ШИП ШИНЫ
TIRE STUD

Область техники, к которой относится изобретение
Решение относится к шипованным шинам и, в частности, шипам, используемым в шипованных шинах.
Уровень техники
Как известно, шипы могут использоваться в шинах для улучшения силы сцепления, например, в зимних условиях, таких как езда по обледенелой дороге.
Кроме того, как известно, такие шипы содержат, как правило, корпус с глухим отверстием, в которое вставлен сердечник, который остается несколько выступающим из корпуса шипа. Поэтому такой сердечник является тем элементом шипа, который обеспечивает наибольший вклад в силу сцепления, обеспечиваемую шипом.
Как правило, корпуса шипов изготавливаются из стали. Это проблематично, так как сталь подвергается коррозии, т.е. ржавеет, как при использовании шин, имеющих шипы со стальным корпусом, так и в условиях хранения таких шин, например, в течение летнего сезона, когда шипованные шины не используются, но находятся на хранении. Такая проблема становится еще более выраженной из-за практики применения соли на обледенелых или заснеженных дорогах в некоторых странах, в результате чего коррозия шипов со стальным корпусом ускоряется в случае использования на обработанных солью дорогах. Хотя такую проблему часто пытаются смягчить с помощью цинкового покрытия стальных шипов, такое покрытие, как правило, при использовании очень быстро стирается, оставляя шипы подверженными коррозии.
Коррозия корпусов шипов нежелательна как в отношении механических свойств корпусов шипов, так и в отношении их внешнего вида. Например, продолжительная коррозия внутри отверстия с размещенным сердечником может привести к освобождению сердечника и, в конечном счете, к отсоединению от корпуса. Подобным образом, коррозия внешней поверхности корпуса шипа увеличивает риск отсоединения шипа от его установочной полости в шине.
Вследствие этого, существует необходимость в решении по снижению или, предпочтительно, предотвращению коррозии корпусов шипов, не имеющего негативного воздействия на другие свойства современных шипов.
Раскрытие сущности изобретения
Предпосылкой к раскрытому решению служит корпус шипа из нержавеющей стали, т.е. корпус шипа, выполненный из нержавеющей стали.
Однако невозможно просто заменить сталь на нержавеющую сталь в корпусе шипа и вместе с тем сохранить все другие свойства современных шипов. Это, во-первых и прежде всего, потому, что нержавеющая сталь тверже, чем сталь и имеет большее напряжение текучести.
Как известно, при изготовлении шипа сердечник вставляют в глухое отверстие в корпусе шипа, тем самым создается фрикционное соединение между боковой стенкой сердечника и боковой стенкой глухого отверстия, в которое вставляют сердечник. Следовательно, сердечник удерживается на месте в глухом отверстии посредством фрикционного соединения. Как правило, форма и площадь поперечного сечения сердечника соответствует аналогичным параметрам глухого отверстия на любой высоте отверстия, т.е. по всей установленной в отверстие глубине сердечника, так что образуется фрикционное соединение по всей высоте по существу по всей периферии сердечника. Таким образом, сердечник надежно удерживается внутри глухого отверстия.
Когда сердечник помещен внутрь глухого отверстия в его установочное положение, как правило, остается зазор между нижней поверхностью сердечника и дном глухого отверстия в корпусе шипа, вмещающем сердечник. Это, например, позволяет сердечнику противостоять ударам, за счет возможности сдвига сердечника по направлению к дну при сильном ударе по сердечнику, в результате чего уменьшается риск повреждения или поломки сердечника.
Однако, поскольку нержавеющая сталь тверже и имеет более высокое напряжение текучести, чем сталь, простая замена стали на нержавеющую сталь в корпусе шипа приведет к значительному снижению вероятности сдвига сердечника по направлению к дну глухого отверстия, в результате чего возникает увеличение риска повреждения или поломки сердечника.
Чтобы обеспечить возможность использования корпуса из нержавеющей стали с коррозийной стойкостью и сохранить возможность сдвига сердечника внутрь глухого отверстия корпуса для снижения риска повреждения или поломки сердечника, согласно раскрытому решению, форма поперечного сечения отверстия может отличаться от формы поперечного сечения сердечника по меньшей мере у одного из следующего: проем, нижняя поверхность сердечника и глубина между проемом и нижней поверхностью сердечника, причем только выступы сердечника прикреплены к боковой стенке отверстия с помощью фрикционных соединений, причем форма поперечного сечения отверстия отличается от формы поперечного сечения сердечника.
Например, в области проема форма поперечного сечения проема может быть по существу аналогична форме поперечного сечения сердечника в области проема, причем сердечник может быть прикреплен к боковой стенке отверстия в области проема с помощью фрикционного соединения по существу по всей периферии сердечника, и далее по направлению к дну форма поперечного сечения отверстия может отличаться от формы поперечного сечения сердечника по меньшей мере у нижней поверхности сердечника, причем только выступы сердечника могут быть прикреплены к боковой стенке отверстия с помощью фрикционных соединений по меньшей мере у нижней поверхности сердечника.
Таким образом, сумма прикрепляющего усилия между сердечником и корпусом шипа может быть понижена для того, чтобы эффективно уравновесить более высокую твердость и напряжение текучести нержавеющей стали в корпусе шипа, чтобы позволить сердечнику сдвигаться внутри его установочного отверстия при сильном ударе при использовании корпуса шипа из нержавеющей стали.
В соответствии с раскрытым решением, такая разница в формах поперечного сечения сердечника и его установочного отверстия может иметь место по всей установочной глубине сердечника внутри отверстия или на части указанной установочной глубины, например на и/или вблизи нижней поверхности сердечника.
В качестве предпосылки для другого преимущества, глухое отверстие для сердечника в корпусе, как правило, выполняется с помощью пуансона. В случае нержавеющей стали, т.е. корпуса, выполненного из нержавеющей стали, такой пуансон подвержен воздействию существенно больших усилий, чем может быть в случае традиционного корпуса, изготовленного из стали. Причина этого в том, что нержавеющая сталь имеет более высокие твердость и напряжения текучести, чем сталь, вследствие чего нержавеющая сталь является менее ковкой, чем сталь. Особенно в случае холодной ковки - общепринятого способа изготовления корпусов шипов, содержащих глухие отверстия для сердечника - более высокие твердость и напряжение текучести нержавеющей стали, в сравнении со сталью, подвергают инструменты, такие как пуансон, большим усилиям. В результате этого пуансон со сложной геометрией наконечника подвергается большему риску повреждения или поломки при использовании, особенно многократном использовании при серийном производстве, для пробивания отверстий в корпусах шипов для сердечника. Сложная геометрия наконечника пуансона может вызвать отклонение от максимальной площади поверхности наконечника, доступной при использовании круглого наконечника пуансона, например, в форме направленного внутрь углубления (углублений). Это, в свою очередь, приводит к уменьшению площади поперечного сечения наконечника пуансона и вблизи от него, и, вследствие этого, менее прочный пуансон в большей степени подвержен поломке и повреждению при использовании для пробивания отверстий в корпусах из нержавеющей стали для шипов.
Чтобы уменьшить риск поломки пуансона в случае устойчивого к коррозии корпуса из нержавеющей стали и в то же время позволить использовать сложную, например, некруглую геометрию поперечного сечения сердечника, раскрытое решение может быть применено так, чтобы глухое отверстие имело форму поперечного сечения в области дна, отличающуюся от формы поперечного сечения проема отверстия. Например, дно отверстия может быть круглым, шестиугольным или восьмиугольным, даже если проем отверстия имеет другую форму поперечного сечения, например, более сложную. И, в отношении установки сердечника в отверстии, форма поперечного сечения отверстия у нижней поверхности сердечника может соответствовать форме поперечного сечения дна, поскольку нижняя поверхность сердечника, как правило, располагается в положении установки на дне или, предпочтительно, вблизи дна.
Краткое описание чертежей
На Фиг. 1а схематично показан, в соответствии с примером, шип согласно раскрытому решению, на виде по диагонали сверху.
На Фиг. 1b схематично показан, в соответствии с примером, корпус шипа согласно раскрытому решению, на виде по диагонали сверху.
На Фиг. 2 схематично показан шип по Фиг. 1а согласно раскрытому решению, на виде сбоку.
На Фиг. 3 схематично показан шип по Фиг. 1а согласно раскрытому решению, на виде сверху.
На Фиг. 4 схематично показан корпус шипа в поперечном сечении согласно раскрытому решению без сердечника, на виде сбоку и в проекции В-В сверху.
На Фиг. 5 схематично показан сердечник шипа по Фиг. 1а, на виде по диагонали сверху, а также в проекции С-С сверху и в проекции D-D снизу.
На Фиг. 6 схематично показан поперечное сечение А-А шипа по Фиг. 1а, как обозначено на Фиг. 3, на виде сбоку.
На Фиг. 7а-7с схематично показаны соответствующие поперечные сечения F-F, G-G, Н-Н, и J-J шипа по Фиг. 1а, как обозначено на Фиг. 6, на виде сверху.
На Фиг. 8а-8с схематично показаны этапы изготовления глухого отверстия в корпусе шипа с помощью пуансона, на виде сбоку, при этом возможные средства удержания пуансона для наглядности не показаны.
На Фиг. 9а схематично показан пуансон для изготовления, согласно раскрытому решению, отверстия в корпусе шипа для сердечника.
На Фиг. 9b-9с схематично показаны соответствующие поперечные сечения K-K и L-L пуансона по Фиг. 9а, на виде сверху.
На Фиг. 10а-10b схематично показаны, согласно альтернативному примеру, поперечные сечения шипа согласно раскрытому решению, причем положения поперечных сечений соответствуют Фиг. 7а и 7b, соответственно.
На Фиг. 11 а-11b схематично показаны, согласно другому альтернативному примеру, поперечные сечения шипа согласно раскрытому решению, причем положения поперечных сечений соответствуют Фиг. 7а и 7b, соответственно.
На Фиг. 12а-12b схематично показаны, согласно еще одному альтернативному примеру, поперечные сечения шипа согласно раскрытому решению, причем положения поперечных сечений соответствуют Фиг. 7а и 7b, соответственно.
Фигуры предназначены для иллюстрации идеи раскрытого решения. По этой причине фигуры не обязательно выполнены в масштабе или не обязательно являются исчерпывающими в представлении способов, с помощью которых раскрытое решение может быть осуществлено, и в то же время следуют принципам раскрытого решения.
Осуществление изобретения
В тексте, упоминаются фигуры со следующими порядковыми номерами и обозначениями:
1 Шип
2 Сердечник
3 Корпус шипа
4 Отверстие
5 Фланец
6 Выступ сердечника
7 Углубление сердечника
8 Верхняя часть корпуса шипа
10 Верхняя поверхность корпуса
11 Нижняя поверхность корпуса
12 Верхняя поверхность сердечника
13 Нижняя поверхность сердечника
14 Проем отверстия
15 Дно отверстия
16 Скос
17 Боковая стенка сердечника
18 Боковая стенка отверстия
20 Фрикционное соединение между сердечником и корпусом
30 Пуансон
31 Наконечник пуансона
h Глубина в отверстии от его проема
1
h Первая глубина в отверстии от его проема
2
h Вторая глубина в отверстии от его проема
max
h Общая глубина отверстия
pen
h Глубина проникновения сердечника в отверстие
Χ,Υ,Ζ Ортогональные координаты в системе координат шипа.
В качестве терминологического примечания, на протяжении всего текста, если не указано иное, формы поперечного сечения отверстия 4 в корпусе 3 шипа 1 и сердечника 2, когда они описаны вместе и особенно в сравнении, должны пониматься так, как будто сердечник 2 установлен в отверстии 4, как в готовом шипе 1. Кроме того, формы поперечного сечения отверстия 4 и сердечника 2 описаны во взаимном сравнении, если не указано иное, так что сравниваемые формы поперечного сечения отверстия 4 и сердечника 2 относятся к одному и тому же вертикальному положению, т.е. положению вдоль оси Υ, т.е. вертикальному положению, где боковая стенка 18 отверстия 4 и боковая стенка 17 сердечника 2 сходятся в указанном вертикальном положении. Например, формы поперечного сечения отверстия 4 и сердечника 2 в области проема 14 отверстия 4 относятся к тем формам поперечного сечения, которые имеет отверстие 4 в области своего проема 14 и которые имеет сердечник 2 в указанном вертикальном положении, которое находится в области проема 14, т.е. где боковая стенка 17 сердечника 2 сходится с проемом 14, т.е. сходится с боковой стенкой 18 отверстия 4, которая ограничивает проем 14.
В качестве дополнительного терминологического примечания, на протяжении всего текста, если не указано иное, понятие «форма» относится к геометрической форме рассматриваемого предмета, без учета его размера или площади поверхности. Вследствие этого, два рассматриваемых предмета могут иметь аналогичную или одну и ту же форму, и при этом иметь разные размеры или площади поверхностей. Например, форма поперечного сечения сердечника 2 может, согласно некоторым примерам, сохраняться практически неизменной, т.е. быть такой же или по существу такой же по всей длине сердечника 2, т.е. по оси Y, при этом площадь поверхности поперечного сечения может меняться, например, так, что площадь поверхности поперечного сечения является наибольшей у верхней поверхности 12 сердечника 2 и затем она уменьшается и становится наименьшей у нижней поверхности 13 сердечника 2. В качестве другого примера, те же принципы применимы также для отверстия 4
В качестве еще одного терминологического примечания, упоминание двух форм, например, форм поперечного сечения, которые являются по существу аналогичными, как должно быть понятно из контекста специалисту в данной области техники, означает, что такие формы на практике являются аналогичными или одинаковыми, но, например, в отношении производственных допусков могут не быть в точности идентичными. Такой же принцип применим, с соответствующими изменениями, для двух форм, например, форм поперечного сечения, отличающихся друг от друга.
На Фиг. 1а показан шип 1 с корпусом из нержавеющей стали согласно примеру раскрытого решения. Такой шип 1 содержит корпус 3 из нержавеющей стали, т.е. корпус 3, изготовленный из нержавеющей стали. Признак «корпус 3, выполненный из нержавеющей стали» имеет выгодный технический эффект снижения или предотвращения коррозии корпуса 3, в противоположность традиционным корпусам шипов из стали, которые подвержены коррозии. Такая коррозия является неблагоприятной для технических свойств и внешнего вида шипов как в условиях использования на дорогах, так и в условиях хранения, например в течение летнего периода, когда шипованные шины активно не применяются, а находятся на хранении, как было указано ранее.
Преимущественно, шип 1 содержит фланец 5 на нижнем конце корпуса 3. Здесь и далее понятие «нижний конец» шипа 1 означает конец шипа 1, который находится напротив конца шипа 1, предназначенного для контакта с дорогой. Говоря другими словами, нижний конец шипа 1 является тем концом шипа 1, который противоположен проему 14, в который должен быть установлен сердечник 2.
Как известно, фланец 5 повышает устойчивость шипа 1 в его установочной полости в шине в условиях использования шины. Преимущественно, форма поперечного сечения фланца 5 является некруглой для ориентирования шипа в его установочной полости, т.е. установочном отверстии в шине. Например, форма поперечного сечения фланца 5 может быть треугольной со скругленными углами. Способность шипа 1 быть ориентированным с некруглым фланцем 5 является особенно полезной при использовании в сочетании с ориентируемым некруглым сердечником 2, как подробно описано ниже. Тем самым, в таком случае ориентация фланца 5 может также одновременно обеспечивать требуемую ориентацию сердечника 2.
Рассмотрим Фиг. 1а, 1b и 4, корпус 3 шипа 1 содержит глухое отверстие 4, проходящее от проема 14 на верхней поверхности 10 корпуса 3 в направлении нижней поверхности 11 корпуса 3. Такой проем 14 может быть некруглым, как показано в соответствии с примером на Фиг. 1b или он может быть круглым, как показано в соответствии с примером на Фиг. 12а. На Фиг. 4, поскольку глухое отверстие 4 является глухим, оно заканчивается дном 15, не доходя до нижней поверхности 11 корпуса 3. Как обозначено на Фиг. 1b и 4, глухое отверстие 4 содержит боковую стенку 18, ограничивающую отверстие 4 между дном 15 и проемом 14.
Как показано на Фиг. 1а, шип 1 содержит сердечник 2. Как известно, такое сердечник 2 может быть изготовлен, например, из твердого металла, такого как цементированный карбид, как правило, содержащий карбид вольфрама в матрице кобальта. Как известно, такой сердечник 2 может быть некруглым по форме его поперечного сечения, по меньшей мере у его верхней поверхности 12, для повышения его сцепления с поверхностью движения в определенном направлении или определенных направлениях и/или чтобы при повороте ориентировать сердечник 2 относительно корпуса 3. Кроме того и как показано в соответствии с примером на Фиг. 1а, такой сердечник 2 может быть некруглым по форме его поперечного сечения в той части сердечника 2, которая находится в области проема 14 отверстия 4, относительно положения установки сердечника 2 в отверстии 4, как подробно раскрыто ниже.
Как показано на Фиг. 1а и 4-6, в готовом шипе 1 сердечник 2 установлен в отверстии 4 так, что нижняя поверхность 13 сердечника 2 ориентирована по направлению к дну 15 отверстия 4 и так, что верхняя поверхность 12 сердечника 2 ориентирована по направлению от указанного дна 15. Кроме того, для того, чтобы сердечник 2 обеспечивал повышенное сцепление шины, в частности на льду, верхняя поверхность 12 сердечника 2 возвышается относительно верхней поверхности 10 корпуса 3. Другими словами, сердечник 2 выступает вверх от верхней поверхности 10 корпуса 3, как показано в соответствии с примером на Фиг. 1а.
Как вариант, корпус 3 может содержать скос 16, т.е. нисходящий уклон, между верхней поверхностью 10 корпуса 3 и проемом 14 отверстия 4, как показано на Фиг. 4. Такой скос 16 может быть полезен, например, при направлении сердечника 2 внутрь отверстия 4 в момент установки сердечника 2 в отверстие 4.
При изготовлении шипа 1 сердечник 2 вставляют в глухое отверстие 4 в корпусе 3, тем самым создают фрикционное соединение 20 между боковой стенкой 17 сердечника 2 и боковой стенкой 18 отверстия 4, внутрь которого вставляют сердечник 2. Исходя из этого, сердечник 2 удерживается на месте в отверстии 4 за счет фрикционного соединения 20. Когда сердечник 2 помещен внутрь отверстия 4 в его положение установки, предпочтительно остается зазор между нижней поверхностью 13 сердечника 2 и дном 15 отверстия 4. Это предпочтительно для того, чтобы позволить сердечнику 2 выдерживать удар, за счет обеспечения возможности сдвига сердечника 2 по направлению к дну 15 при сильном ударе по сердечнику 2, что уменьшает риск повреждения или поломки сердечника 2.
Поскольку нержавеющая сталь в корпусе 3 является более твердой и имеет более высокое напряжение текучести, согласно раскрытому решению, такое фрикционное соединение 20 не должно формироваться по всей площади стенки 17 сердечника 2, которая находится внутри отверстия 4. Это позволяет снизить общую площадь поверхности фрикционного соединения 20 между сердечником 2 и корпусом 3 шипа 1, тем самым уравновешивая более высокую твердость и более высокое напряжение текучести нержавеющей стали, используемой в корпусе 3, что позволяет сердечнику 2 выдерживать удар за счет обеспечения возможности сдвига сердечника 2 по направлению к дну 15 при сильном ударе по сердечнику 2, что уменьшает риск повреждения или поломки сердечника 2, когда он установлен в корпусе 3 из нержавеющей стали.
Для обеспечения возможности использования корпуса 3 из нержавеющей стали с коррозийной устойчивостью и сохранения возможности сдвига сердечника 2 внутри отверстия 4 корпуса 3 для снижения риска повреждения или поломки сердечника 2, согласно раскрытому решению, форма поперечного сечения отверстия 4 отличается от формы поперечного сечения сердечника 2 по меньшей мере в одном вертикальном положении вдоль установленной в отверстии глубины сердечника 2. Иначе говоря, согласно раскрытому решению, форма поперечного сечения отверстия 4 отличается от формы поперечного сечения сердечника 2 по меньшей мере у одного из следующего: проем 14, нижняя поверхность 13 сердечника 2, и глубина h между проемом 14 и нижней поверхностью 13 сердечника, причем только выступы 6 сердечника 2 прикреплены к боковой стенке 18 отверстия 4 с помощью фрикционных соединений 20, причем форма поперечного сечения отверстия 4 отличается от формы поперечного сечения сердечника 2.
В случае, когда проем 14 имеет некруглую форму поперечного сечения, это позволяет использовать сердечник 2, форма поперечного сечения которого соответственно является некруглой, по меньшей мере в области проема 14, как показано на Фиг. 1а в соответствии с примером, тем самым сердечник 2 становится вращательно направленным за счет проема 14 относительно корпуса 3. Кроме того, в этом и других случаях, в которых имеет место соответствие формы поперечного сечения сердечника 2 в области проема 14 и формы поперечного сечения проема 14, такое соответствие способствует плотной периферийной посадке между сердечником 2 и проемом 14, в области проема 14, как показано в соответствии с примером на Фиг. 7а. В таком случае ниже проема 14 имеется по меньшей мере одно вертикальное положение, в котором нет периферийной посадки между сердечником 2 и проемом 14 для того, чтобы уравновесить более высокие прочность и напряжение текучести нержавеющей стали в корпусе 3. Иными словами, в соответствии с примером, в области проема 14 форма поперечного сечения проема 14 может быть по существу аналогична форме поперечного сечения сердечника 2 в области проема 14, тем самым сердечник 2 может быть прикреплен к боковой стенке 18 отверстия 4 в области проема 14 с помощью фрикционного соединения 20, по существу по всей периферии сердечника 2, и далее, по направлению к дну 15, форма поперечного сечения отверстия 4 может отличаться от формы поперечного сечения сердечника 2, по меньшей мере у нижней поверхности 13 сердечника 2, причем только выступы 6 сердечника 2 могут быть прикреплены к боковой стенке 18 отверстия 4 с помощью фрикционных соединений 20 по меньшей мере у нижней поверхности 13 сердечника 2.
1
2
Следовательно, в таком случае, в отношении Фиг. 6 и 7c-7d, когда сердечник 2 установлен в отверстии 4 на первой глубине h по существу отсутствует свободное пространство между сердечником 2 и боковой стенкой 18 отверстия 4, как показано на Фиг. 7с, тогда как на большей второй глубине h на некоторых периферийных участках имеется свободное пространство между сердечником 2 и боковой стенкой 18 отверстия 4, как показано на Фиг. 7d. Говоря другими словами, от области поперечного сечения сердечника 2 в области проема 14 до нижней поверхности 13 сердечника 2 имеется переход от по существу полной периферийной посадки между боковой стенкой 17 сердечника 2 и боковой стенкой 18 отверстия 4 до неполной периферийной посадки между боковой стенкой 17 сердечника 2 и боковой стенкой 18 отверстия 4, как показано на Фиг. 7a-7d.
1
max
1
max
Например, форма поперечного сечения сердечника 2 может оставаться по существу неизменной между верхней поверхностью 12 и нижней поверхностью 13 сердечника 2, а форма поперечного сечения отверстия 4 по существу может быть аналогична форме поперечного сечения сердечника 2 на глубине h, которая составляет по меньшей мере 20%, но меньше 95% от общей глубины h отверстия 4, причем указанные глубины h, h определяются от проема 14 отверстия 4 в направлении его дна 15.
pen
То, что площадь поперечного сечения сердечника 2 переходит от проема 14 до нижней поверхности 13 сердечника 2, от по существу полной периферийной посадки между боковой стенкой 17 сердечника 2 и боковой стенкой 18 отверстия 4 до неполной периферийной посадки между боковой стенкой 17 сердечника 2 и боковой стенкой 18 отверстия 4, обеспечивает полезный технический эффект, состоящий в том, что сердечник 2 может выдерживать более сильные удары, чем было бы в случае, если была по существу полная периферийная посадка между боковой стенкой 17 сердечника и боковой стенкой 18 отверстия 4 от проема 14 до нижней поверхности 13 сердечника 2. Другими словами, если бы форма и площадь поперечного сечения отверстия 4 совпадали с формой и площадью поперечного сечения сердечника 2 во всех вертикальных, т.е. лежащих на оси Y, положениях, где соприкасаются боковая стенка 17 сердечника 2 и боковая стенка 18 отверстия 4, то было бы по существу полное периферийное фрикционное соединение 20 по всей глубине h проникновения сердечника 2 внутрь отверстия 4. В таком случае, если сердечник 2 подвергается сильному удару, например при использовании шины, имеющей шип 1, содержащий сердечник 2, большая область фрикционного соединения 20 не позволит сердечнику 2 принять удар посредством сдвига в направлении дна 15 в отверстии 4 в корпусе 3 из нержавеющей стали. Согласно раскрытому решению, в противоположность этому, признак, состоящий в наличии только неполной периферийной посадки между боковой стенкой 17 сердечника 2 и боковой стенкой 18 отверстия 4, например по направлению к нижней поверхности 13 и у нижней поверхности 13 сердечника 2, обеспечивает возможность сдвига сердечника 2 в отверстии 4 из-за меньшей площади фрикционного соединения (соединений) 20, что уменьшает риск повреждения или поломки сердечника 2 при сильном ударе по сердечнику 2.
Чтобы таким образом установить сердечник 2 внутрь отверстия 4, предпочтительно, чтобы площадь поперечного сечения сердечника 2 уменьшалась от той области сердечника, которая соприкасается со стенкой 18 отверстия 4 в области проема 14, к нижней поверхности 13, как показано на Фиг. 5, при этом площадь поперечного сечения отверстия 4 соответственно уменьшается от проема 14 к дну 15, как показано на Фиг. 4. Кроме того, чтобы обеспечить возможность вставки сердечника 2 внутрь отверстия 4 в первое положение, площадь поперечного сечения нижней поверхности 13 сердечника 2 должна быть меньше, чем площадь поперечного сечения проема 14 отверстия 4, так чтобы проем не препятствовал перемещению нижней поверхности 13 сердечника 2 через проем 14 в отверстие 4. Иными словами, преимущественно, чтобы площадь поперечного сечения проема 14 отверстия 4 была больше, чем площадь поперечного сечения дна 15 отверстия 4, площадь поперечного сечения верхней поверхности 12 сердечника 2 была больше, чем площадь поперечного сечения нижней поверхности 13 сердечника 2, а площадь поперечного сечения проема 14 отверстия 4 была больше, чем площадь поперечного сечения нижней поверхности 13 сердечника 2.
pen
max
pen
max
Предпочтительно, в соответствии с Фиг. 6, чтобы отверстие 4 и сердечник 2, имели размеры в соответствии с вышеизложенным, таким образом, что после установки сердечника 2 в отверстие 4, остается зазор между нижней поверхностью 13 сердечника 2 и дном 15 отверстия 4. Иными словами, предпочтительно глубина h проникновения сердечника 2 в проем 4 меньше, чем общая глубина hотверстия 4, причем обе глубины h, h измеряются от верхней поверхности 10 корпуса 3 до нижней поверхности 11 корпуса 3. Такой зазор предохраняет сердечник 2 от касания дна, что может препятствовать достижению предполагаемой прочности раскрытых выше фрикционных соединений 20. Такой зазор также позволяет сердечнику 2 смещаться внутри отверстия 4, как указано выше, и предохраняет сердечник 2 от касания дна при использовании шины, имеющей сердечник 2, что может привести к ослаблению фрикционных соединений.
max
Например, нижняя поверхность 13 сердечника 2 может находится на расстоянии не более, чем 2 мм, или не более, чем 5 мм, относительно дна 15, а форма поперечного сечения дна 15 может быть по существу аналогична форме поперечного сечения отверстия 4 у нижней поверхности 13 сердечника 2. Учитывая, что могут изготавливаться и применяться шипы 1 разных размеров, например, для шин легковых автомобилей и для шин грузовых автомобилей, сердечник 2 может находиться относительно дна 15 на расстоянии не более, чем 50%, или не более, чем 30% от общей глубины h, отверстия 4, а форма поперечного сечения дна 15 может быть по существу аналогична форме поперечного сечения отверстия 4 у нижней поверхности 13 сердечника 2.
В качестве возможного варианта для достижения того же технического эффекта, как в случае нижней поверхности 13 сердечника 2, находящейся на расстоянии относительно дна 15, отверстие 4 может полностью проходить через корпус 3 шипа 1, т.е. не только через верхнюю поверхность 10 корпуса 3, но также через нижнюю поверхность 11 корпуса 3.
Глухое отверстие 4, как правило, выполняется в корпусе 3 с помощью пуансона 30, как схематично показано на Фиг. 8а-8с.
В случае нержавеющей стали, т.е. корпуса 3 изготовленного из нержавеющей стали, такой пуансон 30 подвергается значительно более высоким усилиям, чем было бы в традиционном случае с корпусом 3, изготовленным из стали. Причина состоит в том, что нержавеющая сталь имеет более высокие твердость и напряжение текучести, чем сталь, тем самым нержавеющая сталь является менее ковкой, чем сталь. Особенно в случае холодной ковки - общепринятого способа изготовления корпусов 3 шипов 1, содержащих глухие отверстия 4 для сердечника 2 - более высокие твердость и напряжение текучести нержавеющей стали, в сравнении со сталью, подвергает инструменты, такие как пуансон 30, воздействию более высоких усилий. В результате этого пуансон 30 со сложной геометрией наконечника 31 подвергается большему риску повреждения или поломки при использовании, особенно многократном использовании при серийном производстве, для пробивания отверстий 4 в корпусах 3 шипов для сердечников 2. Сложная геометрия наконечника 31 пуансона 30 может привести к отклонению от максимальной площади поверхности наконечника 31, достижимой при использовании круглого наконечника 31 пуансона 30, например, в виде направленного внутрь углубления (углублений). Это, в свою очередь, приводит к меньшей площади поперечного сечения наконечника 31 пуансона 30 и вблизи от него и, вследствие этого, снижению прочности пуансона 30, большей подверженности поломке и повреждению при использовании для пробивания отверстий 4 в корпусах 3 из нержавеющей стали для шипов 1.
Чтобы уменьшить риск поломки пуансона 30 в случае устойчивого к коррозии корпуса 3 из нержавеющей стали при возможности использовать сложную, например, не круглую геометрию поперечного сечения сердечника 2, отверстие 4 может иметь различные форму поперечного сечения у дна 15 и форму поперечного сечения проема 14 отверстия 4. И, поскольку нижняя поверхность 13 сердечника 2 может находиться на небольшом расстоянии от дна 15, форма поперечного сечения отверстия 4 у нижней поверхности 13 сердечника 2 может быть по существу аналогична форме поперечного сечения дна 15.
Говоря конкретнее, как показано на Фиг. 8а-8с, наконечник 31 пуансона 30 формирует дно 15 отверстия 4, когда пуансон достигает своей максимальной глубины проникновения в корпус 3 при формировании отверстия 4. Поэтому форма поперечного сечения наконечника 31 создает форму поперечного сечения дна 15. Подобным образом, форма поперечного сечения пуансона 30 в проеме 4, когда пуансон 30 достигает своей максимальной глубины проникновения в корпус 3, создает форму поперечного сечения проема 14.
Таким образом, дно 15 и проем 14 отверстия могут быть выполнены с взаимно разными формами поперечного сечения путем формирования пуансона 30 так, что его наконечник 31 и его область формирования проема имеют соответствующим образом взаимно разные формы поперечного сечения, как показано на Фиг. 9а-9с. При этом поперечное сечение K-K относится к области формирования проема пуансона 30, т.е. той области пуансона 30, которая находится в проеме 14, когда пуансон 30 достигает своей максимальной глубины проникновения в корпус 3 при формировании отверстия 4. Соответственно, поперечное сечение L-L относится к наконечнику 31 пуансона 30.
Например, форма поперечного сечения наконечника 31 пуансона 30 и, следовательно, дно 15 отверстия 4 могут быть круглыми, обладая преимуществом максимизации площади поперечного сечения пуансона 30 на и вблизи его наконечника 31, в результате чего повышается прочность пуансона 30. Такая конфигурация показана на Фиг. 9 с для пуансона 30 и Фиг. 4 для дна 15. В качестве альтернативных примеров, форма поперечного сечения наконечника 31 пуансона 30 может быть шестиугольной или восьмиугольной.
В соответствии с примером, форма поперечного сечения как верхней поверхности 13, так и нижней поверхности 12 сердечника 2 может быть трехконечной гипоциклоидой с плоскоусеченными и скругленными углами, как показано на Фиг. 5. Говоря другими словами, формы поперечного сечения верхней поверхности 13 и нижней поверхности 12 могут быть аналогичны. Кроме того, площадь поперечного сечения может уменьшаться от верхней поверхности 13 к нижней поверхности 12 с сохранением формы. Как можно видеть на Фиг. 5, в результате такой формы поперечного сечения сердечника 2, боковая стека 17 сердечника 2 может содержать три выступа 6 и три углубления 7, которые могут также присутствовать в любом поперечном сечении сердечника 2 от его верхней поверхности 12 до его нижней поверхности 13.
Такая трехконечная гипоциклоидная форма с плоскоусеченными и скругленными углами гарантирует преимущество, состоящее в возможности обеспечения большого диаметра поперечного сечения, т.е. большого общего периметра поперечного сечения сердечника 2 с небольшой площадью поперечного сечения и небольшим общим размером сердечника 2. В дополнение, такая трехконечная гипоцикпоидная форма с плоскоусеченными и скругленными углами позволяет обеспечить достаточно тугое фрикционное соединение 20 между сформированным таким образом сердечником 2 и теми положениями поперечного сечения отверстия 4, которые отличаются по форме поперечного сечения от сердечника 2, и в то же время позволяет обеспечить направленное вгрызание в скользкую поверхность движения, такую как лед.
Согласно тому же примеру, форма поперечного сечения проема 14 аналогичным образом может быть трехконечной гипоциклоидой с плоскоусеченными и скругленными углами, как показано на Фиг. 1b. При этом площадь поперечного сечения проема 14 может быть больше, чем площадь поперечного сечения нижней поверхности 12 сердечника 2, имеющего такую же форму, как у проема 14, чтобы сердечник был установлен в отверстие 4 через проем 14.
Согласно тому же примеру, форма поперечного сечения дна 15 отверстия 4 может быть круглой, как показано на Фиг. 4. Таким образом, форма поперечного сечения отверстия 4 может переходить от трехконечной гипоциклоиды с плоскоусеченными и скругленными углами в области проема 14 в круг у и вблизи дна 15.
Таким образом, согласно этому примеру, при установке сердечника 2 в отверстие 4, могут быть образованы фрикционные соединения 20 между сердечником 2 и стенкой 18 отверстия 4:
- в области проема 14, по существу по всей периферии сердечника 2, как показано на Фиг. 7а, и
- у нижней поверхности 13 сердечника 2, только между выступами 6 сердечника 2 и стенкой 18 отверстия 4, как показано на Фиг. 7b.
Как можно легко понять, фрикционные соединения 20 могут быть образованы между этими двумя положениями во всех таких местах, где боковая стенка 17 сердечника 2 и боковая стенка 18 отверстия 4 соприкасаются при установке сердечника 2 в отверстие 4.
С этой целью, рассмотрим Фиг. 9а-9с, отверстие 4 может быть выполнено с помощью пуансона 30, в котором наконечник 31 является круглым и в котором его область формирования проема, т.е. та область, которая образует форму поперечного сечения проема 14, является трехконечной гипоциклоидой с плоскоусеченными и скругленными углами, как показано на Фиг. 9с и Фиг. 9b соответственно.
Изменения вышеуказанного примера возможны при соблюдении общих принципов раскрытого решения.
В качестве примера такого изменения, как показано на Фиг. 10а и 10b, на которых показаны поперечные сечения шипа 1 в области проема 14 и у нижней поверхности 13 сердечника 2 соответственно, сердечник 2 и отверстие 4 могут быть выполнены так, что:
- как форма поперечного сечения проема 14, так и форма поперечного сечения сердечника 2 в области проема 14 являются трехконечной гипоциклоидой с плоскоусеченными и скругленными углами, тем самым фрикционное соединение 20 образуется между сердечником 2 и стенкой 18 отверстия 4 в области проема 14 по существу по всей периферии сердечника 2, и
- форма поперечного сечения дна 15 является шестиугольной, а форма поперечного сечения нижней поверхности 13 сердечника 2 является трехконечной гипоциклоидой с плоскоусеченными и скругленными углами, тем самым фрикционные соединения 20 у нижней поверхности 13 сердечника 2 образуются только между выступами 6 сердечника 2 и стенкой 18 отверстия 4,
причем наконечник 31 пуансона 30 для выполнения отверстия 4 является шестиугольным с большей площадью поперечного сечения, чем нижняя поверхность 13 сердечника 2, что приводит к большей прочности и большей устойчивости к поломке пуансона 30 для использования при формировании корпуса 3 из нержавеющей стали, чем было бы в случае, если наконечник 31 пуансона 30 соответствовал форме и площади поперечного сечения нижней поверхности 13 сердечника 2.
Такая шестиугольная форма поперечного сечения, в сравнении с круглой формой, дна 15 и отверстия 4 у нижней поверхности 13 сердечника 2 может обеспечить лучшее фрикционное соединение 20 между теми вертикальными положениями сердечника 2, которые имеют поперечное сечение трехконечной гипоциклоиды с плоскоусеченными и скругленными углами и теми поперечными положениями отверстия 4, которые являются шестиугольными по форме поперечного сечения. В дополнение, такая шестиугольная форма поперечного сечения дна 15 и отверстия 4 у нижней поверхности 13 сердечника 2 может быть проще в отношении перехода к ней от вышеуказанной формы поперечного сечения проема 14 при выполнении отверстия 4.
В качестве другого примера такого изменения, как показано на Фиг. 11а и 11b, на которых показаны поперечные сечения шипа 1 в области проема 14 и у нижней поверхности 13 сердечника 2 соответственно, сердечник 2 и отверстие 4 могут быть выполнены так, что:
- как форма поперечного сечения проема 14, так и форма поперечного сечения сердечника 2 в области проема 14 являются четырехконечной гипоциклоидой с плоскоусеченными и скругленными углами, тем самым образуется фрикционное соединение 20 между сердечником 2 и стенкой 18 отверстия 4 в области проема 14 по существу по всей периферии сердечника 2, и
- форма поперечного сечения дна 15 является восьмиугольной, а форма поперечного сечения нижней поверхности 13 сердечника 2 является четырехконечной гипоциклоидой с плоскоусеченными и скругленными углами, тем самым образуются фрикционные соединения 20 у нижней поверхности 13 сердечника 2 только между выступами 6 сердечника 2 и стенкой 18 отверстия 4,
тем самым наконечник 31 пуансона 30 для выполнения отверстия 4 является восьмиугольным с большей площадью поперечного сечения, чем нижняя поверхность 13 сердечника 2, что приводит к большей прочности и большей устойчивости к поломке пуансона 30 для использования при формировании корпуса 3 из нержавеющей стали, чем было бы в случае, если наконечник 31 пуансона 30 соответствовал форме и площади поперечного сечения нижней поверхности 13 сердечника 2.
Такая восьмиугольная форма поперечного сечения, в сравнении с круглой формой, дна 15 и отверстия 4 у нижней поверхности 13 сердечника 2 может обеспечить лучшее фрикционное соединение между теми вертикальными положениями сердечника 2, которые имеют поперечное сечение четырехконечной гипоциклоиды с плоскоусеченными и скругленными углами и теми поперечными положениями отверстия 4, которые являются восьмиугольными по форме поперечного сечения. В дополнение, такая восьмиугольная форма поперечного сечения дна 15 и отверстия 4 у нижней поверхности 13 сердечника 2 может быть проще в отношении перехода у нее от вышеуказанной формы поперечного сечения проема 14 при изготовлении отверстия 4.
Таким образом, форма поперечного сечения сердечника 2 в области проема 14 может быть, например, трех- или четырехконечной гипоциклоидой с плоскоусеченными и скругленными углами.
Примеры, раскрытые в настоящей заявке, предназначены для объяснения общей идеи раскрытого решения. Вследствие этого, такие примеры не должны рассматриваться как исчерпывающие в отношении способов, которыми может быть реализована общая идея раскрытого решения.