ШИП ПРОТИВОСКОЛЬЖЕНИЯ ДЛЯ ШИНЫ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА Российский патент 2025 года по МПК B60C11/16 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к шипу противоскольжения для шины транспортного средства. Кроме того, настоящее изобретение относится к шине транспортного средства, снабженной шипами противоскольжения, в частности пневматической шине для транспортного средства.

Уровень техники

В области шин для транспортных средств широко известна установка металлических шипов противоскольжения в зимние шины, которые разработаны конкретно для заснеженных и обледеневших дорог, для улучшения сцепления с поверхностью дороги. Функция шипов заключается в том, чтобы врезаться в лед и тем самым образовывать механическое сцепление между дорогой и шиной на протяжении короткого момента времени, когда шип взаимодействует с участком дороги при качении шины по указанному участку дороги. Шип обычно содержит корпус шипа, сформированный из легкого металла или подобного материала, и наконечник шипа, сформированный из твердого металла, при этом изначально наконечник шипа или только его часть предназначены для взаимодействия с поверхностью.

Вместо стандартных наконечников шипов круглого сечения в современных шипованных шинах часто применяют многоугольные наконечники шипов для улучшения сцепления с поверхностью дороги в условиях гололеда. Края наконечника шипа помогают шипу проникать в лед, при этом благодаря многоугольной конфигурации получается наконечник шипа с большей площадью боковой поверхности при одном и том же объеме наконечника шипа. Минимизированная площадь поверхности наконечника шипа по сравнению с площадью боковой поверхности также способствует проникновению наконечника в лед, что дополнительно улучшает сцепление с поверхностью дороги в условиях гололеда. Применение наконечника шипа меньшего объема дополнительно приводит к созданию шипа, который имеет меньшую массу и, следовательно, вызывает меньший износ поверхности дороги, а также к меньшему расходу исходного материала и меньшим затратам на исходный материал.

В простейшем виде разработанный наконечник шипа может применяться без какого-либо его ориентирования относительно направления качения шины; например, в случае многоугольных наконечников шипов с корпусами круглого сечения. Более продвинутое применение состоит в комбинировании многоугольного наконечника шипа с корпусом шипа, посредством которого наконечник шипа может быть ориентирован в желаемом направлении для оптимизации сцепления шины с поверхностью дороги в условиях гололеда.

Раскрытие сущности изобретения

Целью настоящего изобретения является дальнейшее улучшение шипованных шин и их свойств сцепления с поверхностью дороги. Кроме того, целью настоящего изобретения является создание нового шипа противоскольжения и шины транспортного средства, снабженной такими шипами противоскольжения. Таким образом, цель состоит в обеспечении более эффективного проникновения шипа в лед с меньшим усилием, чем раньше.

Шип противоскольжения для шины транспортного средства, а также шина транспортного средства согласно настоящему изобретению характеризуются признаками, которые будут раскрыты в независимых пунктах формулы изобретения.

Шип противоскольжения для шины транспортного средства согласно настоящему изобретению содержит корпус шипа, имеющий нижний фланец, выполненный с возможностью расположения в нижней области отверстия под шип, и стержневидный участок, проходящий от нижнего фланца, а также наконечник шипа, прикрепленный к корпусу шипа, при этом указанный шип противоскольжения характеризуется тем, что наконечник шипа содержит зону в продольном направлении наконечника шипа, причем форма поперечного сечения зоны представляет собой вариант углового многоугольника, симметричного относительно его центра массы, так что расстояние по меньшей мере от одной вершины до центра массы симметричного многоугольника, который применяется в качестве исходной точки, больше расстояния от одной или большего количества других вершин.

Шина транспортного средства согласно одному варианту реализации настоящего изобретения содержит совокупность шипов противоскольжения и совокупность отверстий под шипы для шипов противоскольжения, причем указанные шипы противоскольжения содержат корпус шипа, имеющий нижний фланец, выполненный с возможностью расположения в нижней области отверстия под шип, и стержневидный участок, проходящий вверх от нижнего фланца, а также наконечник шипа, прикрепленный к корпусу шипа, при этом указанный шип противоскольжения характеризуется тем, что наконечник шипа содержит зону в продольном направлении наконечника шипа, причем форма поперечного сечения зоны представляет собой вариант углового многоугольника, симметричного относительно его центра массы, так что расстояние от по меньшей мере одной вершины до центра массы симметричного многоугольника, который применяется в качестве исходной точки, больше расстояния от одной или большего количества других вершин.

Вариант углового многоугольника, симметричного относительно его центра массы, причем расстояние от по меньшей мере одной вершины до центра массы симметричного многоугольника, который применяется в качестве исходной точки, больше расстояния от одной или большего количества других вершин, может рассматриваться в качестве образованного путем вытягивания указанной по меньшей мере одной вершины такого симметричного многоугольника в направлении от центра массы.

Принцип действия такого углового наконечника шипа, вытянутого в одном или большем количестве направлений, заключается в обеспечении хороших эксплуатационных свойств углового наконечника шипа, в дополнение к чему посредством вытягивания формы наконечника в одном или большем количестве направлений можно оптимизировать сцепление с поверхностью дороги, обеспечиваемое наконечником шипа в условиях гололеда, в желаемом направлении. Разумеется, для оптимизации сцепления с поверхностью дороги шины в желаемом направлении в условиях гололеда угловой наконечник шипа, вытянутый в одно или большее количество направлений, также может применяться в сочетании с корпусом шипа, выполненным с возможностью ориентации в одном направлении. Угловой наконечник шипа, вытянутый в одном направлении, может быть образован из любого углового наконечника шипа путем вытягивания его формы по существу в одном направлении. Конструкция наконечника шипа, вытянутого в одном направлении, является чрезвычайно преимущественной в случае применения трехконечного наконечника шипа, обеспечивая не только оптимизированное сцепление с поверхностью дороги в одном направлении, но также сохраняя хорошие свойства сцепления с поверхностью дороги в других направления за счет других концов наконечника шипа. С другой стороны, например, трехконечный наконечник шипа может быть вытянут в двух направлениях, что также может улучшить сцепление с поверхностью дороги в условиях гололеда по сравнению с симметричным трехточечным наконечником шипа.

Краткое описание чертежей

Далее настоящее изобретение будет описано более подробно со ссылкой на прилагаемые графические материалы, где

на фиг. 1а представлен вид сбоку конструкции шипа противоскольжения;

на фиг. 1b представлен вид в разрезе конструкции шипа противоскольжения, показанного на фиг. 1а;

на фиг. 2а представлены различные предпочтительные формы поперечного сечения наконечника шипа противоскольжения;

на фиг. 2b представлена ось симметрии и центр массы наконечника шипа, а также вытягивание одного конца в направлении этой оси симметрии;

на фиг. 3а представлен пример протектора шины транспортного средства, который предназначен для взаимодействия при качении с поверхностью и снабжен шипами противоскольжения;

на фиг. 3b представлен другой пример протектора шины транспортного средства, который предназначен для взаимодействия при качении с поверхностью и снабжен шипами противоскольжения;

на фиг. 3с представлены формы поперечного сечения наконечников шипов противоскольжения, которые применяются в трех различных зонах протектора в примере, показанном на фиг. 3b;

на фиг. 4а представлен вид в перспективе шины транспортного средства; и

на фиг. 4b представлен уменьшенный вид в разрезе шины с отверстиями под шипы, образованными в поверхностной структуре шины, такой как протектор.

Осуществление изобретения

На фиг. 1а представлен общий вид сбоку шипа 5 противоскольжения, а на фиг. 1b представлен вид в разрезе конструкции шипа 5 противоскольжения, показанного на фиг. 1а. Шип 5 противоскольжения содержит нижний фланец 51, выполненный с возможностью расположения в нижней области отверстия под шип в шине транспортного средства. Кроме того, шип 5 противоскольжения содержит стержневидный участок 52 (стойку), который проходит от нижнего фланца 51, и корпус 53 шипа (стакан), который дополнительно выступает из него. Корпус 53 шипа снабжен наконечником 54 шипа (наконечником, стержнем), который может состоять из материала, отличающегося от материала указанного корпуса 53 шипа, такого как твердый металл или твердая керамика. Наконечник 54 шипа может быть частично вставлен в корпус 53 шипа и выступать из его внешнего конца, например из верхнего конца, как показано на фиг. 1а.

В контексте настоящего изобретения твердый металл относится, среди прочего, к твердому металлу согласно известному уровню техники. Твердый металл обычно представляет собой износостойкий металлический композитный материал, который содержит вольфрам в виде карбидного соединения, при этом связующим компонентом обычно является кобальт. К этим соединения могут также относиться карбид титана, карбид тантала, карбид молибдена или карбид ванадия. Различные керамические материалы с прочностными свойствами и износостойкостью, которые соответствуют аналогичным свойствам твердого металла, или особенно износостойкие полимеры также могут быть классифицированы в качестве материалов, которые могут быть сопоставимы с твердым металлом в контексте настоящего изобретения.

Наконечник 54 шипа указанного шипа 5 противоскольжения содержит зону 55, имеющую форму, полученную путем модификации из симметричного многоугольника предпочтительно таким образом, чтобы по меньшей мере один конец многоугольника был длиннее других. Площадь поперечного сечения может быть по существу постоянной в продольном направлении зоны 55, или она может симметрично увеличиваться на протяжении всей длины в направлении конца наконечника 54 шипа, в результате чего образуется что-то вроде конуса, расширяющегося в направлении конца наконечника 54 шипа, как показано в примере на фиг. 1b.

На фиг. 2а представлены различные формы Т поперечных сечений наконечников 54 шипов указанных шипов 5 противоскольжения согласно принципу настоящего изобретения, а также форма S, путем модификации которой была получена указанная форма поперечного сечения. Например, вверху слева на фиг. 2а представлен правильный осесимметричный шестиугольник, у которого каждый второй край является прямым, а каждый последующий край изогнут вовнутрь (вогнут), и шестиугольник, полученный путем его модификации, который не имеет осесимметричной формы, но у которого форма краев, соединяющих вершины, поддерживается такой, что каждый второй край является прямым, а каждый последующий край изогнут вовнутрь (вогнут).

Форму поперечного сечения согласно настоящему изобретению получают, например, взяв за основу правильный осесимметричный многоугольник, в котором все края, соединяющие вершины, могут быть прямым, изогнутыми либо вовнутрь (вогнутыми), либо наружу (выгнутыми), или некоторые края могут быть прямыми, а некоторые изогнутыми, как в приведенном выше примере. Такой правильный осесимметричный многоугольник имеет центр массы, причем расстояние от каждой вершины до центра массы является по существу одинаковым. Перемещение одной или большего количества вершин, но не всех вершин, дальше от центра массы, то есть, в некотором смысле, вытягивание формы поперечного сечения в одном направлении путем перемещения одной или большего количества вершин от центра массы, приведет к получению желаемой формы поперечного сечения, некоторые примеры Т которой показаны в правом столбце на фиг. 2а. На фиг. 2b представлена ось 24 симметрии и центр 23 массы, а также вытягивание одного конца в направлении этой оси симметрии, которое показано стрелкой 25. Центр массы вытянутого многоугольника также перемещают в направлении вытягивания, как изображено в примере на фиг. 2b.

Тем не менее, следует отметить, что вытягивание не обязательно должно выполняться в направлении этой оси 24 симметрии. Например, симметричный многоугольник, показанный на фиг. 2b, также может быть вытянут в двух направлениях, то есть, например посредством вытягивания не только участка справа, как показано в ситуации на фиг. 2b, но также участка либо сверху слева, либо снизу слева.

На свойства шипа 5 противоскольжения согласно настоящему изобретению, улучшающие сцепление с поверхностью дороги, могут влиять, например, величина вытягивания, то есть расстояние, на которое вершину или вершины переместили от центра массы правильного осесимметричного многоугольника, используемого в качестве исходной точки для формы поперечного сечения, относительно расстояния от других вершин до центра массы. Преимущественные значения для большего расстояния включают в себя на 5%, 7%, 10%, 15% и 20% больше, чем расстояние от других вершин до центра массы.

Частичное вытягивание правильного многоугольника шипа 5 противоскольжения согласно настоящему изобретению может также быть реализовано в двух по существу противоположных направлениях. Пример такого вытягивания изображен в нижней части примеров поперечных сечений на фиг. 2а. В этом случае также перемещают только часть вершин.

Следует отметить, что при изготовлении таких шипов 5 противоскольжения фактически отсутствует какое-либо вытягивание поперечного сечения, при этом желаемую форму получают, например, путем отливки металла в литейную форму, соответствующую этой форме.

Корпус шипа изготавливают, например, методом холодного профилирования формы из проволочной заготовки круглого сечения, которой можно придать желаемую форму в ходе нескольких различных этапов. Наконечник из твердого металла может быть получен путем прессования заготовки из порошка твердого металла совместно со связующим, а затем ее спекания при высокой температуре. Наконечник из твердого металла обычно имеет клиновидную форму, а корпус шипа обычно содержит отверстие, имеющее форму, соответствующую наконечнику шипа. Шип собирают путем запрессовки наконечника из твердого металла в корпус шипа, в результате чего между ними образуется прочное клиновое соединение.

На фиг. 3а представлена шина 1 транспортного средства, содержащая протектор 2, предназначенный для взаимодействия при качении с поверхностью и снабженный шипами 5 противоскольжения, которые содержат наконечник 54 шипа, прикрепленный к корпусу 53 шипа, расположенный в корпусе 53 шипа и выступающий из его внешнего конца. Шина 1 транспортного средства, например, представляет собой пневматическую шину для транспортного средства.

На фиг. 3b представлен другой пример протектора 2 для шины 1 транспортного средства, который предназначен для взаимодействия при качении с поверхностью и снабжен шипами 5 противоскольжения; и на фиг. 3с показаны формы поперечного сечения наконечников шипов противоскольжения, установленных в трех различных зонах протектора 2 шины 1 согласно примеру, показанному на фиг. 3b. В этом примере форма поперечного сечения наконечника 54 шипа указанных шипов 5 противоскольжения, установленных в левой зоне, изображена слева на фиг. 3с; форма поперечного сечения наконечника 54 шипа указанных шипов 5 противоскольжения, установленных в центральной зоне, изображена посредине на фиг. 3с; и форма поперечного сечения наконечника 54 шипа указанных шипов 5 противоскольжения, установленных в правой зоне, показана справа на фиг. 3с.

Шипы 5 противоскольжения согласно настоящему изобретению могут быть присоединены к шине 1 транспортного средства путем вставки нижнего фланца 51 и стержневидного участка 52 шипа 5 противоскольжения в отверстие 3, образованное в шине транспортного средства (фиг. 4b), которое может называться отверстием под шип. Таким образом, нижний фланец 51 шипа 5 противоскольжения будет помещен в нижнюю область отверстия под шип, а стержневидный участок будет выступать наружу из него в направлении поверхности шины. Схема расположения шипов противоскольжения в шине транспортного средства может быть реализована множеством различных способов. По ширине протектора 2 шины транспортного средства, например, образованы по меньшей мере две зоны в направлении по окружности шины, которые снабжены взаимно различными шипами 5 противоскольжения, которые имеют наконечники 54 шипов с взаимно различными поперечными сечениями. В варианте реализации, показанном на фиг.3, этими окружными зонами являются центральная зона 21 и краевая зона 22, как изображено стрелками в нижней части фигуры. Центральная зона 21 включает в себя от около 30% до около 70% ширины протектора 2 и расположена по меньшей мере в центральной области протектора 2 в направлении ширины. Соответственно, краевая зона 22 или краевые зоны 22 включают в себя от около 20% до около 70% ширины протектора 2 и расположены в одной краевой области или в обеих краевых областях протектора. В дополнение к тому, что было представлено выше, можно осуществить вариант реализации с одной краевой зоной вместо двух краевых зон, в результате чего она будет, скорее всего, располагаться на внешнем краю шины с асимметричным рисунком протектора. Таким образом, например, соотношение 1/3 краевой зоны и 2/3 центральной зоны представляет собой вполне функциональное решение.

Однако очевидно, что шина транспортного средства также может быть снабжена шипами противоскольжения путем установки только шипов противоскольжения, все из которых имеют по существу одинаковую форму поперечного сечения, или путем установки шипов противоскольжения с по меньшей мере тремя типами форм поперечного сечения.

В одном варианте реализации центральная зона 21 и краевая зона 22 могут частично перекрываться, в результате чего часть шипов 5 противоскольжения краевой зоны располагается в центральной зоне 21 протектора 2 в направлении ширины, а часть шипов 5 противоскольжения центральной зоны 21 располагается в краевой зоне 22 в направлении ширины. Таким образом, граничная линия между указанными зонами образует зигзагообразный рисунок (не показан на фигурах).

Свойства шипов противоскольжения, расположенных в различных зонах, могут быть выбраны таким образом, чтобы в центральной зоне и в краевой зоне предпочтение отдавалось сцеплению с поверхностью дороги соответственно в продольном направлении и в поперечном направлении. В частности, сцепление с поверхностью дороги в условиях гололеда является основным рассматриваемым свойством, в результате чего, если сравнивать друг с другом, центральная зона может быть снабжена шипами противоскольжения, имеющими лучшее сцепление с поверхностью дороги в условиях гололеда в продольном направлении, т.е. в направлении качения шины, или шипы 5 противоскольжения установлены таким образом, что вытянутая сторона расположена по существу поперек направления качения шины или по меньшей мере под углом более 45 градусов к нему. В отличие от центральной зоны краевая зона, в свою очередь, может быть снабжена шипами противоскольжения, обеспечивающими лучшее сцепление с поверхностью дороги в условиях гололеда в поперечном направлении, или шипы 5 противоскольжения установлены таким образом, что вытянутая сторона направлена по существу параллельно направлению качения шины или под углом не более 45 градусов к нему. Это основано на том, что, среди прочего, вытягивание поперечного сечения согласно настоящему изобретению увеличивает площадь боковой поверхности шипа 5 противоскольжения в направлении вытягивания.

В одном варианте реализации для рассматриваемой зоны выбирают наконечник шипа противоскольжения, имеющий большую сторону в указанном предпочтительном направлении.

В случае установки шипов 5 противоскольжения согласно настоящему изобретению их ориентация может применяться для предоставления лучшего сцепления с поверхностью дороги в продольном направлении или в поперечном направлении. Таким образом, ошиповка шины для транспортного средства может быть реализована, например, путем применения только шипов 5 противоскольжения одного типа профиля поперечного сечения, при этом они должны быть ориентированы таким образом, чтобы в зоне или зонах, где необходимо улучшить сцепление с поверхностью дороги в продольном направлении, шипы 5 противоскольжения были ориентированы таким образом, чтобы так называемый вытянутый край, площадь боковой поверхности которого больше площади боковой поверхности других краев, располагался по существу поперек направления качения шины, и, соответственно, в зоне или зонах, где необходимо улучшить сцепление с поверхностью дороги в поперечном направлении, шипы 5 противоскольжения были ориентированы таким образом, чтобы так называемый вытянутый край располагался по существу параллельно направлению качению шины.

Согласно одному варианту реализации формы могут быть выбраны таким образом, чтобы шипы 5 противоскольжения, установленные в краевой зоне 22, имели более угловатое поперечное сечение по сравнению с шипами 5 противоскольжения, установленными в центральной зоне.

Кроме того, следует отметить, что наконечник шипа 5 противоскольжения может иметь слегка закругленную верхнюю поверхность. Более того, по причинам производства углы фактически не обязательно должны быть очень острыми, при этом они также могут быть слегка закруглены.

Настоящее изобретение и его различные варианты реализации не ограничиваются приведенными выше примерами вариантов реализации. Представленные единичные признаки могут присутствовать в решении согласно изобретению независимо от других представленных единичных признаков. Выражения, описывающие наличие признаков, включенных в формулу изобретения, являются открытыми таким образом, что представление характеристик не исключает из решения такие характеристики, которые не представлены в независимом или зависимом пунктах формулы изобретения.

Шип (5) противоскольжения содержит корпус (53) шипа, имеющий нижний (51) фланец, выполненный с возможностью расположения в нижней области отверстия (3) под шип, и стержневидный участок (52), проходящий от нижнего фланца, а также наконечник шипа (54), прикрепленный к корпусу шипа. Наконечник шипа содержит зону (55) в продольном направлении наконечника шипа. Форма поперечного сечения зоны (55) является вариантом углового многоугольника, симметричного относительно его центра массы, так что расстояние от по меньшей мере одной вершины до центра массы симметричного многоугольника, который применяется в качестве исходной точки, больше расстояния от одной или большего количества других вершин. Указанная форма поперечного сечения содержит 6 или большее количество вершин, и поверхность каждого второго края является по существу прямой, а поверхность каждого следующего края является по существу изогнутой. Технический результат – улучшение сцепления шипа противоскольжения с поверхностью дороги. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Шип (5) противоскольжения, содержащий корпус (53) шипа, имеющий нижний (51) фланец, выполненный с возможностью расположения в нижней области отверстия (3) под шип, и стержневидный участок (52), проходящий от нижнего фланца, а также наконечник шипа (54), прикрепленный к корпусу шипа, причем наконечник шипа содержит зону (55) в продольном направлении наконечника шипа, при этом форма поперечного сечения зоны является вариантом углового многоугольника, симметричного относительно его центра массы, так что расстояние от по меньшей мере одной вершины до центра массы симметричного многоугольника, который применяется в качестве исходной точки, больше расстояния от одной или большего количества других вершин, отличающийся тем, что указанная форма поперечного сечения содержит 6 или большее количество вершин и поверхность каждого второго края является по существу прямой, а поверхность каждого следующего края является по существу изогнутой.

2. Шип (5) противоскольжения по п. 1, отличающийся тем, что форма поперечного сечения и площадь поверхности зоны (55) по существу одинаковы по всей длине зоны.

3. Шип (5) противоскольжения по п. 1, отличающийся тем, что зона (55) состоит из конуса, расширяющегося в направлении конца наконечника (54) шипа.

4. Шип (5) противоскольжения по пп. 1, 2 или 3, отличающийся тем, что форма поперечного сечения представляет собой многоугольник, вытянутый по меньшей мере в двух различных противоположных направлениях.

5. Шип (5) противоскольжения по п. 4, отличающийся тем, что форма поперечного сечения представляет собой многоугольник, симметричный относительного его центра массы и вытянутый в двух по существу противоположных направлениях.

6. Шип (5) противоскольжения по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что расстояние от вершины или вершин, перемещенной или перемещенных от центра массы правильного осесимметричного многоугольника, используемого в качестве исходной точки для формы поперечного сечения, до центра массы на 5%, 7%, 10%, 15% или 20% больше расстояния от других вершин до центра массы.

7. Шип (5) противоскольжения по любому из пп. 1-6, отличающийся тем, что по меньшей мере две вершины правильного осесимметричного многоугольника, используемого в качестве исходной точки для формы поперечного сечения, были перемещены относительно центра массы.

8. Шина (1) транспортного средства, содержащая протектор, снабженный отверстиями под шипы и шипами (5) противоскольжения по любому из пп. 1-7, причем нижние части (51) шипов (5) противоскольжения закреплены в указанных отверстиях под шипы.

9. Шина (1) транспортного средства по п. 8, отличающаяся тем, что протектор (2) шины содержит в направлении по окружности шины центральную зону (21) и краевую зону (22).

10. Шина (1) транспортного средства по п. 9, отличающаяся тем, что шипы (5) противоскольжения ошиповки в центральной зоне (21) отличаются по своей форме поперечного сечения от шипов (5) противоскольжения ошиповки в краевой зоне (22).

11. Шина (1) транспортного средства по п. 9, отличающаяся тем, что шипы (5) противоскольжения ошиповки в центральной зоне (21) и шипы (5) противоскольжения ошиповки в краевой зоне (22) являются идентичными по форме поперечного сечения, но ориентированы в различных направлениях относительно направления качения шины.