ШИПОВАЯ ШПИЛЬКА И ШИПОВАННАЯ ШИНА
STUDDED STUD AND STUDDED TIRE

Область техники
Настоящее изобретение относится к шиповой шпильке, устанавливаемой на шине, и шипованной шине.
Уровень техники
В предшествующем уровне техники шипованные шины для использования на обледеневших и заснеженных дорогах включают в себя шиповые шпильки, установленные на участке протектора, и обеспечивают сцепление с обледенелым дорожным покрытием.
Как правило, шиповую шпильку вставляют в монтажное отверстие для шпилек (далее в этом документе называемое просто «отверстием»), обеспеченное на участке протектора. Для вставки шиповой шпильки в указанное отверстие шиповую шпильку вводят в отверстие в состоянии, в котором отверстие для шпильки расширено, благодаря чему шпилька надежно закрепляется в отверстии и на участке протектора и устанавливается на участке протектора. Таким образом, предотвращается выпадение шиповой шпильки из отверстия вследствие действия силы при торможении или ускорении или же действия боковой силы со стороны дорожного покрытия во время качения шипованной шины.
Если шиповая шпилька выпадает из шипованной шины, шиповая шпилька выпадает, вращаясь относительно отверстия. Таким образом, для предотвращения выпадения шиповой шпильки предпочтительно воспрепятствовать ее вращению относительно отверстия. Поэтому во многих технологиях контур верхнего фланца или нижнего фланца шиповой шпильки имеет отличную от дуги форму.
Например, шиповая шпилька из известного уровня техники имеет нижний фланец с формой контура, которая содержит выступающие участки, которые выступают в форме дуги в противоположных направлениях, и искривленные участки, заглубленные в форме дуги в направлении, ортогональном направлению выступания выступающих участков, причем шиповая шпилька является анизотропной, т.е. длина контура в направлении выступания выступающего участка длиннее длины контура в ортогональном направлении (см. публикацию WO 2014/027145).
Техническая задача
Шиповая шпилька, в которой верхний фланец или нижний фланец имеет форму контура, отличную от дуги, может предотвратить выпадение шиповой шпильки.
Вследствие анизотропии шиповой шпильки перед введением в отверстие шиповую шпильку необходимо ориентировать по отношению к шине. Введение шиповой шпильки обычно выполняют с помощью устройства для установки шиповых шпилек, содержащего установочные пальцы. Однако правильная стабилизация ориентации таких шиповых шпилек при захватывании шиповых шпилек установочными пальцами затруднена, и установка может быть выполнена неправильно. Это приводит к ухудшению характеристик шипованной шины.
Таким образом, целью настоящего изобретения является создание шиповой шпильки, которая не будет легко выпадать из монтажного отверстия для шпилек в шипованной шине и которая может быть легко вставлена, а также шипованной шины, оснащенной такими шиповыми шпильками.
Решение задачи
Один аспект настоящего изобретения представляет собой шиповую шпильку, выполненную с возможностью установки в шину. Шиповая шпилька, выполненная с возможностью установки в шину, содержит вершину, имеющую торцевую поверхность, которая вступает в контакт с дорожным покрытием, участок корпуса, удерживающий вершину, при этом вершина выступает из концевого участка на одной (первой) стороне участка корпуса, и нижний фланец, соединенный с концевым участком на другой стороне участка корпуса, расположенном напротив концевого участка на первой стороне участка корпуса. Форма контура фланца нижнего фланца, если смотреть в направлении расположения вершины, участка корпуса и нижнего фланца, представляет собой анизотропную форму, в которой среди воображаемых прямоугольников, очерчивающих форму контура фланца, по меньшей мере один наименьший прямоугольник из первого наименьшего прямоугольника, у которого самая короткая сторона из его четырех сторон является наименьшей среди указанных прямоугольников, или второго наименьшего прямоугольника, у которого самая длинная сторона из его четырех сторон является наименьшей среди указанных прямоугольников, имеет короткие стороны и длинные стороны, имеющие различные длины, причем форма контура фланца включает два или более первых углубленных участков, обеспеченных на каждом из участков формы контура фланца, проходящих вдоль коротких сторон, причем первые углубленные участки изогнуты по направлению к центроиду формы контура фланца, форма контура фланца включает второй углубленный участок, обеспеченный на каждом из участков формы контура фланца, проходящих вдоль длинных сторон, второй углубленный участок изогнут по направлению к центроиду формы контура фланца, форма контура корпуса участка корпуса, если смотреть в направлении ее расположения, является многоугольной формой, включающей множество углов при вершинах, причем количество углов при вершинах равно общему количеству первых углубленных участков и вторых углубленных участков, и углы при вершинах расположены таким образом, что они, соответственно, обращены к первым углубленным участкам и вторым углубленным участкам.
Другими словами, форма контура фланца представляет собой по меньшей мере один из наименьших прямоугольников, описанных выше, и представляет собой анизотропную форму, описанную выше.
Форма контура корпуса размещена внутри формы контура фланца.
Предпочтительно форма контура фланца дополнительно включает первый выступающий участок, обеспеченный на каждом из участков формы контура фланца, проходящих вдоль коротких сторон и расположенных между первыми углубленными участками, расположенными смежно друг с другом, причем первый выступающий участок выступает в сторону от центроида формы контура фланца.
Предпочтительно, чтобы на участке формы контура корпуса между углами при вершинах, расположенными смежно друг с другом вдоль наружной окружности формы контура корпуса, расстояние L1 между первым выступающим участком и участком, обращенным к первому выступающему участку вдоль направления, ортогонального направлению расположения, было больше, чем расстояние L2 между вторым углубленным участком и одним из углов при вершинах, обращенных ко второму углубленному участку вдоль ортогонального направления.
Предпочтительно, чтобы первый выступающий участок выступал по направлению к центру одной из двух коротких сторон по меньшей мере одного из наименьших прямоугольников, причем указанная короткая сторона расположена с той же стороны, с которой расположен первый выступающий участок, по отношению к центроиду формы контура фланца.
Предпочтительно, чтобы форма контура фланца дополнительно включала четыре вторых выступающих участка, обеспеченных между первым углубленным участком и вторым углубленным участком, расположенными смежно друг с другом вдоль наружной окружности формы контура фланца, и при этом вторые выступающие участки выступали в сторону от центроида формы контура фланца.
Предпочтительно, чтобы первый углубленный участок предпочтительно проходил вдоль направления, наклоненного по отношению к поперечному направлению, параллельному короткой стороне.
Предпочтительно, чтобы отношение длины длинной стороны наименьшего прямоугольника, очерчивающего форму контура фланца, к длине короткой стороны наименьшего прямоугольника составляло более 1 и было меньше или равно 1,5.
Предпочтительно, чтобы первый углубленный участок имел первую дуговую форму, причем каждый из участков формы контура фланца, расположенных с обеих сторон первого углубленного участка вдоль наружной окружности формы контура фланца и соединенных с первым углубленным участком, имел вторую дуговую форму, искривленную в сторону от центроида формы контура фланца, а дуга первой дуговой формы имела больший радиус кривизны, чем дуга второй дуговой формы.
В другом аспекте настоящего изобретения предложена шипованная шина с установленными в ней шиповыми шпильками. Шипованная шина содержит участок протектора с шиповыми шпильками, установленными в нем таким образом, что продольное направление формы контура фланца параллельно длинным сторонам, обращенным в поперечном направлении шины.
Преимущества изобретения
В соответствии с описанным выше аспектом предлагается шиповая шпилька, которая не будет легко выпадать из монтажного отверстия для шпилек в шипованной шине и которая может быть легко вставлена, а также шипованная шина, оснащенная указанными шиповыми шпильками.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 - вид шины в поперечном сечении, иллюстрирующий пример поперечного сечения шины настоящего варианта осуществления;
Фиг. 2 - вид в перспективе шины настоящего варианта осуществления;
Фиг. 3 - развернутый вид в горизонтальной проекции части рисунка протектора, иллюстрирующий пример рисунка протектора шипованной шины настоящего варианта осуществления, развернутого на плоскости;
Фиг. 4A и 4B - соответственно вид в перспективе и вид в горизонтальной проекции примера шиповой шпильки настоящего варианта осуществления;
Фиг. 5 - схема, иллюстрирующая формы контура нижнего фланца и участка корпуса настоящего варианта осуществления;
Фиг. 6A-6C - схемы, иллюстрирующие примеры положений захвата установочных пальцев устройства для установки шиповых шпилек, в которых захватывается нижний фланец, имеющий форму контура, изображенную на Фиг. 5;
Фиг. 7 - схема, иллюстрирующая пример состояния захвата шиповой шпильки настоящего варианта осуществления установочными пальцами устройства для установки шиповых шпилек; и
Фиг. 8 - схема, иллюстрирующая ориентацию шиповой шпильки, установленной в шину.
Описание вариантов осуществления изобретения
Общее описание шины
Далее будет описана шипованная шина согласно настоящему варианту осуществления. Настоящий вариант осуществления включает в себя различные варианты осуществления, которые описаны ниже. На Фиг. 1 представлен вид шины в поперечном сечении, иллюстрирующий пример вида в поперечном сечении шипованной шины 10 (ниже также называется «шина») настоящего варианта осуществления. На Фиг. 2 представлен вид в перспективе шины 10.
Шина 10 представляет собой шину с шиповыми шпильками, вставленными на участке проектора (на Фиг. 1 и 2 шиповые шпильки не показаны).
Например, шина 10 представляет собой шину для легкового автомобиля. Шина для легкового автомобиля относится к шине, описанной в главе А публикации JATMA Year book 2012 (стандарты Японской ассоциации производителей автомобильных шин). Шина может также представлять собой шину для легкого грузового автомобиля, как описано в главе В, или шину для грузового автомобиля или автобуса, как описано в главе C.
Ниже подробно описаны значения размеров различных элементов рисунка шины в качестве примеров значений для шины для легкового автомобиля. Однако шипованная шина не ограничена данными примерами значений.
Выражение «направление С вдоль окружности шины», встречающееся ниже (см. Фиг. 2), относится к направлению вращения поверхности протектора при вращении шины 10 вокруг оси «Ось» вращения шины (см. Фиг. 2). Выражение «радиальное направление R шины» относится к направлению, которое проходит радиально и является ортогональным к оси «Ось» вращения шины. Выражение «наружу в радиальном направлении шины» относится к направлению от оси «Ось» вращения шины в радиальном направлении R шины. Выражение «поперечное направление W шины» относится к направлению, параллельному оси «Ось» вращения шины. Выражение «наружу в поперечном направлении шины» относится к обоим направлениям от экваториальной линии CL шины 10 (см. Фиг. 3).
Структура шины
Шина 10 включает в себя слой 12 каркаса, брекер 14 и сердечники 16 борта в качестве каркасных элементов. Шина 10 также в основном включает в себя резину 18 протектора, боковые резиновые элементы 20, резиновые наполнители 22 борта, брекерные резиновые элементы 24 диска и резиновый гермослой 26 вокруг каркасных элементов.
Слой 12 каркаса включает в себя элементы 12a и 12b слоя каркаса, которые выполнены из органических волокон, покрытых резиной, и которые намотаны между парой сердечников 16 борта кольцеобразной формы, формируя тем самым элемент тороидальной формы. В приведенной на Фиг. 1 шине 10 слой 12 каркаса изготовлен из элементов 12a и 12b слоя каркаса, но он также может быть изготовлен из одного элемента слоя каркаса. Брекер 14 размещен снаружи слоя 12 каркаса в радиальном направлении шины и образован из двух элементов 14a и 14b брекера. Брекер 14 представляет собой элемент, образованный из стальных кордов, покрытых резиной, при этом стальные корды расположены наклонно под предварительно заданным углом, например, от 20 до 30 градусов, по отношению к направлению C вдоль окружности шины. Ширина в поперечном направлении шины элемента 14a брекера, представляющего собой нижний слой, больше ширины элемента 14b брекера, представляющего собой верхний слой. Стальные корды двух слоев элементов 14a и 14b брекера расположены наклонно относительно направления C вдоль окружности шины в сторону поперечного направления W шины во взаимно противоположных направлениях. Поэтому элементы 14a и 14b брекера представляют собой перекрещивающиеся слои, выполненные с возможностью предотвращения расширения слоя 12 каркаса под действием давления воздуха в шине.
Резина 18 протектора размещена снаружи брекера 14 в радиальном направлении шины. Оба концевых участка резины 18 протектора соединяются с боковыми резиновыми элементами 20 с образованием участков боковины. Резина 18 протектора изготовлена из двух слоев резины, а именно: резина 18a протектора верхнего слоя находится с наружной стороны в радиальном направлении шины, а резина 18b протектора нижнего слоя находится с внутренней стороны в радиальном направлении шины. На концах боковых резиновых элементов 20 предусмотрены брекерные резиновые элементы 24 диска, расположенные с внутренней стороны в радиальном направлении шины и входящие в контакт с диском, на который монтируют шину 10. С наружной стороны сердечников 16 борта в радиальном направлении шины предусмотрены резиновые наполнители 22 борта, расположенные таким образом, чтобы они находились между частью слоя 12 каркаса перед участком наматывания на сердечники 16 борта и участком слоя 12 каркаса после участка наматывания на сердечники 16 борта. Резиновый гермослой 26 расположен на внутренней поверхности шины 10 и обращен к зоне полости шины, которая заполняется воздухом и окружена шиной 10 и диском.
Кроме того, шина 10 включает в себя слой 28 обкладки брекера, образованный из органического волокна с резиновым покрытием, который покрывает брекер 14 с наружной стороны брекера 14 в радиальном направлении шины.
Шина 10 имеет такую структуру шины, но структура шины настоящего варианта осуществления не ограничена структурой шины, показанной на Фиг. 1.
Рисунок протектора
На Фиг. 3 представлен развернутый вид в горизонтальной проекции, иллюстрирующий участок рисунка 30 протектора шины 10, развернутого на плоскости. Следует отметить, что рисунок протектора, используемый в шине 10, не ограничен рисунком 30 протектора. Шиповые шпильки (см. Фиг. 4A и 4B) устанавливают в монтажные отверстия 29 для шпилек, описанные ниже.
Как показано на Фиг. 3, шина 10 имеет обозначенное буквой X направление вращения, указывающее однонаправленную ориентацию вдоль направления C вдоль окружности шины. Ориентацию направления R вращения отображают и обозначают номерами, символами и т.п., обеспеченными на поверхности боковин шины 10.
Рисунок 30 протектора имеет множество первых наклонных канавок 31, множество первых грунтозацепных канавок 32, множество вторых наклонных канавок 33, множество третьих наклонных канавок 34, вторые грунтозацепные канавки 35 и выступающие канавки 36.
Множество первых наклонных канавок 31 обеспечено в направлении вдоль окружности шины. Каждая из первых наклонных канавок 31 включает в себя начальный конец, расположенный на расстоянии от центральной линии CL, проходит от начального конца в направлении, противоположном направлению X вращения шины, и проходит под наклоном наружу в поперечном направлении шины.
Множество первых грунтозацепных канавок 32 обеспечено в направлении вдоль окружности шины. Каждая из первых грунтозацепных канавок 32 проходит от наружного концевого участка в поперечном направлении шины первой наклонной канавки 31 в направлении, противоположном направлению X вращения шины, и проходит под наклоном наружу в поперечном направлении шины и наружу за пределы краев E1 и E2 пятна контакта с грунтом в поперечном направлении шины.
Края E1 и E2 пятна контакта с грунтом обозначают концы в поперечном направлении W шины поверхности пятна контакта с грунтом, образованного на плоской пластине после установки шины на определенный диск, накачивания до определенного внутреннего давления, например, внутреннего давления 200 кПа, и нагружения в вертикальном направлении до 88% от определенной нагрузки. В настоящем документе термин «определенный диск» относится к «измерительному диску» согласно определению Европейской технической организации по шинам и дискам (ETRTO) (по версии 2011 г.), «диску применимого размера» согласно определению Ассоциации производителей автомобильных шин Японии (JATMA), или «проектному диску» согласно определению Ассоциации автомобильных шин и колесных дисков (TRA). Кроме того, термин «определенное внутреннее давление» относится к «ДАВЛЕНИЯМ НАКАЧКИ» согласно определению ETRTO, «максимальному давлению воздуха» согласно определению JATMA или максимальному значению «ПРЕДЕЛОВ НАГРУЗКИ НА ШИНУ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ЗНАЧЕНИЯХ ДАВЛЕНИЯ ХОЛОДНОЙ НАКАЧКИ» согласно определению TRA. Термин «стандартная нагрузка» относится к «ДОПУСТИМОЙ НАГРУЗКЕ» согласно определению ЕTRTO, «максимальной допустимой нагрузке» согласно определению JATMA или максимальному значению «ПРЕДЕЛОВ НАГРУЗКИ НА ШИНУ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ЗНАЧЕНИЯХ ДАВЛЕНИЯ ХОЛОДНОЙ НАКАЧКИ» согласно определению TRA.
Множество вторых наклонных канавок 33 обеспечено в направлении вдоль окружности шины. Каждая из вторых наклонных канавок 33 проходит в поперечном направлении шины от наружного концевого участка соответствующей первой наклонной канавки 31 в направлении, противоположном направлению X вращения шины, и проходит под наклоном вовнутрь в поперечном направлении шины к смежной, другой первой наклонной канавке 31.
Множество третьих наклонных канавок 34 обеспечено в направлении вдоль окружности шины. Каждая из третьих наклонных канавок 34 проходит от середины соответствующей первой грунтозацепной канавки 32 в направлении, противоположном направлению X вращения шины, и проходит под наклоном наружу в поперечном направлении шины. Третьи наклонные канавки 34 имеют форму, в которой ширина канавки постепенно сужается к наружной стороне в поперечном направлении шины и постепенно расширяется к внутренней стороне в поперечном направлении шины.
Вторые грунтозацепные канавки 35 проходят между двумя первыми грунтозацепными канавками 32, размещенными смежно друг к другу в направлении вдоль окружности шины, выровнены относительно первых грунтозацепных канавок 32 и не пересекаются с первыми наклонными канавками 31 и вторыми наклонными канавками 33.
Третьи наклонные канавки 34 проходят через вторые грунтозацепные канавки 35. Ширина участков 35А вторых грунтозацепных канавок 35 на внутренней стороне в поперечном направлении шины от участков пересечения с третьими наклонными канавками 34 меньше ширины участков 35В на наружной стороне в поперечном направлении шины от участков пересечения с третьими наклонными канавками 34.
Выступающая канавка 36 выступает вовнутрь от середины соответствующей первой наклонной канавки 31 в поперечном направлении шины.
На беговых участках 41, ограниченных первыми наклонными канавками 31, первыми грунтозацепными канавками 32, вторыми наклонными канавками 33 и краями E1 и E2 пятна контакта с грунтом протектора, обеспечены прорези 43. Кроме того, на беговых участках 42 на внутренней стороне в поперечном направлении шины первых наклонных канавок 31 и вторых наклонных канавок 33 обеспечены прорези 44. Прорези 44 проходят по существу параллельно поперечному направлению шины. Прорези 43 наклонены относительно продольного направления прорезей 44. Прорези 43, наклоненные по отношению к прорезям 44, позволяют улучшить характеристики выполнения поворота шины 10.
Как показано на Фиг. 3, монтажные отверстия 29 для шиповых шпилек образованы на беговых участках 41, ограниченных первыми наклонными канавками 31, первыми грунтозацепными канавками 32, вторыми наклонными канавками 33 и краями E1 и E2 пятна контакта с грунтом, показанными на Фиг. 3. С шиповыми шпильками 50, описанными ниже, установленными в монтажные отверстия 29 для шиповых шпилек, шина 10 ведет себя как шипованная шина и характеризуется улучшенными характеристиками на льду, а именно характеристиками торможения на льду и характеристиками выполнения поворота на льду.
Шиповая шпилька
На Фиг. 4A и 4B, соответственно, представлены вид в перспективе и вид в горизонтальной проекции шиповой шпильки 50 настоящего варианта осуществления. Следует отметить, что настоящий вариант осуществления включает различные варианты осуществления, которые описаны ниже.
Шиповая шпилька 50 включает в себя вершину 52, участок 54 корпуса и нижний фланец 56. Участок 54 корпуса включает в себя верхний фланец 58 и шейку 60. При установке участка 54 корпуса и нижнего фланца 56 в монтажные отверстия 29 для шпилек шины 10 их вставляют в резину 18 протектора (см. Фиг. 1) и они находятся в контакте с резиной 18 протектора.
Вершина 52 включает в себя торцевую поверхность вершины, которая входит в контакт с дорожным покрытием. Вершина 52 образована из карбида вольфрама или подобного твердого металла. В соответствии с вариантом осуществления вершина 52 может быть образована из металлокерамического материала. Вершина 52 закреплена в отверстии, обеспеченном в верхней торцевой поверхности 54a участка 54 корпуса. Вершина 52 шиповой шпильки 50 выступает из поверхности протектора, когда шиповая шпилька 50 установлена на шину 10.
Участок 54 корпуса представляет собой участок, который поддерживает вершину 52, причем вершина 52 выступает из верхней торцевой поверхности 54a на одной стороне. Участок 54 корпуса проходит в направлении, противоположном направлению, в котором выступает вершина 52. Продольное направление участка 54 корпуса также является направлением, в котором расположены по порядку вершина 52, участок 54 корпуса и нижний фланец 56, и это направление называют направлением Н.
Верхний фланец 58 участка 54 корпуса образован таким образом, что, когда он вставлен в участок протектора шины 10, вершина 52 выступает из поверхности протектора. Вершина 52 закреплена на верхней торцевой поверхности 54a участка 54 корпуса.
Нижний фланец 56 образован таким образом, чтобы при вставке в участок протектора шины 10 он вступал в контакт с дном монтажного отверстия 29 для шпилек. Нижний фланец 56 соединен с концом шейки 60 на противоположной стороне верхней торцевой поверхности 54a участка 54 корпуса.
Шейка 60 представляет собой участок, соединяющий верхний фланец 58 и нижний фланец 56. Поперечное сечение шейки 60 в направлении, ортогональном направлению Н, тоньше поперечных сечений верхнего фланца 58 и нижнего фланца 56.
Материал участка 54 корпуса и нижнего фланца 56 конкретно не ограничен, но он предпочтительно отличается от материала вершины 52. В соответствии с вариантом осуществления участок 54 корпуса и нижний фланец 56 формируют из алюминиевого сплава или т.п., чтобы уменьшить массу шиповой шпильки 50.
Форма 62 контура фланца нижнего фланца 56 является анизотропной формой, если смотреть на нижний фланец 56 в направлении H с противоположной стороны направления H. В данном случае, как показано на Фиг. 4B, анизотропная форма представляет собой форму, в которой среди воображаемых прямоугольников, очерчивающих форму 62 контура фланца и наклоненных в различных направлениях, по меньшей мере один наименьший прямоугольник из первого наименьшего прямоугольника, у которого самая короткая сторона из его четырех сторон является наименьшей среди указанных прямоугольников, или второго наименьшего прямоугольника, у которого самая длинная сторона из его четырех сторон является наименьшей среди указанных прямоугольников, имеет короткие стороны и длинные стороны, имеющие различную длину. На Фиг. 4B показан первый наименьший прямоугольник 100. В данном примере первый наименьший прямоугольник 100 включает в себя сторону 100a, соответствующую самой короткой из самых коротких сторон. Первый наименьший прямоугольник 100 также соответствует второму наименьшему прямоугольнику. Другими словами, второй наименьший прямоугольник включает в себя сторону 100b, соответствующую самой короткой из самых длинных сторон. Сторона 100a из сторон первого наименьшего прямоугольника 100, который также является вторым наименьшим прямоугольником, является короткой стороной, а сторона 100b является длинной стороной. Соответственно, форма 62 контура фланца нижнего фланца 56 является анизотропной. Далее в этом документе сторона 100b упоминается как «длинная сторона 100b», а сторона 100a упоминается как «короткая сторона 100a».
На Фиг. 5 представлена схема, иллюстрирующая форму 62 контура фланца и форму 64 контура корпуса в соответствии с вариантом осуществления.
Форма 62 контура фланца нижнего фланца 56 с анизотропной формой включает два или более первых углубленных участков F1, расположенных на соответствующих участках формы 62 контура фланца, проходящих вдоль короткой стороны 100а (далее в этом документе упоминаемых как короткие боковые участки), причем углубленные участки F1 изогнуты по направлению к центроиду G формы 62 контура фланца. Короткий боковой участок представляет собой участок формы 62 контура фланца, проходящий вдоль поперечного направления S, параллельного короткой стороне 100а, и относится к участку, на котором угол наклона касательной линии в каком-либо положении на наружной окружности формы 62 контура фланца относительно поперечного направления S составляет 45 градусов или менее. Короткий боковой участок расположен с обеих сторон нижнего фланца 56 (левая и правая стороны на Фиг. 4B) через центроид G.
В примере, показанном на Фиг. 4B, на каждом коротком боковом участке обеспечены два из первых углубленных участков F1, но на каждом коротком боковом участке может быть обеспечено три или более углубленных участка и количество первых углубленных участков F1 на противоположных коротких боковых участках может быть разным.
Кроме того, форма 62 контура фланца включает вторые углубленные участки F2, расположенные на соответствующих участках формы контура фланца, проходящих вдоль длинных сторон 100b (далее в этом документе упоминаемых как длинные боковые участки), причем вторые углубленные участки F2 изогнуты и заглублены по направлению к центроиду G формы 62 контура фланца. Длинный боковой участок представляет собой участок формы 62 контура фланца, проходящий вдоль продольного направления L параллельно длинным сторонам 100b, и относится к участку, на котором угол наклона касательной линии в каком-либо положении на наружной окружности формы 62 контура фланца относительно продольного направления L составляет менее 45 градусов. Длинный боковой участок расположен с обеих сторон нижнего фланца 56 (как верхней, так и нижней сторон на Фиг. 4B) через центроид G.
Граница между коротким боковым участком и длинным боковым участком на наружной окружности формы 62 контура фланца расположена на наружной окружности участка (второго выступающего участка F4 в примере, показанном на Фиг. 4B) между первым углубленным участком F1 и вторым углубленным участком F2, расположенными смежно друг с другом вдоль наружной окружности формы 62 контура фланца.
Благодаря форме 62 контура фланца с описанными выше первым углубленным участком F1 и вторым углубленным участком F2 нижний фланец 56 может быть легко захвачен установочными пальцами устройства для установки шиповых шпилек, применяемого для вставки шиповой шпильки 50 в монтажное отверстие 29 для шпилек.
На Фиг. 6A-6C представлены схемы, иллюстрирующие примеры положений захвата установочных пальцев устройства для установки шиповых шпилек, в которых они захватывают нижний фланец 56, имеющий форму 62 контура фланца, изображенную на Фиг. 5.
НА Фиг. 6A- 6C показано, что установочные пальцы захватывают нижний фланец 56 в положениях, обозначенных символом «ρ». На Фиг. 6A представлен пример с четырьмя установочными пальцами. НА Фиг. 6B и 6C представлен пример с тремя установочными пальцами. В примерах, показанных на Фиг. 6A-6C, все положения захвата расположены на углубленных участках. Таким образом, независимо от того, сколько имеется установочных пальцев, три или четыре, установочные пальцы захватывают шиповую шпильку 50 в положениях на углубленных участках нижнего фланца 56. Таким образом, вне зависимости от типа установочных пальцев шиповая шпилька 50 может быть надежно захвачена и вставлена в монтажное отверстие 29 шпилек.
Глубина углубления первого углубленного участка F1 может быть большей, меньшей, чем глубина углубления второго углубленного участка F2, или равна ей. Однако в соответствии с одним вариантом осуществления предпочтительно, чтобы глубина углубления первого углубленного участка F1 была больше глубины углубления второго углубленного участка F2. Благодаря этому расстояния между центроидом и каждым из положений захвата, в которых множество установочных пальцев захватывают нижний фланец 56, уменьшаются на равную длину и положение шиповой шпильки 50, захваченной установочными пальцами, легче стабилизировать. Термин «глубина углубления» относится к глубине углубления по направлению к центроиду формы 62 контура фланца по отношению к отрезку, соединяющему вершины выступающих участков с обеих сторон углубленного участка (указанные вершины соответствуют положениям, наиболее удаленным от центроида).
Кроме того, в соответствии с настоящим вариантом осуществления форма 64 контура корпуса верхнего фланца 58, если смотреть в направлении H со стороны, противоположной направлению H, представляет собой многоугольную форму, включающую в себя множество углов B1 при вершинах, количество которых равно общему количеству первых углубленных участков F1 и вторых углубленных участков F2. В примере, показанном на Фиг. 4B, форма 64 контура корпуса представляет собой шестиугольную форму, включающую шесть углов B1 при вершинах, количество которых соответствует общему количеству первых углубленных участков F1 и вторых углубленных участков F2.
В шиповой шпильке 50 настоящего варианта осуществления нижний фланец 56 имеет анизотропную форму, причем форма 62 контура фланца включает два или более первых углубленных участков F1 в каждом из коротких боковых участков и вторые углубленные участки F2 в каждом из длинных боковых участков, и верхний фланец 58 имеет анизотропную форму, причем форма 64 контура корпуса является многоугольной формой. Таким образом, как описано ниже, предотвращается вращение шиповой шпильки 50, которое является основным фактором выпадения шиповой шпильки 50 из монтажного отверстия 29 для шпилек, благодаря чему шиповая шпилька 50 не будет легко выпадать из монтажного отверстия 29 для шпилек. Другими словами, значительно повышается устойчивость к выпадению шпильки.
Как описано выше, перед выпадением из монтажного отверстия для шпилек шиповая шпилька поворачивается в монтажном отверстии для шпилек. Как правило, когда на шиповую шпильку воздействует сдвиговое усилие со стороны обледенелого дорожного покрытия, шиповая шпилька наклоняется таким образом, что она переворачивается в монтажном отверстии для шпилек, в котором она установлена. Это сокращает усилие зажима, действующее на шиповую шпильку со стороны отверстия. Таким образом, шиповая шпилька может легко вращаться вокруг центральной оси в монтажном отверстии для шпилек. Кроме того, когда на шиповую шпильку воздействует сдвиговое усилие от обледенелого дорожного покрытия, вследствие уменьшения усилия зажима со стороны монтажного отверстия для шпилек облегчается вращение шиповой шпильки вокруг центральной оси. Это приводит к уменьшению сопротивления резины протектора, обеспечивающего удержание шиповой шпильки в монтажном отверстии для шпилек, в результате чего шиповая шпилька будет легче выпадать из монтажного отверстия для шпилек.
Однако форма 64 контура корпуса шиповой шпильки 50 является многоугольной, включающей множество углов B1 при вершинах, а форма 62 контура фланца включает множество углубленных участков F1 и F2, т. е. верхний фланец 58 и нижний фланец 56 включают множество углублений (включая участки верхнего фланца 58, каждый из которых расположен между соседними углами при вершинах; то же применимо и далее в данном документе) и множество выступов, и, таким образом, имеет большую длину наружной границы, чем круглый нижний фланец, имеющий такую же площадь, что и нижний фланец 56. Поскольку резина 18 протектора, деформированная совместно с углублениями и выступами, надежно закрепляет шиповую шпильку 50 в монтажном отверстии 29 для шпилек, шиповая шпилька 50 меньше наклоняется под действием сдвигового усилия от обледенелого дорожного покрытия, в результате чего предотвращается переворот. Таким образом, менее вероятно, что образуется зазор между шиповой шпилькой 50 и монтажным отверстием 29 для шпилек, и резина 18 протектора (внутренняя поверхность стенки монтажного отверстия 29 для шпилек) надежно удерживает участок 54 корпуса и нижний фланец 56. Соответственно, предотвращается вращение шиповой шпильки 50 в монтажных отверстиях 29 для шпилек, который является основным фактором выпадения шиповой шпильки 50. Таким образом, шиповая шпилька 50 настоящего варианта осуществления может сильнее препятствовать выпадению шиповой шпильки 50, чем шиповые шпильки известного уровня техники, содержащие нижний фланец с формой контура, отличной от дуговой формы.
Кроме того, даже если на шиповую шпильку 50 действует сдвиговое усилие от обледенелой дорожной поверхности, зазор между шиповой шпилькой 50 и монтажным отверстием 29 для шпилек образуется не так легко и шиповая шпилька 50 не так легко смещается из своего положения в монтажном отверстии 29 для шпилек (не ослабевает). Таким образом, шиповая шпилька 50 не будет легко выпадать из монтажного отверстия 29 для шпилек, причем сдвиговое усилие между шиповой шпилькой 50 и обледенелым дорожным покрытием эффективно передается на брекер 14, всю шипованную шину 10 и транспортное средство, на котором установлена шипованная шина 10. Таким образом, улучшаются тормозные и ходовые характеристики, а также управляемость на обледенелом дорожном покрытии.
Форма 64 контура корпуса может представлять собой любую другую многоугольную форму, такую как восьмиугольная форма, согласно одному примеру. Кроме того, форма 64 контура корпуса предпочтительно представляет собой форму выпуклого многоугольника. В примере, показанном на Фиг. 4B, форма контура корпуса представляет собой форму выпуклого шестиугольника. В соответствии с одним примером, форма контура корпуса может представлять собой любую другую форму выпуклого многоугольника, такую как форму выпуклого восьмиугольника. Следует отметить, что как показано на Фиг. 5, центроид формы 62 контура фланца выровнен с центроидом формы 64 контура корпуса. С другой стороны, в соответствии с одним вариантом осуществления форма 64 контура корпуса предпочтительно не включает углубленный участок между двумя смежными углами при вершинах, которые изогнуты и утоплены по направлению к центроиду формы 64 контура корпуса. В настоящем документе термин «углубленный участок» относится к участку, расположенному ближе к центроиду формы 64 контура формы, чем отрезок, соединяющий вершины двух смежных углов при вершинах. Соответственно, форма 64 контура корпуса предпочтительно не представляет собой форму вогнутого многоугольника. Термин «вогнутый многоугольник» относится к многоугольнику, в котором по меньшей мере один угол при вершине больше 180 градусов.
Кроме того, участок угла B1 при вершине, включающий положение, наиболее удаленное от центроида G, может иметь искривленный профиль, например, дуговой профиль, как в примере, показанном на Фиг. 4B, и угол B1 при вершине может быть изогнут и может проходить линейно от положения (вершины), наиболее удаленного от центроида G, с обеих сторон вдоль формы 64 контура корпуса. Однако в соответствии с одним вариантом осуществления данный участок предпочтительно имеет изогнутый профиль, например, дуговой профиль, благодаря чему верхний фланец 58 легко удерживать, когда установочные пальцы входят в контакт с верхним фланцем 58. С другой стороны, радиус кривизны, достигаемый, когда описанный выше участок имеет дуговую форму, предпочтительно устанавливают меньшим, чем радиус кривизны окружности, описанной вокруг формы 64 контура корпуса, чтобы дополнительно усилить вышеописанный эффект улучшения тормозных и ходовых характеристик и управляемости на обледенелом дорожном покрытии за счет предотвращения образования зазора между шиповой шпилькой 50 и монтажным отверстием для шпилек.
Кроме того, в соответствии с настоящим вариантом осуществления, угол B1 при вершине обеспечивается обращенным к каждому из первого углубленного участка F1 и второго углубленного участка F2. Обращение угла B1 при вершине к первому углубленному участку F1 и второму углубленному участку F2 означает, что направление ориентации угла B1 при вершине, если смотреть со стороны центроида G формы 64 контура корпуса, находится в пределах углового диапазона в направлении ориентации зоны на наружной окружности формы 62 контура фланца, на которой расположены первый углубленный участок F1 и второй углубленный участок F2. Следует отметить, что зона на наружной окружности формы 62 контура фланца, на которой расположены первый углубленный участок F1 и второй углубленный участок F2, определена следующим образом. Если каждый из первого углубленного участка F1 и второго углубленного участка F2 имеет дуговую форму или форму, полученную путем объединения множества дуг, область на наружной окружности формы 62 контура фланца, на которой расположены первый углубленный участок F1 и второй углубленный участок F2, соответствует зоне формы 62 контура фланца, расположенной между противоположными границами, где центр радиуса кривизны смещается от наружной стороны формы 62 контура фланца к окружности формы 62 контура фланца или внутренней стороне формы 62 контура фланца, причем указанная зона расположена на продолжении одного углубленного участка вдоль наружной окружности формы 62 контура фланца по направлению к противоположным участкам (например, выступающим участкам), смежным с углубленным участком.
Таким образом, угол B1 при вершине обеспечивается обращенным к каждому из первого углубленного участка F1 и второго углубленного участка F2 и, таким образом, угол B1 при вершине находится в непосредственной близости к первому углубленному участку F1 и второму углубленному участку F2 в направлении, ортогональном направлению H, если смотреть в направлении H со стороны, противоположной направлению H. Таким образом, при захвате нижнего фланца 56 установочные пальцы устройства для установки шиповой шпильки, используемого для вставки шиповой шпильки 50 в монтажное отверстие 29 для шпилек, легче вступает в контакт с верхним фланцем 58 шиповой шпильки 50 и легко удерживает верхний фланец 58.
На Фиг. 7 показан пример состояния захвата шиповой шпильки 50 установочными пальцами устройства для установки шиповых шпилек.
Когда установочные пальцы 70 захватывают нижний фланец 56, как показано на Фиг. 7, между установочными пальцами 70 и участком 54 корпуса образуется зазор и, таким образом, центральная ось Z (линия оси, проходящая через центроид нижнего фланца 56 или участок 54 корпуса и проходящая в продольном направлении участка 54 корпуса) шиповой шпильки 50 может быть наклонена в плоскости Фиг. 7. В данном случае, если шиповая шпилька 50 существенно наклонена и смещена от положения шиповой шпильки 50, шиповая шпилька 50 отклоняется от целевой ориентации (целевой ориентации относительно центральной оси Z) и может быть установлена в шине в неправильном положении.
В настоящем варианте осуществления угол B1 при вершине обеспечивается обращенным к каждому из первого углубленного участка F1 и второго углубленного участка F2, и угол B1 при вершине расположен в непосредственной близости от первого углубленного участка F1 и второго углубленного участка F2, как описано выше. Таким образом, когда шиповая шпилька 50 перемещается для наклона, верхний фланец 58 может вступать в контакт с участками 70b (также упоминаемыми как смягчающие накладки установочных пальцев; участки, обведенные эллипсами на Фиг. 7) установочных пальцев 70, расположенными на расстоянии от концевых участков 70a, и установочные пальцы 70 могут удерживать верхний фланец 58 шиповой шпильки 50. Таким образом, предотвращается существенный наклон шиповой шпильки 50, приводящий к смещению от положения шиповой шпильки 50, и положение шиповой шпильки 50, захваченной установочными пальцами 70, может быть стабилизировано. Таким образом, шиповые шпильки 50 могут быть легко размещены в целевой ориентации и шиповые шпильки 50 могут быть установлены в правильной ориентации относительно шины. Другими словами, обеспечивается очень легкая установка шиповой шпильки 50 (стабильность установки шпилек).
Как описано выше, в настоящем варианте осуществления шиповая шпилька 50 не будет легко выпадать из монтажного отверстия 29 для шпилек, также в нем улучшены тормозные и ходовые характеристики или управляемость на обледенелом дорожном покрытии и шиповую шпильку 50 можно очень легко вставить.
В соответствии с одним вариантом осуществления первый выступающий участок F3 предпочтительно обеспечен на каждом из коротких боковых участков, расположенных между первыми углубленными участками F1, смежными друг с другом, причем первый выступающий участок F3 выступает в сторону от центроида формы 62 контура фланца. Усилие со стороны дорожного покрытия, действие которого приводит к вращению шиповой шпильки 50 вокруг центральной оси Z (усилие, одно из составляющих которого направлено параллельно продольному направлению L), оказывает наиболее существенное воздействие во время поворота транспортного средства. В соответствии с настоящим вариантом осуществления имеющийся в форме 62 контура фланца первый выступающий участок F3, выступающий в направлении вдоль продольного направления L, противодействует усилию, которое приводит к вращению шиповой шпильки 50 вокруг центральной оси Z, предотвращая вращение шиповой шпильки 50. Кроме того, первый выступающий участок F3 препятствует перемещению шиповой шпильки 50, наклоненной под действием сдвигового усилия со стороны обледенелого дорожного покрытия и выпадающей из монтажного отверстия 29 для шпилек. Это приводит к увеличению усилия (удерживающего усилия) со стороны резины протектора, удерживающей шиповую шпильку 50 в монтажном отверстии 29 для шпилек. Таким образом, даже в том случае, если на шиповую шпильку 50 воздействует усилие, направленное на вращение шиповой шпильки 50 вокруг центральной оси Z, шиповая шпилька 50 не будет легко выпадать из монтажного отверстия 29 для шпилек. Другими словами, повышается сопротивление выпадению шпильки во время поворота транспортного средства.
Кроме того, в настоящем варианте осуществления, в соответствии с одним вариантом осуществления на участке формы 64 контура корпуса между углами В1 при вершинах, смежными друг с другом, вдоль наружной окружности формы 64 контура корпуса (участка, проходящего линейно между смежными углами B1 при вершинах, как показано на Фиг. 5) расстояние L1 между первым выступающим участком F3 и участком формы 64 контура корпуса, обращенным к первому выступающему участку F3, вдоль направления, ортогонального направлению H (кратчайшее расстояние), предпочтительно длиннее, чем расстояние L2 между вторым углубленным участком F2 и одним из углов В1 при вершинах, обращенных ко второму углубленному участку F2 вдоль ортогонального направления (кратчайшее расстояние). Первые выступающие участки F3, выступающие из участка 54 корпуса, выполнены таким образом, что расстояния L1 и L2 удовлетворяют вышеописанным соотношениям, повышая сопротивление резины протектора усилию, действие которого направлено на вращение шиповой шпильки 50 вокруг центральной оси Z. Вследствие этого усиливается эффект противодействия вращению шиповой шпильки 50 и препятствования перемещению шиповой шпильки 50, наклоненной под действием сдвигового усилия со стороны обледенелого дорожного покрытия, наружу из монтажного отверстия 29 для шпилек, что дополнительно увеличивает усилие, удерживающее шиповую шпильку 50 в монтажном отверстии 29 для шпилек. Другими словами, сопротивление выпадению шпильки во время поворота транспортного средства значительно возрастает. L1 предпочтительно в 2-15 раз превышает L2 и более предпочтительно в 5-12 раз превышает L2. В соответствии с одним вариантом осуществления для повышения сопротивления выпадению шпильки форма 64 контура корпуса предпочтительно включает линейно проходящие участки (линейные участки), каждый из которых расположен между углами B1 при вершинах, смежными друг с другом, т. е. углы B1 при вершинах и линейные участки попеременно расположены вдоль наружной окружности формы 64 контура корпуса.
В соответствии с одним вариантом осуществления для усиления эффекта предотвращения вращения шиповой шпильки 50, для противодействия перемещению шиповой шпильки 50 и ее выпадению из монтажного отверстия 29 для шпилек, а также для дополнительного увеличения удерживающего усилия, обеспечивающего удержание шиповой шпильки 50 в монтажном отверстии 29 для шпилек первый выступающий участок F3 предпочтительно выступает по направлению к центру одной из коротких сторон 100a, расположенных на той же стороне, на которой расположен первый выступающий участок F3, относительно центроида G формы 62 контура фланца. Это обеспечивает усиление эффекта, благодаря которому шиповая шпилька 50 не будет легко выпадать из монтажного отверстия 29 для шпилек в том случае, когда на шиповую шпильку 50 воздействует усилие, направленное на вращение шиповой шпильки 50 вокруг центральной оси Z. Термин «центр короткой стороны 100a» относится к срединной точке короткой стороны 100a.
При чрезмерно высоком соотношении длины длинной стороны наименьшего прямоугольника, очерченного формой 62 контура фланца, и длины короткой стороны наименьшего прямоугольника (соотношении сторон) установочным пальцам будет сложно захватить нижний фланец 56, что может привести к неправильной вставке шиповой шпильки 50. В соответствии с одним вариантом осуществления соотношение сторон нижнего фланца 56 предпочтительно больше 1 и меньше или равно 1,5, а более предпочтительно составляет от 1,05 до 1,25.
В соответствии с одним вариантом осуществления искривленный профиль первого углубленного участка F1 и искривленный профиль второго углубленного участка F2 предпочтительно представляет собой дуговую форму, определяемую радиусом кривизны. Если искривленный профиль первого углубленного участка F1 и искривленный профиль второго углубленного участка F2 образованы соответствующими отдельными радиусами кривизны, радиус кривизны первого углубленного участка F1 предпочтительно составляет от 90 до 110% радиуса кривизны второго углубленного участка F2 с целью обеспечения надежного захвата шиповой шпильки 50 независимо от типа установочных пальцев.
В соответствии с одним вариантом осуществления, как показано на Фиг. 5, форма 62 контура фланца предпочтительно дополнительно включает четыре вторых выступающих участка F4, каждый из которых расположен между первым углубленным участком F1 и вторым углубленным участком F2 смежно друг с другом вдоль наружной окружности формы 62 контура фланца, причем каждый из вторых выступающих участков F4 выступает в сторону от центроида G формы 62 контура фланца. При такой конфигурации установочным пальцам устройства для установки шиповых шпилек, используемого при установке шиповой шпильки 50 в монтажное отверстие 29 для шпилек, значительно легче захватывать нижний фланец 56 шиповой шпильки 50. Например, даже в том случае, если положение нижнего фланца 56, захваченного установочными пальцами, смещено относительно первого углубленного участка F1 или второго углубленного участка F2, установочные пальцы могут скользить вдоль контура второго выступающего участка F4 и направляться к первому углубленному участку F1 или второму углубленному участку F2, что позволяет надежно захватить шиповую шпильку 50. Кроме того, два вторых выступающих участка F4, расположенных на каждом из длинных боковых участков, препятствуют перемещению шиповой шпильки 50, подверженной воздействию сдвигового усилия со стороны обледенелого дорожного покрытия, из наклоненного положения и ее выпадению из монтажного отверстия 29 для шпилек. Это приводит к увеличению усилия, удерживающего шиповую шпильку 50 в монтажном отверстии 29 для шпилек, благодаря которому шиповая шпилька 50 не будет легко выпадать из монтажного отверстия 29 для шпилек. Это позволяет обеспечить благоприятные тормозные и ходовые характеристики при движении по прямой.
В соответствии с одним вариантом осуществления предпочтительно, чтобы первый углубленный участок F1 имел первую дуговую форму, а каждый из участков (например, соответствующие участки первого выступающего участка F3 и второго выступающего участка F4, расположенные вблизи первого углубленного участка F1) формы 62 контура фланца, расположенных с обеих сторон первого углубленного участка F1 вдоль наружной окружности формы 62 контура фланца и соединенных с первым углубленным участком F1, имел вторую дуговую форму, искривленную в сторону от центроида формы 62 контура фланца. В этом случае дуга первой дуговой формы предпочтительно имеет больший радиус кривизны, чем дуга второй дуговой формы. Таким образом, участки первого выступающего участка F3 и второго выступающего участка F4, соединенные с первым углубленным участком F1, более существенно наклонены относительно направления вдоль окружности шиповой шпильки 50 и даже в том случае, когда установочные пальцы захватывают первый выступающий участок F3 или второй выступающий участок F4, установочные пальцы могут скользить и направляться в первый углубленный участок F1. В данном варианте осуществления оба конца дуги первой дуговой формы соединены с дугой второй дуговой формы. Кроме того, в данном варианте осуществления радиусы кривизны дуг вторых дуговых форм с обеих сторон первого углубленного участка F1 могут быть равными или могут отличаться друг от друга.
В соответствии с одним вариантом осуществления углубленные участки и выступающие участки, включенные в форму 62 контура фланца, т. е. первые углубленные участки F1, вторые углубленные участки F2, первые выступающие участки F3 и вторые выступающие участки F4 предпочтительно расположены на соответствующих углах при вершинах вогнутого многоугольника. В примере, показанном на Фиг. 5, углубленные участки и выступающие участки, включенные в форму 62 контура фланца, расположены на соответствующих углах при вершинах вогнутого двенадцатиугольника.
В соответствии с одним вариантом осуществления, показанным на Фиг. 5, по меньшей мере либо первые углубленные участки F1, либо вторые углубленные участки F2 предпочтительно удовлетворяют по меньшей мере одному из условий: образование зеркально симметричной формы относительно первой воображаемой прямой линии AL1, параллельной поперечному направлению S и проходящей через центроид G, или образование зеркально симметричной формы относительно второй воображаемой прямой линии AL2, параллельной продольному направлению L и проходящей через центроид G. Таким образом, при вставке шиповой шпильки 50 в монтажное отверстие 29 для шпилек с помощью установочных пальцев можно легко захватить шиповую шпильку 50 в соответствии с целевой ориентацией.
В соответствии с одним вариантом осуществления, показанным на Фиг. 5, по меньшей мере либо первые выступающие участки F3, либо вторые выступающие участки F4 предпочтительно удовлетворяют по меньшей мере одному из условий: образование зеркально симметричной формы относительно первой воображаемой прямой линии AL1, параллельной поперечному направлению S и проходящей через центроид G, или зеркально симметричной формы относительно второй воображаемой прямой линии AL2, параллельной продольному направлению L и проходящей через центроид G. Таким образом, при вставке шиповой шпильки 50 в монтажное отверстие 29 для шпилек с помощью установочных пальцев можно легко захватить шиповую шпильку 50 в соответствии с целевой ориентацией.
В соответствии с одним вариантом осуществления первый углубленный участок F1 предпочтительно проходит вдоль направления, наклоненного относительно поперечного направления S, как в примере, показанном на Фиг. 5. Прохождение первого углубленного участка F1 вдоль направления, наклоненного относительно поперечного направления S, означает, что виртуальная прямая линия, соединяющая оба конца первого углубленного участка F1 на наружной окружности формы 62 контура фланца, наклонена по отношению к поперечному направлению S. Оба конца первого углубленного участка F1 также являются концами зоны на наружной окружности формы 62 контура фланца, в которой расположен первый углубленный участок F1, как описано выше. Если первый углубленный участок F1, проходящий вдоль направления, наклоненного по отношению к поперечному направлению S, подвергает шиповую шпильку 50 воздействию силы, имеющей составляющие как в продольном направлении L, так и в поперечном направлении S формы 62 контура фланца, указанная сила эффективно передается за счет закрепления участков, расположенных напротив друг друга по сторонам первого углубленного участка F1 (например, первого выступающего участка F3 и второго выступающего участка F4) внутренней поверхностью стенки монтажного отверстия 29 для шпилек, вследствие чего улучшаются тормозные и ходовые характеристики или управляемость на обледенелом дорожном покрытии.
Таким образом, в шину устанавливают шиповую шпильку 50, имеющую форму 62 профиля фланца и форму 64 профиля корпуса, которые являются анизотропными формами. На Фиг. 8 представлена схема, иллюстрирующая ориентацию шиповой шпильки 50, установленной в шину.
На Фиг. 8 представлен пример, в котором шиповая шпилька установлена в монтажное отверстие 29 для шпилек с такими направлениями расположения, что продольное направление L нижнего фланца 56 обращено к поперечному направлению W шины, а поперечное направление S обращено к направлению C вдоль окружности шины. В данном случае выражение «продольное направление L нижнего фланца 56, обращенное к поперечному направлению W шины» относится к продольному направлению L нижнего фланца 56, которое наклонено в пределах заданного углового диапазона (например, 15 градусов или меньше) относительно поперечного направления W шины.
Как показано на Фиг. 8, если шиповая шпилька 50 расположена таким образом, что продольное направление L соответствует поперечному направлению W шины, шиповая шпилька 50, подверженная воздействию бокового усилия в виде сдвигового усилия, наклоняется таким образом, что она переворачивается в монтажном отверстии 29 для шпилек. Однако, как описано выше, резина 18 протектора, деформированная совместно с углублениями и выступами, образованными шестью углубленными участками F1 и F2 нижнего фланца 56, и многоугольная форма участка 54 корпуса обеспечивают надежное закрепление нижнего фланца 56 и участка 54 корпуса на внутренней поверхности стенки монтажного отверстия 29 для шпилек, препятствуя образованию зазора между шиповой шпилькой 50 и монтажным отверстием 29 для шпилек вследствие наклона шиповой шпильки 50 в поперечном направлении W шины. Таким образом, шиповая шпилька 50 не может легко вращаться в монтажном отверстии 29 для шпилек. Таким образом, шиповая шпилька 50 не будет легко выпадать из монтажного отверстия 29 для шпилек и боковое усилие будет эффективно передаваться от шиповой шпильки 50 через резину 18 протектора на брекер 14, что приведет к улучшению тормозных и ходовых характеристик, а также управляемости на обледенелом дорожном покрытии. Кроме того, как описано выше, если первый углубленный участок F1 обращен в направлении, наклоненном относительно поперечного направления S (в направлении С вдоль окружности шины), даже если при повороте шины добавляются торможение и движение с наклонением ориентации поперечного усилия, воспринимаемого шиповой шпилькой 50, боковое усилие эффективно передается от шиповой шпильки 50 через резину 18 протектора на брекер 14 за счет закрепления участков, расположенных напротив друг друга по сторонам первого углубленного участка F1 (например, первого выступающего участка часть F3 и второго выступающего участка F4), внутренней поверхностью стенки монтажного отверстия 29 для шпилек, вследствие чего улучшаются тормозные и ходовые характеристики или управляемость на обледенелом дорожном покрытии. Кроме того, в случае вставки шиповой шпильки 50 в монтажное отверстие 29 для шпилек таким образом, что продольное направление L нижнего фланца 56, обращено к поперечному направлению W шины, форма 62 контура фланца имеет анизотропную форму, а для короткого бокового участка участок между первыми углубленными участками F1, расположенными смежно друг с другом (например, первый выступающий участок F3), расположен таким образом, что он обращен в продольном направлении. И, таким образом, во время движения с углом бокового увода, например, во время поворота транспортного средства, как описано выше, предотвращается перемещение под наклоном и выпадение шиповой шпильки 50, подвергаемой воздействию сдвигового усилия со стороны обледенелого дорожного покрытия, из монтажного отверстия 29 для шпилек, а усилие, удерживающее шиповую шпильку 50 в монтажном отверстии 29 для шпилек, увеличивается, в результате чего шиповая шпилька 50 не будет легко выпадать из монтажного отверстия 29 для шпилек в том случае, когда боковое усилие, возникающее во время поворота транспортного средства, воздействует на шиповую шпильку 50. Кроме того, форма 62 контура фланца включает два вторых выступающих участка F4, обращенных к направлению С вдоль окружности шины, предотвращающих перемещение под наклоном и выпадение шиповой шпильки 50 из монтажного отверстия 29 для шпилек даже в том случае, когда шиповая шпилька 50 подвержена сильному воздействию усилия торможения или ускорения во время торможения или движения, причем усилие, удерживающее шиповую шпильку 50 в монтажном отверстии 29 для шпилек, увеличивается. Таким образом, улучшаются тормозные и ходовые характеристики на обледенелом дорожном покрытии, а также повышается сопротивление выпадению шпильки во время торможения и движения.
Примеры, стандартный пример и сравнительные примеры
Были изготовлены шиповые шпильки, включающие нижние фланцы и участки корпуса с различными формами контура. Для изготовления шипованных шин изготовленные шиповые шпильки вставляли в шины 10 с соблюдением конфигурации, показанной на Фиг. 1-3. Эти шипованные шины устанавливали на легковой автомобиль, который использовался как испытательное транспортное средство, и оценивали шиповые шпильки. Форма шиповых шпилек основана на форме, показанной на Фиг. 4 и 5, за исключением данных, представленных в таблицах 1 и 2, а также точек, описанных ниже.
Каждая из изготовленных шин имела размер 205/55R16. Использованный легковой автомобиль представлял собой переднеприводной седан с объемом двигателя 2000 куб. см. Внутреннее давление в шинах устанавливали на уровне 230 (кПа) как для передних колес, так и для задних колес. Нагрузка на шины составляла 450 кг на передние колеса и 300 кг на задние колеса. Были оценены указанные ниже характеристики шиповых шпилек.
Стабильность установки шпилек
Шиповые шпильки захватывали установочными пальцами устройства для установки шпилек и устанавливали на шину. Определяли долю шиповых шпилек, правильно установленных в монтажные отверстия 29 для шпилек. В сравнительных примерах, а также примерах 1 и 2 установка шиповых шпилек выполнялась таким образом, чтобы продольное направление нижнего фланца было обращено к поперечному направлению шины. В примерах 3 установка шиповых шпилек была осуществлена таким образом, чтобы продольное направление нижнего фланца было обращено к направлению вдоль окружности шины. Шиповые шпильки вставляли в монтажные отверстия 29 для шпилек под углом к монтажным отверстиям 29 для шпилек (во время установки их наклоняли под углом, выходящим за пределы заданного углового диапазона, описанного выше), и число неудачных попыток установить шиповую шпильку в монтажное отверстие 29 для шпилек принимали за количество неудач. Процентное выражение (%) количества неудач относительно общего числа попыток установить в шину шиповые шпильки вычитали из 100% и полученное значение принимали за стабильность установки шпилек. Стабильность установки шпилек (%) в 95% или выше указывает на превосходную стабильность установки шпилек.
Устойчивость к выпадению шпильки
Процентное выражение (%) количества шиповых шпилек, оставшихся в резине протектора, относительно общего количества установленных шиповых шпилек получали после прохождения испытательным транспортным средством 15 000 км по маршруту, включающему сухие дорожные покрытия, а именно асфальтовые дорожные покрытия или бетонные дорожные покрытия, причем указанный маршрут включал дороги для испытания с поворотами. Процентное выражение, равное 95% или более, считается не создающим практической проблемы, связанной с выпадением шпилек.
Тормозная способность на льду
Испытательное транспортное средство вели по обледенелому дорожному покрытию и в качестве тормозного пути измеряли расстояние, пройденное испытательным транспортным средством после начала торможения за время, пока скорость снижалась с 30 км/ч до 5 км/ч. Величина, обратная тормозному пути в стандартном примере, была принята в качестве эталона (индексного значения 100), а величины, обратные тормозному пути, в примерах выражены в виде соответствующих индексных значений. Более высокие индексные значения соответствуют более короткому тормозному пути и более высокой тормозной способности на льду.
Управляемость на льду
Два оценивающих водителя вели испытательное транспортное средство по обледенелому дорожному покрытию подготовленного закрытого автодрома и субъективно оценивали управляемость. Оценки этих двух оценивающих водителей были усреднены и выражены в виде индексных значений, причем оценка из стандартного примера была принята в качестве эталона (индексного значения 100). Более высокие индексные значения соответствуют более хорошей управляемости на льду.
В таблицах 1 и 2 представлены различные параметры и результаты оценки для стандартного примера, сравнительных примеров и примеров.
В таблицах 1 и 2 выражение «форма первого и второго наименьших прямоугольников, описанных вокруг формы контура фланца» относится к форме либо первого, либо второго наименьшего прямоугольника, показанного на Фиг. 4B. Однако выражение «круговая форма» в стандартном примере относится к форме контура нижнего фланца, а не к форме первого или второго наименьшего прямоугольника. В сравнительных примерах и примерах отношение длины длинной стороны «прямоугольника» к длине короткой стороны «прямоугольника» (соотношение сторон) равно 1 : 1,6 в примере 5 и 1 : 1,13 в других примерах.
Для строки «количество углубленных участков», имеющейся в таблицах 1 и 2 (первых углубленных участков F1 и вторых углубленных участков F2) значение «4» означает, что всего имеется четыре первых углубленных участка F1, в том числе по два на каждом коротком боковом участке, а значение «2» означает, что всего имеется два вторых углубленных участка F2, в том числе по одному на каждом длинном боковом участке.
Для строки «соотношение между углом B1 при вершине и углубленным участком», имеющейся в таблицах 1 и 2, выражение «не обращенный» означает, что угол B1 при вершине обращен к выступающему участку, расположенному между углубленными участками, расположенными смежно друг с другом вдоль наружной окружности формы контура фланца (направление ориентации, если смотреть от центроида, является таким же), а «обращенный» означает, что угол B1 при вершине обращен к углубленному участку формы контура фланца, как показано на Фиг. 4B. Следует отметить, что в сравнительном примере 2 каждый из четырех углов при вершинах участка корпуса обращен к первому углубленному участку F1.
Для строки «соотношение величин L1 и L2», имеющейся в таблицах 1 и 2, отношение L1 к L2 при «L1 < L2» составляет 1 : 2, а отношение L1 к L2 при «L1 > L2» составляет 6 : 1.
Для строки «соотношение величин R1 и R2», имеющейся в таблицах 1 и 2, «R1» означает радиус кривизны первой дуговой формы первого углубленного участка F1, а «R2» означает радиус кривизны второй дуговой формы, соответствующей участку из каждого из первого и второго выступающих участков F3 и F4, который расположен ближе к первому углубленному участку F1.
В строке «форма контура корпуса» в таблицах 1 и 2 «круговая форма» означает, что форма контура корпуса, если смотреть в направлении H со стороны, противоположной направлению H, является круглой, а «шестиугольная форма» означает, что форма контура корпуса представляет собой форму 64 контура корпуса, показанную на Фиг. 4В.
Таблица 1
Стан- дартный пример
Сравни- тельный пример 1
Сравни- тельный пример 2
Пример 1
Пример 2
Формы первого и второго наименьших прямоугольников, описанных вокруг формы контура
Круговая форма
Прямоу- гольник
Прямоу- гольник
Прямоу- гольник
Прямоу- гольник
Соотношение сторон формы контура фланца
-
1 : 1,13
1 : 1,13
1 : 1,13
1 : 1,13
Количество углубленных участков (первых углубленных участков F1 и вторых углубленных участков F2)
-
4, 2
4, 2
4, 2
6, 2
Отношение величин L1 и L2
-
L1 < L2
L1 < L2
L1 < L2
L1 < L2
Отношение величин R1 и R2
-
R1 > R2
R1 > R2
R1 > R2
R1 > R2
Форма профиля корпуса
Круговая форма
Шести- угольная форма
Четырех- угольная форма
Шести- угольная форма
Восьми- угольная форма
Отношение между углом B1 при вершине и углубленным участком
-
Не обращен
Обращен
Обращен
Обращен
Ориентация продольного направления
-
Поперечное направ- ление
Поперечное направ- ление
Попереч- ное направ- ление
Попереч- ное направ- ление
Стабильность установки шпилек [%]
30
93
94
98
99
Устойчивость к выпадению шпильки
55
96
96
96
95
Тормозная способность на льду
100
104
104
104
104
Управляемость на льду
100
106
106
106
107
Таблица 2
Пример 3
Пример 4
Пример 5
Пример 6
Формы первого и второго наименьших прямоугольников, описанных вокруг формы контура
Прямоугольник
Прямоугольник
Прямоугольник
Прямоугольник
Соотношение сторон формы контура фланца
1 : 1,13
1 : 1,13
1 : 1,6
1 : 1,13
Количество углубленных участков (первых углубленных участков F1 и вторых углубленных участков F2)
4, 2
4, 2
4, 2
4, 2
Отношение величин L1 и L2
L1 < L2
L1 > L2
L1 > L2
L1 > L2
Отношение величин R1 и R2
R1=R2
R1 > R2
R1 > R2
R1 > R2
Форма профиля корпуса
Шестиугольная форма
Шестиугольная форма
Шестиугольная форма
Шестиугольная форма
Отношение между углом B1 при вершине и углубленным участком
Обращен
Обращен
Обращен
Обращен
Ориентация продольного направления
Поперечное направление
Поперечное направление
Поперечное направление
Направление вдоль окружности
Стабильность установки шпилек [%]
97
98
96
98
Устойчивость к выпадению шпильки
96
99
99
95
Тормозная способность на льду
104
105
105
107
Управляемость на льду
106
108
108
104
Сравнение стандартного примера, сравнительного примера 1 и примера 1 показывает, что стабильность установки шпилек улучшается за счет обеспечения углов B1 при вершинах и углубленных участков, где каждый угол B1 при вершине обращен к соответствующему углубленному участку.
Сравнение сравнительного примера 2 и примера 1 показывает, что стабильность установки шпилек улучшается в том случае, когда количество углов B1 при вершинах равно количеству углубленных участков.
Сравнение примера 1 и примера 3 показывает, что стабильность установки шпилек повышается при удовлетворении условия R1 > R2.
Сравнение примера 1 и примера 4 показывает, что при удовлетворении условия L1 > L2 улучшается сопротивление выпадению шпильки и улучшаются тормозная способность на льду и управляемость на льду.
Сравнение примера 4 и примера 5 показывает, что стабильность установки шпилек улучшается в том случае, если соотношение сторон формы контура фланца больше 1 и меньше или равно 1,5.
Сравнение примера 4 и примера 6 показывает, что сопротивление выпадению шпильки и управляемость на льду улучшаются при размещении шиповой шпильки в продольном направлении шиповой шпильки, выровненной с поперечным направлением шины.
Описания шиповой шпильки и шипованной шины в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения приведены выше. Однако следует понимать, что настоящее изобретение не ограничено представленными выше вариантами осуществления и примерами и может быть улучшено или модифицировано различными способами при условии, что данные улучшения или модификации остаются в пределах объема настоящего изобретения.
Перечень ссылочных позиций
10 - пневматическая шина
12 - слой каркаса
14 - брекер
14a, 14b - элемент брекера
16 - сердечник борта
18 - резина протектора
18a - резина протектора верхнего слоя
18b - резина протектора нижнего слоя
20 - боковой резиновый элемент
22 - резиновый наполнитель борта
24 - брекерный резиновый элемент диска
26 - резиновый гермослой
28 - слой обкладки брекера
29 - монтажное отверстие для шпилек
30 - рисунок протектора
31 - первая наклонная канавка
32 - первая грунтозацепная канавка
33 - вторая наклонная канавка
34 - третья наклонная канавка
35 - вторая грунтозацепная канавка
36 - выступающая канавка
41, 42 - беговой участок
43, 44 - прорезь
50 - шиповая шпилька
52 - вершина
54 - участок корпуса
54a - верхняя торцевая поверхность
56 - нижний фланец
58 - верхний фланец
60 - шейка
62 - форма контура фланца
64 - форма контура корпуса
100 - первый наименьший прямоугольник
100a - сторона (короткая сторона)
100b - сторона (длинная сторона).