Шип шины
Изобретение относится к автомобильной промышленности. Шип шины (1, 1') для крепления в отверстии для шипа шины протектора пневматической шины транспортного средства содержит корпус (2, 2') шипа шины, который имеет опорный фланец (4, 4'), и стержень (3) шипа шины из твердого металла, который закреплен во вставке (5, 5'), расположенной в корпусе (2, 2') шипа шины, и концевая секция (3a) которого выступает за пределы корпуса (2, 2') шипа шины. Вставка (5, 5') содержит опорную часть (5a, 5'a), образующую опорный фланец (4, 4'), и содержит держатель (5b, 5'b) стержня, который удерживает стержень (3) шипа шины, и при этом корпус (2, 2') шипа шины, при необходимости, за исключением вставки (5, 5'), состоит из неметаллического материала, который заключает опорную часть (5a, 5'a) на опорном фланце (4, 4'). По меньшей мере нижняя часть опорного фланца (4, 4') до участка боковых поверхностей опорного фланца (4, 4') заключена в каучуковый материал, обеспечивающий демпфирование колебаний, при этом по меньшей мере часть (7, 7'b) корпуса (2, 2') шипа шины, которая непосредственно примыкает к концевой секции (3a) стержня (3) шипа шины, выступающей за пределы корпуса (2, 2') шипа шины, выполнена из материала, устойчивого к истиранию и разрезанию. Технический результат – уменьшение износа дорожного покрытия при сохранении хороших характеристик сцепления шины на обледенелых покрытиях. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 10 ил.
Настоящее изобретение относится к шипу шины для крепления в отверстии для шипа шины протектора пневматической шины транспортного средства, содержащему корпус шипа шины, который имеет опорной фланец, и содержащему стержень шипа шины из твердого металла, который закреплен во вставке, расположенной в корпусе шипа шины, и концевая секция которого выступает за пределы корпуса шипа шины, при этом вставка содержит опорную часть, частично образующую опорной фланец, и содержит держатель стержня, который удерживает стержень шипа шины, и при этом корпус шипа шины, при необходимости за исключением вставки, состоит из неметаллического материала, который заключает опорную часть на опорном фланце.
Шипы шины в целом удерживаются в отверстиях для шипов шины протектора пневматических шин транспортного средства посредством комбинации геометрического замыкания и зажима. Традиционные шипы шины содержат корпус шипа шины, выполненный из алюминия или стали, в котором удерживается стержень шипа шины, который выступает за пределы поверхности протектора и выполнен из твердого металла.
Для повышения безопасности дорожного движения на зимних дорогах обычно используется мелкий гравий. За 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 шины, используемых в пневматических шинах транспортного средства, особенно если корпус шипа шины выполнен из алюминия.
Поэтому уже было предложено использовать шипы шины с корпусами шипов шины, выполненными из каучука или из пластмассы. В DE 2 202 373 A1 раскрыт пластмассовый шип шины, который состоит из стержня из твердого металла и пластмассовой оболочки, при этом стержень из твердого металла заделан в пластмассовый ствол посредством ультразвуковых колебаний. В случае других известных способов получения пластмассовых шипов шины поверх стержня из твердого металла формуют термопластичный материал.
В WO 2017/0888995 A1 раскрыты шипы шины, в которых стержень шипа шины и/или пластмассовый или алюминиевый опорной фланец заделаны по меньшей мере частично в каучуковую оболочку или в каучуковый материал. Конкретные преимущества этих вариантов осуществления заключаются в опорных свойствах материала каучукового корпуса. Его низкая плотность, составляющая приблизительно 1 г/см³, делает каучук особенно легким по сравнению с алюминием и сталью. Поэтому замена алюминия и стали каучуком в качестве материала корпуса приводит к уменьшению веса шипа шины, что особенно положительно влияет на износ дороги и образование мелкой пыли. Износ дороги определяется главным образом ударной энергией шипа шины. Свойства гибкого материала каучука имеют еще больше преимуществ. С одной стороны, гибкий материал корпуса демпфирует удары, в результате чего на камни на дорожном покрытии или на частицы мелкого гравия воздействуют меньшие силы. Таким образом, благодаря этому также снижаются износ дороги и образование мелкой пыли. Более того, корпуса шипов шины, выполненные из каучука, 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 мелкого гравия вблизи традиционного шипа шины, профиль в протекторе в значительной мере деформируется и прогибается в сторону. Неподвижный жесткий шип шины не может следовать за этими движениями при прогибании. В результате между шипом шины и каучуком образуется зазор, подвергая верхнюю и боковую поверхности корпуса шипа шины истирающему воздействию камней. Поскольку камни на дорожном покрытии и гравий, в целом, тверже, чем алюминий и даже сталь, корпус шипа шины, выполненный из алюминия или стали существенно истирается, что приводит к уменьшению высоты корпуса шипа шины и диаметра корпуса шипа шины. Это приводит к истиранию участков кромок отверстий для шипов шины с эффектом разрезания. Они изнашиваются, в результате чего зазор между шипом шины и окружающей каучуковой матрицей увеличивается. Это способствует проникновению песка и более мелких камней, еще больше ускоряя истирание корпуса шипа шины. Как следствие, боковые удерживающие силы на шипе шины уменьшаются, что приводит к снижению зимних эксплуатационных характеристик из-за сильного наклона, и, в худшем случае, к потере шипа шины.
В основе настоящего изобретения лежит задача по созданию шипа шины такого типа, который упомянут во вводной части, чтобы еще больше уменьшить износ дороги и образование мелкой пыли, при этом должны быть обеспечены характеристики сцепления шипа шины на обледенелых покрытиях, ледовые эксплуатационные качестве и оптимальное сохранение шипа шины в протекторе.
Согласно настоящему изобретению поставленная задача решается благодаря тому, что по меньшей мере нижняя часть опорного фланца до участка боковых поверхностей опорного фланца заключена в каучуковый материал, обеспечивающий демпфирование колебаний, при этом по меньшей мере часть корпуса шипа шины, которая непосредственно примыкает к концевой секции стержня шипа шины, выступающий за пределы корпуса шипа шины, выполнена из материала, устойчивого к истиранию и разрезанию.
Поэтому, в случае шипов шины, выполненных согласно настоящему изобретению, часть, которая в основном обеспечивает крепление шипа шины в каучуковом материале протектора, а именно, опорный фланец, имеет оболочку, выполненную из каучукового материала, обеспечивающего демпфирование колебаний. Поэтому, шипы шины согласно настоящему изобретению заделаны в каучуковый материал протектора так, что они могут особенно хорошо амортизировать и демпфировать силы, действующие на них снаружи. На участке, который непосредственно примыкает к периферии протектора, когда шип шины вставлен в протектор, корпус шипа шины также предпочтительно и преимущественно выполнен из материала, устойчивого к истиранию и устойчивого к разрезанию, предпочтительно из соответствующего каучукового материала или термопластичной резины. Поэтому, истирание корпуса шипа шины по существу хорошо подходит для истирания окружающей каучуковой матрицы протектора. В результате между корпусом шипа шины и материалом протектора не образуются зазоры, тем самым обеспечивая то, что шип шины сохраняет свои зимние эксплуатационные характеристики или свои ледовые эксплуатационные качества в течение срока службы шины. Шипы шины, выполненные согласно настоящему изобретению, также имеют небольшой вес, который является преимущественным для низкого износа дороги и низкого образования мелкой пыли.
В предпочтительном варианте осуществления корпус шипа шины выполнен из каучукового материала, обеспечивающего демпфирование колебаний, который по меньшей мере частично заключает опорный фланец, и материала, устойчивого к истиранию и разрезанию, который подобным образом может представлять собой каучуковый материал или, альтернативно, термопластичную резину.
Вариант осуществления, в котором каучуковый материал, обеспечивающий демпфирование колебаний, заключает опорный фланец и держатель стержня вставки, последний по меньшей мере частично является особенно предпочтительным. Преимущественно, особенно для опорного фланца, иметь оболочку, выполненную из материала, обеспечивающего демпфирование колебаний.
Также особенно предпочтительным является вариант осуществления, в котором корпус шипа шины содержит по меньшей мере одну дополнительную часть корпуса шипа шины, выполненную из дополнительного каучукового материала между оболочкой опорного фланца, выполненной из каучукового материала, обеспечивающего демпфирование колебаний, и частью корпуса шипа шины, выполненной из материала, устойчивого к истиранию и разрезанию. Этот критерий обеспечивает возможность предоставления шипов шины со специальной укладкой и демпфирующими свойствами.
В одном возможном варианте осуществления соответствующая плоскость (плоскости) раздела между разными материалами может проходить в поперечном направлении к вертикальной оси шипа шины и, в альтернативном варианте осуществления, наклонно к вертикальной оси шипа шины, предпочтительно под острым углом от 60° до 85° относительно указанной оси. Этот критерий делает возможным особенно хорошую подгонку укладки и демпфирующих свойств корпуса шипа шины к соответствующему положению шипа шины в протекторе.
Настоящее изобретение также относится к пневматической шине транспортного средства, содержащей протектор с шипами шины, которые выполнены в соответствии с настоящим изобретением.
Дополнительные признаки, преимущества и подробности настоящего изобретения далее будут рассмотрены более подробно на основе графических материалов, на которых проиллюстрированы примеры вариантов осуществления. На графических материалах:
на фиг. 1 и на фиг. 2 показаны виды сбоку первого варианта осуществления шипа шины,
на фиг. 3 показан вид сверху шипа шины согласно первому варианту осуществления,
на фиг. 4 и на фиг. 5 показаны изображения в разрезе вдоль линий IV-IV и V-V, показанных на фиг. 3,
на фиг. 6 и на фиг. 7 показаны виды сбоку второго варианта осуществления шипа шины согласно настоящему изобретению,
на фиг. 8 показан вид сверху шипа шины согласно второму варианту осуществления, и
на фиг. 9 и на фиг. 10 показаны изображения в разрезе вдоль линий IX-IX и X-X, показанных на фиг. 8.
В описании такие обозначения, как: верхний, нижний, перпендикулярно и т. д. относятся к положению соответствующего шипа шины на фигурах.
Шипы 1 (с фиг. 1 по фиг. 5) и 1' (с фиг. 6 по фиг. 10) шины, показанные на фигурах, имеют центральную вертикальную ось a и содержат в основном корпус 2, 2' шипа шины и вставку 5, 5' со стержнем 3 шипа шины.
В варианте осуществления, показанном на фигурах 1-5, корпус 2 шипа шины имеет круглоцилиндрическую или приблизительно круглоцилиндрическую часть, которая находится по центру на опорном фланце 4, который, в виде сверху, имеет почти овальную форму с двумя боковыми поверхностями, проходящими вдоль большей протяженности овала и параллельно друг другу. Круглоцилиндрическая часть имеет диаметр, который в показанном варианте осуществления соответствует ширине опорного фланца 4, при этом диаметр также может быть немного меньше или немного больше чем ширина опорного фланца 4. В варианте осуществления, показанном на фигурах 6-10, корпус 2' шипа шины содержит часть, которая имеет овальную форму в виде сверху, при этом овал остается постоянным или в основном постоянным по протяженности по вертикали корпуса 2 шипа шины. Часть овальной конфигурации расположена приблизительно по центру на опорном фланце 4', который имеет почти овальную форму в виде сверху, при этом две боковые поверхности проходят вдоль большей протяженности овала, которые проходят наклонно в противоположных направлениях и под небольшим острым углом относительно одной плоскости симметрии S1 опорного фланца 4', при этом указанная плоскость проходит вдоль продольной протяженности опорного фланца 4'. В показанном варианте осуществления протяженность овальной части корпуса 2' шипа шины совпадает с протяженностью овала опорного фланца 4' при рассмотрении в виде сверху.
В обоих вариантах осуществления вставка 5, 5' расположена в пределах корпуса 2, 2' шипа шины, при этом указанная вставка содержит опорную часть 5a, 5'a, которая образует опорной фланец 4, 4' и выполнена по существу подобной указанному фланцу и держателю 5b, 5'b стержня. В показанных вариантах осуществления держатель 5b, 5'b стержня имеет цилиндрическую или почти цилиндрическую конфигурацию, и стержень 3 шипа шины закреплен в середине его. Высота h вставки 5, 5' составляет предпочтительно от 40% до 60% высоты H шипа шины. Концевая секция 3a стержня 3 шипа шины выступает за пределы корпуса 2, 2' шипа шины известным образом.
Вставка 5, 5' предпочтительно выполнена из металла, особенно алюминия, но также может быть выполнена из пластмассы, либо термореактивной, либо термопластичной.
Корпус 2, 2' шипа шины выполнен из разных неметаллических материалов, как изложено ниже.
В варианте осуществления, показанном на фигурах 1-5, опорный фланец 4 заключен в первый каучуковый материал, и оболочка 6 также покрывает верхнюю сторону опорного фланца 4. Держатель 5b стержня и та секция стержня 3 шипа шины, которая проходит в пределах корпуса 2 шипа шины, заделаны во второй материал, который образует часть 7 корпуса шипа шины. В этом случае концевая секция 3a стержня 3 шипа шины, которая выступает за пределы корпуса 2 шипа шины, также может быть покрыта тонким слоем этого материала.
Каучуковый материал оболочки 6 опорного фланца 4 имеет особенно хорошие свойства демпфирования колебаний. Составы смесей на основе каучука, которые подходят для изготовления такого каучукового материала, достаточно хорошо известны специалистам в области шин. Плоскость раздела между оболочкой 6 и частью 7 корпуса шипа шины проходит в горизонтальном направлении и, следовательно, под прямым углом к вертикальной оси a шипа 1 шины. На участке опорного фланца 4 оболочка 6 в основном имеет толщину слоя от 0,5 до 1,5 мм. Однако толщина слоя также может быть больше в некоторых точках, например, на участке углубления, которое образовано на нижней стороне опорной части 5a вставки 5 и заполнено каучуковым материалом оболочки 6.
В альтернативном варианте осуществления, который не показан отдельно, оболочка проходит за пределы первого каучукового материала на опорном фланце 4 только до участка его боковых граничных поверхностей и, здесь, непосредственно соприкасается со вторым материалом.
Часть 7 корпуса шипа шины выполнена из материала, устойчивого к разрезанию и устойчивого к истиранию, либо из другого каучукового материала, либо из термопластичной резины. Составы смесей на основе каучука для изготовления каучукового материала, устойчивого к разрезанию и устойчивого к истиранию достаточно хорошо известны специалистам в области шин. Как известно, термопластичная резина состоит по меньшей мере из одного термопластичного материала и одного эластомера, при этом термопластичный материал образует непрерывную фазу, а эластомер образует диспергированную фазу, точно распределенную в указанном термопластичном материале. Поэтому в термопластичной резине частицы эластомера окружены термопластичным материалом. Термопластичный материал представляет собой или содержит, в частности, по меньшей мере один термопластичный материал из группы, включающей: полиуретан (PU), полипропилен (PP), полистирол (PS), полиамид (PA) или акрилонитрилбутадиенстирольный сополимер (ABS). В качестве каучука смесь на основе каучука эластомера содержит по меньшей мере один из видов каучука из группы, включающей природные виды каучука (NR), синтетический изопреновый каучук (IR), полибутадиен (BR), бутадиенстирольный каучук (SBR) и бутадиен-нитрильный каучук (NBR).
В варианте осуществления, показанном на фигурах 6-10, опорная часть 5'a подобным образом заключена в первый каучуковый материал, который, подобно первому варианту осуществления, имеет особенно хороший эффект демпфирования колебаний. Оболочка 6' проходит в нижний участок держателя 5'b стержня и здесь образует плоскость раздела относительно части 7'a корпуса шипа шины поперечного разреза в форме полосы, выполненной из другого каучукового материала, указанная плоскость раздела проходит наклонно под острым углом, составляющим, например от 5° до 30° в горизонтальном направлении, при этом часть 7'a проходит вокруг держателя 5'b стержня и при этом часть 7'a соприкасается с частью 7'b корпуса шипа шины, выполненной из материала, устойчивого к разрезанию и устойчивого к истиранию, либо из каучукового материала, либо из термопластичной резины. Часть 7'b корпуса шипа шины заключает верхнюю секцию держателя 5'b стержня и ту секцию стержня 3 шипа шины, которая проходит в пределах корпуса 2' шипа шины, а также возможно концевую секцию 3a стержня 3 шипа шины, последнюю тонким слоем. Плоскость раздела между двумя частями 7'a и 7'b корпуса шипа шины предпочтительно подобным образом проходит наклонно относительно плоскости раздела между оболочкой 6' и частью 7'a корпуса шипа шины.
Особенно в случае шипов шины, которые используются в направленных протекторах пневматических шин транспортного средства, особенно преимущественно укладку и демпфирующие свойства шипа шины можно обеспечить посредством наклонных плоскостей раздела между соединениями.
В альтернативном варианте осуществления, который не показан отдельно, плоскости раздела между оболочкой 6' и частью 7'a корпуса шипа шины, а также между частями 7'a и 7'b корпуса шипа шины проходят в горизонтальном направлении и, следовательно, под прямым углом к центральной вертикальной оси шипа 1' шины.
Часть 7'a корпуса шипа шины предпочтительно выполнена из каучукового материала, который обеспечивает особенно хорошее соединение между двумя материалами оболочки 6' и частью 7'b корпуса шипа шины.
В других альтернативных вариантах осуществления, которые не показаны отдельно, оболочка 6, 6' может проходить еще выше в вертикальном положении, чем как показано, и, в частности, также может по меньшей мере частично заключать держатель 5b, 5'b стержня и, в случае варианта осуществления, показанного на фигурах 1-5, также может предпочтительно заключать его полностью.
Список ссылочных позиций
1, 1' Шип шины
2, 2' Корпус шипа шины
3. Стержень шипа шины
3a. Концевая секция
4, 4' Опорной фланец
5, 5' Вставка
5a, 5'a Опорная часть
5b, 5'b Держатель стержня
6, 6' Оболочка
7 Часть корпуса шипа шины
7'a, 7'b Часть корпуса шипа шины
h Высота вставки
a Вертикальная ось
H Высота шипа шины
S1 Плоскость симметрии
1. Шип (1, 1') шины для крепления в отверстии для шипа шины протектора пневматической шины транспортного средства, содержащий корпус (2, 2') шипа шины, который имеет опорной фланец (4, 4'), и стержень (3) шипа шины из твердого металла, который закреплен во вставке (5, 5'), расположенной в корпусе (2, 2') шипа шины, и концевая секция (3a) которого выступает за пределы корпуса (2, 2') шипа шины, при этом вставка (5, 5') содержит опорную часть (5a, 5'a), образующую опорной фланец (4, 4'), и держатель (5b, 5'b) стержня, который удерживает стержень (3) шипа шины, и при этом корпус (2, 2') шипа шины, при необходимости, за исключением вставки (5, 5'), состоит из неметаллического материала, в который заключена опорная часть (5a, 5'a) на опорном фланце (4, 4'),
отличающийся тем, что
по меньшей мере нижняя часть опорного фланца (4, 4') до участка боковых поверхностей опорного фланца (4, 4') заключена в каучуковый материал, обеспечивающий демпфирование колебаний, при этом по меньшей мере та часть (7, 7'b) корпуса (2, 2') шипа шины, которая непосредственно примыкает к концевой секции (3a) стержня (3) шипа шины, выступающей за пределы корпуса (2, 2') шипа шины, выполнена из материала, устойчивого к истиранию и разрезанию.
2. Шип (1, 1') шины по п. 1, отличающийся тем, что материал, устойчивый к истиранию и разрезанию, представляет собой второй каучуковый материал или термопластичную резину.
3. Шип (1) шины по п. 1 или 2, отличающийся тем, что корпус (2) шипа шины выполнен из каучукового материала, обеспечивающего демпфирование колебаний, который по меньшей мере частично заключает опорный фланец (4), и из материала, устойчивого к истиранию и разрезанию.
4. Шип (1, 1') шины по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что каучуковый материал (6, 6'), обеспечивающий демпфирование колебаний, заключает опорный фланец (4, 4') и держатель (5b, 5'b) стержня вставки (5, 5'), последний по меньшей мере частично.
5. Шип (1') шины по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что корпус (2') шипа шины содержит по меньшей мере одну дополнительную часть (7'a) корпуса шипа шины, выполненную из дополнительного каучукового материала, между оболочкой (6') опорного фланца (4'), выполненной из каучукового материала, обеспечивающего демпфирование колебаний, и частью (7'b) корпуса шипа шины, выполненной из материала, устойчивого к истиранию и разрезанию.
6. Шип (1, 1') шины по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что плоскость (плоскости) раздела между разными материалами проходит (проходят) в поперечном направлении к вертикальной оси (a) шипа (1, 1') шины.
7. Шип (1, 1') шины по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что плоскость (плоскости) раздела между разными материалами проходит (проходят) наклонно относительно вертикальной оси (a) шипа (1, 1') шины.
8. Пневматическая шина транспортного средства, содержащая протектор с шипами (1, 1') шины, которые выполнены по одному или нескольким из пп. 1-7.
