ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ ШИНА И ШИПОВАЯ ШПИЛЬКА
PNEUMATIC TIRE AND SPIKE STUD

Область техники
[0001] Настоящее изобретение относится к шиповой шпильке для установки на участке протектора пневматической шины и к пневматической шине с установленной шиповой шпилькой.
Предпосылки создания изобретения
[0002] Традиционные зимние шины обеспечивают сцепление на обледенелых дорожных покрытиях посредством шиповых шпилек, установленных на участке протектора шины.
Как правило, шиповые шпильки устанавливают в монтажные отверстия для шиповых шпилек, выполненные на участке протектора. При размещении шиповых шпилек в монтажных отверстиях для шиповых шпилек путем введения шиповых шпилек в монтажные отверстия для шиповых шпилек с расширенным диаметром шиповые шпильки прочно устанавливаются в монтажные отверстия для шиповых шпилек. Это предотвращает выпадение шиповых шпилек из монтажных отверстий для шиповых шпилек при воздействии на них сил, связанных с торможением, ускорением или поперечными нагрузками со стороны дорожного покрытия в процессе качения шины.
[0003] Форма торцевой поверхности концевой вершины некоторых традиционных шиповых шпилек была круглой. В последнее время была предложена технология, при которой концевая вершина имеет многоугольную форму, такую как четырехугольная форма, для увеличения краевых компонентов. Кроме того, при увеличении формы торцевой поверхности концевой вершины можно улучшить характеристики на льду. Однако при увеличении краевых компонентов возрастает размер формы торцевой поверхности, тем самым увеличивая вес шиповой шпильки. В результате, дорожное покрытие становится более подверженным износу.
[0004] Например, известна шина, оснащенная шиповой шпилькой (вершиной) с шипом, который асимметричен на виде в горизонтальной проекции по меньшей мере относительно одной оси и имеет описанную ниже конфигурацию (патентный документ 1).
Конкретно, первая боковая поверхность шпильки (вершины) имеет профиль, на котором образована по меньшей мере одна вершина, а вторая боковая поверхность напротив первой боковой поверхности имеет по существу плоский профиль. Форма торцевой поверхности шпильки представляет собой вогнутый семисторонний многоугольник. Вершина первой боковой поверхности предусмотрена на шине таким образом, чтобы быть обращенной в направлении, противоположном направлению движения шины (патентный документ 1).
Список библиографических ссылок
Патентная литература
[0005] Патентный документ 1: WO/2014/122570
Изложение сущности изобретения
Техническая проблема
[0006] Шиповая шпилька с шипом в соответствии с представленным выше описанием может обеспечивать улучшенные ходовые характеристики на обледеневших и заснеженных дорожных покрытиях, но не может обеспечивать превосходные характеристики на льду и уменьшенный износ дорожного покрытия.
[0007] Таким образом, целью настоящего изобретения является обеспечение шиповой шпильки и пневматической шины, которые могут обеспечивать превосходные характеристики на льду и уменьшать износ дорожного покрытия.
Решение проблемы
[0008] Одним аспектом настоящего изобретения является пневматическая шина с обозначенным направлением вращения шины, при этом пневматическая шина включает участок протектора с шиповой шпилькой, установленной на участке протектора.
Шиповая шпилька включает вершину, включающую торцевую поверхность, имеющую зеркально симметричную форму, при этом торцевая поверхность выполнена с возможностью соприкосновения с дорожным покрытием, и участок корпуса, выполненный с возможностью крепления на нем вершины;
причем торцевая поверхность вершины, выполненная с возможностью соприкосновения с дорожным покрытием, включает ось симметрии, которая определяет зеркально симметричную форму, центр масс формы торцевой поверхности, смещенный к первой стороне в аксиальном направлении оси симметрии относительно средней точки в диапазоне, охватываемом торцевой поверхностью в аксиальном направлении, и участок, углубленный внутрь торцевой поверхности, причем углубленный участок предусмотрен на периферии торцевой поверхности, проходящей между первым наиболее дистальным концевым участком и вторым наиболее дистальным концевым участком, при этом первый наиболее дистальный концевой участок расположен на оси симметрии торцевой поверхности дальше всего от центра масс с первой стороны, а второй наиболее дистальный концевой участок расположен на оси симметрии торцевой поверхности дальше всего от центра масс со второй стороны, противоположной первой стороне; и при этом шиповая шпилька установлена таким образом, что вторая сторона, в отличие от первой стороны, соответствует направлению движения при вращении шины.
[0009] Другим аспектом настоящего изобретения является шиповая шпилька для установки на участке протектора пневматической шины. Шиповая шпилька включает вершину, включающую торцевую поверхность, выполненную с возможностью соприкосновения с дорожным покрытием, и
участок корпуса, выполненный с возможностью крепления на нем вершины;
причем торцевая поверхность вершины, выполненная с возможностью соприкосновения с дорожным покрытием, включает
ось симметрии, которая определяет зеркально симметричную форму торцевой поверхности,
центр масс формы торцевой поверхности, смещенный к первой стороне в аксиальном направлении оси симметрии относительно средней точки в диапазоне, охватываемом торцевой поверхностью в аксиальном направлении, и
участок, углубленный внутрь торцевой поверхности, причем углубленный участок предусмотрен на периферии торцевой поверхности, проходящей между первым наиболее дистальным концевым участком и вторым наиболее дистальным концевым участком, при этом первый наиболее дистальный концевой участок расположен на оси симметрии торцевой поверхности дальше всего от центра масс с первой стороны, а второй наиболее дистальный концевой участок расположен дальше всего от центра масс со второй стороны, противоположной первой стороне.
[0010] Предпочтительно вторая длина периферии торцевой поверхности со второй стороны относительно дна углубленного участка меньше первой длины периферии торцевой поверхности с первой стороны относительно дна углубленного участка.
[0011] Предпочтительно первая максимальная ширина в направлении, ортогональном по отношению к аксиальному направлению участка торцевой поверхности с первой стороны относительно дна углубленного участка, больше второй максимальной ширины в направлении, ортогональном по отношению к аксиальному направлению участка торцевой поверхности со второй стороны относительно дна углубленного участка.
[0012] Предпочтительно первая зона участка торцевой поверхности с первой стороны относительно дна углубленного участка больше второй зоны участка торцевой поверхности со второй стороны относительно дна углубленного участка.
[0013] Предпочтительно некоторая точка в аксиальном направлении дна углубленного участка находится со второй стороны от центра масс.
[0014] Предпочтительно форма периферийной зоны торцевой поверхности с первой стороны относительно углубленного участка включает первый ортогональный отрезок, ортогональный по отношению к аксиальному направлению; а форма периферийной зоны торцевой поверхности со второй стороны относительно углубленного участка включает второй ортогональный отрезок, ортогональный по отношению к аксиальному направлению, с длиной, которая меньше длины первого ортогонального отрезка, или не содержит второго ортогонального отрезка.
[0015] Предпочтительно первая форма периферийной зоны торцевой поверхности с первой стороны относительно дна углубленного участка является частично идентичной увеличенной форме, которая увеличена на предварительно заданный коэффициент масштабирования, второй формы периферийной зоны торцевой поверхности со второй стороны относительно дна углубленного участка.
[0016] Предпочтительно первая форма периферийной зоны или увеличенная форма представляет собой идеальный круг, эллипс или участок многоугольника.
[0017] Предпочтительно для расстояния L1 от некоторой точки в аксиальном направлении дна углубленного участка до первого наиболее дистального концевого участка и расстояния L2 от некоторой точки в аксиальном направлении дна углубленного участка до второго наиболее дистального концевого участка характерно соотношение L1/L2 в диапазоне от 1,0 до 5,0.
[0018] Предпочтительно участок корпуса включает верхнюю торцевую поверхность, имеющую зеркально симметричную форму, предусмотренную таким образом, что из нее выступает вершина; и верхняя торцевая поверхность включает ось симметрии верхней торцевой поверхности, которая определяет зеркально симметричную форму, центр масс верхней торцевой поверхности формы верхней торцевой поверхности, смещенный к первой стороне относительно средней точки в диапазоне, охватываемом верхней торцевой поверхностью в аксиальном направлении оси симметрии верхней торцевой поверхности, и углубленный участок верхней торцевой поверхности, углубленный внутрь верхней торцевой поверхности, причем углубленный участок верхней торцевой поверхности предусмотрен на периферии верхней торцевой поверхности, проходящей между третьим наиболее дистальным концевым участком и четвертым наиболее дистальным концевым участком периферии верхней торцевой поверхности, при этом третий наиболее дистальный концевой участок расположен на оси симметрии верхней торцевой поверхности дальше всего от центра масс верхней торцевой поверхности с первой стороны, а четвертый наиболее дистальный концевой участок расположен на оси симметрии верхней торцевой поверхности дальше всего от центра масс верхней торцевой поверхности со второй стороны.
Преимущественные эффекты изобретения
[0019] Шиповая шпилька и пневматическая шина описанных выше аспектов могут обеспечивать превосходные характеристики на льду и уменьшать износ дорожного покрытия.
Краткое описание чертежей
[0020] На ФИГ. 1 представлен вид шины в поперечном сечении, на котором показан пример поперечного сечения пневматической шины настоящего варианта осуществления.
На ФИГ. 2 представлен развернутый вид в горизонтальной проекции участка примера рисунка протектора шины настоящего варианта осуществления, развернутого на плоскости.
ФИГ. 3A-3C представляют собой схемы, на которых показан пример шиповой шпильки настоящего варианта осуществления.
На ФИГ. 4 представлена схема, на которой показан углубленный участок, предусмотренный на вершине шиповой шпильки настоящего варианта осуществления, заполненный ледяными стружками.
На ФИГ. 5A-5K представлены схемы, на которых показаны примеры форм торцевой поверхности вершины настоящего варианта осуществления.
На ФИГ. 6 представлена схема для описания расстояний вершины, применяемой для шиповой шпильки настоящего варианта осуществления.
На ФИГ. 7 представлена схема для описания примера формы верхней торцевой поверхности участка корпуса шиповой шпильки настоящего варианта осуществления.
Описание вариантов осуществления
[0021] Общее описание шины
Ниже описана пневматическая шина настоящего варианта осуществления. На ФИГ. 1 представлен вид шины в поперечном сечении, на котором показан пример поперечного сечения пневматической шины 10 (в дальнейшем обозначена как «шина») настоящего варианта осуществления. Шина 10 представляет собой шипованную шину с участком протектора, в котором установлены шиповые шпильки. На ФИГ. 1 показано состояние без шиповых шпилек.
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 определено в главе C.
Ниже подробно описаны значения размеров различных элементов рисунка шины в качестве примерных значений для шины пассажирского транспортного средства. Однако пневматическая шина не ограничена данными примерными значениями.
[0022] Описанный ниже термин «направление вдоль окружности шины» относится к направлению (обоим направлениям) 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 направлению оси вращения шины. «Наружу в поперечном направлении шины» относится к направлениям от центральной линии CL шины 10.
[0023] Структура шины
Шина 10 включает слой 12 каркаса, слой 14 брекера и сердечники 16 борта в качестве каркасных элементов. Шина 10 в основном включает резиновый элемент 18 протектора, боковые резиновые элементы 20, резиновые элементы 22 вкладыша борта, резиновые элементы 24 бортовой ленты и резиновый элемент 26 гермослоя вокруг данных каркасных элементов.
[0024] Слой 12 каркаса включает элементы 12a, 12b слоя каркаса, 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 слой 12 каркаса изготовлен из элементов 12a и 12b слоя каркаса, но он также может быть образован из одного элемента слоя каркаса. Слой 14 брекера размещен снаружи слоя 12 каркаса 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. 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, 14b брекера представляют собой перекрещивающиеся слои, которые служат для сдерживания расширения слоя 12 каркаса из-за давления воздуха.
[0025] Резиновый элемент 18 протектора размещен снаружи от слоя 14 брекера в радиальном направлении шины. Оба концевых участка резинового элемента 18 протектора соединены с боковыми резиновыми элементами 20 с образованием боковин. Резиновый элемент 18 протектора получен из двух слоев резиновых элементов: резиновый элемент 18а протектора верхнего слоя находится на внешней стороне в радиальном направлении шины, а резиновый элемент 18b протектора нижнего слоя находится на внутренней стороне в радиальном направлении шины. На внутренних концах боковых резиновых элементов 20 предусмотрены резиновые элементы 24 бортовой ленты в радиальном направлении шины, которые соприкасаются с диском, на который монтируется шина 10. На внешней стороне сердечников 16 борта в радиальном направлении шины предусмотрены резиновые элементы 22 вкладышей борта таким образом, чтобы они проходили между частью слоя 12 каркаса перед наматыванием на сердечники 16 борта и частью слоя 12 каркаса после наматывания на сердечники 16 борта. Резиновый элемент 26 гермослоя находится 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.
[0026] Шина 10 имеет такую структуру шины, но структура пневматической шины в соответствии с настоящим вариантом осуществления не ограничена структурой шины, показанной на ФИГ. 1.
[0027] Рисунок протектора
На ФИГ. 2 представлена плоскостная развертка, показывающая 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 монтажных отверстиях для шпилек (черные точки на ФИГ. 2), показанных на ФИГ. 2.
[0028] Рисунок 30 протектора включает продольные основные канавки 32, 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).
[0029] Продольные основные канавки 32, 34 расположены на одинаковом расстоянии снаружи от центральной линии CL шины в поперечном направлении шины и проходят по прямой линии в направлении вдоль окружности шины.
[0030] 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, и наружу в поперечном направлении шины. Первая наклонная канавка 36 проходит к зоне «плеча» шины участка протектора, постепенно возрастая по ширине канавки, резко изменяет угол наклона в зоне плеча, затем проходит в направлении вдоль окружности шины, конкретно, в направлении, противоположном направлению R вращения шины, заканчиваясь на конце E рисунка.
[0031] Вторая наклонная канавка 38 проходит из зоны бегового участка, расположенной снаружи от продольных основных канавок 32, 34 в поперечном направлении шины, в направлении (вверх на ФИГ. 2), противоположном направлению R вращения шины, и 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, постепенно возрастая по ширине канавки, резко изменяет угол наклона в зоне плеча, затем проходит в направлении вдоль окружности шины, конкретно, в направлении, противоположном направлению R вращения шины, заканчиваясь 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 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, и наружу в поперечном направлении шины.
На рисунке 30 протектора описанные ниже шиповые шпильки 50 установлены в монтажные отверстия для шиповых шпилек (черные точки на ФИГ. 2).
Продольные основные канавки 32, 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 устанавливаются шиповые шпильки настоящего варианта осуществления, не ограничен вариантом осуществления, показанным на ФИГ. 2.
[0032] Шиповая шпилька
На ФИГ. 3A представлен вид спереди шиповой шпильки 50 настоящего варианта осуществления. На ФИГ. 3B представлен вид в горизонтальной проекции шиповой шпильки 50. На ФИГ. 3C представлен вид сбоку шиповой шпильки 50 на ФИГ. 3B, если смотреть сверху по отношению к странице.
[0033] Шиповая шпилька 50 включает вершину 52 и участок 54 корпуса. Вершина 52 включает торцевую поверхность 52a, 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.
[0034] Участок 54 корпуса проходит в одном направлении и представляет собой участок, прикрепляющий шиповую шпильку 50 к шине 10 путем соприкосновения с боковой стенкой резины протектора монтажного отверстия для шпильки и сжатия резиной протектора при установке в шине 10. Участок 54 корпуса включает верхний фланец 56, нижний фланец 58 и шейку 60. Нижний фланец 58 имеет форму фланца, которая позволяет устанавливать его в нижний участок отверстия с большой шириной, предусмотренной в нижнем участке монтажного отверстия для шпильки. Верхний фланец 56 имеет форму фланца и предусмотрен на конце шейки 60, которая проходит от нижнего фланца 58. На верхнем конце верхнего фланца 56 образована верхняя торцевая поверхность 54a. Верхняя торцевая поверхность 54a образована на одном уровне с поверхностью протектора при установке в шине 10. 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.
[0035] Торцевая поверхность 52a вершины 52 шиповой шпильки 50, которая соприкасается с дорожным покрытием, включает следующие элементы. Как показано на ФИГ. 3B, торцевая поверхность 52a включает ось 62 симметрии, которая определяет зеркально симметричную форму торцевой поверхности 52a, и центр 66 масс формы торцевой поверхности 52a, смещенный к первой стороне в аксиальном направлении относительно средней точки 64 на оси 62 симметрии в диапазоне, охватываемом торцевой поверхностью 52a в аксиальном направлении оси 62 симметрии.
Кроме того, торцевая поверхность 52a включает первый наиболее дистальный концевой участок 68, расположенный на оси 62 симметрии торцевой поверхности 52a дальше всего от центра 66 масс с первой стороны, и углубленный участок 72, предусмотренный на периферии торцевой поверхности, проходящей между первым наиболее дистальным концевым участком 68 и вторым наиболее дистальным концевым участком 70, причем углубленный участок 72 углублен внутрь торцевой поверхности 52a, и при этом второй наиболее дистальный концевой участок 70 расположен на оси 62 симметрии торцевой поверхности 52a дальше всего от центра 66 масс со второй стороны, противоположной первой стороне. Углубленный участок 72 предусмотрен по обе стороны оси 62 симметрии.
Форма торцевой поверхности 52a включает первый участок с первой стороны относительно углубленного участка 72, который больше второго участка со второй стороны относительно углубленного участка 72.
[0036] Транспортное средство, на котором установлена шина, оснащено антиблокировочной тормозной системой (АБС) для предотвращения скольжения на дорожных покрытиях. При торможении транспортного средства АБС работает, управляя торможением таким образом, чтобы шина совершала циклы между короткими пиками фиксации и вращением относительно дорожного покрытия.
Таким образом, за счет приведения в соответствие второго наиболее дистального концевого участка 70 (вторая сторона) торцевой поверхности 52a с направлением R движения при вращении шины 10, когда шина 10 вращается под управлением АБС, вершина 52 перемещается относительно обледенелого дорожного покрытия, облегчая врезание второго участка вершины 52, имеющего меньший размер, в обледенелое дорожное покрытие. При фиксации под управлением АБС вершина 52 перемещается относительно обледенелого дорожного покрытия, обеспечивает возможность трения первого участка вершины 52, имеющего больший размер, об обледенелое дорожное покрытие и создает большее сопротивление. Иными словами, первый участок вершины 52 имеет больший размер, чем второй участок, чтобы усилить способность сцепления с обледенелым дорожным покрытием. Второй участок вершины 52 имеет меньший размер, чем первый участок, что облегчает врезание в лед на обледенелом дорожном покрытии.
[0037] Таким образом, в настоящем варианте осуществления вторая сторона имеет небольшой размер, чтобы облегчить врезание вершины 52 в обледенелое дорожное покрытие, а первая сторона имеет большой размер, чтобы усилить способность сцепления вершины 52 с обледенелым дорожным покрытием. Иными словами, форма торцевой поверхности 52a в вершине 52 является такой, что она имеет различные размеры с первой стороны и второй стороны, чтобы соответствовать коротким пикам фиксации и вращению, как описано выше.
[0038] При повороте или скольжении поверхность протектора в шине 10 стремится перемещаться в поперечном направлении шины относительно дорожного покрытия. Конкретно, при низком коэффициенте трения дорожного покрытия при движении по обледенелому дорожному покрытию вершина 50 может немного скользить в поперечном направлении шины относительно обледенелого дорожного покрытия. В этом случае вершина 50 перемещается, соскребая лед, при этом собранный лед скапливается в углубленном участке 72 вершины 50. Таким образом, углубленный участок 72 заполняется собранными ледяными стружками. На ФИГ. 4 представлена схема, показывающая углубленный участок 72, заполненный ледяными стружками. Стрелка на схеме указывает направление перемещения обледенелого дорожного покрытия относительно вершины 52. Из-за ледяных стружек 74, скапливающихся в углубленном участке 72, вершина 52 обеспечена еще одной поверхностью 76 стенки. Поверхность 76 стенки при применении также обеспечивает трение относительно обледенелого дорожного покрытия. Соответственно, вершина 52 лучше сцепляется с обледенелым дорожным покрытием, а сопротивление возрастает.
[0039] Кроме того, вершина 52 включает углубленный участок 72, чтобы сдерживать увеличение объема вершины 52. Сдерживание увеличения объема вершины 52 уменьшает массу вершины 52. Таким образом, происходит уменьшение энергии вершины 52, достигающей и повреждающей дорожное покрытие. В результате, вершина 52, включающая углубленный участок 72, может препятствовать износу дорожного покрытия.
Соответственно, шиповая шпилька 50, включающая вершину 52, может обеспечивать превосходные характеристики на льду транспортного средства и уменьшать износ дорожного покрытия.
[0040] В вершине 52 настоящего варианта осуществления вторая длина периферии торцевой поверхности 52a со второй стороны относительно дна углубленного участка 72 предпочтительно короче первой длины периферии торцевой поверхности 52а с первой стороны относительно дна углубленного участка 72.
В настоящем документе, из двух периферийных зон, соединяющих пару наиболее углубленных доньев углубленного участка 72 с обеих сторон, выражение «периферия торцевой поверхности 52а с первой стороны относительно дна углубленного участка 72» относится к периферии, которая проходит через первый наиболее дистальный концевой участок 68, а выражение «периферия торцевой поверхности 52а со второй стороны относительно дна углубленного участка 72» относится к другой периферии, которая проходит через второй наиболее дистальный концевой участок 70. Таким образом, первая длина и вторая длина относятся к длинам периферийных зон, которые проходят через первый наиболее дистальный концевой участок 68 и второй наиболее дистальный концевой участок 70, соответственно, от одного из пары наиболее углубленных доньев углубленного участка 72 с обеих сторон к другому. В настоящем документе каждое из обозначений «дно» относится к положению на линии профиля между двумя точками, наиболее удаленными от тангенциальной линии, которая касается по меньшей мере двух точек на линии профиля торцевой поверхности 52a, при этом тангенциальная линия представляет собой прямую линию, наклоненную относительно оси 62 симметрии вершины 52 на ± 30 градусов.
[0041] Кроме того, в вершине 52 настоящего варианта осуществления первая максимальная ширина в направлении, ортогональном по отношению к аксиальному направлению оси 62 симметрии первого участка торцевой поверхности 52a с первой стороны относительно дна углубленного участка 72 предпочтительно больше второй максимальной ширины в направлении, ортогональном по отношению к аксиальному направлению оси 62 симметрии второго участка торцевой поверхности 52a со второй стороны относительно дна углубленного участка 72. В настоящем документе термин «первый участок» относится к участку с первой стороны, определяемому положениями пары наиболее углубленных доньев углубленного участка 72 с обеих сторон, а термин «второй участок» относится к участку со второй стороны, определяемому положениями пары наиболее углубленных доньев углубленного участка 72 с обеих сторон. Поскольку первая максимальная ширина больше второй максимальной ширины, можно усилить эффект трения первого участка об обледенелое дорожное покрытие и создания большого сопротивления; также можно усилить эффект врезания второго участка в лед на обледенелом дорожном покрытии.
Следует отметить, что выше описано перемещение вершины 52 во время циклов коротких пиков фиксации и вращения при активной АБС. Однако когда транспортное средство останавливается или трогается с места, проявляются описанные выше эффекты вершины 52. Описанные выше эффекты вершины 52 проявляются также при движении транспортного средства с постоянной скоростью, так как движение создается на расположенном по направлению движения участке поля зацепления участка протектора, а торможение - на участке, расположенном против направления движения.
[0042] Первая зона первого участка торцевой поверхности 52a с первой стороны относительно дна углубленного участка 72 предпочтительно больше второй зоны второго участка торцевой поверхности 52a со второй стороны относительно дна углубленного участка 72.
Кроме того, дно углубленного участка 72 в аксиальном направлении оси 62 симметрии предпочтительно расположено со второй стороны центра 66 масс.
[0043] Предпочтительно форма периферийной зоны торцевой поверхности 52a с первой стороны относительно дна углубленного участка 72 включает первый ортогональный отрезок, расположенный ортогонально по отношению к аксиальному направлению оси 62 симметрии, а форма периферийной зоны торцевой поверхности 52a со второй стороны относительно дна углубленного участка 72 не включает второго ортогонального отрезка, расположенного ортогонально по отношению к аксиальному направлению оси 62 симметрии, или включает второй ортогональный отрезок, при этом длина второго ортогонального отрезка меньше длины первого ортогонального отрезка. В настоящем документе термин «ортогональный отрезок» относится к стороне вдоль прямой линии, проходящей в направлении, ортогональном по отношению к аксиальному направлению оси 62 симметрии. Соответственно, приведение второй стороны в соответствие с передней стороной направления R движения при вращении шины 10 улучшает способность сцепления с обледенелым дорожным покрытием.
[0044] Предпочтительно у торцевой поверхности 52a вершины 52 настоящего варианта осуществления форма периферийной зоны первого участка торцевой поверхности 52a с первой стороны относительно дна углубленного участка 72 является частично такой же, как увеличенная форма, которая увеличена на предварительно заданный коэффициент масштабирования, формы периферийной зоны второго участка торцевой поверхности 52a со второй стороны относительно дна углубленного участка 72. В показанном на ФИГ. 3B примере второй участок имеет треугольную форму, а первый участок имеет треугольную форму без концевого участка, содержащего вершину, т. е. трапециевидную форму. Форма торцевой поверхности 52a является такой, что при увеличении форма одного из двух участков частично совпадает с формой другого участка. Иными словами, большую из двух аналогичных треугольных форм с участком с удаленной вершиной, т. е. трапециевидную форму, можно присоединить к меньшей треугольной форме с образованием зеркально симметричной формы.
[0045] Форма периферийной зоны и увеличенная форма первого участка предпочтительно представляет собой, например, идеальный круг, эллипс или участок многоугольника. На ФИГ. 5A-5K представлены схемы, показывающие примеры форм торцевой поверхности 52a вершины 52 настоящего варианта осуществления. Многоугольник предпочтительно представляет собой треугольник, четырехугольник, пятиугольник или шестиугольник.
[0046] Кроме того, для расстояния L1 от некоторой точки в аксиальном направлении оси 62 симметрии дна углубленного участка 72 до первого наиболее дистального концевого участка 68 и расстояния L2 от некоторой точки в аксиальном направлении оси 62 симметрии дна углубленного участка 72 торцевой поверхности 52a до второго наиболее дистального концевого участка 70 характерно соотношение L1/L2 в диапазоне от 1,0 до 5,0. На ФИГ. 6 представлена схема для описания расстояний L1, L2. Когда соотношение L1/L2 составляет менее 1,0, центр 66 масс находится слишком близко ко второй стороне. Это облегчает врезание второго участка вершины 52 в дорожное покрытие и увеличивает износ дорожного покрытия. Когда соотношение L1/L2 составляет более 5,0, центр 66 масс находится слишком близко к первой стороне. В результате, эффект трения на обледенелом дорожном покрытии и создания большого сопротивления невозможно обеспечить в достаточной степени. Соотношение L1/L2 предпочтительно находится в диапазоне от 1,5 до 3,0.
[0047] Как показано на ФИГ. 3B, форма профиля верхней торцевой поверхности 54a участка 54 корпуса предпочтительно аналогична форме описанной выше конфигурации торцевой поверхности 52a вершины 52. На ФИГ. 7 представлена схема для описания примера формы верхней торцевой поверхности 54a.
Конкретно, верхняя торцевая поверхность 54a участка 54 корпуса предусмотрена такой, чтобы из нее выступала вершина 52, и включает ось 82 симметрии верхней торцевой поверхности, центр 86 масс верхней торцевой поверхности и углубленный участок 92 верхней торцевой поверхности.
Ось 82 симметрии верхней торцевой поверхности представляет собой ось осевой симметрии для формы профиля верхней торцевой поверхности 54a, которая определяет зеркально симметричную форму верхней торцевой поверхности 54a. Центр 86 масс верхней торцевой поверхности представляет собой центр масс формы верхней торцевой поверхности 54a, смещенный к первой стороне относительно средней точки 84 верхней торцевой поверхности на оси 82 симметрии верхней торцевой поверхности в диапазоне, охватываемым верхней торцевой поверхностью 54a в аксиальном направлении оси 82 симметрии верхней торцевой поверхности.
Углубленный участок 92 верхней торцевой поверхности представляет собой участок, углубленный внутрь верхней торцевой поверхности 54a и предусмотренный на периферии верхней торцевой поверхности 54a, проходящей между третьим наиболее дистальным концевым участком 88, расположенным на оси 82 симметрии верхней торцевой поверхности дальше всего от центра 86 масс верхней торцевой поверхности с первой стороны, и четвертым наиболее дистальным концевым участком 90, расположенным на оси 82 симметрии верхней торцевой поверхности дальше всего от центра 86 масс верхней торцевой поверхности со второй стороны.
Верхняя торцевая поверхность 54a участка 54 корпуса имеет описанную выше форму, что позволяет верхней торцевой поверхности 54a также функционировать относительно дорожного покрытия аналогично вершине 52 при соприкосновении с дорожным покрытием. Таким образом, верхняя торцевая поверхность 54a участка 54 корпуса описанной выше формы характеризуется теми же эффектами, что и вершина 52.
[0048] Шиповая шпилька 50, оснащенная вершиной 52 и участком 54 корпуса, установлена в пневматической шине с обозначенным направлением вращения шины. Шиповая шпилька установлена таким образом, что вторая сторона, в отличие от первой стороны, соответствует направлению движения при вращении шины. Такая пневматическая шина может быть обеспечена в соответствии с настоящим вариантом осуществления.
[0049] Эксперимент
Для проверки эффектов настоящего варианта осуществления были изготовлены вершины с различной формой торцевых поверхностей и шиповые шпильки (примеры 1-6, стандартный пример). Для шиповых шпилек по примерам 1-5 использовали шиповую шпильку, показанную на ФИГ. 3A-3C, при этом изменяли размер торцевой поверхности 52a треугольной формы и трапециевидной формы. Шиповая шпилька стандартного примера включала торцевую поверхность вершины квадратной формы (с четырьмя закругленными угловыми участками) и верхнюю торцевую поверхность и нижний фланец участка корпуса квадратной формы (с четырьмя закругленными угловыми участками). Кроме того, форма торцевой поверхности 52a примера 6 частично перекрывала круглые формы, показанные на ФИГ. 5A, форма торцевой поверхности 54a частично перекрывала круглые формы, сходные с формой торцевой поверхности 52a, а форма профиля нижнего фланца была прямоугольной (с четырьмя закругленными угловыми участками). Для стандартного примера и всех примеров площадь торцевой поверхности была одинаковой.
Изготовленные шиповые шпильки устанавливали в шине, показанной на ФИГ. 1 и 2, и эту шину устанавливали на транспортное средство. Шину, имеющую размерный фактор шины 205/50R16, устанавливали на диске размером 6,5 дюйма и накачивали воздухом до давления 230 кПа. Используемое транспортное средство представляло собой пассажирский автомобиль с приводом на передние колеса (переднеприводной автомобиль) с рабочим объемом двигателя 2000 куб. см., оснащенный системой АБС.
[0050] Для оценки эксплуатационных характеристик шиповой шпильки описанный выше автомобиль приводили в движение и измеряли путь торможения на обледенелом дорожном покрытии и величину износа дорожного покрытия. Конкретно, выполняли полное торможение с включенной системой АБС при вождении автомобиля по обледенелому дорожному покрытию со скоростью 40 км/ч и измеряли путь торможения. Величину износа дорожного покрытия измеряли путем измерения разности массы обломка гранита, помещаемого на дорожное покрытие до и после того, как автомобиль проезжал по граниту 200 раз со скоростью 100 км/ч.
Результаты оценки показаны ниже в таблице 1. Значения результатов оценки представляют собой значения, обратно пропорциональные пути торможения и величине износа дорожного покрытия, выраженные в виде индексных значений, причем стандартному примеру присвоена величина 100. Большие индексные значения указывают на лучшие характеристики торможения (характеристики на льду) и свойства, предотвращающие износ дорожного покрытия. Знак ← в таблице 1 указывает на то, что введенные данные совпадают с данными ячейки слева.
[0051] [Таблица 1]
Стандартный пример
Пример 1
Пример 2
Пример 3
Пример 4
Пример 5
Пример 6
Форма торцевой поверхности
Прямоугольная
ФИГ. 3B
←
←
←
←
ФИГ. 5A
Форма верхней торцевой поверхности
Прямоугольная
ФИГ. 3B
←
←
←
←
ФИГ. 5A
Соотношение L1/L2
-
0,8
1,0
2,0
5,0
5,2
1,5
Характеристики торможения
100
107
111
110
108
104
108
Свойства, предотвращающие износ дорожного покрытия
100
103
106
108
110
106
113
[0052] Как видно из сравнения стандартного примера и примеров 1-6 в таблице 1, шиповая шпилька и пневматическая шина настоящего варианта осуществления обеспечивают превосходные характеристики торможения транспортного средства и уменьшают износ дорожного покрытия.
Кроме того, видно, что соотношение L1/L2 предпочтительно находится в диапазоне от 1,0 до 5,0.
[0053] Приведенная выше информация представляет собой подробное описание пневматических шин и шиповых шпилек в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения. Однако пневматические шины и шиповые шпильки в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения не ограничены представленными выше вариантами осуществления или примерами и могут быть улучшены или модифицированы различными способами в пределах объема настоящего изобретения.
Перечень позиционных обозначений
[0054] 10 - пневматическая шина
12 - слой каркаса
14 - слой брекера
14a, 14b - элемент брекера
15 - защитный слой брекера
16 - сердечник борта
18 - резиновый элемент протектора
18a - резиновый элемент протектора верхнего слоя
18b - резиновый элемент протектора нижнего слоя
20 - боковой резиновый элемент
22 - резиновый элемент вкладыша борта
24 - резиновый элемент бортовой ленты
26 - резиновый элемент гермослоя
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
52a - торцевая поверхность
54 - участок корпуса
54a - верхняя торцевая поверхность
56 - верхний фланец
58 - нижний фланец
60 - шейка
62 - ось симметрии
64 - средняя точка
66 - центр масс
68 - первый наиболее дистальный концевой участок
70 - второй наиболее дистальный концевой участок
72 - углубленный участок
74 - ледяные стружки
76 - поверхность стенки
82 - ось симметрии верхней торцевой поверхности
84 - средняя точка верхней торцевой поверхности
86 - центр масс верхней торцевой поверхности
88 - третий наиболее дистальный концевой участок
90 - четвертый наиболее дистальный концевой участок
92 - углубленный участок верхней торцевой поверхности