ПРОТИВОСКОЛЬЗЯЩИЙ ШИП И ШИНА ДЛЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
ANTISKID STUD AND AUTOMOTIVE TIRE

Настоящее изобретение относится к противоскользящему шипу, который включает в себя корпус, снабженный базовым фланцем, а также стержень, который образует поверхность сцепления и износа противоскользящего шипа и который установлен частично внутри конца корпуса, противоположного по отношению к базовому фланцу. Изобретение также относится к шине для транспортного средства.
Противоскользящие шипы используются для увеличения трения в особенности в шинах для транспортных средств при движении по покрытым льдом и занесенным снегом поверхностям. В шипованных шинах несколько противоскользящих шипов установлены по окружности шины на протекторе шины. Противоскользящий шип включает в себя корпус и твердосплавный стержень.
Корпус обычно является цилиндрическим или имеет какую-либо другую форму. В корпусе имеется базовый фланец, который предотвращает отсоединение противоскользящего шипа от протектора. Кроме того, на конце корпуса, противоположном по отношению к базовому фланцу, имеется стержень, который образует поверхность сцепления и износа противоскользящего шипа. На практике в большинстве случаев только стержень выступает из протектора и врезается в лед и снег. Поскольку шины для транспортных средств также используются для движения по свободным от льда и твердым поверхностям, например, по асфальту, стержень обычно изготавливают из твердого сплава для обеспечения достаточной износостойкости.
Стержень, который имеет диаметр, составляющий только несколько миллиметров, создает высокое поверхностное давление на поверхность дороги. Другими словами, стержень эффективно врезается в лед и снег. Однако на свободной от льда поверхности дороги воздействие стержня, вызывающее износ, оказывает значительное отрицательное влияние. Другими словами, поверхность дороги, такая как асфальт, изнашивается и обычно становится изрезанной бороздами. В то же время стержень изнашивается с образованием скругленной формы, в результате чего уменьшается трение, создаваемое на льду и на снегу. По мере износа стержня корпус противоскользящего шипа также изнашивается. Таким образом, эксплуатационный срок службы противоскользящего шипа является коротким по сравнению с эксплуатационным сроком службы шины. По мере износа корпуса противоскользящий шип также начинает наклоняться все больше и больше, что вызывает напряжения в протекторе и обычно в конце концов приводит к отсоединению противоскользящего шипа.
В патенте Канады № 979342 раскрыт пластиковый корпус для противоскользящего шипа, в котором имеется металлическая оболочка. Оболочка предназначена для усиления корпуса и для защиты его от изнашивающего воздействия песка, который попадает в зону между противоскользящим шипом и окружающей его шиной.
Изобретение предназначено для создания противоскользящего шипа нового типа, фрикционные свойства которого лучше, чем у ранее известных шипов, но воздействие которого, вызывающее износ поверхности дороги, меньше, чем изнашивающее воздействие известных шипов. В то же время износостойкость противоскользящего шип лучше, чем у ранее известных шипов. Изобретение также предназначено для создания нового типа шины для транспортного средства, у которой свойства сцепления с дорогой и держания дороги лучше, чем у ранее известных шин. Отличительные признаки противоскользящего шипа согласно настоящему изобретению приведены в пункте 1 формулы изобретения. Соответственно, отличительные признаки шины для транспортного средства согласно изобретению приведены в пункте 14 формулы изобретения. В противоскользящем шипе согласно изобретению имеется больше поверхностей сцепления, чем в обычном шипе. Таким образом, во-первых, фрикционные свойства противоскользящего шипа находятся на совершенно новом уровне. Кроме того, имеется больше поверхностей износа, чем обычно в противоскользящем шипе. Таким образом, износ противоскользящего шипа будет меньше, чем у ранее известных шипов, что обеспечивает увеличение эксплуатационного срока службы противоскользящего шипа. В случае необходимости противоскользящий шип согласно изобретению может быть изготовлен более легким, чем ранее, без ухудшения других его свойств. Шина для транспортного средства согласно изобретению отлично функционирует на разных типах поверхностей дороги без чрезмерного износа, вызывающего ненужный износ также поверхности дороги.
В дальнейшем изобретение описано подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи, иллюстрирующие некоторые варианты осуществления изобретения. На чертежах:
фиг.1а - вид сбоку одного варианта осуществления противоскользящего шипа согласно изобретению;
фиг.1b - сечение противоскользящего шипа с фиг.1а;
фиг.1с - поперечное сечение примера вариантов осуществления противоскользящего шипа согласно изобретению; и
фиг.1d - противоскользящий шип согласно изобретению, присоединенный к шине, в разных рабочих положениях.
Фиг.1а показывает вид сбоку противоскользящего шипа согласно изобретению. Противоскользящий шип включает в себя корпус 11, снабженный базовым фланцем 10. Форма и материал корпуса могут варьироваться в разных вариантах осуществления. Форма и даже местоположение базового фланца также могут варьироваться в разных вариантах осуществления. Также могут быть предусмотрены несколько базовых фланцев. Тем не менее, базовый фланец стремится обеспечить сохранение положение и ориентации противоскользящего шипа на протекторе. Кроме того, противоскользящий шип включает в себя стержень 13, установленный внутри конца 12 корпуса, противоположного по отношению к базовому фланцу 11. Стержень 13 прикреплен к корпусу, например, посредством фрикционного соединения или посредством пайки мягким припоем. Стержень образует поверхность сцепления и износа противоскользящего шипа. В соответствии с изобретением противоскользящий шип дополнительно включает в себя включает втулку 14, установленную вокруг корпуса 11, для образования второй поверхности сцепления в противоскользящем шипе. Втулка имеет несколько поразительных характеристик. Втулка также предпочтительно образует вторую поверхность износа. В нормальной ситуации только стержень входит в контакт с поверхностью дороги (см. фиг.1d). В этом случае противоскользящий шип функционирует соответственно известным противоскользящим шипам. В ситуации скольжения противоскользящий шип начинает поворачиваться, когда втулка также сцепляется с поверхностью дороги, например, со слоем льда. В этом случае край втулки фактически служит в качестве поверхности сцепления. Повернутый противоскользящий шип показан с правой стороны фиг.1d. Использование по назначению может быть выбрано посредством выбора материала. Втулка предпочтительно изготовлена из износостойкого материала, так что втулка обеспечит увеличение эксплуатационного срока службы противоскользящего шипа. Достаточно твердый материал также будет выдерживать использование без скругления, так что фрикционные свойства противоскользящего шипа останутся хорошими в течение как можно более продолжительного времени. В большинстве случаев втулка и края образуют или одну дополнительную поверхность сцепления, или одну дополнительную поверхность износа для противоскользящего шипа. В наиболее предпочтительном случае поверхности сцепления и износа образуются одновременно. В разных вариантах осуществления поверхности сцепления и/или износа могут варьироваться по форме и количеству.
В одном варианте осуществления стержень образует основную поверхность сцепления и износа в противоскользящем шипе, в то время как втулка функционирует только тогда, когда противоскользящий шип поворачивается. Таким образом, верхняя поверхность 15 втулки 14 находится по существу на том же уровне, что и указанный конец 12 (см. фиг.1b). Другими словами, верхняя поверхность 15 втулки 14 на стороне стержня 13 находится по существу на том же уровне, что и конец 12 корпуса 11, противоположный по отношению к базовому фланцу 10. В этом случае втулка находится достаточно далеко от верхней поверхности стержня и, следовательно, не касается поверхности дороги во время нормального вождения. С другой стороны, втулка будет защищать корпус непосредственно вплоть до его верхней поверхности, когда противоскользящий шип поворачивается в ситуации скольжения. В то же время существует возможность изготовления корпуса из более мягкого и более легкого материала, чем обычно. Другими словами, материал втулки 14 является более твердым, чем материал корпуса 11. В соответствии с изобретением втулка изготовлена из твердого сплава или из материала, аналогичного твердому сплаву. В соответствии с изобретением твердость по Виккерсу материала втулки составляет, по меньшей мере, 1200. Таким образом, края втулки будут оставаться острыми, так что свойства сцепления втулки остаются хорошими в течение продолжительного времени. Более мягкий металл, чем этот, быстро стал бы скругленным, так что он быстро утратил бы свои свойства сцепления. Поскольку втулка, со своей стороны, также образует поверхность износа, материал корпуса может быть выбран более свободно, чем ранее. В соответствии с изобретением корпус 11 может быть выполнен из пластика или композиционного материала. Противоскользящий шип в этом случае будет более легким, чем ранее. Например, корпус может быть полностью изготовлен из пластика, при этом в данном случае стержень и втулка будут единственными металлическими компонентами. Очевидно, что в этом случае вес будет меньше, чем предельные значения, заданные нормативными документами/правилами. Корпус также может быть изготовлен из черного или цветного металла, например, из алюминия.
Фиг.1с показывает разные поперечные сечения для противоскользящего шипа. Втулка может быть полностью цилиндрической, но предпочтительно имеется, по меньшей мере, выступ 16 в поперечном сечении втулки 14. В этом случае будет создан противоскользящий шип с непревзойденными фрикционными свойствами. В примерах придания формы поперечные сечения втулки являются особыми, так что создаются заостренные элементы, которые эффективно врезаются в лед. Для создания наилучшего фрикционного эффекта имеются несколько выступов, которые расположены симметрично вокруг окружной периферии втулки. В то же время противоскользящий шип может быть установлен в шине в любом месте. С другой стороны, за счет выполнения асимметричной втулки фрикционные свойства, обеспечиваемые противоскользящим шипом, могут быть настроены желательным образом. Например, некоторые из противоскользящих шипов могут быть выставлены для максимизации сцепления шины с дорогой в продольном направлении, когда остальные противоскользящие шипы увеличивают сцепление в поперечном направлении. Форма поперечных сечений корпуса и стержня, а также базового фланца может варьироваться в разных вариантах осуществления.
Втулка может быть прикреплена к корпусу разными способами. Способ прикрепления зависит в значительной степени от выбора материалов. Между корпусом 11 и втулкой 14 предпочтительно имеется соединение с фрикционными сцеплением. Таким образом, например, твердосплавная втулка может быть закреплена поверх пластикового корпуса. В случае необходимости форма корпуса может быть использована для удерживания втулки на месте. Например, корпус может быть отформован из пластика, при этом втулка служит в качестве формы. Вместо соединения с фрикционным сцеплением или так же, как и соединение с фрикционным сцеплением, соединение может быть выполнено с помощью каких-либо других средств. Например, втулка может быть припаяна твердым припоем или даже приклеена.
Износ противоскользящего шипа можно регулировать посредством задания размеров и выбора материалов. Противоскользящий шип предпочтительно изнашивается с такой же скоростью, что и шина, когда фрикционные свойства и свойства удерживания шипа будут наилучшими. По мере износа стержня втулка и корпус также изнашиваются. Во втором варианте осуществления втулка образует основную поверхность сцепления и износа в противоскользящем шипе, при этом стержень служит в качестве инициирующего стержня. Другими словами, стержень выполнен с возможностью образования вспомогательной поверхности сцепления и/или износа. В этом случае используется стержень, который имеет меньшие размеры, но является более твердым, чем ранее, при этом указанный стержень в то же время вдавливается в поверхность дороги легче, чем ранее. Диаметр стержня может быть таким, что он будет составлять даже половину диаметра стержня в известных шипах. В ситуации скольжения инициирующий стержень, который давит на поверхность дороги, обеспечивает наклон противоскользящего шипа, вызывающий эффективное врезание втулки в поверхность дороги, в особенности в лед. Когда стержень выполнен с меньшими размерами, также уменьшается изнашивающее воздействие противоскользящего шипа.
Задание размеров втулки, естественно, зависит от размеров корпуса. Тем не менее, новая и неожиданная характеристика сцепления и износа обеспечивается посредством сравнительно тонкой втулки. В соответствии с изобретением толщина t стенки втулки 14 составляет менее половины диаметра s сердцевины корпуса 11. При уменьшении толщины стенки втулка остается некоторым образом острой, при этом скорость износа также увеличивается. С другой стороны, при использовании придания формы/профилирования толщина стенки может быть увеличена для увеличения износостойкости.
Фиг.1d показывает часть протектора 17 шины для транспортного средства. Протектор представляет собой самую дальнюю от центра часть шины транспортного средства, в которой имеются, например, канавки для отвода воды и ребра, а также глухие отверстия (не показаны) для шипов транспортного средства. В шине для транспортного средства имеются десятки противоскользящих шипов, при этом, по меньшей мере, некоторые из них представляют собой противоскользящие шипы 18 согласно изобретению. Подобная шина для транспортного средства будет обеспечивать хорошее держание дороги на льду и снегу. Кроме того, шина для транспортного средства будет сохранять свои свойства, несмотря на износ поверхности износа и противоскользящего шипа. На фиг.1d имеется тонкий слой льда между поверхностью дороги и шиной для транспортного средства, в который врезаются стержень и втулка. Посредством противоскользящего шипа согласно изобретению, износ поверхности дороги уменьшается, но, тем не менее, свойства сцепления с дорогой и держания дороги улучшаются. Кроме того, противоскользящие шипы 18 установлены в протекторе 17 таким образом, что в ситуации скольжения стержень 13 обеспечивает наклон противоскользящего шипа 18 так, что втулка 14 образует вторую поверхность сцепления.