечной стороне от плоскости A и включает в себя поперечное сечение, в котором площадь поперечного сечения участка корпуса является минимальной, определена как B, и

участок корпуса включает в себя вертикальную область, в которой расстояние La между точкой a на линии контура участка корпуса на плоскости A и центральной осью участка корпуса и расстояние Lb между точкой b, которая представляет собой точку на линии контура участка корпуса на плоскости B и находится в местоположении, соответствующем точке a, и центральной осью участка корпуса, удовлетворяют соотношению 0 ≤ (La - Lb) / La ≤ 0,1.

6. Шиповая шпилька по п. 5, в которой

участок корпуса имеет форму, включающую продольное направление, если смотреть в направлении центральной оси, и

вертикальная область расположена в поперечном направлении, перпендикулярном продольному направлению.

7. Шиповая шпилька по любому из пп. 1-6, в которой

участок корпуса имеет форму, включающую продольное направление, если смотреть в направлении центральной оси, и

минимальное значение WB2 и максимальное значение WB3 размера участка корпуса, измеренные вдоль поперечного направления, перпендикулярного продольному направлению, удовлетворяют соотношению 1,05 ≤ WB3/WB2 ≤ 1,30.

8. Шиповая шпилька по любому из пп. 1-7, в которой участок корпуса имеет множество наклонных поверхностей, имеющих разные углы наклона относительно плоскости, перпендикулярной центральной оси участка корпуса между местоположением максимальной ширины и местоположением вершины.

9. Шиповая шпилька по любому из пп. 1-8, в которой

участок корпуса имеет форму, включающую продольное направление, если смотреть в направлении центральной оси,

два углубленных участка, углубленных по направлению к центральной оси участка корпуса, и пара выступающих участков, расположенных на обеих сторонах каждого из углубленных участков, образованы на наружной кольцевой поверхности участка корпуса,

выступающие участки расположены выступающими по направлению к поперечному направлению, перпендикулярному продольному направлению,

между местоположением максимальной ширины и местоположением вершины участка корпуса образовано множество наклонных поверхностей, и

множество наклонных поверхностей расположено вдоль поперечного направления.

10. Шина, содержащая

шиповую шпильку по любому из пп. 1-9, расположенную на участке протектора.

11. Шина по п. 10, в которой

участок корпуса имеет множество наклонных поверхностей, имеющих разные углы наклона относительно плоскости, перпендикулярной центральной оси участка корпуса между местоположением максимальной ширины и местоположением вершины, и

угол наклона наклонной поверхности, наклоненной к стороне вталкивания, больше угла наклона наклонной поверхности, наклоненной к стороне выталкивания.