ШИПОВАЯ ШПИЛЬКА, ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ ШИНА, СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПНЕВМАТИЧЕСКОЙ ШИНЫ И СПОСОБ УСТАНОВКИ ШИПОВОЙ ШПИЛЬКИ
MORTISING STUD, PNEUMATIC TIRE, PNEUMATIC TIRE MANUFACTURING METHOD AND STUD FITTING METHOD OF STUD INSTALLATION

Область техники
[0001]
Настоящее изобретение относится к шиповой шпильке, устанавливаемой на участке протектора пневматической шины, пневматической шине, в которую устанавливают шиповую шпильку, способу изготовления пневматической шины и способу установки шиповой шпильки.
Предпосылки создания изобретения
[0002]
Традиционные зимние шины обеспечивают сцепление на обледенелых дорожных покрытиях посредством шиповых шпилек, установленных на участках протектора пневматической шины.
Типичные шиповые шпильки вставляют в отверстия для вставки шпилек (в дальнейшем также называемые просто «отверстиями») на участке протектора. При вставке шиповой шпильки в отверстие диаметр отверстия расширяется и в него вводится шиповая шпилька. Таким образом, шиповая шпилька прочно крепится в отверстии. В результате предотвращается вырывание шиповых шпилек из отверстий вследствие тормозных, ускоряющих и поперечных сил, действующих со стороны дорожного покрытия при движении качения пневматической шины.
[0003]
В случае вырывания шиповой шпильки из пневматической шины вырывание происходит при вращении относительно отверстия. Таким образом, для предотвращения вырывания шиповых шпилек предпочтительно, чтобы шиповые шпильки не вращались относительно отверстия. По этой причине во многих случаях верхнему фланцу и нижнему фланцу шиповой шпильки придают многогранную форму.
Например, известна технология, при которой боковые поверхности верхнего фланца и нижнего фланца шиповой шпильки, имеющие многогранную форму, снабжены искривленными углублениями, и вращение шиповой шпильки устраняется вследствие вдавливания резины протектора в эти искривленные углубления (патентный документ 1).
Список цитированной литературы
Патентная литература
[0004]
Патентный документ 1: WO/2015/114813.
Изложение сущности изобретения
Техническая проблема
[0005]
Несмотря на то, что технология, которая предусматривает искривленные углубления в боковых поверхностях верхнего фланца и нижнего фланца шиповой шпильки, повышает устойчивость к вырыванию шпильки, введение шиповых шпилек в этом случае затруднено. При установке шиповых шпилек в пневматическую шину отверстие на участке протектора расширяется, в то время как шиповая шпилька зажимается зажимающей частью устройства введения, и шиповая шпилька вдавливается в расширенное отверстие. Под затрудненным введением шиповых шпилек подразумевается, что возникает все больше случаев, когда шиповую шпильку не удается вдавить в отверстие.
[0006]
В связи с этим целью настоящего изобретения является обеспечение шиповой шпильки, которая легко вводится и обладает превосходной устойчивостью к вырыванию шпильки; пневматической шины, устанавливаемой с этой шиповой шпилькой; способа изготовления пневматической шины и способа установки шиповой шпильки.
Решение проблемы
[0007]
Один аспект настоящего изобретения представляет собой шиповую шпильку, вставляемую в отверстие для вставки шпильки, предусмотренное на участке протектора пневматической шины.
Такая шиповая шпилька включает:
вершину, имеющую торцевую поверхность вершины, выполненную с возможностью соприкосновения с дорожным покрытием; и
стержневую часть, удерживающую вершину и проходящую в одном направлении.
Стержневая часть включает в себя:
верхний фланец, фиксирующий вершину на первом конце стержневой части; и
нижний фланец, предусмотренный в положении на стержневой части со стороны, противоположной верхнему фланцу; причем край, определяющий форму внешнего контура нижнего фланца, если смотреть на нижний фланец в продольном направлении стержневой части, имеет:
первую сторону формы, выступающую округленно к внешней стороне нижнего фланца в первом направлении, ортогональном продольному направлению стержневой части, и
вторую сторону, предусмотренную со стороны, противоположной первой стороне относительно места расположения вершины, причем вторая сторона проходит во втором направлении, ортогональном первому направлению и продольному направлению, и обеспечена углублением, направленным к внутренней стороне нижнего фланца.
[0008]
Если смотреть на нижний фланец со стороны первого направления, оба конца нижнего фланца, разделенные наибольшим расстоянием во втором направлении от места расположения вершины, находятся предпочтительно ближе ко второй стороне в первом направлении, чем к первой стороне от места расположения вершины.
[0009]
Край нижнего фланца включает в себя пару третьих сторон, проходящих в первом направлении, которые соединяют первую сторону и вторую сторону; причем
первое расстояние между соединительными точками, которые соединяют третьи стороны и первую сторону, предпочтительно короче, чем второе расстояние между соединительными точками, которые соединяют третьи стороны и вторую сторону.
[0010]
Второе расстояние предпочтительно превышает первое расстояние не менее чем в 1,05 раза и не более чем в 1,3 раза.
[0011]
Каждая из третьих сторон предпочтительно включает в себя углубление, которое направлено к внутренней стороне нижнего фланца.
[0012]
Другой аспект настоящего изобретения представляет собой пневматическую шину.
Пневматическая шина включает:
участок протектора, в котором предусмотрено отверстие для вставки шиповой шпильки; и
шиповую шпильку, установленную в отверстие для вставки шиповой шпильки.
Такая шиповая шпилька включает:
вершину, имеющую торцевую поверхность вершины, выполненную с возможностью соприкосновения с дорожным покрытием; и
стержневую часть, удерживающую вершину и проходящую в одном направлении.
Стержневая часть включает в себя:
верхний фланец, фиксирующий вершину на первом конце стержневой части; и
нижний фланец, предусмотренный в положении на стержневой части со стороны, противоположной верхнему фланцу; причем край, определяющий форму внешнего контура нижнего фланца, если смотреть на нижний фланец в продольном направлении стержневой части, имеет:
первую сторону формы, выступающую округленно к внешней стороне нижнего фланца в первом направлении, ортогональном продольному направлению стержневой части, и
вторую сторону, предусмотренную со стороны, противоположной первой стороне относительно места расположения вершины, причем вторая сторона проходит во втором направлении, ортогональном первому направлению и продольному направлению, и обеспечена углублением, направленным к внутренней стороне нижнего фланца.
Шиповую шпильку устанавливают в отверстие для вставки шиповой шпильки таким образом, чтобы первое направление соответствовало направлению вдоль окружности пневматической шины.
[0013]
Пневматическая шина предпочтительно снабжена элементом отображения информации, на котором указано направление вращения при движении вперед, и шиповая шпилька установлена в отверстие для вставки шиповой шпильки таким образом, чтобы первое направление соответствовало направлению вращения пневматической шины.
[0014]
Другой аспект настоящего изобретения представляет собой способ изготовления пневматической шины, устанавливаемой с шиповой шпилькой.
Шиповая шпилька, используемая в способе изготовления, включает:
вершину, имеющую торцевую поверхность вершины, выполненную с возможностью соприкосновения с дорожным покрытием; и
стержневую часть, удерживающую вершину и проходящую в одном направлении; и
причем стержневая часть включает в себя:
верхний фланец, фиксирующий вершину на первом конце стержневой части; и
нижний фланец, предусмотренный в положении на стержневой части со стороны, противоположной верхнему фланцу;
причем край, определяющий форму внешнего контура нижнего фланца, если смотреть на нижний фланец в продольном направлении стержневой части, имеет:
первую сторону формы, выступающую округленно к внешней стороне нижнего фланца в первом направлении, ортогональном продольному направлению стержневой части, и
вторую сторону, предусмотренную со стороны, обусловленной местом расположения вершины, противоположной первой стороне, причем вторая сторона проходит во втором направлении, ортогональном первому направлению и продольному направлению, и обеспечена углублением, направленным к внутренней стороне нижнего фланца.
Способ изготовления включает в себя следующие стадии:
изготовление пневматической шины, включающей в себя участок протектора, на котором предусмотрено отверстие для вставки шиповой шпильки;
установку шиповой шпильки в отверстие для вставки шиповой шпильки посредством фиксации трех позиций на краю нижнего фланца шиповой шпильки при помощи трех фиксирующих элементов устройства введения шиповой шпильки и расширения отверстия для вставки шиповой шпильки с использованием концевых частей этих трех фиксирующих элементов, причем фиксирующие элементы удерживают нижний фланец с первой стороны и второй стороны.
[0015]
Позиции фиксации, в которых край шиповой шпильки удерживается фиксирующими элементами, предпочтительно включают две позиции на первой стороне и одну позицию в углублении второй стороны.
[0016]
Позиции фиксации в двух положениях на первой стороне предпочтительно соответствуют двум вершинам равнобедренного треугольника, тогда как позиция фиксации на второй стороне соответствует третьей вершине равнобедренного треугольника.
[0017]
Шиповая шпилька предпочтительно установлена в отверстие для вставки шиповой шпильки таким образом, чтобы первое направление соответствовало направлению вдоль окружности пневматической шины.
[0018]
Пневматическая шина предпочтительно снабжена элементом отображения информации, на котором указано направление вращения, и шиповая шпилька установлена в отверстие для вставки шиповой шпильки таким образом, чтобы первое направление соответствовало направлению вращения пневматической шины при движении вперед.
[0019]
Другой аспект настоящего изобретения представляет собой способ установки шиповой шпильки в пневматической шине.
Шиповая шпилька, используемая в способе установки шиповой шпильки, включает:
вершину, имеющую торцевую поверхность вершины, выполненную с возможностью соприкосновения с дорожным покрытием; и
стержневую часть, удерживающую вершину и проходящую в одном направлении; и
причем стержневая часть включает в себя:
верхний фланец, фиксирующий вершину на первом конце стержневой части; и
нижний фланец, предусмотренный в положении на стержневой части со стороны, противоположной верхнему фланцу;
причем край, определяющий форму внешнего контура нижнего фланца, если смотреть на нижний фланец в продольном направлении стержневой части, имеет:
первую сторону формы, выступающую округленно к внешней стороне нижнего фланца в первом направлении, ортогональном продольному направлению стержневой части, и
вторую сторону, предусмотренную со стороны, противоположной первой стороне относительно места расположения вершины, причем вторая сторона проходит во втором направлении, ортогональном первому направлению и продольному направлению, и обеспечена углублением, направленным к внутренней стороне нижнего фланца.
Способ установки шиповой шпильки включает в себя следующие стадии:
размещение пневматической шины, включающей участок протектора, в котором предусмотрено отверстие для вставки шиповой шпильки, при заданном положении устройства введения шиповой шпильки; и
установку шиповой шпильки в отверстие для вставки шиповой шпильки посредством фиксации трех позиций на краю нижнего фланца шиповой шпильки при помощи трех фиксирующих элементов устройства введения шиповой шпильки и расширения отверстия для вставки шиповой шпильки с использованием концевых частей этих трех фиксирующих элементов,
причем фиксирующие элементы удерживают нижний фланец с первой стороны и второй стороны.
[0020]
Позиции фиксации, в которых край шиповой шпильки удерживается фиксирующими элементами, предпочтительно включают две позиции на первой стороне и одну позицию в углублении второй стороны.
[0021]
Позиции фиксации в двух положениях на первой стороне предпочтительно соответствуют двум вершинам равнобедренного треугольника, тогда как позиция фиксации на второй стороне соответствует третьей вершине равнобедренного треугольника.
[0022]
Шиповая шпилька предпочтительно установлена в отверстие для вставки шиповой шпильки таким образом, чтобы первое направление соответствовало направлению вдоль окружности пневматической шины.
[0023]
Пневматическая шина предпочтительно снабжена элементом отображения информации, на котором указано направление вращения при движении вперед, и
шиповая шпилька установлена в отверстие для вставки шиповой шпильки таким образом, чтобы первое направление соответствовало направлению вращения пневматической шины.
Преимущественные эффекты изобретения
[0024]
В соответствии с аспектами шиповой шпильки, пневматической шины, способа изготовления пневматической шины и способа установки шиповой шпильки, описанными выше, можно легко вставлять шиповые шпильки и получать превосходную устойчивость к вырыванию шпильки.
Краткое описание чертежей
[0025]
На ФИГ. 1 представлен вид шины в поперечном сечении, иллюстрирующий пример поперечного сечения шины в соответствии с вариантом осуществления.
На ФИГ. 2 представлен внешний вид в перспективе шины в соответствии с вариантом осуществления.
На ФИГ. 3 представлена плоскостная развертка, на которой показан участок рисунка протектора примера шипованной шины в соответствии с вариантом осуществления, развернутого на плоскости.
ФИГ. 4A и 4B представляют собой чертежи, иллюстрирующие пример шиповой шпильки в соответствии с вариантом осуществления.
ФИГ. 5A и 5B представляют собой чертежи, иллюстрирующие другой пример формы края нижнего фланца шиповой шпильки в соответствии с вариантом осуществления.
ФИГ. 6A и 6B представляют собой чертежи, иллюстрирующие пример способа установки шиповой шпильки в соответствии с вариантом осуществления.
ФИГ. 7A-7F представляют собой чертежи, иллюстрирующие примеры форм края нижнего фланца шиповой шпильки в соответствии с вариантом осуществления.
Описание варианта осуществления
[0026]
Общие пояснительные сведения о шине
Ниже 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 обозначена как «шина») настоящего варианта осуществления. На ФИГ. 2 представлен внешний 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 представляет собой шину, определенную, как указано в главе А публикации JATMA Yearbook 2012 (стандарты Японской ассоциации производителей автомобильных шин). Шина 10 может также представлять собой шину для небольшого грузового автомобиля, определенную, как указано в главе В, или шину для грузового автомобиля или автобуса, определенную, как указано в главе C.
Ниже подробно описаны значения размеров различных элементов рисунка шины, представленных в качестве примера значений для шины легкового автомобиля. Однако шипованная шина настоящего изобретения не ограничена данными примерными значениями.
[0027]
В следующем описании направление C вдоль окружности шины определено как направление, в котором вращается поверхность протектора (оба направления вращения), когда шина 10 вращается вокруг оси вращения шины (см. ФИГ. 2); радиальное направление R шины определено как радиальное направление, проходящее ортогонально оси вращения шины; и внешняя сторона в радиальном направлении шины определена как сторона, отстоящая от оси вращения шины в радиальном направлении R шины. Поперечное направление W шины определено как направление, параллельное оси вращения шины; и внешняя сторона в поперечном направлении шины определена как обе стороны, отстоящие от экваториальной линии CL шины 10 (см. ФИГ. 3).
[0028]
Структура шины
Шина 10 включает в себя слой 12 каркаса, слой 14 брекера и сердечники 16 борта в качестве элементов скелета. Шина 10 в основном включает резину 18 протектора, боковой резиновый элемент 20, резиновый вкладыш 22 борта, резиновый элемент 24 бортовой ленты и резиновый элемент 26 внутреннего покрытия вокруг данных элементов скелета.
[0029]
Слой 12 каркаса включает в себя элементы 12a и 12b слоя каркаса, которые сформированы из органических волокон, покрытых резиной, и которые намотаны между парой сердечников 16 борта кольцеобразной формы с образованием тороидальной формы. В шине 10, приведенной на ФИГ. 1, слой 12 каркаса изготовлен из элементов 12a и 12b слоя каркаса, но он также может быть образован из одного элемента слоя каркаса. На внешней стороне в радиальном направлении шины слоя 12 каркаса расположен слой 14 брекера, состоящий из двух брекерных элементов 14a и 14b. Слой 14 брекера представляет собой элемент, в котором покрытые резиной стальные корды расположены наклонно под заранее установленным углом (например, от 20 до 30 градусов) относительно направления C вдоль окружности шины, причем ширина в поперечном направлении шины брекерного элемента 14a, т. е. нижнего слоя, больше ширины брекерного элемента 14b, т. е. верхнего слоя. Стальные корды двух слоев брекерных элементов 14a и 14b расположены наклонно относительно направления C вдоль окружности шины в сторону поперечного направления W шины во взаимно противоположных направлениях. Поэтому брекерные элементы 14a и 14b представляют собой перекрещивающиеся слои, которые служат для сдерживания расширения слоя 12 каркаса из-за давления воздуха, которым наполнена шина 10.
[0030]
Резина 18 протектора расположена на наружной стороне слоя 14 брекера в радиальном направлении шины. Обе концевые части резины 18 протектора соединены с боковым резиновым элементом 20 с образованием боковин. Резина 18 протектора получена из двух слоев 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 конце бокового резинового элемента 20 предусмотрен резиновый элемент 24 бортовой ленты, расположенный на внутренней стороне в радиальном направлении шины и соприкасающийся с диском, на который монтируют шину 10. На внешней стороне сердечника 16 борта в радиальном направлении шины предусмотрен резиновый вкладыш 22 борта таким образом, чтобы он проходил между частью слоя 12 каркаса перед наматыванием на сердечник 16 борта и частью слоя 12 каркаса после наматывания на сердечник 16 борта. Резиновый элемент 26 внутреннего покрытия находится на внутренней поверхности шины 10, обращенной к области полости шины, которая заполняется воздухом и окружена шиной 10 и диском.
Кроме того, шина 10 включает защитный слой 28 брекера, изготовленный из органического волокна с резиновым покрытием, который покрывает слой 14 брекера с внешней стороны в радиальном направлении шины слоя 14 брекера.
[0031]
Шина 10 имеет такую структуру шины, но структура шины в соответствии с настоящим вариантом осуществления не ограничена структурой шины, показанной на ФИГ. 1.
[0032]
Рисунок протектора
На ФИГ. 3 представлена плоскостная развертка, иллюстрирующая часть примера рисунка протектора, а именно рисунка 30 протектора шины 10, развернутого на плоскости. Шиповые шпильки, установленные на участке протектора, на ФИГ. 3 не показаны. Как показано на ФИГ. 3, шина 10 имеет первую ориентацию в направлении C вдоль окружности шины, обозначенную направлением X вращения. Информацию об ориентации направления X вращения указывают на элементе отображения информации, включающем в себя цифры, символы и т. п. (например, символ стрелки) на боковой поверхности шины 10. Шиповые шпильки (см. ФИГ. 4A) устанавливают во множество отверстий 29 для вставки шпилек (монтажные отверстия для шиповых шпилек), показанных на ФИГ. 3.
[0033]
Рисунок 30 протектора включает наклонную канавку 32, соединительную канавку 34 в направлении вдоль окружности, выступающую канавку 36 и прорезь 38.
Наклонную канавку 32 формируют во множестве с предварительно установленным шагом в направлении вдоль окружности шины (вертикальное направление на ФИГ. 3).
Наклонная канавка 32 проходит в направлении, противоположном (направление вверх на ФИГ. 3) направлению X вращения шины (направление вниз на ФИГ. 3), и наружу в поперечном направлении шины. Наклонная канавка 32 имеет начальный край в положении возле экваториальной линии CL шины на одной стороне в поперечном направлении W шины поперек экваториальной линии CL шины, пересекает экваториальную линию CL шины, проходит к другой стороне в поперечном направлении W шины и заканчивается в конце PE рисунка.
Ширина наклонной канавки 32 постепенно увеличивается, начиная с начального края возле экваториальной линии CL шины. Наклонная канавка 32 имеет наименьший наклон относительно поперечного направления W шины возле экваториальной линии CL шины, включая начальный край, а после пересечения экваториальной линии CL шины загибается таким образом, чтобы увеличить угол наклона по отношению к поперечному направлению W шины, и проходит наружу в поперечном направлении шины, противоположном направлению X вращения шины. Более того, по мере продвижения наружу в поперечном направлении шины угол наклона постепенно уменьшается. Наклонная канавка 32, имеющая описанную выше конфигурацию, предусмотрена на обеих сторонах поперек экваториальной линии CL шины.
Наклонная канавка 32, находящаяся по одну сторону экваториальной линии CL шины, смещена в направлении C вдоль окружности шины относительно наклонной канавки 32, находящейся по другую сторону; и начальный край наклонной канавки 32, находящейся по одну сторону, выполнен таким образом, чтобы не контактировать с наклонной канавкой 32, находящейся по другую сторону.
[0034]
Соседние наклонные канавки 32 из множества наклонных канавок 32 в направлении вдоль окружности C шины сообщаются посредством соединительной канавки 34 в направлении вдоль окружности. Точнее, соединительная канавка 34 в направлении вдоль окружности проходит в направлении C вдоль окружности шины из положения части пути вдоль одной из наклонной канавки 32, пересекает другую наклонную канавку 32, которая примыкает к одной наклонной канавке 32, в направлении C вдоль окружности шины и направляется к третьей наклонной канавке 32, которая примыкает ко второй наклонной канавке 32. Иначе говоря, начальный край соединительной канавки 34 в направлении вдоль окружности находится на одной из наклонных канавок 32; и конечный край находится на второй наклонной канавке 32 в направлении C вдоль окружности шины относительно наклонной канавки 32, содержащей начальный край. Как описано выше, соединительная канавка 34 продольного направления выполнена таким образом, чтобы соединять три наклонные канавки 32, смежные в направлении C вдоль окружности шины. Соединительные канавки 34 в направлении вдоль окружности наклонены относительно направления C вдоль окружности шины таким образом, чтобы приближаться к экваториальной линии CL шины в направлении, противоположном направлению X вращения шины.
[0035]
Выступающая канавка 36 выступает в направлении к экваториальной линии CL шины из соединительной канавки 34 в направлении вдоль окружности и заканчивается, не доходя до экваториальной линии CL шины.
[0036]
Наклонные канавки 32 и соединительные канавки 34 в направлении вдоль окружности делят беговой участок протектора на центральную зону и плечевые зоны. В центральной зоне и обеих плечевых зонах участка протектора предусмотрено множество прорезей 38, соединенных с наклонными канавками 32 и соединительными канавками 34 в направлении вдоль окружности.
[0037]
Кроме того, в центральной зоне и обеих плечевых зонах участка протектора предусмотрено множество отверстий 29 для вставки шпильки.
Глубина наклонной канавки 32, соединительной канавки 34 в направлении вдоль окружности и выступающей канавки 36 составляет, например, от 8,5 мм до 10,5 мм, а максимальная ширина канавки равна 12 мм. Рисунок протектора, показанный на ФИГ. 3, является примером, и рисунок протектора шины с установленной шиповой шпилькой настоящего варианта осуществления этим рисунком не ограничивается.
[0038]
Шиповая шпилька
На ФИГ. 4A представлен вид в перспективе, иллюстрирующий пример шиповой шпильки 50 настоящего варианта осуществления. На ФИГ. 4B представлен вид в горизонтальной проекции шиповой шпильки 50, который представляет собой чертеж, иллюстрирующий нижний фланец шиповой шпильки 50, если смотреть со стороны продольного направления стержневой части.
[0039]
Шиповая шпилька 50 включает вершину 52 и стержневую часть 54. Стержневая часть 54 включает верхний фланец 56, нижний фланец 58 и шейку 60. При установке на шину 10 в отверстия 29 для вставки шпильки стержневая часть 54 вставляется в резину 18 протектора (см. ФИГ. 1) и соприкасается с резиной 18 протектора.
[0040]
Вершина 52 имеет торцевую поверхность вершины, которая соприкасается с дорожным покрытием. Вершину 52 формируют из карбида вольфрама или аналогичного цементированного карбида. Кроме того, вершину 52 можно формировать из керметного материала. Вершина 52 закреплена в отверстии, предусмотренном в верхней торцевой поверхности стержневой части 54. Вершина 52 шиповой шпильки 50 выполнена с возможностью выступания из поверхности протектора, когда шиповая шпилька 50 установлена в шине 10.
[0041]
Стержневая часть 54 удерживает вершину 52 и расположена вокруг центральной оси Z.
Верхний фланец 56 стержневой части 54 выполнен таким образом, что при вставке на участке протектора шины 10 вершина 52 выступает из поверхности протектора. Вершина 52 прикреплена к первому торцу стержневой части 54, а именно к торцу верхнего фланца 56.
Нижний фланец 58 выполнен таким образом, чтобы при вставке на участке протектора шины 10 соприкасаться с дном отверстия 29 для вставки шпильки. Нижний фланец 58 расположен на стороне, противоположной первому торцу стержневой части 54.
Шейка 60 представляет собой часть, которая соединяет верхний фланец 56 с нижним фланцем 58. Поперечное сечение шейки 60, ортогональное центральной оси Z, уже, чем каждое из поперечного сечения верхнего фланца 56 и поперечного сечения нижнего фланца 58.
Материал стержневой части 54 не имеет конкретных ограничений, и, например, стержневая часть 54 может быть сформирована из алюминиевого сплава или подобного материала, чтобы уменьшить вес шиповой шпильки 50.
Центральная ось Z проходит через центроид поперечного сечения, ортогонального продольному направлению, в котором проходит стержневая часть 54. Соответственно, осевое направление центральной оси Z представляет собой продольное направление стержневой части 54.
[0042]
В данном случае верхний фланец 56 и нижний фланец 58 стержневой части 54 включают боковые поверхности, проходящие параллельно осевому направлению центральной оси Z шиповой шпильки 50.
Если смотреть на верхний фланец 56 со стороны продольного направления стержневой части 54, то край, определяющий форму внешнего контура верхнего фланца 56, образует деформированный шестиугольник, в котором шесть точек закруглены, а часть четырех из сторон заглублена. Эта форма является лишь примером, и, как показано на ФИГ. 4B, форма верхнего фланца 56 не имеет конкретных ограничений при условии, что нижний фланец 58 больше верхнего фланца 56, если смотреть на стержневую часть 54 со стороны продольного направления стержневой части 54, и может быть любой другой известной формы.
[0043]
Что касается нижнего фланца 58, то, если смотреть на нижний фланец 58 со стороны продольного направления стержневой части 54 (осевое направление центральной оси Z), как показано на ФИГ. 4B, край, формирующий форму внешнего контура нижнего фланца 58, включает первую сторону 58a и вторую сторону 58b.
Первая сторона 58a имеет округлую форму, выступающую к внешней стороне нижнего фланца 58, и выступает в первом направлении A, ортогональном продольному направлению стержневой части 54 (осевое направление центральной оси Z).
Как показано на ФИГ. 4B, вторая сторона 58b расположена противоположно первой стороне 58a относительно места расположения вершины, где имеется вершина 52, и, конкретнее, относительно центрального положения 52c вершины 52 (или положения центральной оси Z). Вторая сторона 58b проходит во втором направлении B, ортогональном первому направлению A и продольному направлению стержневой части 54 и имеет углубление, направленное к внутренней стороне нижнего фланца 58.
[0044]
На крае, определяющем форму внешнего контура нижнего фланца 58, предусмотрена пара третьих сторон 58c, которые соединяют первую сторону 58a и вторую сторону 58b. Каждая из третьих сторон 58c проходит в первом направлении A. Как показано на ФИГ. 4B, в тех случаях, когда в третьих сторонах 58c предусмотрены углубления, первая сторона 58a образуется точками 58d, где начинаются каждая из третьих сторон 58c и углубления, в качестве краев.
Кроме того, в качестве краев второй стороны 58b образуется пара точек 58f, где край нижнего фланца 58 пересекается с прямой линией 58e. Прямая линия 58e параллельна второму направлению B и проходит через точку максимального углубления во второй стороне 58b. Соответственно, в примере, показанном на ФИГ. 4B, третьи стороны 58c являются частями прямых линий или кривых линий, проходящих между каждой из точек 58f и каждой из точек 58d.
[0045]
Как показано на ФИГ. 4B, на чертеже нижнего фланца 58 угол зрения первой стороны 58a, если смотреть из центрального положения 52c вершины 52, составляет предпочтительно 60 градусов или более или, более предпочтительно, не менее 80 градусов и не более 120 градусов.
[0046]
В целях предупреждения повреждения стенок отверстий 29 для вставки шпилек (монтажных отверстий для шиповых шпилек) предпочтительно, чтобы закругленная форма первой стороны 58a имела форму дуги идеальной окружности или овала с центром в центральном положении 52c, но другие искривленные формы тоже приемлемы.
Вторая сторона 58b может иметь форму, включающую две прямые линии и углубленную часть, расположенную между двумя прямыми линиями, или форма частей на любой из сторон углубления может быть искривленной, образуя форму, выступающую к внешней стороне нижнего фланца 58, а не форму в виде прямой линии. Кроме того, углубление второй стороны 58b может быть сформировано в виде криволинейной углубленной формы или может быть сформировано в виде углубленной формы, в которой две прямые линии соединяются с образованием V-образной формы. Кроме того, углубления третьих сторон 58c могут быть сформированы в виде криволинейных углубленных форм или могут быть сформированы в виде углубленных форм, в которых две прямые линии соединяются с образованием V-образной формы.
[0047]
В шиповой шпильке 50 настоящего варианта осуществления, если смотреть на нижний фланец 58 со стороны первого направления A, оба конца 58g нижнего фланца 58, разделенные наибольшим расстоянием во втором направлении B от места расположения вершины (центральное положение 52с), находятся предпочтительно ближе ко второй стороне 58b в первом направлении A, чем к первой стороне 58a от места расположения вершины (центральное положение 52с). В частности, расстояние L1 между соединительными точками, которые соединяют третьи стороны 58c и первую сторону 58a (расстояние между точками 58d) предпочтительно короче, чем расстояние L2 между соединительными точками, которые соединяют третьи стороны 58c и вторую сторону 58b (расстояние между точками 58f). Иными словами, вторая сторона 58b расположена с задней стороны в направлении X вращения, поскольку длина во втором направлении B второй стороны 58b относительно больше, чем первая сторона 58a. Вследствие этого устойчивость к вырыванию шпильки шины при торможении может быть улучшена.
В этом случае расстояние L2 предпочтительно превышает расстояние L1 не менее чем в 1,05 раза и не более чем в 1,3 раза.
[0048]
ФИГ. 5A и 5B представляют собой чертежи, иллюстрирующие другой пример формы края нижнего фланца 58. Как показано на ФИГ. 5A и 5B, третьи стороны 58c, которые соединяют первую сторону 58a и вторую сторону 58b, могут иметь форму прямой линии. Однако каждая из третьих сторон 58c предпочтительно включает в себя углубление, направленное к внутренней стороне нижнего фланца 58, как показано на ФИГ. 4B. В этом случае резина протектора вдавится в углубление, и в результате этого вращение шиповой шпильки 50 может быть предотвращено, а устойчивость к вырыванию шпильки может быть улучшена.
[0049]
Кроме того, длина отрезка вдоль второго направления B углубления второй стороны 58b составляет предпочтительно от 30 до 70% расстояния L2. Кроме того, глубина углубления второй стороны 58b (длина отрезка вдоль первого направления A между начальной точкой углубления и наиболее углубленной точкой углубления) составляет предпочтительно от 5 до 20% расстояния L2.
Кроме того, длина отрезка вдоль первого направления A углублений третьих сторон 58c составляет предпочтительно от 60 до 90% длины отрезка вдоль первого направления A между каждой из точек 58d и каждой из точек 58f. Кроме того, глубина углублений третьих сторон 58c (отрезок вдоль второго направления B между начальной точкой углублений и наиболее углубленной точкой углублений) составляет предпочтительно от 5 до 20% отрезка вдоль первого направления A между каждой из точек 58d и каждой из точек 58f.
[0050]
Шиповая шпилька 50, описанная выше, предпочтительно установлена в отверстие 29 для вставки шпильки таким образом, чтобы первое направление A соответствовало направлению C вдоль окружности пневматической шины 10. Более конкретно, пневматическая шина 10 снабжена элементом отображения информации (элементом отображения информации, отображающим символ стрелки или аналогичный символ, указывающий направление X вращения), указывающим направление вращения при движении вперед, и шиповая шпилька 50 установлена в отверстие 29 для вставки шпильки (монтажное отверстие для шиповой шпильки) таким образом, чтобы первое направление A соответствовало направлению X вращения пневматической шины 10. При этом шиповая шпилька 50 подвержена вырыванию из участка протектора во время торможения. В этот момент вследствие усилий торможения, приложенных к шиповой шпильке 50 со стороны дорожного покрытия, возникает усилие, вызывающее подъем второй стороны 58b со дна отверстия 29 для вставки шпильки. Однако, поскольку вторая сторона 58b, имеющая бóльшую длину вследствие того, что включает в себя углубление, расположена с задней стороны в направлении X вращения, подъем второй стороны 58b со дна отверстия 29 для вставки шпильки можно предотвратить. Вследствие этого повышается устойчивость к вырыванию шпильки. Кроме того, вследствие усилий торможения, приложенных к шиповой шпильке 50 со стороны дорожного покрытия, первая сторона 58a имеет тенденцию к заглублению в стенку отверстия 29 для вставки шпильки и к повреждению стенки. Однако, поскольку форма первой стороны 58a закруглена, повреждение стенки отверстия 29 для вставки шпильки первой стороной 58a можно предотвратить.
[0051]
В способе изготовления пневматической шины 10, в которой установлена шиповая шпилька, как описано выше, сначала изготавливают пневматическую шину, включающую в себя участок протектора, в котором предусмотрены отверстия 29 для вставки шпильки. Отверстия 29 для вставки шпильки выполняют при помощи пресс-формы, применяемой в процессе вулканизации шины.
Для установки шиповой шпильки 50 в шину 10 применяют устройство введения шиповой шпильки. ФИГ. 6A и 6B представляют собой чертежи, иллюстрирующие пример способа установки шиповой шпильки в соответствии с настоящим вариантом осуществления.
Как показано на ФИГ. 6A, три позиции на краю нижнего фланца 58 шиповой шпильки 50 удерживаются тремя фиксирующими элементами 70 устройства введения шиповой шпильки, и отверстие 29 для вставки шпильки (монтажное отверстие для шиповой шпильки) расширяется при помощи концевых частей этих трех фиксирующих элементов 70. За исключением этих трех позиций на краю нижнего фланца 58, фиксирующие элементы 70 не контактируют с шиповой шпилькой 50. По этой причине размер отверстия 29 для вставки шпильки будет увеличен ровно настолько, чтобы обеспечить возможность введения шиповой шпильки 50. После этого стержень толкателя проталкивает шиповую шпильку 50 со стороны вершины 52 и придавливает шиповую шпильку 50 ко дну отверстия 29 для вставки шпильки вертикально сверху вниз, как показано на ФИГ. 6B. Таким образом шиповую шпильку 50 устанавливают в отверстие 29 для вставки шпильки. При этом край нижнего фланца 58, который удерживается фиксирующими элементами 70, представляет собой, как показано на ФИГ. 6A, первую сторону 58a и вторую сторону 58b. Как описано выше, пока три позиции на первой стороне 58a и второй стороне 58b удерживаются тремя фиксирующими элементами 70, отверстие 29 для вставки шпильки расширяется. Таким образом, по сравнению со стандартным случаем, когда отверстие 29 для вставки шпильки расширяется в четырех позициях при помощи фиксирующих элементов, в данном случае отверстие 29 для вставки шпильки не будет так легко растрескиваться, и устойчивость к вырыванию шпильки повышается. Кроме того, поскольку край удерживается на закругленной первой стороне 58a, даже при смещении позиции фиксации фиксирующих элементов 70 шиповая шпилька 50 может удерживаться без наклона (колебания) ее центральной оси Z. Вследствие этого количество отказов, связанных с введением шиповой шпильки, может быть уменьшено.
[0052]
При этом, как показано на ФИГ. 6A, позиции фиксации, в которых край нижнего фланца 58 удерживается фиксирующими элементами 70, предпочтительно включает две позиции на первой стороне 58a и одну позицию в углублении второй стороны 58b. Благодаря тому, что край удерживается в позициях фиксации в двух положениях на первой стороне 58a и в позиции фиксации в одном положении в углублении второй стороны 58b, нижний фланец 58 может удерживаться еще более надежно без наклона (колебания) центральной оси Z шиповой шпильки 50. Вследствие этого количество отказов, связанных с введением шиповой шпильки, может быть уменьшено.
При этом позиции фиксации в двух положениях на первой стороне 58a предпочтительно соответствуют двум вершинам равнобедренного треугольника, тогда как позиция фиксации на второй стороне 58b соответствует третьей вершине равнобедренного треугольника.
[0053]
Кроме того, шиповая шпилька 50 предпочтительно установлена в отверстие 29 для вставки шпильки (монтажное отверстие для шиповой шпильки) таким образом, чтобы первое направление A соответствовало направлению C вдоль окружности пневматической шины 10. Кроме того, шиповая шпилька 50 предпочтительно установлена в отверстие 29 для вставки шпильки таким образом, чтобы первое направление A соответствовало направлению X вращения при движении вперед пневматической шины 10.
[0054]
Как описано выше, в способе изготовления пневматической шины и в способе установки шиповой шпильки применяется шиповая шпилька 50 настоящего варианта осуществления и в результате может быть реализован способ, в котором неудачные попытки установки шиповой шпильки 50 случаются редко.
[0055]
Рабочие примеры и стандартные примеры
Были изготовлены различные шиповые шпильки с нижними фланцами разной формы. Изготовленные шиповые шпильки вставляли в шину 10, показанную на ФИГ. 1-3, и эти шипованные шины устанавливали на легковой автомобиль. Затем исследовали устойчивость к вырыванию шпильки.
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.
[0056]
Стабильность введения шиповых шпилек определяли посредством вычисления вероятности успешного введения при введении шиповых шпилек в 10 шин при помощи имеющегося устройства введения шиповых шпилек. Значения вероятностей в рабочих примерах и т. п. индексировали при помощи значения вероятности стандартного примера, принятой в качестве стандартной (величина индекса 100). Соответственно, более высокие значения индекса указывают на более высокую стабильность введения шиповых шпилек.
[0057]
Вырывание шпилек лишь изредка происходило на обледенелых дорожных покрытиях и легко возникало на сухих дорожных покрытиях, включая асфальтовые дорожные покрытия и бетонные дорожные покрытия. Соответственно, при испытаниях устойчивости к вырыванию шпилек отношение числа шиповых шпилек, оставшихся в резине протектора, к общему числу установленных шиповых шпилек получали после прохождения описанным выше легковым автомобилем 10 000 км по сухому дорожному покрытию. Долю оставшихся шиповых шпилек индексировали при помощи доли оставшихся шиповых шпилек из сравнительного примера 1, принимаемого в качестве стандарта (значение индекса 100). Соответственно, более высокие значения индекса указывают на более высокую устойчивость к вырыванию шпильки.
[0058]
Характеристики изготовленных шиповых шпилек и результаты их оценки приведены ниже в таблице 1.
ФИГ. 7A-7F представляют собой чертежи, иллюстрирующие примеры форм края нижнего фланца 58. Стрелки, показанные на ФИГ. 7A-7F, представляют позиции фиксации, в которых фиксирующие элементы 70 удерживают шиповую шпильку. В каждом из рабочих примеров 1-5 шиповые шпильки устанавливали таким образом, чтобы первое направление A соответствовало направлению X вращения шины.
В стандартных примерах 2 и 3 и рабочих примерах 1 и 2 оба расстояния L1 и L2 составляли 6 мм, а в рабочих примерах 3 и 4 расстояние L1 составляло 5 мм, а расстояние L2-7 мм. В рабочем примере 5 расстояние L1 составляло 7 мм, а расстояние L2-5 мм. При испытаниях стабильности введения количество отказов при введении шпильки при значении индекса 98 было ниже до степени практической неразличимости со значением индекса 100.
[0059]
[Таблица 1-1]
Стандартный пример 1
Стандартный пример 2
Стандартный пример 3
Форма края нижнего фланца
ФИГ. 7A
ФИГ. 7B
ФИГ. 7C
Форма первой стороны
Круглая
Прямая линия без углубления
Прямая линия с углублением
Форма второй стороны
Круглая
Прямая линия, без углубления
Прямая линия, с углублением
Расстояние L1, расстояние L2
-
L1=L2
L1=L2
Форма третьей стороны
Круглая
Прямая линия без углубления
Прямая линия с углублением
Количество позиций фиксации
4 (→ символы, показанные на ФИГ. 7A)
4 (→ символы, показанные на ФИГ. 7B)
4 (→ символы, показанные на ФИГ. 7C)
Устойчивость к вырыванию шпильки
100
102
103
Стабильность введения
100
96
96
[Таблица 1-2]
Рабочий пример 1
Рабочий пример 2
Рабочий пример 3
Рабочий пример 4
Рабочий пример 5
Форма края нижнего фланца
ФИГ. 5B
ФИГ. 7D
ФИГ. 7E
ФИГ. 7E
ФИГ. 7F
Форма первой стороны
Круглая
Круглая
Круглая
Круглая
Круглая
Форма второй стороны
Прямая линия с углублением
Прямая линия с углублением
Прямая линия с углублением
Прямая линия с углублением
Прямая линия с углублением
Расстояние L1, расстояние L2
L1=L2
L1=L2
L1 < L2
L1 < L2
L1 > L2
Форма третьей стороны
Прямая линия без углубления
Прямая линия с углублением
Прямая линия с углублением
Прямая линия,V-образное углубление
Прямая линия с углублением
Количество позиций фиксации
4 (→ символы, показанные на ФИГ. 5B)
4 (→ символы, показанные на ФИГ. 7D)
4 (→ символы, показанные на ФИГ. 7E)
3 (⇒ символы, показанные на ФИГ. 7E)
4 (→ символы, показанные на ФИГ. 7F)
Устойчивость к вырыванию шпильки
105
107
110
110
103
Стабильность введения
98
98
98
100
98
[0060]
Из таблицы 1 видно, что рабочие примеры 1-5 демонстрируют превосходную устойчивость к вырыванию шпильки по сравнению со стандартными примерами 1-3, обеспечивая при этом такую же превосходную стабильность введения, как в стандартном примере 1.
При сравнении рабочих примеров 3 и 4 становится ясно, что превосходная стабильность введения может быть получена посредством изменения количества позиций фиксации шиповой шпильки с 4 на 3. При сравнении рабочих примеров 1 и 2 становится ясно, что устойчивость к вырыванию шпильки повышается посредством обеспечения углублений в третьих сторонах. При сравнении рабочих примеров 2, 3 и 5 становится ясно, что устойчивость к вырыванию шпильки повышается при установке расстояния L2, большего, чем расстояние L1.
[0061]
Выше были подробно описаны шиповая шпилька, пневматическая шина, способ изготовления пневматической шины и способ установки шиповой шпильки настоящего изобретения. Однако настоящее изобретение не должно ограничиваться вышеописанным вариантом осуществления и рабочими примерами. Само собой разумеется, что в рамках объема настоящего изобретения могут применяться различные улучшения и изменения.
Перечень позиционных обозначений
[0062]
10 - пневматическая шина
12 - слой каркаса
14 - слой брекера
14a, 14b - элементы брекера
16 - сердечник борта
18 - резина протектора
18a - резина протектора верхнего слоя
18b - резина протектора нижнего слоя
20 - боковой резиновый элемент
22 - резиновый вкладыш борта
24 - резиновый элемент бортовой ленты
26 - резиновый элемент внутреннего покрытия
28 - защитный слой брекера
29 - отверстие для вставки шпильки
30 - рисунок протектора
32 - наклонная канавка
34 - соединительная канавка в направлении вдоль окружности
36 - выступающая канавка
50 - шиповая шпилька
52 - вершина
52c - центральное положение
54 - стержневая часть
56 - верхний фланец
58 - нижний фланец
58a - первая сторона
58b - вторая сторона
58c - третья сторона
58d, 58f - точка
58e - прямая линия
58g - оба конца
60 - шейка