Шиповая шпилька и шипованная шина
STUD PIN AND STUDDED TIRE

Область техники
Настоящее изобретение относится к шиповой шпильке для установки на участке протектора шипованной шины и к шипованной шине с установленной шиповой шпилькой.
Уровень техники
Зимние шины в предшествующем уровне техники обеспечивают сцепление на обледенелых дорожных покрытиях посредством шиповых шпилек, установленных на участке протектора пневматической шины.
Как правило, шиповую шпильку вставляют в отверстие для вставки шпильки (которое ниже называется просто отверстием), обеспеченное на участке протектора. В результате вставки шиповой шпильки в отверстие диаметр отверстия увеличивается. При введении шиповой шпильки в отверстие в указанном состоянии шиповая шпилька надежно вставляется в отверстие. Это препятствует выпадению шиповой шпильки из отверстия в результате приложения сил торможения или ускорения или боковых сил со стороны дорожного покрытия во время качения пневматической шины.
Шиповая шпилька выпадает из пневматической шины, когда на вершину шиповой шпильки действует усилие со стороны дорожного покрытия, а шиповая шпилька вращается в отверстии. Таким образом, для предотвращения выпадения шиповой шпильки предпочтительно, чтобы шиповая шпилька не вращалась в отверстии. С этой целью многие шиповые шпильки включают верхний фланец и нижний фланец с многоугольной наружной формой и с заостренными выступами. Эта конфигурация может до некоторой степени предотвратить вращение шиповой шпильки в отверстии, но этого недостаточно, чтобы полностью предотвратить вращение. Соответственно, была предложена технология, которая способствует повышению устойчивости шиповых шпилек к вращению в отверстиях.
Например, известна технология (см. WO 2015/114813), в которой для предотвращения вращения в шиповую шпильку включен искривленный углубленный участок на боковой поверхности верхнего фланца и нижнего фланца шиповой шпильки, который заполняется резиной протектора.
Техническая проблема
В случае применения этой технологии, которая включает искривленный углубленный участок на боковой поверхности верхнего фланца и нижнего фланца шиповой шпильки, шиповая шпилька все еще может вращаться и выпадать из-за того, что резина протектора недостаточно заполняет некоторые участки углубленного участка, в результате чего резина протектора будет с недостаточным усилием охватывать боковую поверхность шиповой шпильки.
Целью настоящего изобретения является обеспечение шиповой шпильки, обладающей устойчивостью к выпадению из шипованной шины, по сравнению с шиповыми шпильками и шипованной шиной, включающей шиповую шпильку известного уровня техники.
Решение проблемы
В одном аспекте настоящего изобретения предлагается шиповая шпилька, вставляемая в отверстие для вставки шпильки, предусмотренное на участке протектора пневматической шины. Шиповая шпилька включает вершину, включающую торцевую поверхность вершины, выполненную с возможностью соприкосновения с дорожным покрытием, и участок корпуса, обеспеченный вокруг центральной оси шиповой шпильки и выполненный с возможностью поддержания вершины.
Участок корпуса включает верхний фланец, выполненный с возможностью закрепления вершины на первом торце участка корпуса, нижний фланец, расположенный на стороне, противоположной первому торцу участка корпуса, и шейку, выполненную с возможностью соединения верхнего фланца и нижнего фланца. Каждый из верхнего фланца и нижнего фланца имеет боковую поверхность, проходящую параллельно осевому направлению центральной оси.
Первая боковая поверхность боковой поверхности нижнего фланца включает первую искривленную поверхность, углубленную внутрь по отношению к участку корпуса, если смотреть с осевого направления, а вторая боковая поверхность боковой поверхности верхнего фланца включает вторую искривленную поверхность, выступающую к периферии участка корпуса, если смотреть с осевого направления, и пару третьих искривленных поверхностей или плоских поверхностей, выполненных с возможностью соединения второй искривленной поверхности, так чтобы вторая искривленная поверхность располагалась между ними, при этом каждая из пары третьих искривленных поверхностей или плоских поверхностей имеет меньшую кривизну вдоль периферии второй боковой поверхности, ортогональной к осевому направлению, чем кривизна второй искривленной поверхности.
Участок впадины, где первая искривленная поверхность является наиболее углубленной, и участок гребня, где вторая искривленная поверхность является наиболее выпуклой, размещены в положении с одинаковой ориентацией относительно центральной оси, если смотреть с осевого направления.
Предпочтительно, чтобы положение участка гребня было выровнено с положением участка впадины или углублено на внутренней стороне положения участка впадины по отношению к участку корпуса, если смотреть на участок гребня и участок впадины с осевого направления.
Предпочтительно, чтобы расстояние между первой искривленной поверхностью и второй искривленной поверхностью представляло собой сокращенное до минимального расстояние в положении участка гребня и положении участка впадины, если смотреть на участок гребня и участок впадины с осевого направления.
Если рассматривать первую искривленную поверхность и вторую искривленную поверхность в комплекте, предпочтительно, чтобы первая боковая поверхность и вторая боковая поверхность содержали по меньшей мере два комплекта.
Если рассматривать первую искривленную поверхность и вторую искривленную поверхность в комплекте, предпочтительно, чтобы первая боковая поверхность и вторая боковая поверхность включали два комплекта, а две первые искривленные поверхности из двух комплектов были обеспечены в положениях напротив друг друга относительно центральной оси на периферии боковой поверхности.
Если рассматривать первую искривленную поверхность и вторую искривленную поверхность в комплекте, предпочтительно, чтобы первая боковая поверхность и вторая боковая поверхность включали четыре комплекта, участки впадины четырех первых искривленных поверхностей из четырех комплектов были расположены через равные угловые интервалы вокруг центральной оси на периферии первой боковой поверхности, а участки гребня четырех вторых искривленных поверхностей из четырех комплектов были расположены через равные угловые интервалы вокруг центральной оси на периферии второй боковой поверхности.
Если смотреть на по меньшей мере два из участков гребня и участков впадины по меньшей мере двух комплектов из первой боковой поверхности и второй боковой поверхности с осевого направления, предпочтительно, чтобы положения каждого из по меньшей мере двух участков гребня были выровнены с положением одного из по меньшей мере двух из участков впадины или углублены на внутренней стороне в положении ближайшего участка впадины по меньшей мере двух из участков впадины по отношению к участку корпуса.
Если смотреть на первую боковую поверхность с осевого направления, предпочтительно, чтобы наружная форма первой боковой поверхности включала множество углубленных и искривленных сторон, а между смежными сторонами множества сторон были обеспечены закругленные выступающие участки.
Если смотреть на вторую боковую поверхность с осевого направления, предпочтительно, чтобы наружная форма второй боковой поверхности включала множество сторон, а между смежными сторонами множества сторон были обеспечены закругленные выступающие участки.
В другом аспекте настоящего изобретения предлагается шипованная шина, включающая описанную выше шиповую шпильку, шиповая шпилька вставлена в отверстие для вставки шпильки, обеспеченное на участке протектора.
В шипованной шине ребристая форма вершины, если смотреть с осевого направления центральной оси, предпочтительно включает по меньшей мере один выступающий участок, при этом положение ориентации вокруг центральной оси выступающего участка ребристой формы смещено от положения ориентации вокруг центральной оси участка гребня второй искривленной поверхности.
В шипованной шине углубленный участок ребристой формы предпочтительно обеспечен в том же положении ориентации вокруг центральной оси, что и участок гребня.
В шипованной шине, включающей описанную выше шиповую шпильку, шиповая шпилька вставлена в отверстие для вставки шпильки, обеспеченное на участке протектора, предпочтительно, чтобы по меньшей мере два из участков впадины по меньшей мере двух комплектов первой боковой поверхности и второй боковой поверхности располагались напротив друг друга относительно центральной оси и лежали на прямой линии, параллельной направлению вдоль окружности шины или поперечному направлению шины.
В шипованной шине ребристая форма вершины, если смотреть от центральной оси, предпочтительно включает по меньшей мере один выступающий участок, при этом положение ориентации вокруг центральной оси выступающего участка ребристой формы смещено от положения ориентации вокруг центральной оси по меньшей мере двух из участков гребня из по меньшей мере двух комплектов первой боковой поверхности и второй боковой поверхности.
Предпочтительно, чтобы в шипованной шине углубленный участок на ребристой форме был обеспечен в том же положении ориентации вокруг центральной оси, что и по меньшей мере два из участков гребня по меньшей мере двух комплектов из первой боковой поверхности и второй боковой поверхности.
Преимущественные эффекты изобретения
В соответствии с одним описанным выше аспектом шиповой шпильки и шипованной шины шиповая шпилька обладает устойчивостью к выпадению из шипованной шины.
Краткое описание чертежей
На ФИГ. 1 представлен вид шины в поперечном сечении, иллюстрирующий пример поперечного сечения шипованной шины настоящего варианта осуществления.
На ФИГ. 2 представлен развернутый вид в горизонтальной проекции части примера рисунка протектора шипованной шины настоящего варианта осуществления, развернутого на плоскости.
ФИГ. 3A и 3B представляют собой схемы, иллюстрирующие примеры шиповой шпильки настоящего варианта осуществления.
ФИГ. 4 представляет собой схему, иллюстрирующую перемещение резины протектора относительно шиповой шпильки настоящего варианта осуществления.
ФИГ. 5 представляет собой схему, иллюстрирующую перемещение резины протектора относительно шиповой шпильки известного уровня техники.
ФИГ. 6A-6E представляют собой схемы, иллюстрирующие другие примеры шиповой шпильки настоящего варианта осуществления.
Общее описание шины
Здесь и далее описана шипованная шина настоящего варианта осуществления. На ФИГ. 1 представлен вид шины в поперечном сечении, иллюстрирующий пример вида в поперечном сечении шипованной шины 10 (в дальнейшем также обозначена как «шина») настоящего варианта осуществления. Шина 10 представляет собой шину с шиповыми шпильками, вставленными на участке проектора (на ФИГ. 1 шиповые шпильки не показаны).
Например, шина 10 представляет собой шину для пассажирского транспортного средства. Шина для пассажирского транспортного средства относится к шине, описанной в главе А публикации JATMA Yearbook 2012 (стандартов Японской ассоциации производителей автомобильных шин). Шина также может представлять собой шину для легкого грузового автомобиля, описанную 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 примерных значений для шины пассажирского транспортного средства. Однако шипованная шина не ограничена данными примерными значениями.
Описанный ниже термин «направление вдоль окружности шины» относится к направлению (обоим направлениям вращения) вращения поверхности протектора при вращении шины 10 вокруг оси вращения шины. «Радиальное направление шины» относится к направлению, которое проходит радиально ортогонально по отношению к оси вращения шины. «Наружу в радиальном направлении шины» относится к направлению наружу от оси вращения шины в радиальном направлении шины. «Поперечное направление шины» относится к направлению, параллельному оси вращения шины. «Наружу в поперечном направлении шины» относится к обеим сторонам от центральной линии CL шины 10.
«Внутренняя сторона участка корпуса шиповой шпильки» относится к стороне от центральной оси, с которой расположена периферия участка корпуса.
Структура шины
Шина 10 включает каркасный слой 12, слой 14 брекера и сердечники 16 борта в качестве каркасных элементов. Шина 10 также в основном включает резину 18 протектора, боковые резиновые элементы 20, резиновые вкладыши 22 борта, резиновые элементы 24 бортовой ленты и резиновый гермослой 26 вокруг каркасных элементов.
Каркасный слой 12 включает элементы 12a и 12b каркасного слоя, которые образованы из органических волокон, покрытых резиной, и которые намотаны между парой сердечников 16 борта кольцеобразной формы с образованием тороидальной формы. В приведенной на ФИГ. 1 шине 10 каркасный слой 12 изготовлен из элементов 12a и 12b каркасного слоя, но он также может быть образован из одного элемента каркасного слоя. Слой 14 брекера размещен снаружи каркасного слоя 12 в радиальном направлении шины и образован из двух элементов 14a и 14b брекера. Слой 14 брекера 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 вдоль окружности шины. Ширина в поперечном направлении шины элемента 14a брекера, представляющего собой нижний слой, больше ширины элемента 14b брекера, представляющего собой верхний слой. Продольное направление наклона стальных кордов двух слоев элементов 14a и 14b брекера расположено наклонно относительно направления вдоль окружности шины в сторону поперечного направления шины во взаимно противоположных направлениях. Таким образом, элементы 14a и 14b брекера представляют собой перекрещивающиеся слои, которые служат для предотвращения расширения каркасного слоя 12 из-за давления воздуха, которым заполнена шина.
Резина 18 протектора размещена снаружи от слоя 14 брекера в радиальном направлении шины. Оба концевых участка резины 18 протектора соединяются с боковыми резиновыми элементами 20 с образованием боковин. Резина 18 протектора включает два слоя резины, а именно: резина 18а протектора верхнего слоя находится на внешней стороне в радиальном направлении шины, а резина 18b протектора нижнего слоя находится на внутренней стороне в радиальном направлении шины. На концах боковых резиновых элементов 20 предусмотрены резиновые элементы 24 бортовой ленты, расположенные на внутренней стороне в радиальном направлении шины и соприкасающиеся с диском, на который монтируют шину 10. На внешней стороне сердечников 16 борта в радиальном направлении шины обеспечены резиновые вкладыши 22 борта таким образом, чтобы они проходили между частью каркасного слоя 12 перед наматыванием на сердечники 16 борта и частью каркасного слоя 12 после 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 защитный слой 28 брекера, образованный из органического волокна с резиновым покрытием, который покрывает слой 14 брекера с внешней стороны в радиальном направлении шины слоя 14 брекера.
Шина 10 имеет такую структуру шины, но структура шины в соответствии с настоящим вариантом осуществления не ограничена структурой шины, показанной на ФИГ. 1.
Рисунок протектора
На ФИГ. 2 представлена плоскостная развертка, иллюстрирующая часть примера рисунка протектора, а именно рисунка 30 протектора шины 10, развернутого на плоскости. Как показано на ФИГ. 2, шина 10 имеет первую ориентацию в направлении вдоль окружности шины, обозначенном направлением R вращения. Информация об ориентации направления R вращения отображается посредством участка дисплея, например при помощи цифр, символов и т. п. на боковой поверхности шины 10. На ФИГ. 2 не показаны шиповые шпильки, установленные на участке протектора. Шиповые шпильки (см. ФИГ. 3A) установлены в отверстиях для вставки шпильки (черные точки на ФИГ. 2), показанных на ФИГ. 2.
Рисунок 30 протектора включает продольные основные канавки 32 и 34, первую наклонную канавку 36, вторую наклонную канавку 38 и третью наклонную канавку 40. Каждое из множества первых наклонных канавок 36, множества вторых наклонных канавок 38 и множества третьих наклонных канавок 40 образовано с предварительно заданными интервалами в направлении вдоль окружности шины (вертикальное направление на ФИГ. 2).
Продольные основные канавки 32 и 34 расположены отдельно на одинаковом расстоянии от центральной линии CL шины снаружи в поперечном направлении шины и проходят по прямой линии в направлении вдоль окружности шины.
Первая наклонная канавка 36 проходит из зоны бегового участка шины между продольными основными канавками 32, 34 в направлении (вверх на ФИГ. 2), противоположном направлению R вращения шины, которое представляет собой одно направление в направлении вдоль окружности шины. Первая наклонная канавка 36 пересекает продольную основную канавку 32 или 34 и проходит наружу в поперечном направлении шины. Первая наклонная канавка 36 проходит к зоне «плеча» шины участка протектора, при этом ширина канавки постепенно увеличивается, в зоне «плеча» канавка резко изменяет угол наклона, затем проходит в направлении вдоль окружности шины, конкретно в направлении, противоположном направлению R вращения шины, и заканчивается на конце E рисунка.
Вторая наклонная канавка 38 проходит из зоны бегового участка, расположенной снаружи от продольных основных канавок 32 и 34 в поперечном направлении шины, в направлении (вверх на ФИГ. 2), противоположном направлению R вращения шины, и также проходит наружу в поперечном направлении шины. Вторая наклонная канавка 38 образована параллельно первой наклонной канавке 36. Вторая наклонная канавка 38 проходит к зоне «плеча» шины участка протектора, при этом ширина канавки постепенно увеличивается, в зоне «плеча» канавка резко изменяет угол наклона, затем проходит в направлении вдоль окружности шины, конкретно, в направлении, противоположном направлению R вращения шины, и заканчивается на конце E рисунка. Вторая наклонная канавка 38 расположена между двумя из первых наклонных канавок 36, смежных в направлении вдоль окружности шины.
Третья наклонная канавка 40 выходит из положения участка, расположенного в пределах первой наклонной канавки 36, и проходит через вторую наклонную канавку 38, смежную с первой наклонной канавкой 36, в направлении вдоль окружности шины и проходит через первую наклонную канавку 36, смежную со второй наклонной канавкой 38, в направлении вдоль окружности шины, завершаясь в зоне «плеча» шины. Третья наклонная канавка 40 проходит в направлении (вверх на ФИГ. 2), противоположном направлению R вращения шины, которое представляет собой одно направление в направлении вдоль окружности шины, а также наружу в поперечном направлении шины.
На рисунке 30 протектора описанные ниже шиповые шпильки 50 установлены в отверстия для вставки шпильки (черные точки на ФИГ. 2).
Продольные основные канавки 32 и 34, первые наклонные канавки 36, вторые наклонные канавки 38 и третьи наклонные канавки 40 имеют значения глубины канавки, например, в диапазоне от 8,5 до 10,5 мм, а также значения максимальной ширины канавки 12 мм. Рисунок протектора, показанный на ФИГ. 2, приведен в качестве примера, и при этом рисунок протектора шины, в которой установлены шиповые шпильки настоящего варианта осуществления, не ограничен вариантом осуществления, показанным на ФИГ. 2.
Шиповая шпилька
ФИГ. 3A и 3B представляют собой схемы, иллюстрирующие примеры шиповой шпильки 50 настоящего варианта осуществления. На ФИГ. 3A представлен вид в перспективе шиповой шпильки 50. На ФИГ. 3B представлен вид в горизонтальной проекции шиповой шпильки 50, если смотреть с осевого направления центральной оси X шиповой шпильки 50.
Шиповая шпилька 50 включает вершину 52 и участок 54 корпуса. Участок 54 корпуса включает верхний фланец 56, шейку 58 и нижний фланец 60. При установке в отверстия для вставки шпильки шины 10 участок 54 корпуса вставляется в резину 18 протектора и соприкасается с резиной 18 протектора.
Вершина 52 включает торцевую поверхность вершины, которая соприкасается с дорожным покрытием. Вершина 52 образована из карбида вольфрама или подобного твердого металла. Кроме того, вершина может быть 52 образована из металлокерамического материала. Вершина 52 размещена и закреплена в отверстии, предусмотренном в верхней торцевой поверхности участка 54 корпуса. Вершина 52 шиповой шпильки 50 выполнена с возможностью выступания из поверхности протектора, когда шиповая шпилька 50 установлена в шине 10.
Участок 54 корпуса, обеспеченный вокруг центральной оси X, поддерживает вершину 52. Верхний фланец 56 участка 54 корпуса выполнен таким образом, чтобы при вставке в участок протектора шины 10 вершина 52 выступала над поверхностью протектора. Вершина 52 прикреплена к первому торцу (на ФИГ. 3А - торец с верхней стороны схемы) участка 54 корпуса, который является торцом верхнего фланца 56.
Нижний фланец 60 выполнен таким образом, чтобы при вставке в участок протектора шины 10 он соприкасался с дном отверстия для вставки шпильки. Нижний фланец 60 расположен на стороне, противоположной первому торцу участка 54 корпуса.
Шейка 58 представляет собой часть, которая соединяет верхний фланец 56 и нижний фланец 60. Шейка 58 имеет более узкое поперечное сечение, чем верхний фланец 56 и нижний фланец 60.
Материал участка 54 корпуса не имеет конкретных ограничений, и, например, участок 54 корпуса может быть образован из алюминиевого сплава или т. п., чтобы уменьшить вес шиповой шпильки 50.
Центральная ось X проходит через центр тяжести каждого поперечного сечения участка 54 корпуса, которое ортогонально направлению, в котором проходит участок 54 корпуса.
В данном случае верхний фланец 56 и нижний фланец 60 участка 54 корпуса имеют боковые поверхности, проходящие параллельно осевому направлению центральной оси X шиповой шпильки 50. Из боковых поверхностей первая боковая поверхность нижнего фланца 60 включает первую искривленную поверхность 60а, углубленную внутрь по отношению к участку 54 корпуса (в направлении к центральной оси X), если смотреть с осевого направления. Другими словами, первая боковая поверхность имеет форму, если смотреть с осевого направления, которая представляет собой искривленную линию, углубленную в направлении к центральной оси X.
Кроме того, из боковых поверхностей вторая боковая поверхность верхнего фланца 56 включает вторую искривленную поверхность 56а, выступающую к периферии участка 54 корпуса (в направлении от центральной оси X), если смотреть с осевого направления, и плоскую поверхность 56b относительно соединенной с ней второй искривленной поверхности 56a. Другими словами, вторая боковая поверхность имеет форму, если смотреть с осевого направления, которая представляет собой искривленную линию, выступающую наружу в направлении от центральной оси X. Вместо плоской поверхности 56b может применяться искривленная поверхность (третья искривленная поверхность), ортогональная осевому направлению, которая имеет меньшую кривизну вдоль периферии, чем вторая искривленная поверхность 56a.
Как показано на ФИГ. 3B, в настоящем варианте осуществления участок впадины, на котором первая искривленная поверхность 60a является наиболее углубленной, и участок гребня, на котором вторая искривленная поверхность 56a является наиболее выпуклой, расположены в том же положении ориентации вокруг центральной оси X, если смотреть с осевого направления.
Таким образом, участок впадины первой искривленной поверхности 60а нижнего фланца 60 расположен в том же положении ориентации, что и участок гребня второй искривленной поверхности 56а верхнего фланца 56. Это придает шиповой шпильке 50 устойчивость к выпадению из шины 10. На ФИГ. 4 представлена схема, иллюстрирующая перемещение резины протектора относительно шиповой шпильки 50 настоящего варианта осуществления, когда шиповой шпильки 50 находится в отверстии для вставки. Резина протектора легко выдавливается наружу благодаря тому, что на второй искривленной поверхности 56a верхнего фланца 56 шиповой шпильки 50 обеспечен участок гребня. Кроме того, выдавленная наружу резина протектора легко перемещается к участку впадины первой искривленной поверхности 60а благодаря тому, что на первой искривленной поверхности 60а нижнего фланца 60 обеспечен участок впадины, расположенный в том же положении ориентации, что и участок гребня. Соответственно, осуществляется достаточно легкое перемещение резины протектора, показанное стрелкой на ФИГ. 4. Другими словами, как показано на ФИГ. 4, резина протектора перемещается от поверхности протектора в направлении внутрь по отношению к резине протектора (внутрь в радиальном направлении шины). Перемещение резины протектора осуществляется в направлении, противоположном направлению выпадения шиповой шпильки 50. Таким образом, в настоящем варианте осуществления шиповая шпилька 50 обладает устойчивостью к выпадению из шины 10.
На ФИГ. 5 представлена схема, иллюстрирующая перемещение резины протектора относительно шиповой шпильки известного уровня техники, которая включает участок впадины на боковой поверхности верхнего фланца и участок гребня на боковой поверхности нижнего фланца. Как показано на ФИГ. 5, резина протектора легко выдавливается наружу из участка гребня нижнего фланца. Кроме того, резина протектора, выдавленная наружу нижним фланцем, легко перемещается в сторону участка впадины верхнего фланца благодаря тому, что участок впадины на боковой поверхности верхнего фланца обеспечен в том же положении ориентации. Таким образом, как показано на ФИГ. 5, резина протектора перемещается из толщи резины протектора к поверхности протектора (наружу в радиальном направлении шины). Перемещение резины протектора осуществляется в направлении, совпадающем с направлением выпадения шиповой шпильки. Таким образом, в конфигурации, в которой на боковой поверхности верхнего фланца обеспечен участок впадины, а на боковой поверхности нижнего фланца обеспечен участок гребня, шиповая шпилька выпадает из шины легче, чем в противоположной конфигурации.
Соответственно, в настоящем варианте осуществления участок впадины первой искривленной поверхности 60а нижнего фланца 60 расположен в том же положении ориентации, что и участок гребня второй искривленной поверхности 56а верхнего фланца 56.
В настоящем варианте осуществления, как показано на ФИГ. 3А и 3В, если смотреть на участок гребня и участок впадины с осевого направления центральной оси Х, предпочтительно, чтобы положение участка гребня было выровнено с положением участка впадины или было углублено на внутренней стороне положения участка впадины по отношению к участку 54 корпуса (по направлению к центральной оси X). В частности, предпочтительно, чтобы расстояние между участком гребня и центральной осью Х составляло от 80 до 100% от расстояния между участком впадины и центральной осью X. Таким образом, резина протектора легко перемещается, как показано на ФИГ. 4, и шиповая шпилька 50 обладает устойчивостью к выпадению из шины 10.
Кроме того, в настоящем варианте осуществления, если смотреть на участок гребня верхнего фланца 56 и участок впадины нижнего фланца 60 с осевого направления центральной оси Х, предпочтительно, чтобы расстояние между первой искривленной поверхностью 60а и второй искривленной поверхностью 56а представляло собой сокращенное до минимального расстояние в положении между участком гребня и участком впадины. Другими словами, предпочтительно, чтобы расстояние между участком гребня и участком впадины представляло собой самое короткое расстояние между первой искривленной поверхностью 60а и второй искривленной поверхностью 56а. Таким образом, резина протектора легко перемещается, как показано на ФИГ. 4, и шиповая шпилька 50 обладает устойчивостью к выпадению из шины 10.
Кроме того, как показано на ФИГ. 3А и 3В, если рассматривать первую искривленную поверхность 60a и вторую искривленную поверхность 56a в комплекте, предпочтительно, чтобы вторая боковая поверхность верхнего фланца 56 и первая боковая поверхность нижнего фланца 60 включали по меньшей мере два комплекта. Это придает шиповой шпильке 50 устойчивость к выпадению из шины 10.
Предпочтительно, чтобы вторая боковая поверхность верхнего фланца 56 и первая боковая поверхность нижнего фланца 60 включали два комплекта, при этом первая искривленная поверхность 60a и вторая искривленная поверхность 56a рассматриваются в комплекте; а две из первых искривленных поверхностей 60a двух комплектов из первой боковой поверхности и второй боковой поверхности были обеспечены в положениях напротив друг друга относительно центральной оси X на периферии первой боковой поверхности. Таким образом, даже когда на вершину 52 действует сила со стороны дорожного покрытия в направлении, в котором расположены две первые искривленные поверхности 60а, шиповая шпилька 50 обладает устойчивостью к выпадению.
ФИГ. 6A-6E представляют собой схемы, иллюстрирующие другие примеры шиповой шпильки настоящего варианта осуществления. На ФИГ. 6A-6E верхняя схема представляет собой вид в перспективе, а нижняя схема - вид в горизонтальной проекции.
В варианте осуществления, показанном на ФИГ. 3А и 3В, если рассматривать первую искривленную поверхность 60a и вторую искривленную поверхность 56a в комплекте, первая боковая поверхность нижнего фланца 60 и вторая боковая поверхность верхнего фланца 56 включают два комплекта. Однако данный вариант осуществления не ограничивается верхним фланцем 56, имеющим наружную форму, как показано на ФИГ. 3B, с шестью сторонами и шестью закругленными выступающими участками, обеспеченными между смежными сторонами, т. е. по существу шестигранную форму (форму шестигранника с закругленными угловыми участками). Как и в примерах, проиллюстрированных на ФИГ. 6А и 6В, наружная форма верхнего фланца 56 может включать два комплекта из первой искривленной поверхности 60а и второй искривленной поверхности 56а (два комплекта в вертикальном направлении применительно к рисунку на ФИГ. 6В) и может иметь десять сторон и десять закругленных выступающих участков, обеспеченных между смежными сторонами, причем по меньшей мере одна из десяти сторон имеет углубленную форму, т. е. углубленную внутрь форму. Кроме того, как показано в примере на ФИГ. 6С, наружная форма верхнего фланца 56 может включать шесть сторон, причем по меньшей мере одна сторона имеет углубленную внутрь форму.
Кроме того, в варианте осуществления, показанном на ФИГ. 6D и 6E, если рассматривать первую искривленную поверхность 60a и вторую искривленную поверхность 56a в комплекте, первая боковая поверхность нижнего фланца 60 и вторая боковая поверхность верхнего фланца 56 могут предпочтительно включать четыре комплекта. Наличие четырех комплектов из первой искривленной поверхности 60а и второй искривленной поверхности 56а может обеспечить большую устойчивостью к выпадению шиповой шпильки 50. В этой конфигурации участки впадины четырех первых искривленных поверхностей 60а четырех комплектов предпочтительно расположены на периферии первой боковой поверхности через равные угловые интервалы вокруг центральной оси X, в частности, через интервалы 90 градусов в терминах углового положения; а участки гребня четырех вторых искривленных поверхностей 56а расположены на периферии второй боковой поверхности через равные угловые интервалы вокруг центральной оси X, в частности, через интервалы 90 градусов в терминах углового положения.
Кроме того, в настоящем варианте осуществления, если смотреть на участок гребня и участок впадины из по меньшей мере двух комплектов из первой искривленной поверхности 60а и второй искривленной поверхности 56а с осевого направления центральной оси Х, предпочтительно, чтобы положения каждого из по меньшей мере двух участков гребня были выровнены с положением одного из двух участков впадины или были углублены на внутренней стороне положения относительно ближайшего участка впадины по отношению к участку 54 корпуса (по направлению к центральной оси X), чтобы дополнительно предотвратить выпадение шиповой шпильки 50 из шины 10. В частности, предпочтительно, чтобы расстояние между участком гребня и центральной осью Х составляло от 80 до 100% от расстояния между ближайшим участком впадины и центральной осью X.
В настоящем варианте осуществления, как показано на ФИГ. 3А и 3В и ФИГ. 6A-6E, если смотреть на первую боковую поверхность нижнего фланца 60 с осевого направления центральной оси Х, предпочтительно, чтобы наружная форма первой боковой поверхности включала множество углубленных искривленных сторон и множество закругленных выступающих участков, обеспеченных между смежными сторонами, т. е. чтобы стороны выпуклого многоугольника были вогнуты внутрь, а углы были закруглены. В настоящем варианте осуществления наружная форма имеет четыре стороны. Однако форма может также предпочтительно иметь три, пять или шесть сторон.
В настоящем варианте осуществления, как показано на ФИГ. 3А и 3В и ФИГ. 6A и 6D, если смотреть на вторую боковую поверхность верхнего фланца 56 с осевого направления центральной оси Х, предпочтительно, чтобы наружная форма второй боковой поверхности включала множество сторон и множество закругленных выступающих участков, обеспеченных между смежными сторонами, т. е. чтобы выпуклый многоугольник имел закругленные углы. В настоящем варианте осуществления наружная форма имеет шесть, восемь или десять сторон. Однако форма может также предпочтительно иметь три, четыре или пять сторон.
Шина 10 включает упомянутые шиповые шпильки 50, вставленные в отверстия для вставки шпильки, обеспеченные на участке протектора.
Ребристая форма вершины 52, если смотреть с осевого направления центральной оси X, предпочтительно включает по меньшей мере один выступающий участок, при этом положение ориентации вокруг центральной оси X выступающего участка ребристой формы вершины 52 смещено от положения ориентации вокруг центральной оси X участка гребня второй искривленной поверхности 56a верхнего фланца 56. Поскольку положение выступающего участка вершины 52 выровнено с положением ориентации выступающего участка второй искривленной поверхности 56а, порошкообразные мелкодисперсные частицы, образованные вследствие трения выступающего участка вершины 52 об асфальтовое дорожное покрытие, проникают и застревают между участком гребня верхнего фланца 56 и поверхностью стенки резины протектора, в результате чего сила натяжения резины протектора, действующая на шиповую шпильку 50, рассеивается мелкодисперсными частицами. В результате, уменьшается сила натяжения резины протектора, действующая на шиповую шпильку 50, и увеличивается вероятность выпадения шиповой шпильки 50 из шины 10. Соответственно, предпочтительно, чтобы положение ориентации вокруг центральной оси X выступающего участка вершины 52 было смещено от положения ориентации участка гребня второй искривленной поверхности 56а. Кроме того, как показано на ФИГ. 3А и 3В и ФИГ. 6А-6Е, предпочтительно, чтобы углубленный участок на ребристой форме вершины 52 был обеспечен в том же положении ориентации вокруг центральной оси X, что и участок гребня второй искривленной поверхности 56а, чтобы предотвратить проникновение и застревание порошкообразных мелкодисперсных частиц, образованных вследствие трения выступающего участка вершины 52 о дорожное покрытие, между участком гребня верхнего фланца 56 и поверхностью стенки резины протектора.
В шиповой шпильке варианта осуществления, в котором на первой боковой поверхности нижнего фланца 60 и второй боковой поверхности верхнего фланца 56 обеспечены по меньшей мере два комплекта из первой искривленной поверхности 60а и второй искривленной поверхности 56а, предпочтительно, чтобы шиповая шпилька 50 была вставлена в шину с ориентацией, измененной таким образом, чтобы по меньшей мере два из участков впадины первых искривленных поверхностей 60а из упомянутых по меньшей мере двух комплектов располагались с противоположных сторон относительно центральной оси X и лежали на прямой линии, параллельной поперечному направлению шины или направлению вдоль окружности шины. В данном варианте осуществления резина протектора перемещается, как показано стрелкой на ФИГ. 4, когда на вершину 52 со стороны дорожного покрытия действует сила торможения или ускорения в направлении вдоль окружности шины или боковая сила в поперечном направлении шины, что позволяет обеспечить устойчивость шиповой шпильки 50 к выпадению вследствие действия силы торможения или ускорения и боковой силы.
В данном варианте осуществления ребристая форма вершины 52, если смотреть от центральной оси X, предпочтительно включает по меньшей мере выступающий участок, при этом положение ориентации вокруг центральной оси X выступающего участка ребристой формы смещено от положения ориентации вокруг центральной оси X двух из участков гребня двух вторых искривленных поверхностей 56a, 56a из по меньшей мере двух комплектов. Таким образом, можно предотвратить проникновение и застревание порошкообразных мелкодисперсных частиц, образованных вследствие трения выступающего участка вершины 52 об асфальтовое дорожное покрытие между участком гребня верхнего фланца 56 и поверхностью стенки резины протектора, как описано выше, в результате чего сила натяжения резины протектора, действующая на шиповую шпильку 50, рассеивается мелкодисперсными частицами. Это придает шиповой шпильке 50 устойчивость к выпадению из шины 10.
В данном варианте осуществления предпочтительно, чтобы углубленный участок на ребристой форме вершины 52 был обеспечен в том же положении ориентации вокруг центральной оси X, что и по меньшей мере два из участков гребня вторых искривленных поверхностей 56a, 56a из по меньшей мере двух комплектов. Это дополнительно предотвращает проникновение и застревание чего-либо между участком гребня верхнего фланца 56 и поверхностью стенки резины протектора.
Примеры и сравнительные примеры
Были изготовлены различные шиповые шпильки. Изготовленные шиповые шпильки вставляли в шины 10, имеющие конфигурацию, показанную на ФИГ. 1 и 2, и эти шипованные шины устанавливали на пассажирское транспортное средство, а затем проводили испытания устойчивости к выпадению шпильки.
Каждая из изготовленных шин имела размер 205/55R16. Использованное пассажирское транспортное средство представляло 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.
Выпадение шпилек редко наблюдалось на обледенелых дорожных покрытиях, однако часто происходило на сухих дорожных покрытиях, включая асфальтовые дорожные покрытия и бетонные дорожные покрытия. Таким образом, при испытаниях устойчивости к выпадению шпильки отношение числа шиповых шпилек, оставшихся в резине протектора, к общему числу установленных шиповых шпилек получали после прохождения описанным выше пассажирским транспортным средством 10 000 км по сухому дорожному покрытию. Долю оставшихся шиповых шпилек выражали через индексное значение, где за эталонное значение (индексное значение 100) принимали долю оставшихся шиповых шпилек из сравнительного примера 1. Большие индексные значения указывают на более высокую устойчивость к выпадению шпильки.
В примере 1 применяли конфигурацию, показанную на ФИГ. 3A и 3B, с двумя комплектами из участка гребня верхнего фланца 56 и участка впадины нижнего фланца 60, за исключением того, что один из участков гребня верхнего фланца 56 имел линейный профиль, включающий только один комплект из участка гребня и участка впадины.
В примере 2 применялась конфигурация, показанная на ФИГ. 3A и 3B, с двумя комплектами из участка гребня верхнего фланца 56 и участка впадины нижнего фланца 60.
В примере 3 применялась конфигурация, показанная на ФИГ. 6D, с четырьмя комплектами из участка гребня верхнего фланца 56 и участка впадины нижнего фланца 60.
В сравнительном примере 4 применяли конфигурацию, показанную на ФИГ. 3A и 3B, с двумя комплектами из участка гребня верхнего фланца 56 и участка впадины нижнего фланца 60, за исключением того, что положения ориентации участка гребня верхнего фланца 56 и участка впадины нижнего фланца 60 были смещены вокруг центральной оси X на 45 градусов.
Вершина, применяемая в сравнительных примерах 1-4 и примерах 1-3, имела конфигурацию, показанную на ФИГ. 3A.
Характеристики шиповой шпильки 50 и данные по устойчивости к выпадению шпильки приведены ниже в таблицах 1 и 2.
Таблица 1
Сравнительный пример 1
Сравнительный пример 2
Сравнительный пример 3
Сравнительный пример 4
Участок гребня или участок впадины верхнего фланца?
Участок гребня
Участок впадины
Участок впадины
Участок гребня
Участок гребня или участок впадины нижнего фланца?
Участок гребня
Участок впадины
Участок гребня
Участок впадины
Участок гребня или участок впадины верхнего фланца находится в том же положении ориентации, что и участок гребня или участок впадины нижнего фланца?
Да
Да
Да
Нет
Число комплектов из участка гребня верхнего фланца и участка впадины нижнего фланца в том же положении ориентации
0
0
0
0
Углубленный участок или выступающий участок формы вершины находится в том же положении ориентации, что и участок впадины или участок гребня верхнего фланца?
Углубленный участок
Углубленный участок
Углубленный участок
Углубленный участок
Устойчивость к выпадению шпильки
100
105
102
103
Таблица 2
Пример 1
Пример 2
Пример 3
Участок гребня или участок впадины верхнего фланца?
Участок гребня
Участок гребня
Участок гребня
Участок гребня или участок впадины нижнего фланца?
Участок впадины
Участок впадины
Участок впадины
Участок гребня или участок впадины верхнего фланца находится в том же положении ориентации, что и участок гребня или участок впадины нижнего фланца?
Да
Да
Да
Число комплектов из участка гребня верхнего фланца и участка впадины нижнего фланца в том же положении ориентации
1
2
4
Углубленный участок или выступающий участок формы вершины находится в том же положении ориентации, что и участок впадины или участок гребня верхнего фланца?
Углубленный участок
Углубленный участок
Углубленный участок
Устойчивость к выпадению шпильки
110
115
118
Как видно из таблиц 1 и 2, устойчивость к выпадению шпильки из примеров 1-3 на пять пунктов выше, чем у шпильки из сравнительных примеров 1-4. Это можно считать наглядной демонстрацией эффектов настоящего варианта осуществления.
Выше приведено подробное описание шиповой шпильки и шипованной шины в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Однако следует понимать, что шиповая шпилька и шипованная шина в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения не ограничены представленными выше вариантами осуществления и примерами и их можно улучшить или модифицировать различными способами, при условии, что данные улучшения или модификации остаются в пределах объема настоящего изобретения.
Перечень условных обозначений
10 - пневматическая шина
12 - каркасный слой
14 - брекер
14a, 14b - элемент брекера
16 - сердечник борта
18 - резина протектора
18a - резина протектора верхнего слоя
18b - резина протектора нижнего слоя
20 - резиновый элемент
22 - резиновый вкладыш борта
24 - резиновый элемент бортовой ленты
26 - резиновый гермослой
28 - защитный слой брекера
30 - рисунок протектора
32, 34 - продольная основная канавка
36 - первая наклонная канавка
38 - вторая наклонная канавка
40 - третья наклонная канавка
50 - шиповая шпилька
52 - вершина
54 - участок корпуса
56 - верхний фланец
56a - вторая искривленная поверхность
56b - плоская поверхность
58 - шейка
60 - нижний фланец
60a - первая искривленная поверхность