Шип для крепления в отверстии для шипа протектора пневматической шины транспортного средства и пневматическая шина транспортного средства с шипами

Шип для крепления в отверстии для шипа протектора пневматической шины транспортного средства имеет корпус (4) шипа, выполненный из резины, основную часть (2), которая расположена по меньшей мере частично внутри корпуса (4) шипа и которая состоит из опорного фланца (5) и держателя (6) стержня, при этом в держателе стержня закреплен стержень (3) шипа, который выступает концевой частью (3a) за пределы корпуса (4) шипа и, когда шип вставлен в протектор, за пределы поверхности протектора. Концевая часть (3а) окружена слоем (7) резины, и опорный фланец (5) покрыт слоем (8) резины. Опорный фланец (5) и держатель (6) стержня представляют собой части овальной или приблизительно овальной формы на виде сверху. Овал держателя (6) стержня смещен с поворотом на 90° относительно овала опорного фланца (5). Опорный фланец (5) на виде сверху имеет центральную ширину (b_F), а держатель (6) стержня на виде сверху имеет длину (l_P) и ширину (b_P). Корпус (4) шипа имеет круглую цилиндрическую конструкцию и имеет диаметр (D), который соответствует центральной ширине (b_F) опорного фланца (5) или который отклоняется от указанной ширины (b_F) на величину до 1,0 мм. Основная часть (6) имеет высоту (h) от 40 до 60% высоты (H) шипа. Отношение длины (l_P) к ширине (b_P) держателя (6) стержня основной части (6) составляет от 1,10 до 1,18. Технический результат – улучшение эксплуатационных характеристик шины в зимних условиях. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к шипу для крепления в отверстии для шипа протектора пневматической шины транспортного средства, имеющему корпус шипа, выполненный из резины, основную часть, которая расположена по меньшей мере частично внутри корпуса шипа и которая состоит из нижнего фланца и держателя стержня, при этом в держателе стержня закреплен стержень шипа, который выступает концевой частью за пределы корпуса шипа и, когда шип вставлен в протектор, за пределы поверхности протектора, причем концевая часть окружена слоем резины, и нижний фланец покрыт слоем резины, при этом нижний фланец и держатель стержня представляют собой части овальной или приблизительно овальной формы на виде сверху, причем овал держателя стержня смещен с поворотом на 90° по отношению к овалу нижнего фланца, и при этом нижний фланец на виде сверху имеет центральную ширину, а держатель стержня имеет длину и ширину. Кроме того, изобретение относится к пневматической шине транспортного средства с шипами.

Шипы, как правило, удерживаются в отверстиях для шипов протектора пневматической шины транспортного средства за счет комбинации положительного зацепления и зажима. Традиционные шипы, как правило, содержат корпус шипа, выполненный из алюминия или стали, в котором удерживается стержень шипа, который выступает за пределы поверхности протектора и выполнен из твердого металла.

Для повышения безопасности дорожного движения на зимних дорогах обычно используется гравийная крошка. В последние годы использование песка было уменьшено в пользу гравия, так как песок имеет тенденцию измельчаться шинами в пыль или мелкую пыль, появление которой следует уменьшать или предотвращать для защиты здоровья населения. Однако использование гравия приводит к повышенному износу традиционных шипов, присутствующих в пневматических шинах транспортного средства, особенно, если корпус шипа выполнен из алюминия.

Поэтому уже было предложено использовать шипы с корпусами шипов, выполненными из резины. Так, например, в документе WO 2017/088995 А1 раскрыты шипы, в которых стержень шипа и/или нижний фланец по меньшей мере частично интегрированы в резиновую оболочку или в резиновый материал. В документе WO 2017/088995 раскрыты варианты осуществления шипов, которые соответствуют шипам указанного в начале типа. Конкретные преимущества этих вариантов осуществления заключаются в основных свойствах материала резинового корпуса. Низкая плотность, приблизительно 1 г/см³, делает резину особенно легкой по сравнению с алюминием и сталью. Замена алюминия и стали резиной в качестве материала корпуса приводит к уменьшению веса шипа, что особенно положительно влияет на износ дороги и образование мелкой пыли. Износ дороги определяется главным образом энергией удара шипа. Свойства гибкого материала резины имеют еще больше преимуществ. С одной стороны, гибкий материал корпуса демпфирует удары, в результате чего на камни на дорожном покрытии или частицы гравийной крошки воздействуют меньшие силы. Таким образом, также снижаются износ дороги и образование мелкой пыли. Более того, корпуса шипов, выполненные из резины, превосходят те, которые выполнены из алюминия или стали, с точки зрения характеристик истирания, поскольку они имеют совершенно разные характеристики износа. Если шина катится по камням на дорожном покрытии и, в частности, гравию из гравийной крошки вблизи традиционного шипа, профиль в протекторе очень сильно деформируется и «прогибается» в сторону. Неподвижный жесткий шип не может следовать за этим «прогибанием». В результате между шипом и резиной образуется зазор, следовательно, верхняя и боковая поверхности корпуса шипа подвергаются истирающему воздействию камней. Поскольку камни на дорожном покрытии и гравий, как правило, тверже, чем алюминий и даже сталь, корпус шипа более сильно истирается, что приводит к уменьшению высоты корпуса шипа и диаметра корпуса шипа. Это приводит к истиранию кромок отверстий для шипов с эффектом разрезания. Они изнашиваются, в результате чего зазор между шипом и окружающей резиновой матрицей увеличивается. Это способствует проникновению песка и более мелких камней, что еще больше ускоряет истирание корпуса шипа. Как следствие, боковые удерживающие силы на шипе уменьшаются, что приводит к снижению зимних эксплуатационных характеристик из-за сильного наклона, и, в худшем случае, к потере шипа.

В изобретении рассматривается задача усовершенствования шипа упомянутого вначале типа, в частности путем его проектирования таким образом, чтобы он был оптимальным с точки зрения гибкой деформации и пригодности для поглощения удара.

Согласно настоящему изобретению рассматриваемая задача решается благодаря тому факту, что корпус шипа имеет круглую цилиндрическую конструкцию и имеет диаметр, который соответствует центральной ширине нижнего фланца или который отклоняется от указанной ширины на величину до 1,0 мм, причем основная часть имеет высоту от 40% до 60% высоты шипа, и при этом отношение длины к ширине держателя стержня составляет от 1,10 до 1,18.

Следовательно, держатель стержня имеет почти круглую цилиндрическую конструкцию и, таким образом, покрыт резиновым материалом круглого цилиндрического корпуса шипа приблизительно одинаковой толщины. За счет адаптации его диаметра к центральной ширине нижнего фланца основной части корпус шипа имеет большой объем резины, причем эта мера вместе с мерой, когда высота основной части составляет не более 60% от высоты шипа, обеспечивает то, что корпус шипа покрывает слоем резины, который идеально подходит для гибкой деформации и демпфирования ударов, как стержень, так и основную часть. Поскольку образование зазоров исключается, материал корпуса, выполненный из резины, истирается по существу с той же скоростью, что и окружающая резиновая матрица, и кромки отверстий для шипов не подвергаются истиранию с эффектом разрезания. В случае резиновых шипов согласно настоящему изобретению не происходит уменьшение диаметра корпуса шипа или усиленное уменьшение длины, и поэтому боковые удерживающие силы поддерживаются на высоком уровне. Эти эффекты приводят к поддержанию зимних эксплуатационных характеристик шипа на высоком уровне, особенно «эксплуатационных характеристик на льду».

В предпочтительном варианте осуществления шипа отношение длины к ширине держателя стержня основной части составляет до 1,16. В результате внешняя форма держателя стержня предпочтительно приближается к форме круглого цилиндра в еще большей степени.

Также предпочтительным является вариант осуществления, в котором стержень шипа имеет удлиненную конструкцию на виде сверху и закреплен в держателе стержня таким образом, что его продольная протяженность проходит вдоль продольной протяженности держателя стержня. При предпочтительной ориентации нижнего фланца шипа в установленном состоянии в окружном направлении протектора стержень шипа ориентирован большей протяженностью в осевом направлении и поэтому особенно эффективен на обледенелой подстилающей поверхности.

В другом предпочтительном варианте осуществления нижний фланец имеет на виде сверху длину от 7,0 мм до 9,0 мм и центральную ширину, которая на 1,0-2,0 мм меньше длины указанного фланца. Эти размеры нижнего фланца особенно подходят для соответствующих удерживающих сил шипа в протекторе.

Другим предпочтительным вариантом осуществления является тот, в котором длина держателя стержня составляет от 4,0 мм до 4,5 мм, а ширина держателя стержня на 0,4-0,6 мм меньше длины указанного держателя стержня.

Как уже упоминалось, нижний фланец может иметь овальную или приблизительно овальную конструкцию. В случае варианта осуществления нижнего фланца приблизительно овальной формы указанный фланец имеет прямые и взаимно параллельные боковые поверхности вдоль большей протяженности указанного фланца или, например, прямые и взаимно сужающиеся боковые поверхности вдоль большей протяженности указанного фланца. Оба варианта осуществления являются преимущественными для хорошего закрепления нижнего фланца в резиновом материале протектора.

Слой резины на верхней концевой части стержня шипа и на нижнем фланце предпочтительно имеет толщину от 0,2 мм до 0,5 мм. Слой резины такой толщины легко получить, особенно при использовании усилителя адгезии.

В другом предпочтительном варианте осуществления нижний фланец имеет на своей нижней стороне углубление глубиной от 0,3 мм до 0,5 мм, которое заполнено резиновым материалом, при этом нижняя сторона нижнего фланца является по меньшей мере преимущественно плоской. Резиновая подушка, образованная углублением, действует как демпфирующий элемент при наличии вертикальных сил, действующих на шип, когда шина катится.

Общая высота шипа составляет от 6,0 мм до 20,0 мм, в частности от 8,0 мм до 12,0 мм, а высота основной части составляет от 40% до 60% высоты шипа.

Кроме того, настоящее изобретение относится к пневматической шине транспортного средства, имеющей протектор с шипами, которые выполнены согласно настоящему изобретению, причем шипы закреплены на протекторе таким образом, что нижние фланцы указанных шипов проходят в окружном направлении.

Далее более подробно будут описаны признаки, преимущества и подробности настоящего изобретения на основе графических материалов, на которых показан иллюстративный вариант осуществления. На графических материалах

на фиг. 1 показан вид сверху шипа согласно настоящему изобретению,

на фиг. 2 показан вид шипа в разрезе по линии II-II на фиг. 1, и

на фиг. 3 показан вид шипа в разрезе по линии III-III на фиг. 1.

Шип 1, показанный на фигурах, содержит основную часть 2, стержень 3 шипа и корпус 4 шипа. Основная часть 2, которая, в частности, выполнена из алюминия, имеет нижний фланец 5 и держатель 6 стержня, выполненный в качестве одного целого с ним. Основная часть 2 и корпус 4 шипа имеют симметричную конструкцию относительно двух взаимно перпендикулярных плоскостей симметрии S₁ и S₂, которые пересекаются вдоль центральной вертикальной оси шипа 1. На виде сверху нижний фланец 5 имеет овальную или приблизительно овальную форму с двумя боковыми поверхностями 5а, ориентированными вдоль большей протяженности овала и параллельными плоскости симметрии S₁, и двумя дугообразными торцевыми поверхностями 5b, соединяющими эти боковые поверхности 5а одну с другой. Поэтому нижний фланец 5 имеет наибольшую длину l_F, которая составляет от 7,0 мм до 9,0 мм, вдоль плоскости симметрии S₁, а его наибольшая ширина b_F соответствует взаимному расстоянию между прямыми боковыми поверхностями 5а и на 1,0-2,0 мм, в частности до 1,5 мм, меньше его длины l_F. Шип 1 предпочтительно расположен в протекторе пневматической шины транспортного средства таким образом, что боковые поверхности 5а нижнего фланца 5 проходят параллельно окружному направлению протектора. В случае альтернативного варианта осуществления (не показан) боковые поверхности слегка сужаются относительно друг друга, в результате чего на одном конце нижний фланец имеет ширину, которая больше на не более 1,0 мм, чем на его другом конце.

На нижней стороне нижнего фланца 5 предусмотрено небольшое углубление 5с, максимальная глубина t_F которого составляет от 0,3 мм до 0,6 мм в центре нижнего фланца 5. В центре нижнего фланца 5 расположен держатель 6 стержня, который на виде сверху представляет собой овальное тело, в котором по центру удерживается стержень 3 шипа. На виде сверху держатель 6 стержня имеет наибольшую протяженность вдоль плоскости симметрии S₂, и поэтому его максимальная длина l_P, которая измеряется вдоль плоскости симметрии S₂, предпочтительно составляет от 4,0 мм до 4,5 мм, а его максимальная ширина b_P вдоль плоскости симметрии S₁, в частности, на 0,4-0,6 мм меньше его длины l_P. Отношение длины к ширине держателя 6 стержня составляет от 1,10 до 1,18, в частности не более 1,16.

В частности, стержень 3 шипа выполнен из твердого металла и также имеет удлиненную конструкцию на виде сверху и согласно предпочтительному варианту осуществления имеет симметричную конструкцию относительно двух плоскостей симметрии S₁ и S₂. Как и держатель 6 стержня стержень 3 шипа имеет наибольшую протяженность вдоль плоскости симметрии S₂. На виде сверху стрежень 3 шипа может иметь овальную или четырехугольную конструкцию или может быть выполнен в виде некоторого другого многоугольника, и одна его концевая часть 3а выступает за пределы корпуса 4 шипа в направлении вертикальной оси. В показанном варианте осуществления площадь поперечного сечения стержня 3 шипа непрерывно уменьшается в направлении его концевой части, закрепленной в держателе 6 стержня, начиная с его наружной поверхности на концевой части 3а. Таким образом, держатель 6 стержня образует гнездо для стержня 3 шипа с толщиной стенки d, которая находится в диапазоне от 0,9 мм до 1,2 мм.

Корпус 4 шипа выполнен из резины и окружает держатель 6 стержня основной части 2, а также ту часть стержня 3 шипа, которая выступает за пределы держателя 6 стержня - кроме концевой части 3а - в виде круглого цилиндрического тела, в которое эти части встроены. В предпочтительном и иллюстративном варианте осуществления диаметр D корпуса 4 шипа соответствует ширине b_F нижнего фланца 5 и, в случае нижнего фланца с сужающимися боковыми поверхностями, соответствует ширине в центре нижнего фланца, но может отклоняться от нее на не более 1,0 мм, в частности быть меньше нее. Концевая часть 3а стержня 3 шипа выступает за пределы корпуса 4 шипа на 1,3 мм ± 0,2 мм и является той частью стержня 3 шипа, которая выступает за пределы периферии протектора, когда шип 1 расположен в протекторе пневматической шины транспортного средства, и которая входит в контакт с подстилающей поверхностью или дорогой, когда шина катится. Концевая часть 3а стержня 3 шипа снаружи окружена тонким слоем 7 резины из резинового материала корпуса 4 шипа, причем наружная поверхность в концевой области стержня 3 шипа предпочтительно не имеет слоя резины.

Нижний фланец 5 основной части 2 окружен или покрыт тонким слоем 8 резины из резинового материала корпуса 4 шипа. В этом случае углубление 5с на нижней стороне нижнего фланца 5 заполнено резиновым материалом, что обеспечивает то, что нижняя сторона шипа 1 образует по существу плоскую поверхность. Резиновая подушка, образованная таким образом в углублении 5с, действует как демпфирующий элемент при наличии вертикальных сил, действующих на шип 1, когда шина катится.

Упомянутые резиновые слои 7, 8, которые покрывают нижний фланец 5 и проходят вокруг концевой части стержня 3 шипа снаружи, имеют толщину, в частности, от 0,2 мм до 0,5 мм. Поэтому шип 1 заключен в резиновый материал на всех его наружных поверхностях, которые вступают в контакт с резиновым материалом протектора внутри протектора. Таким образом, посредством традиционного усилителя адгезии для резиновых материалов шип 1 может быть особенно прочным образом соединен с резиновым материалом протектора.

Большой объем резины корпуса 4 шипа особенно эффективным образом предотвращает проникновение частиц, таких как песок или гравий, в область между корпусом 4 шипа и протектором, при этом указанный объем оптимизирован в случае шипов согласно настоящему изобретению. Эти частицы часто можно найти на дорогах или на подстилающей поверхности, на которой используются шины с шипами. Следовательно, шипы согласно настоящему изобретению сохраняют свой эффект в течение срока службы шины. В случае альтернативного варианта осуществления, который не показан отдельно, в корпусе шипа, который окружает держатель стержня и стержень шипа и который в показанном варианте осуществления является круглым цилиндрическим, может быть предусмотрено сужение, углубление, которое его опоясывает. Общая высота Н шипа 1 может варьироваться от варианта осуществления к варианту осуществления и составляет от 6 мм до 20 мм, в частности от 8 мм до 12 мм, особенно предпочтительно от 9 мм до 10 мм. Общая высота h₁ основной части 2 составляет от 40% до 60% от высоты H шипа, причем нижний фланец 5 имеет высоту h_f от 1,1 мм до 1,4 мм.

Перечень ссылочных позиций

1. Шип

2. Основная часть

3 Стержень шипа

3a Концевая часть

4 Корпус шипа

5 Нижний фланец

5a Боковая поверхность

5b Торцевая поверхность

5c Углубление

6 Держатель шипа

7, 8 Слой резины

b_F Ширина нижнего фланца

b_P Ширина держателя стрежня

D Диаметр корпуса шипа

d Толщина стенки

H Высота шипа

h₁ Высота основной части

h_F Высота нижнего фланца

l_F Длина нижнего фланца

l_P Длина держателя стержня

S₁, S₂ Плоскость симметрии

t Глубина

1. Шип для крепления в отверстии для шипа протектора пневматической шины транспортного средства, имеющий корпус (4) шипа, выполненный из резины, основную часть (2), которая расположена по меньшей мере частично внутри корпуса (4) шипа и которая состоит из нижнего фланца (5) и держателя (6) стержня, при этом в держателе (6) стержня закреплен стрежень (3) шипа, который выступает концевой частью (3a) за пределы корпуса (4) шипа и, когда шип вставлен в протектор, за пределы поверхности протектора, причем концевая часть (3а) окружена слоем (7) резины, и нижний фланец (5) покрыт слоем (8) резины, при этом нижний фланец (5) и держатель (6) стержня представляют собой части овальной или приблизительно овальной формы на виде сверху, причем овал держателя (6) стержня смещен с поворотом на 90° относительно овала нижнего фланца (5), и при этом нижний фланец (5) на виде сверху имеет центральную ширину (b_F), а держатель (6) стержня на виде сверху имеет длину (l_P) и ширину (b_P),

отличающийся тем, что

корпус (4) шипа имеет круглую цилиндрическую конструкцию и имеет диаметр (D), который соответствует центральной ширине (b_F) нижнего фланца (5) или который отклоняется от указанной ширины (b_F) на величину до 1,0 мм, причем основная часть (6) имеет высоту (h₁) от 40 до 60% высоты (H) шипа, и при этом отношение длины (l_P) к ширине (b_P) держателя (6) стержня основной части (6) составляет от 1,10 до 1,18.

2. Шип по п. 1, отличающийся тем, что отношение длины (l_P) к ширине (b_P) держателя (6) стержня основной части (6) составляет не более 1,16.

3. Шип по п. 1 или 2, отличающийся тем, что стержень (3) шипа имеет удлиненную конструкцию на виде сверху и закреплен в держателе (6) стержня таким образом, что его большая протяженность проходит в продольном направлении держателя (6) стержня.

4. Шип по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что нижний фланец (5) имеет длину (l_F) от 7,0 мм до 9,0 мм на виде сверху.

5. Шип по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что центральная ширина (b_F) нижнего фланца (5) на 1,0-2,0 мм меньше длины (l_F) указанного фланца.

6. Шип по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что длина (l_P) держателя (6) стержня составляет от 4,0 до 4,5 мм.

7. Шип по любому из пп. 1-6, отличающийся тем, что ширина (b_P) держателя (6) стержня на 0,4-0,6 мм меньше длины (l_P) указанного держателя стержня.

8. Шип по любому из пп. 1-7, отличающийся тем, что нижний фланец (5) имеет прямые и взаимно параллельные боковые поверхности (5а) вдоль большей протяженности указанного фланца.

9. Шип по любому из пп. 1-7, отличающийся тем, что нижний фланец (5) имеет прямые и взаимно сужающиеся боковые поверхности (5а) вдоль большей протяженности указанного фланца.

10. Шип по любому из пп. 1-9, отличающийся тем, что слой (7, 8) резины на концевой части (3а) стержня (3) шипа и на нижнем фланце (5) имеет толщину от 0,2 до 0,5 мм.

11. Шип по любому из пп. 1-10, отличающийся тем, что нижний фланец (5) имеет на своей нижней стороне углубление глубиной от 0,3 до 0,5 мм, заполненное резиновым материалом, причем нижняя сторона нижнего фланца (5) по меньшей мере преимущественно плоская.

12. Шип по любому из пп. 1-11, отличающийся тем, что высота (H) указанного шипа составляет от 6,0 до 20,0 мм, в частности от 8,0 до 12,0 мм.

13. Шип по любому из пп. 1-10, отличающийся тем, что основная часть (6) имеет высоту (h₁) от 40 до 60% высоты (H) шипа.

14. Пневматическая шина транспортного средства, имеющая протектор с шипами, которые выполнены в соответствии с одним или несколькими из пп. 1-13, причем шипы закреплены в протекторе таким образом, что нижние фланцы (5) указанных шипов проходят в окружном направлении.