Зимняя шина транспортного средства и шип для шины

Изобретение относится к зимней шине транспортного средства, снабженной шипами. Количество шипов в шине превышает величину, установленную в изменении от 1 июня 2009 года к Приказу 408/2003 Министерства транспорта и коммуникаций Финляндии о шипах для шин транспортных средств. Форма шипа совместно с упругостью резинового материала зимней шины создает силу прокола менее чем 120 Н на шип. Головка шипа для шины является износоустойчивой и имеет площадь поперечного сечения 1.80-3.14 мм². Технический результат - уменьшение износа дорожного покрытия при улучшении сцепления шины в условиях гололедицы. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к зимней шине транспортного средства, снабженной шипами, при этом транспортное средство предназначено для нормальной эксплуатации, а количество шипов в шине превышает величину, установленную в изменении от 1 июня 2009 года к Приказу 408/2003 Министерства транспорта и коммуникаций Финляндии о шипах для шин транспортных средств.

Уровень техники

Патенты Финляндии FI-115620 и FI-115761 относятся, по существу, к известным шипам для шин транспортных средств. Задачей при создании этих шипов и шипов согласно изобретению является уменьшение их веса. Зимние шины, снабженные облегченными шипами, вызывают меньший износ материала дорожного покрытия, т.е., асфальта. При этом производится постоянный поиск технического решения шипа, который является долговечным и имеет минимально возможный вес. Известны пластмассовые и алюминиевые шипы, однако, они не являются такими же долговечными, как шипы, имеющие стальной корпус. Щебеночная и асфальтовая пыль быстро изнашивают пластмассовый или алюминиевый корпус, окружающий твердосплавную головку, что легко приводит к выпадению твердосплавной головки. Патентные заявки Финляндии 20080678 и 20080679 относятся к шипам и к зимней шине, снабженной шипами, и включают различные технические решения, в соответствии с которыми можно получить шипы, вызывающие меньший износ материала дорожного покрытия. Патент Франции FR 2131913 относится к зимним шинам типа "тягач трейлера", в которых используется 200-300 шипов на шине.

Раскрытие изобретения

Существует совместный указ скандинавских стран о шипах для шин транспортных средств, размерах и применении указанных шипов. Изменение от 1 июня 2009 года к Приказу 408/2003 устанавливает область применения, количество и порядок установки шипов, сертификацию шипов, исполнителя измерений, порядок измерения силы прокола шипа шины легкового автомобиля, легкого грузового автомобиля и грузового автомобиля и шипы, предназначенные для определенных шин. Новый шип и его размеры согласно изобретению определенно укладываются в разрешенные пределы, указанные в Приказе, при этом количество шипов существенно превышает величину, определяемую Приказом. Шип согласно изобретению прошел тщательные испытания при различных условиях в Финском центре технических исследований VTT. Измерение сцепления шин с дорогой выполнялись компанией Test World Oy, которая является измерительным центром, сертифицированным Финским управлением безопасности на транспорте (Finnish Transport Safety Agency, Trafi). Измерение износа дорожного покрытия производила компания Roadlux Ky методом, сертифицированным Trafi (метод VTT). Результаты, полученные для шипов, сравнивались с предельными значениями, установленными в Приказе. При использовании шипа согласно изобретению получено очевидное уменьшение износа материала дорожного покрытия даже в том случае, когда количество шипов в шине удваивалось. Испытания показали лишь примерно 50%-ный износ материала дорожного покрытия для облегченных шипов по сравнению с другими шипами.

Практические испытания в условиях гололедицы также показали, что зимние шины и шипы согласно изобретению улучшают сцепление более чем на 40%.

Зимняя шина согласно изобретению отличается тем, что форма шипа совместно с упругостью резинового материала зимней шины обеспечивает силу прокола шипа менее 120 Н. Все вышеуказанное относится к зимней шине и к шипу согласно изобретению.

Как указано выше, проведенные испытания показали, что шип с такими размерами наполовину уменьшает износ дорожного покрытия по сравнению с шипами, применяемыми в настоящее время. Эти испытания доказали также, что сцепление с дорожным покрытием как при ускорении, так и при торможении существенно улучшается по сравнению с известными шипами. Кроме того, следует отметить, что количество шипов в шине не оказывает влияния на износ дорожного покрытия. Это связано с тем фактом, что площадь нижнего фланца настолько уменьшена по сравнению с известными шипами, что сила прокола, направленная на дорожное покрытие, прижимает шип внутрь шины. Однако сила прокола головки шипа является достаточной для его функционирования, т.е. шип проникает в ледяную поверхность с достаточной силой.

Задачей изобретения является также шип для шины, содержащий тело с износостойкой головкой, поперечное сечение которой имеет, по существу, круглую форму. Шип согласно изобретению отличается тем, что площадь поперечного сечения головки шипа составляет 1.80-3.14 мм². Различные варианты осуществления изобретения представлены в зависимых пунктах формулы изобретения. Существенными факторами в этих вариантах осуществления являются размеры и форма нижнего фланца шипа, количество шипов в шине и выступание износостойкой головки шипа над поверхностью шины, а также расположение шипов на протекторе шины.

Количество шипов в зимней шине транспортного средства превышает величину, установленную в изменении от 1 июня 2009 года к Приказу 408/2003 Министерства транспорта и коммуникаций Финляндии о шипах для шин транспортных средств. Зимняя шина имеет более 50 шипов на один метр окружности качения шины. Это количество может также составлять более 60, 70, 80, 90 или даже более 100 шипов на один метр окружности качения шины. При этом размер, вес и/или форма шипа в шине создают износ дорожного покрытия такой шипованной шиной, который не превышает износ от шипованной шины с шипами, удовлетворяющими требованиям. Форма и площадь нижнего фланца шипа совместно с упругостью резинового материала зимней шины создают силу прокола менее 120 Н на шип. Измерение силы прокола шипа и износа дорожного покрытия, который вызывает шипованная шина, производятся при помощи адекватного измерительного оборудования, и сертификация шипа, обследованного таким образом, является действительной только при его использовании с совместимой шиной. Выступание головки шипа над поверхностью шины в новой шине должно быть менее 0.5 мм и менее 1.0 мм для изношенной шины, предпочтительно - около 0.5-0.8 мм. Шипы могут быть размещены на всей поверхности протектора шины. При этом установлено, что шипы, расположенные на кромках протектора шины, вызывают больший износ дорожного покрытия, чем шипы, расположенные в центре протектора.

Шип согласно изобретению содержит тело с износостойкой головкой, поперечное сечение которой имеет, по существу, круглую форму, а площадь поперечного сечения головки составляет 1.80-3.14 мм². Таким образом, диаметр ⌀а составляет 2.0 мм или менее. Диаметр ⌀b нижнего фланца шипа составляет 6.5-7.5 мм или менее. Форма нижнего фланца может быть круглой или многоугольной. В принципе, форма нижнего фланца может быть любой, если совместно с упругостью резинового материала она обеспечивает требуемую силу прокола менее 120 Н.

Износостойкая головка шипа не обязательно должна представлять собой известную твердосплавную головку. Она может быть выполнена также из любого другого пригодного материала, в частности из керамики, технического алмаза или нитрида углерода (СМ₃). Упругость резинового материала зимних шин представляет собой упругость нормального резинового материала, используемого в зимних инах. Резиновый материал может быть более твердым в месте расположения нижнего фланца, например на 5-15 единиц по Шору, предпочтительно - примерно на 8 единиц по Шору, тверже, чем поверхность резинового материала. Нормальная твердость резинового материала зимней шины составляет 50-80 единиц по Шору.

Краткое описание чертежей

На фигуре 1 показан шип согласно варианту осуществления изобретения, зафиксированный в шине.

На фигуре 2 показаны результаты испытания на торможение с антиблокировочной системой тормозов (англ.: anti-locking brake system, ABS) для трех различных типов шипованных шин.

На фигуре 3 показаны результаты испытания на ускорение для тех же самых типов шин.

На фигуре 4 показано время запуска на ледяной трассе, и

на фигуре 5 показан износ дорожного покрытия для четырех различных типов шин.

Осуществление изобретения

Базовая шина, снабженная шипами в соответствии с изменением от 1 июня 2009 года к Приказу 408/2003, обозначена на фигурах 2-5 ссылочным номером 1. На фигурах 2-4 базовая шина соответствует столбцу 100 диаграммы. На фигуре 2 столбец 2 отображает такую же шину, снабженную шипами 2 согласно изобретению, а столбец 3 - шину, снабженную другими шипами 3 согласно изобретению. Испытание на торможение с антиблокировочной системой тормозов показывает результаты 33.7 и 38.6, лучшие, чем результат, полученный с базовой шиной. На фигуре 3 показаны средние значения результатов испытания на ускорение с антипробуксовочной системой управления тягой (англ.: traction control system TCS), где столбец 1 соответствует базовой шине, а столбцы 2 и 3 - шинам согласно изобретению, как и на фигуре 2. Испытание показывает, что результаты 21.6 и 41.6 лучше, чем у базовой шины. На фигуре 4 представлены средние результаты определения времени запуска на ледяной трассе, которые также показывают, что шины и шипы согласно изобретению дают лучшие результаты, чем базовая шина.

Фигура 5 подтверждает, что шины и шипы согласно изобретению являются не только новыми, но изобретение "также отличается, по существу, от известного уровня техники", иными словами, его изобретательский уровень является высоким.

Износ дорожного покрытия с базовой шиной составляет 0.555 см³,

с шиной 2 согласно изобретению - 0.221 см³,

с шиной 3 согласно изобретению - 0.290 см³ и

с известной шиной 5 Nokia Hakkapeliitta 5, приобретенной в шиноремонтной мастерской, - 0.490 см³.

Все вышеуказанные испытания, проведенные на ледовых трассах, не только подтвердили точные теоретические значения, но также показали, что испытания на торможение и ускорение, проведенные на транспортном средстве, дают четкое представление о том, что транспортные средства быстрее останавливаются и лучше ускоряются при использовании шин и шипов согласно изобретению по сравнению с известными шинами и шипами.

1. Зимняя шина транспортного средства, снабженная шипами, при этом транспортное средство предназначено для нормальной эксплуатации, а количество шипов в шине превышает величину, установленную в изменении от 1 июня 2009 года к Приказу 408/2003 Министерства транспорта и коммуникаций Финляндии о шипах для шин транспортных средств, отличающаяся тем, что форма шипа совместно с упругостью резинового материала зимней шины создает силу прокола менее чем 120 Н на шип, при этом площадь поперечного сечения головки шипа составляет менее чем 3,14 мм².

2. Шина по п.1, отличающаяся тем, что размер, вес и/или форма шипа в шине таковы, что выступание (h) головки шипа над поверхностью новой шины составляет менее 0.5 мм и остается менее 1.0 мм в изношенной шине.

3. Шина по п.1, отличающаяся тем, что твердость резинового материала шины составляет 50-80 единиц по Шору.

4. Шина по п.1, отличающаяся тем, что твердость резинового материала в месте расположения нижнего фланца примерно на 5-15 единиц по Шору больше, чем твердость поверхности резинового материала.

5. Шип для шины по одному из пп.1-4, содержащий тело с износостойкой головкой, поперечное сечение которой имеет, по существу, круглую форму, отличающийся тем, что площадь поперечного сечения головки шипа составляет менее чем 3,14 мм², предпочтительно 1.80-3.12 мм².

6. Шип по п.5, отличающийся тем, что диаметр (⌀b) нижнего фланца шипа составляет 6,5-7,5 или менее.