Шип противоскольжения и шина, содержащая такой шип
Изобретение относится к автомобильной промышленности. Шип противоскольжения содержит корпус, нижний фланец (14) и верхний фланец (12). Нижний фланец (14) содержит по меньшей мере одну выточку, разделяющую нижний фланец (14) по меньшей мере на две опорные поверхности. Указанная по меньшей мере одна выточка расположена, по существу, перпендикулярно направлению вращения, когда шип противоскольжения установлен в шину. Технический результат – повышение надежности фиксации шипа в шине. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 7 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Примеры осуществления настоящего изобретения относятся к шипу противоскольжения согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения и к шине согласно ограничительной части пункта 5 формулы изобретения.
Более конкретно, примеры осуществления настоящего изобретения относятся к усовершенствованной конструкции шипа противоскольжения.
Уровень техники
Шипы противоскольжения в течение многих лет используются в шинах транспортных средств, при этом финансируются научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы в области повышения безопасности дорожного движения в тех странах, где дороги часто покрываются снегом и льдом. В определенных условиях шипованные шины являются более предпочтительными, чем иные, однако, с другой стороны, при использовании на открытом асфальте шипы изнашиваются, а также вызывают износ асфальта. Современные шипы противоскольжения содержат вставку, изготовленную из относительно твердого материала, в частности, из твердого сплава. Традиционная форма вставки является цилиндрической, однако, разработаны также другие формы, в частности, четырехугольная вставка, раскрытая в US 8113250 и треугольная вставка, раскрытая в ЕР 2540527. Во многих странах шипы противоскольжения строго регламентируются, например, установлением максимально допустимого веса шипа противоскольжения, вследствие изнашивающего влияния на дороги. Кроме того, следует также учитывать удобство езды: шипы противоскольжения не должны создавать слишком большой шум. Таким образом, конструкция шипа противоскольжения является ключевой для максимизации безопасности дорожного движения и минимизации износа дорог в пределах установленных правил.
Публикация WO 2012004452 А1 раскрывает усовершенствованный шип противоскольжения транспортного средства, публикация US 2012227880 A1 раскрывает шип противоскольжения, публикация FI 114692 B раскрывает способ установки треугольных шипов противоскольжения в шину транспортного средства, US 2011146865 A1 раскрывает шип шины с выемками, предназначенными для улучшения его фиксации в шине, и EP 1642753 A1 раскрывает шип для шины.
Раскрытие изобретения
Существует потребность дальнейшего улучшения шипов противоскольжения в вышеуказанных, а также в некоторых других аспектах.
Согласно одному примеру осуществления настоящего изобретения шип противоскольжения имеет корпус. Этот корпус, в свою очередь, содержит нижний фланец и верхний фланец, в который устанавливается вставка. Вставка имеет Z-образную форму поперечного сечения.
Согласно другому примеру осуществления настоящего изобретения шина транспортного средства содержит по меньшей мере один шип противоскольжения, имеющий Z-образную форму поперечного сечения.
Согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения шип противоскольжения имеет корпус. Этот корпус, в свою очередь, содержит нижний фланец и верхний фланец. Указанный нижний фланец имеет выточку.
Другие примеры настоящего изобретения реализованы с вариантами осуществления согласно отличительным частям независимых пунктов формулы изобретения.
Другие достоинства изобретения рассматриваются более подробно применительно к следующим вариантам осуществления.
Краткое описание чертежей
Ниже приведено более подробное описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых показаны:
фигура 1 - пример осуществления шипа противоскольжения;
фигура 2 - пример осуществления шипа противоскольжения;
фигуры 3a и 3b - поперечные сечения примера осуществления вставки;
фигура 4 - пример осуществления шипа противоскольжения;
фигуры 5a и 5b - виды примера осуществления шипа противоскольжения с различных направлений;
фигура 6 - пример осуществления вставки;
фигура 7 - пример осуществления шины.
Осуществление изобретения
Следующие варианты осуществления приведены в качестве примеров. В описании могут быть приведены ссылки на "одни", "отдельные" или "некоторые" варианты осуществления, однако, это не обязательно означает, что каждая такая ссылка относится к одним и тем же вариантам осуществления, или что указанный отличительный признак относится только к одному варианту осуществления. Отдельные отличительные признаки различных вариантов осуществления могут быть объединены для получения других вариантов осуществления.
Ниже приведено описание отличительных признаков изобретения с упрощенным примером конструкции шипа противоскольжения, при помощи которой можно реализовать различные варианты осуществления изобретения. Подробно описаны только те элементы, которые относятся к пояснению вариантов осуществления изобретения. Описания элементов, как правило, известных специалистам в данной области техники, могут отсутствовать.
На фигуре 1 показан пример осуществления шипа 10 противоскольжения, который содержит верхний фланец 12, корпус 13, нижний фланец 14 и вставку 11. Вставка 11 может быть присоединена к верхнему фланцу 12, направленному радиально наружу от верхнего фланца 12. Верхний фланец 12, корпус 13 и нижний фланец 14 могут быть выполнены как единый элемент и могут быть изготовлены из стали, алюминия, пластмассы, керамики или другого пригодного материала. Вставка 11 может быть изготовлена из керамики, твердого металла, сплава или другого пригодного материала. Вставка 11 может быть установлена в отверстие, предусмотренное в верхней части верхнего фланца 12, например, при помощи запрессовки вставки 11 в указанное отверстие. Вставка 11 выполнена с возможностью выступа из верхнего фланца 12.
Шип 10 противоскольжения может быть установлен в гнездо 71 для шипа на поверхности. Гнездо 71 для шипа может быть выполнено, по существу, в соответствии с формой шипа 10 противоскольжения. Поскольку корпус 13 уже, чем нижний фланец 14, нижний фланец 14 удерживает шип 10 противоскольжения на месте после установки. Для закрепления шипа 10 противоскольжения на месте могут быть использованы клей или другие связующие вещества. Указанная поверхность может представлять собой, например, поверхность качения шины транспортного средства. Шина транспортного средства может представлять собой надувную шину легкового автомобиля, грузового автомобиля, автобуса, мотоцикла и т.д. Шина может быть предназначена для применения в зимнее время в условиях ледового и снежного покрытия. Указанная поверхность может также представлять собой, например, поверхность подошвы обуви или любую другую поверхность, которая должна увеличивать силу трения на льду, на снегу или на другой скользкой поверхности.
На фигуре 2 показан пример осуществления шипа 10 противоскольжения на виде со стороны вставки 11. Поперечные сечения нижнего фланца 14 и верхнего фланца 12 могут быть, по существу, четырехугольными, треугольными и т.д. с возможными криволинейными элементами на их сторонах и углах. Квадратная, треугольная и т.д. форма вместе с возможными криволинейными элементами предотвращает поворот шипа 10 противоскольжения в гнезде 71 для шипа. В некоторых вариантах осуществления поворот шипа 10 противоскольжения может оказывать негативное влияние на силу трения, а также может вызывать износ гнезда 71 для шипа и выпадение шипа 10 противоскольжения.
Термин "Z-образная форма", используемый в данном описании, относится, по существу, к форме, показанной на фигурах 3a и 3b. Эту форму можно было бы интерпретировать как S-образную форму, также зависимую от направления, однако термин "Z-образная форма" больше подходит для острых углов, чем для кривых линий. В некоторых вариантах осуществления все-таки можно заменить по меньшей мере один из углов кривой линией без отступления от объема формулы изобретения. Z-образная форма имеет множество преимуществ по сравнению с существующими конструкциями вставок. Расположение углов в различных направлениях повышает трение, соответственно, во всех направлениях. В примере осуществления, в котором шип 10 противоскольжения используется в шине транспортного средства, возникают силы, действующие во многих направлениях. Сочетание ускорения, торможения, поворотов вправо/влево создает силы, действующие со всевозможных направлений. При этом процесс изготовления вставки 11 и износоустойчивость используемых материалов накладывают ограничения на остроту углов и габаритные размеры вставки 11. Представленная Z-образная форма является оптимальной формой для вставки 11.
Толщина материала вставки 11 может изменяться в зависимости от конкретных условий применения. Так, например, если вставка 11 предназначена для использования в шине пассажирского автомобиля, минимальная толщина материала может быть равной 1 мм, а минимальная величина углов может составлять 60°, чтобы предотвратить разрушение вставки 11.
Если вернуться к фигуре 2 и рассмотреть размеры вставки 11, то можно видеть, что первый размер Р1 явно больше, чем второй размер Р2. Соотношение между этими размерами может составлять, например, 3:2 или 2:1. При использовании Z-образной формы можно образовывать восемь достаточно больших углов, не подвергая опасности износоустойчивость вставки 11.
Кроме того, на фигуре 2 показана стрелка, указывающая направление вращения в примере осуществления, в котором шип 10 противоскольжения установлен в шину транспортного средства. При этом Р1 обозначает размер фронтальной поверхности вставки 11, а Р2 - размер боковой поверхности вставки 11. Большее трение требуется в направлении вращения во время ускорения и, особенно - во время торможения. Поэтому размер Р1 является большим, чем размер Р2.
При рассмотрении размеров шипа 10 противоскольжения следует учитывать требования к максимально допустимому весу шипа 10 противоскольжения. Для его изготовления можно использовать только определенное количество материала. При этом, например, размеры верхнего фланца 12 и нижнего фланца 14 являются очень важными для таких характеристик шипа 10 противоскольжения, как сила трения, износоустойчивость, предотвращение выпадения и т.д.
На фигуре 2 показан первый размер TF1 верхнего фланца 12 и второй размер TF2 верхнего фланца 12, при этом TF1 может быть выбран большим, чем TF2, чтобы увеличить опору шипа 10 противоскольжения в гнезде 71 для шипа, предусмотренном в шине, в направлении вращения. Как можно видеть на фигуре 1, высота верхнего фланца 12 может составлять существенную часть от общей высоты шипа 10 противоскольжения, поэтому высота верхнего фланца 12 вместе с размером TF1 определяют опорную поверхность в шине в направлении вращения. Поперечное сечение вставки 11 также может оказывать влияние на конструктивные размеры TF1 и TF2, чтобы обеспечивать достаточное количество материала с каждой стороны гнезда для вставки, в которое запрессовывается вставка 11.
На фигуре 2 показан первый размер BF1 нижнего фланца 14 и второй размер BF2 нижнего фланца 14, при этом регулирование размеров BF1 и BF2 может быть использовано для получения определенных характеристик. Так, например, если большее внимание уделять предотвращению наклона шипа в направлении вращения, размер BF2 должен превышать размер BF1. Если более важным является предотвращение наклона шипа в боковых направлениях, размер BF1 должен превышать размер BF2.
В некоторых вариантах осуществления размеры BF1 и BF2 и/или форма поперечного сечения нижнего фланца 14 могут быть использованы, когда шип 10 противоскольжения устанавливается в гнездо 71 для шипа. Ориентацию шипа 10 противоскольжения можно проверить, используя размеры BF1 и BF2 или форму при помощи автоматизированного устройства для установки шипов. Шипы 10 противоскольжения согласно примерам осуществления настоящего изобретения требуют определенной ориентации с возможностью поворота на 180°.
Конструкция вставки 11 обеспечивает простую установку шипа в гнездо 71 для шипа. Автоматизированное устройство для установки шипов может устанавливать шип 10 противоскольжения в двух различных позициях, отличающихся поворотом на 180°. Шипы 10 противоскольжения криволинейной или иной формы могут быть выполнены таким образом, чтобы, например, при помощи вибрационного стола их можно было расположить требуемым способом. С вибрационного стола шипы 10 противоскольжения могут быть направлены к исполнительному устройству для установки. В некоторых шинах предусмотрено определенное направление вращения для движения вперед. Также, во время установки шипов 10 противоскольжения в такие шины автоматизированное устройство для установки шипов может устанавливать шип 10 противоскольжения в любую из двух позиций, отличающихся поворотом на 180°.
Для предотвращения или по меньшей мере снижения износа дорог и/или шума, создаваемого шипами 10 противоскольжения, во время движения по дороге, свободной ото льда или снега, может быть предусмотрено опускание шипа 10 противоскольжения в гнездо 71 для шипа в шине, когда вставка 11 вступает в контакт с проезжей частью. Уровень опускания можно регулировать, изменяя площадь нижнего фланца 14, направленного к центру шины. Чем больше эта площадь, тем меньше шип 10 противоскольжения опускается в гнездо 71 для шипа, и чем меньше эта площадь, тем глубже шип 10 противоскольжения опускается в гнездо.
На фигуре 4 показан первый размер BF1 нижнего фланца 14 и второй размер BF2 нижнего фланца 14. Некоторые изгибы или другие формы могут быть добавлены к боковым сторонам и/или углам нижнего фланца 14, но, в целом, размеры BF1 и BF2 определяют площадь нижнего фланца 14, обращенную к дну гнезда 71 для шипа, например, нижнего фланца 14, обращенного внутрь к центру шины транспортного средства.
Размер BF1 может быть выбран большим, чем размер BF2, чтобы увеличивать опору шипа 10 противоскольжения на дно гнезда 71 для шипа, выполненного в шине, в направлении вращения. Нижний фланец 14 играет важную роль в предотвращении наклона шипа 10 противоскольжения в гнезде 71 для шипа, а также в предотвращении выпадения шипа 10 противоскольжения. Размер BF1 выбирается большим, чем размер BF2, чтобы увеличить опору на гнездо 71 для шипа в шине в направлении вращения.
Согласно другому примеру осуществления настоящего изобретения на нижнем фланце 14 шипа 10 противоскольжения предусмотрена выточка 40. Пример осуществления выточки 40 представлен на фигуре 4. При этом также, учитывая, что вес и, следовательно, количество материала, из которого изготовлен шип 10 противоскольжения, ограничены, площадь нижнего фланца 14 в направлении поверхности шины может быть увеличена. Это помогает предотвратить выпадение шипа 10 противоскольжения из гнезда 71 для шипа.
На фигуре 4 и фигуре 5b показана одна выточка 40, имеющая форму дуги. Однако для специалистов в данной области техники очевидно, что может быть предусмотрено более чем одна выточка 40, и ее форма может также содержать углы.
На фигуре 4 выточка 40 имеет, по существу, такое же направление, как верхняя и нижняя (на фигуре 4) стороны нижнего фланца 14. Выточка 40, расположена, по существу, перпендикулярно направлению вращения, что позволяет получать опорные поверхности 41 и 42 дальше от центральной линии 43. Это помогает предотвратить наклон шипа 10 противоскольжения в направлении вращения.
Изменяя размеры опорных поверхностей 41 и 42 вместе с шириной и глубиной выточки 40, можно регулировать характеристики опускания шипа 10 противоскольжения.
Конструкция выточки 40 в нижнем фланце 14 обеспечивает простоту установки в гнездо 71 для шипа. Автоматизированное устройство для установки шипов может устанавливать шип 10 противоскольжения в двух различных позициях, отличающихся поворотом на 180°. Элементы криволинейной или иной формы, например, верхнего фланца 12 или нижнего фланца 14 могут быть выполнены таким образом, чтобы ориентирующее средство автоматизированного устройства для установки шипов могло обеспечивать правильную ориентацию шипа 10 противоскольжения.
Шип 10 противоскольжения можно направлять к гнезду 71 для шипа, например, при помощи трубы, канала или другого пригодного питающего устройства, сохраняющего заданную ориентацию, а затем устанавливать в гнездо, например, при помощи пистолета для установки шипов с ударом, проталкивающего шип 10 противоскольжения в гнездо 71 для шипа. Автоматизированное устройство для установки шипов может также содержать расширительные лапки, которые расширяют гнездо 71 для установки шипа 10 противоскольжения. В некоторых шинах предусмотрено определенное направление вращения для движения вперед. При установке шипов 10 противоскольжения в такие шины автоматизированное устройство для установки шипов может устанавливать шип 10 противоскольжения в обеих позициях, отличающихся поворотом на 180°.
На фигуре 6 показан пример осуществления вставки 11 отдельно от шипа 10 противоскольжения. Некоторыми важными характеристиками вставки 11 являются хорошая сила сцепления с дорогой, высокая износоустойчивость и надежное соединение с шипом 10 противоскольжения. Износоустойчивость требуется не только во время эксплуатации, но и во время установки вставки 11 в шип 10 противоскольжения. Вставка 11 может быть установлена в шип 10 противоскольжения, например, путем запрессовки ее в монтажное отверстие. Для обеспечения надежного соединения поперечное сечение монтажного отверстия может быть меньше, чем поперечное сечение вставки 11, при этом вставку 11 необходимо запрессовывать на всю длину вплоть до дна отверстия. Поэтому при конструировании вставки 11 необходимо учитывать силу прессования. Вставка 11 может иметь меньшее поперечное сечение в конце, чтобы облегчить ее запрессовку в отверстие шипа 10 противоскольжения. Кроме того, форма поперечного сечения вставки может также отличаться на разных концах вставки 11.
Материал вставки 11 может содержать комбинацию карбида для придания твердости и связующего вещества для придания стойкости. Такая комбинация может включать, например, вольфрам (W) в качестве карбида и кобальт (Co) в качестве связующего или другие пригодные материалы.
На фигуре 7 показан пример осуществления поверхности 70 качения шины транспортного средства. Существует множество различных рисунков протектора на поверхностях 70 качения. Некоторые рисунки протектора предназначены для вращения в любом направлении, а именно, в одном из двух круговых направлений при установке шины на транспортное средство. Некоторые другие рисунки протектора предназначены для вращения только в одном определенном направлении, которое используется при движении вперед. Варианты осуществления шипа противоскольжения согласно настоящему изобретению можно использовать с любыми рисунками протекторов и легко устанавливать в них, поскольку шип 10 противоскольжения может быть установлен в гнездо 71 для шипа в двух позициях, отличающихся поворотом на 180°. Гнезда 71 для шипов, предусмотренные на поверхности 70 качения, могут иметь любое пригодное расположение и количество. По меньшей мере один шип 10 противоскольжения может быть установлен по меньшей мере в одно из гнезд 71 для шипов. В некоторых вариантах осуществления по меньшей мере одно гнездо 71 для шипа и шип 10 противоскольжения могут быть расположены под углом 72, отличным от угла расположения другого гнезда 71 для шипа или шипа 10 противоскольжения.
Для специалистов в данной области техники очевидно, что в качестве технического достижения основная идея изобретения может быть реализована различными способами. Поэтому изобретение и его варианты осуществления не ограничены вышеприведенными примерами, но могут изменяться в пределах прилагаемой формулы изобретения.
1. Шип (10) противоскольжения, содержащий корпус (13), нижний фланец (14) и верхний фланец (12), отличающийся тем, что нижний фланец (14) содержит по меньшей мере одну выточку (40), разделяющую нижний фланец (14) по меньшей мере на две опорные поверхности (41, 42), причем указанная по меньшей мере одна выточка (40) расположена, по существу, перпендикулярно направлению вращения, когда шип противоскольжения установлен в шину.
2. Шип (10) противоскольжения по п. 1, отличающийся тем, что указанный шип (10) противоскольжения также содержит вставку (11).
3. Шип (10) противоскольжения по п. 2, отличающийся тем, что вставка (11) имеет Z-образную форму.
4. Шип (10) противоскольжения по п. 1, отличающийся тем, что выполнен с возможностью установки в гнездо (71) для шипа, предусмотренное на поверхности.
5. Шина транспортного средства, содержащая по меньшей мере один шип (10) противоскольжения по любому из пп. 1-4.
6. Шина транспортного средства по п. 5, отличающаяся тем, что указанная шина транспортного средства также содержит по меньшей мере одно гнездо (71) для шипа, расположенное на поверхности (70) качения.
7. Шина транспортного средства по п. 6, отличающаяся тем, что гнездо (71) для шипа содержит полость для нижнего фланца (14) и дно.
8. Шина транспортного средства по п. 7, отличающаяся тем, что нижний фланец (14) и выточка (40) обращены в сторону дна гнезда (71) для шипа.
9. Шина транспортного средства по п. 6, отличающаяся тем, что шип (10) противоскольжения установлен с возможностью более глубокого опускания в гнездо (71) для шипа под действием приложенной к нему силы.
