ПРОТИВОСКОЛЬЗЯЩИЙ ШИП ДЛЯ АВТОМОБИЛЬНОЙ ШИНЫ
ANTI-SLIP STUD FOR CAR TIRE

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к противоскользящему шипу для автомобильной шины. Изобретение также относится к автомобильной шине, оснащенной противоскользящими шипами, в частности, к пневматической шине для автомобиля.
Уровень техники
В области шин для автомобилей известно, что устанавливают противоскользящие шипы в зимние шины, разработанные конкретно для заснеженных и обледенелых дорог для улучшения сцепления с дорогой.
Функция шипов состоит в том, чтобы «врезаться» в лед и создавать тем самым механический контакт между поверхностью опоры и шиной, особенно в ситуациях, когда не обеспечивается необходимый результат только за счет резины шины и сформированного в ней рисунка. Противоскользящий шип, как правило, содержит тело противоскользящего шипа и наконечник противоскользящего шипа. Наконечник противоскользящего шипа или его часть предназначены для контакта с поверхностью опоры.
Раскрытие сущности изобретения
Целью изобретения является обеспечение нового типа противоскользящего шипа. Другой целью изобретения является обеспечение автомобильной шины, оснащенной такими противоскользящими шипами.
Противоскользящий шип для автомобильной шины так же, как и автомобильная шина согласно изобретению, отличается тем, что будет определено в независимых пунктах формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления изобретения представлены в зависимых пунктах формулы изобретения.
Благодаря противоскользящему шипу, представленному в данном документе, можно осуществить противоскользящий шип, который изнашивает дорожную поверхность в меньшей степени, но который может иметь подходящие свойства сцепления с дорогой, несмотря на его уменьшенный эффект износа дорожной поверхности.
Противоскользящий шип содержит тело, которое содержит стержень и нижний фланец. Диаметр нижнего фланца по существу больше диаметра стержня противоскользящего шипа. Кроме того, противоскользящий шип содержит накладку шипа, расположенную по меньшей мере частично под нижним фланцем указанного противоскользящего шипа. Указанное тело предпочтительно изготовлено из металла, но могут быть использованы и другие подходящие материалы. Как правило, противоскользящий шип также содержит наконечник противоскользящего шипа, который может состоять, например, из твердого металла или керамики, но могут быть использованы и другие подходящие материалы.
Благодаря новому решению, в котором противоскользящий шип содержит накладку шипа, износ дорожной поверхности можно значительно уменьшить, по сравнению с противоскользящим шипом без накладки шипа. Накладка шипа предпочтительно расположена по меньшей мере большей частью под нижним фланцем противоскользящего шипа.
В примере накладка противоскользящего шипа может находиться в непосредственном контакте с нижним фланцем противоскользящего шипа, при этом, например, не предусматривается отдельный клеевой слой между накладкой шипа и нижним фланцем. Этот пример может быть особенно предпочтительным, если накладка шипа прикреплена к автомобильной шине еще на стадии вулканизации.
Предпочтительно, например, клеевой слой предусмотрен между накладкой шипа и нижним фланцем. Таким образом, установка противоскользящего шипа может быть более простой, накладка шипа крепится к нижнему фланцу с помощью клеевого слоя. Благодаря клеевому слою противоскользящий шип может быть установлен в шину как единое целое; другими словами, накладку шипа и тело противоскользящего шипа не нужно крепить к шине по отдельности. Кроме того, износ накладки шипа может быть уменьшен, если накладка шипа и нижний фланец склеены, так как таким образом можно предотвратить смещение накладки шипа относительно нижнего фланца.
Предпочтительно, накладка шипа расположена по меньшей мере частично, предпочтительно по меньшей мере большей частью ниже тела, предпочтительно нижнего фланца противоскользящего шипа. С помощью накладки шипа, расположенной по меньшей мере частично ниже тела противоскользящего шипа, можно эффективно влиять на определенные свойства противоскользящего шипа и шины. Таким образом, накладка шипа может значительно улучшить, например, свойства сцепления шины с дорогой на обледенелой дорожной поверхности.
Таким образом, противоскользящий шип для автомобильной шины содержит тело противоскользящего шипа, которое содержит нижний фланец на нижнем конце тела шипа и стержень, отходящий от нижнего фланца. Кроме того, противоскользящий шип содержит накладку противоскользящего шипа, имеющую допустимую толщину от 0,4 мм до 3 мм. Накладка шипа соответствующим образом расположена по меньшей мере частично под указанным нижним фланцем.
Накладка шипа содержит полимерный материал и предпочтительно изготовлена из него, твердость которого по существу зависит от температуры окружающей среды.
Предпочтительно, накладка шипа изготовлена из полимерного материала, при этом полимерный материал выполнен с возможностью размягчения при высоких температурах окружающей среды так, что твердость накладки шипа по Шору составляет не более 55 при температуре окружающей среды +22°С, и с возможностью затвердевания при низких температурах так, что твердость накладки шипа по Шору составляет по меньшей мере 60 при температуре окружающей среды -25°С. Кроме того, в варианте осуществления изобретения, твердость накладки шипа по Шору предпочтительно составляет не более 95 при температуре окружающей среды -25°С.Затвердевание накладки шипа в условиях пониженной температуры обеспечивает противоскользящий шип лучшей опорой и, таким образом, обеспечивает лучшие свойства сцепления шины с дорогой. Другими словами, затвердевание накладки шипа может увеличить усилие противоскользящего шипа, так как противоскользящий шип, таким образом, не может по существу проникать в шину, в результате чего проникновение шипа в лед становится больше и сцепление шины с дорогой может быть значительно лучше. В условиях повышенных температур накладка шипа может по существу размягчаться, в результате чего размягчение накладки шипа может способствовать проникновению тела шипа в шину, в результате чего можно уменьшить усилие шипа и динамическое воздействие шипа, таким образом, можно уменьшить износ дороги.
В варианте осуществления изобретения твердость противоскользящего шипа по Шору составляет не более 38 и предпочтительно не более 30 при температуре окружающей среды 40°С. Таким образом, твердость накладки противоскользящего шипа по Шору может составлять предпочтительно по меньшей мере 70, более предпочтительно по меньшей мере 80 и наиболее предпочтительно по меньшей мере 88 при температуре окружающей среды -25°С.Такой противоскользящий шип может иметь особенно хорошие свойства, учитывая изменения температуры окружающей среды. Чем больше разница в твердости накладки шипа при разных температурах, тем больше влияние накладки шипа на сцепление шины с дорогой в холодную погоду и на износ дороги в теплую погоду.
В варианте осуществления изобретения твердость накладки противоскользящего шипа по Шору составляет от 40 до 55 при температуре окружающей среды 25°С и/или твердость накладки противоскользящего шипа по Шору составляет от 60 до 75 при температуре окружающей среды -25°С.Таким образом, влияние накладки шипа может быть особенно эффективным как в условиях пониженной температуры, так и в условиях повышенной температуры.
В данной заявке толщина накладки шипа относится к толщине накладки шипа, когда противоскользящий шип находится в положении покоя, то есть, когда противоскользящий шип не подвергается воздействию внешних усилий, таких как давление, вызванное дорожной поверхностью.
Толщина накладки шипа может составлять по меньшей мере 0,4 мм, более предпочтительно по меньшей мере 0,7 мм и наиболее предпочтительно по меньшей мере 0,9 мм. Кроме того, толщина накладки шипа может составлять не более 3 мм, предпочтительно не более 2,5 мм, более предпочтительно не более 2,0 мм и наиболее предпочтительно не более 1,5 мм. За счет применения накладки шипа, имеющей указанную толщину, свойства сцепления противоскользящего шипа с дорогой в зависимости от износа дорожной поверхности могут быть особенно подходящими. Кроме того, производство автомобильной шины может быть более эффективным в сравнении с накладкой шипа, имеющей другую толщину. Накладка шипа приведенной толщины может в достаточной степени сжиматься, чтобы уменьшить износ дорожной поверхности, а также является причиной того, что наконечник противоскользящего шипа выступает из шины, чтобы в достаточной степени обеспечить шине хорошее сцепление с дорогой на обледенелой дорожной поверхности. Более того, установка накладки шипа толще приведенной может представлять сложность, а производство накладки шипа тоньше приведенной может представлять особенную сложность.
Площадь внутренней поверхности накладки шипа, т.е. поверхность, по существу обращенная к нижнему фланцу, составляет по меньшей мере 10%, предпочтительно по меньшей мере 30%, более предпочтительно по меньшей мере 50% и наиболее предпочтительно по меньшей мере 80% нижней поверхности нижнего фланца противоскользящего шипа. Кроме того, площадь внутренней поверхности накладки шипа может быть не более 120%, подходящим образом не более 110%, предпочтительно не более 100%, более предпочтительно не более 90% и наиболее предпочтительно не более 80% нижней поверхности нижнего фланца противоскользящего шипа. Площадь внутренней поверхности накладки шипа может составлять, например, от 30% до 90% нижней поверхности нижнего фланца противоскользящего шипа. Регулирование свойств сцепления шины с дорогой можно значительно улучшить за счет использования накладки шипа, имеющей указанный размер по отношению к площади нижнего фланца.
Площадь внешней поверхности накладки шипа может составлять по меньшей мере 10%, предпочтительно по меньшей мере 30%, более предпочтительно по меньшей мере 50% и наиболее предпочтительно по меньшей мере 70% нижней поверхности нижнего фланца противоскользящего шипа. Кроме того, площадь внешней поверхности накладки шипа может составлять не более 120%, подходящим образом не более 110%, предпочтительно не более 100%, более предпочтительно не более 90% и наиболее предпочтительно не более 80% нижней поверхности нижнего фланца противоскользящего шипа. Площадь внешней поверхности накладки шипа может составлять, например, от 30% до 90% нижней поверхности нижнего фланца противоскользящего шипа. Регулирование свойств сцепления шины с дорогой можно значительно улучшить, а износ дорожной поверхности можно значительно уменьшить за счет использования накладки шипа, имеющей указанный размер по отношению к площади нижнего фланца.
Накладка противоскользящего шипа перекрывает подходящим образом по меньшей мере 10%, предпочтительно по меньшей мере 25%, более предпочтительно по меньшей мере 40% и наиболее предпочтительно по меньшей мере 55% нижней поверхности нижнего фланца противоскользящего шипа. Более того, накладка шипа перекрывает соответственно не более 100%, предпочтительно не более 90%, более предпочтительно не более 80% и наиболее предпочтительно не более 70% нижней поверхности нижнего фланца. Накладка шипа может перекрывать, например, от 30% до 80% нижней поверхности нижнего фланца. В таком случае преимущества накладки шипа могут быть более выраженными. Преимуществом этого варианта осуществления изобретения может быть, например, более точная регулируемость свойств противоскользящего шипа. Например, регулирование свойств сцепления шины с дорогой может быть значительно улучшено за счет использования накладки шипа, перекрывающей указанную часть нижней поверхности нижнего фланца. Кроме того, преимущества накладки шипа могут стать более выраженными, так что износ дороги при повышенных температурах может быть значительно снижен, когда накладка шипа перекрывает указанную часть нижней поверхности нижнего фланца.
В варианте осуществления изобретения внешняя поверхность накладки противоскользящего шипа расположена под нижним фланцем противоскользящего шипа. Предпочтительно, внутренняя поверхность накладки противоскользящего шипа расположена под нижним фланцем противоскользящего шипа. Таким образом, свойства противоскользящего шипа могут быть более предсказуемы.
Предпочтительно, форма нижней части накладки шипа может быть по меньшей мере по существу симметричной. Таким образом, накладка шипа может быть сконструирована таким образом, что она может быть разделена на две равные части, которые являются по меньшей мере по существу зеркальными отображениями друг друга. Зеркальные отображения могут отличаться друг от друга, например, элементом, имеющим относительно небольшое воздействие на свойства накладки шипа, например, выступом или желобком, упрощающим установку. Влияние по существу симметричного противоскользящего шипа на свойства шины может быть определено более точно, чем раньше, уже во время изготовления противоскользящего шипа.
Форма нижней части накладки шипа может быть выбрана, например, из приведенного ниже перечня:
- круг,
- овал,
- форма нижнего фланца противоскользящего шипа,
- треугольник,
- прямоугольник,
- пятиугольник,
- многоугольник и
- узкая полоса, такая как кольцеобразная полоса.
Вместо них возможно применение другой формы накладки шипа. Форма узкой полосы предпочтительно представляет собой форму бесконечной петли.
В варианте осуществления изобретения форма накладки шипа может иметь вид узкой полосы, так что накладка шипа предпочтительно образует бесконечную петлю. Таким образом, при контакте с дорогой накладка шипа может быть более эффективно сжата в полый центр и амортизирующее действие накладки шипа может быть улучшено. Свободное пространство в центре накладки шипа может обеспечить материалу накладки шипа пространство для деформации и упростить втягивание шипа при контакте с дорожным покрытием, уменьшая усилие шипа, динамическое воздействие, а также износ дороги.
Предпочтительно, форма накладки шипа является круглой и/или соответствует форме нижнего фланца. Такая форма накладки шипа может упростить установку противоскользящего шипа. Указанная форма может быть особенно предпочтительна с ориентированными шипами, т.е. шипами, которые устанавливаются в заданной ориентации. В примере форма накладки шипа, соответствующая форме нижнего фланца, является полосообразной. Накладка шипа в форме бесконечной петли может быть проще в установке и выравнивании в сравнении с полосообразной формой, отличной от формы бесконечной петли.
Накладка шипа может содержать отверстие. В качестве альтернативы или в дополнение, накладка шипа может содержать вогнутый участок. Отверстие и/или вогнутый участок в накладке шипа соответственно расположены на внутренней поверхности и/или внешней поверхности, предпочтительно посередине или по существу посередине внутренней поверхности и/или внешней поверхности накладки шипа. Предпочтительно, отверстие и/или вогнутый участок в накладке шипа расположен на внутренней поверхности накладки шипа. Благодаря отверстию и/или вогнутому участку накладки шипа расширение накладки шипа может быть более регулируемым. Отверстие и/или вогнутый участок в накладке шипа может обеспечить пространство для расширения накладки шипа, тем самым свойства противоскользящего шипа могут быть более регулируемыми при различных температурах. При контакте с дорогой накладка шипа с отверстием и/или вогнутым участком может сжиматься более эффективно благодаря полому центру, тем самым амортизирующее действие накладки шипа может быть улучшено. Отверстие и/или вогнутый участок в накладке шипа может упростить втягивание шипа при контакте и уменьшить усилие шипа, динамическое воздействие и износ дороги.
Дополнительно или в качестве альтернативы, накладка шипа может иметь направляющий элемент, такой как желобок и/или выступ, на одном или более участках, например, на одном или более краевых участках. Указанный направляющий элемент, такой как выступ или желобок, упрощает расположение накладки шипа в требуемой ориентации, например, по отношению к форме нижнего фланца. Это может упростить изготовление и/или установку противоскользящего шипа.
Противоскользящий шип с накладкой шипа может иметь различные преимущества. Противоскользящий шип с накладкой шипа может гасить динамическое воздействие и усилие шипа по сравнению с противоскользящим шипом без накладки шипа, когда противоскользящий шип не требуется для обеспечения сцепления. Таким образом, вредный шум, вызванный шиной, может быть значительно снижен. Кроме того, износ дорого, вызываемый шиной может быть значительно снижен. Кроме того, противоскользящий шип с накладкой шипа может усилить динамическое воздействие и усилие противоскользящего шипа, когда температура окружающей среды опускается ниже температуры затвердевания, так что противоскользящий шип обеспечивает достаточное усилие шипа для улучшения силы сцепления шины до подходящего уровня.
В варианте осуществления изобретения накладка противоскользящего шипа выполнена из полимерного материала, твердость которого меняется в зависимости от сил, действующих на накладку шипа так, что сцепление противоскользящего шипа с дорогой улучшается, когда силы, действующие на накладку шипа изменяются, например, при торможении или ускорении.
Предпочтительно при температуре окружающей среды выше 0°С, накладка шипа представляет собой упругую деталь, способную принимать свою первоначальную форму после сжатия. Предпочтительно, накладка шипа выполнена или по меньшей мере в основном изготовлена из эластомерного материала, способного принимать свою первоначальную форму после сжатия при температуре окружающей среды выше 0°С.Это может значительно снизить износ дороги, когда температура окружающей среды достаточно высокая, чтобы на поверхности дороги не образовывался лед; кроме того, накладка шипа, восстанавливающая свою первоначальную толщину может улучшить свойства сцепления противоскользящего шипа с дорогой при температурах ниже температуры затвердевания.
В варианте осуществления изобретения накладка шипа содержит
- по меньшей мере 10 м.ч. бутадие нети рольного каучука (SBR, от англ. styrene butadiene rubber) и/или
- по меньшей мере 10 м.ч. естественного каучука (каучука) и/или
- по меньшей мере 10 м.ч. полибутадиегового каучука.
В дополнение или в качестве альтернативы накладка шипа может содержать
- по меньшей мере 5 м.ч. смолы, предпочтительно от 5 до 60 м.ч. смолы и/или
- по меньшей мере 20 м.ч., предпочтительно от 20 до 50 м.ч. по меньшей мере одного армирующего наполнителя, который предпочтительно выбран из армирующего наполнителя из сажи и армирующего наполнителя из кварцевого волокна.
Таким образом, свойства накладки шипа легче регулировать.
В варианте осуществления изобретения накладка шипа представляет собой резиновую прокладку, располагаемую под нижним фланцем противоскользящего шипа и изменяющую свою твердость в зависимости от температуры. Такое решение может быть особенно экономически выгодным.
В нижней части тела шипа может быть предусмотрен желобок, при этом желобок образует свободное пространство между нижним фланцем противоскользящего шипа и накладкой шипа. Указанный желобок может обеспечить пространство для расширения накладки шипа, тем самым свойства противоскользящего шипа могут быть более регулируемыми при различных температурах. Это свойство может быть особенно преимущественным в случае, когда накладка шипа не содержит отверстие, полость или соответствующую форму на своей внутренней поверхности.
Накладка шипа может быть прикреплена к нижнему фланцу противоскользящего шипа, например, с помощью приклеивания. Таким образом, противоскользящий шип может содержать клеевой слой по меньшей мере в некоторых точках между накладкой шипа и нижним фланцем противоскользящего шипа. В случае если противоскользящий шип содержит указанный клеевой слой, то клеевой слой может быть непрерывным или он может содержать пропуски и/или пустоты.
Наполненная воздухом шипованная шина для автомобиля может содержать протектор шины с противоскользящими шипами, прикрепленными к нему.
Противоскользящий шип, представленный в данной заявке, может, например, иметь преимущество, состоящее в том, что свойства сцепления противоскользящего шипа с дорогой регулируются в соответствии с температурой так, что свойства сцепления противоскользящего шипа с дорогой могут в значительной степени быть менее выражены, когда дорожная поверхность не является замерзшей, чем когда дорожная поверхность является заснеженной и/или обледенелой. Благодаря этому, могут быть обеспечены лучшие свойства сцепления противоскользящего шипа с дорогой, когда такие свойства необходимы, то есть, на обледенелой и заснеженной поверхности, при этом свойства сцепления противоскользящего шипа с дорогой могут быть по существу менее выражены на незамерзшей дорожной поверхности, чтобы уменьшить износ дорожной поверхности. Таким образом, эффект и свойства сцепления противоскользящего шипа с дорогой согласно решению могут быть особенно хорошими при использовании зимней шины в условиях гололеда в то время, как в теплых условиях противоскользящий шип согласно решению может защищать дорожную поверхность и уменьшить износ покрытия дорожной поверхности. Кроме того, при движении в теплых условиях шум, вызываемый противоскользящим шипом, может быть ниже обычного уровня.
Новое решение также имеет преимущество, состоящее в том, что имеющиеся пресс-формы для шин могут быть использованы для производства шин с новыми противоскользящими шипами. Это может улучшить экономическую эффективность производства шины, кроме того такое решение может быть особенно экологичным.
Краткое описание чертежей
Ниже изобретение будет раскрыто более детально со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
на фиг. 1а показана конструкция противоскользящего шипа на виде сбоку;
на фиг. 1b показана конструкция противоскользящего шипа в поперечном разрезе
в продольном направлении;
на фиг. 2a-2d показаны различные предпочтительные формы внешней и
внутренней поверхностей накладки шипа для противоскользящего шипа;
на фиг. 3а показан фотоснимок противоскользящего шипа с накладкой шипа;
на фиг. 3b показана автомобильная шина на виде в перспективе;
на фиг. 4а и 4b схематично продемонстрирован принцип работы противоскользящего шипа;
на фиг. 5a-5f показаны формы накладки шипа для противоскользящего шипа в соответствии с некоторыми примерами в поперечных разрезах в продольном направлении; и
на фиг. 6 показана зависимость твердости накладки шипа от температуры в соответствии с одним из примеров.
Фигуры представляют собой схематичные изображения, предназначенные для лучшего понимания изобретения.
Фигуры необязательно выполнены в масштабе.
Осуществление изобретения
В данной заявке будут использованы следующие номера позиций:
1 шина,
10 противоскользящий шип,
11 наконечник противоскользящего шипа,
12 глухое отверстие в противоскользящем шипе,
13 стержень противоскользящего шипа,
14 нижний фланец противоскользящего шипа,
20 накладка противоскользящего шипа, t20 толщина накладки шипа,
21 направляющий элемент накладки шипа,
22 отверстие в накладке шипа,
23 вогнутый участок в накладке шипа,
24 полосообразная форма накладки шипа,
25 внутренняя поверхность накладки шипа, и
26 внешняя поверхность накладки шипа.
В данной заявке используется единица измерения м.ч. на 100 м.ч. каучука (phr, от англ. parts per hundred rubber), которая известна специалисту в данной области техники.
На фиг. 1а показан уменьшенный вид сбоку противоскользящего шипа 10, содержащего накладку 20 противоскользящего шипа. На фиг. 1b показан уменьшенный вид в поперечном разрезе противоскользящего шипа.
Тело противоскользящего шипа содержит нижний фланец 14 и стержень 13, отходящий от нижнего фланца 14. Кроме того, противоскользящий шип, как правило, содержит наконечник 11 противоскользящего шипа, прикрепленный к телу. Наконечник 11 противоскользящего шипа может быть выполнен из материала, отличного от указанного тела противоскользящего шипа. Наконечник противоскользящего шипа может быть выполнен, например, из твердого металла или твердой керамики. Наконечник противоскользящего шипа может быть частично расположен внутри тела противоскользящего шипа и выступать из его внешнего конца.
Противоскользящий шип 10 содержит нижний фланец 14 противоскользящего шипа 10 и накладку 20 шипа, выполненную с возможностью размещения в нижней части отверстия для противоскользящего шипа в шине 1 для автомобиля.
Тело противоскользящего шипа 10 может быть выполнено в соответствии с технологией, известной из предшествующего уровня техники, например, путем холодной обработки формы из заготовки из круглого стержня, которой можно придать требуемую форму за несколько различных этапов. Наконечник из твердого металла, если используется, может быть выполнен, например, путем прессования заготовки из порошка твердого металла вместе с связующим веществом и ее спекания при высокой температуре. Наконечник из твердого металла, как правило, имеет клиновидную форму, а тело противоскользящего шипа, как правило, содержит глухое отверстие 12, имеющее форму, соответствующую наконечнику 11 противоскользящего шипа. Такой противоскользящий шип собирается, например, путем вдавливания наконечника из твердого металла в тело противоскользящего шипа, в результате чего образуется крепкое клиновое соединение между ними.
В данном контексте твердый металл относится, в том числе, к твердому металлу согласно предшествующему уровню техники. Твердый металл, как правило, представляет собой износостойкий металлокомпозитный материал, который может содержать вольфрам в качестве твердосплавной композиции, а связующим компонентом обычно является кобальт. Композиции также могут содержать карбид титана, карбид тантала, карбид молибдена или карбид ванадия. В данном контексте различные материалы на керамической основе с прочностными и износостойкими свойствами, соответствующими свойствам твердого металла или особенно износостойких полимеров, также могут классифицироваться как материалы, которые можно сравнить с твердым металлом. Противоскользящий шип, содержащий накладку шипа, может быть особенно подходящим для использования с таким наконечником противоскользящего шипа, который выполнен из твердого металла или материала на керамической основе.
Накладка 20 шипа имеет внутреннюю поверхность 25 и внешнюю поверхность 26. Внутренняя поверхность 25 накладки шипа размещена или подлежит размещению по меньшей мере частично в направлении нижнего фланца противоскользящего шипа. Внешняя поверхность 26 накладки шипа размещена или подлежит размещению по существу в направлении центра шины 1.
На фиг. 2a-2d показаны некоторые примерные варианты осуществления накладки шипа для противоскользящего шипа. Накладка шипа может иметь, например, внутреннюю поверхность 25 и/или внешнюю поверхность 26 согласно примерам на фиг. 2a-2d. Эти проиллюстрированные формы показывают некоторые возможные формы накладки шипа. Форма накладки шипа может также по существу отличаться от примеров, показанных на фигурах.
В варианте осуществления изобретения форма внутренней и/или внешней поверхности накладки шипа представляет собой круг, овал, многоугольник, о-образное кольцо, треугольник, квадрат, прямоугольник или по существу форму нижнего фланца противоскользящего шипа, но могут быть использованы и другие формы накладки шипа для противоскользящего шипа.
Накладка противоскользящего шипа имеет толщину t20 (показано, например, на фиг. 1b и 5a-5f), относящуюся к размеру накладки шипа в направлении глубины. Накладка шипа может содержать, например, вогнутый участок, поэтому толщина накладки шипа может различаться в разных частях накладки шипа. В данной заявке толщина t20 накладки шипа относится к толщине накладки шипа в местоположении под нижним фланцем противоскользящего шипа, где накладка шипа имеет максимальную измеримую толщину.
Форма накладки шипа для противоскользящего шипа предпочтительно является симметричной или по меньшей мере по существу симметричной. Это означает, что накладка шипа предпочтительно сконструирована таким образом, что она может быть разделена на две равные части так, что обе части являются по существу зеркальными отображениями относительно друг друга. Это может значительно улучшить функциональные возможности противоскользящего шипа во время использования, так же как и предсказуемость функциональных возможностей во время использования.
В варианте осуществления изобретения накладка шипа является асимметричной; другими словами, она не делится на две равные части так, что обе части могут быть по существу зеркальными отображениями относительно друг друга.
Предпочтительно, накладка шипа имеет форму, соответствующую или по существу соответствующую форме нижнего фланца. Форма, соответствующая форме нижнего фланца, может быть полосообразной (показано на фиг. 2b и 2d) или по существу сплошной (показано на фиг. 2 с).
Если накладка шипа имеет полосообразную форму, то указанная полосообразная форма предпочтительно представляет собой форму бесконечной петли. Полосообразная форма накладки шипа, которая представляет собой форму бесконечной петли, показана на фиг. 2b и 2d. Благодаря полому пространству в центре, накладка шипа в форме бесконечной петли может сжиматься более эффективно при контакте с дорогой, посредством чего амортизирующее действие накладки шипа может быть увеличено. Свободное пространство в центре накладки шипа может обеспечить материалу накладки шипа пространство для деформации и упростить втягивание шипа при контакте, уменьшая усилие шипа, динамическое воздействие и износ дороги.
Накладка шипа может иметь отверстие 22 на внутренней поверхности 25 накладки шипа. Отверстие накладки шипа предпочтительно расположено в центре накладки шипа. Отверстие 22 накладки шипа предпочтительно выполнено под нижним фланцем противоскользящего шипа. Расположенное на внутренней поверхности накладки шипа это отверстие 22 накладки шипа может образовывать свободное пространство под нижним фланцем противоскользящего шипа. Указанное свободное пространство может повысить предсказуемость функциональных возможностей накладки шипа при расширении накладки шипа и обеспечить более эффективное сжатие накладки шипа в теплую погоду и, таким образом, уменьшить износ дороги и вредный шум.
В качестве альтернативы или в дополнение, на внутренней поверхности 25 накладки шипа может быть предусмотрен вогнутый участок 23, такой как полость. Предпочтительно, вогнутый участок 23 в накладке шипа расположен по существу в центре накладки шипа. Вогнутый участок 23 в накладке шипа предпочтительно выполнен под нижним фланцем накладки шипа. Этот вогнутый участок 23 в накладке шипа, расположенный на внутренней поверхности накладки шипа, может образовывать свободное пространство между нижним фланцем противоскользящего шипа и накладкой противоскользящего шипа. Вогнутый участок в накладке шипа может обеспечить более эффективное сжатие накладки шипа в теплую погоду и, таким образом, уменьшить износ дороги и шум.
В варианте осуществления изобретения отверстие 22 и/или вогнутый участок 23 предусмотрены на внешней поверхности 26 накладки шипа и предпочтительно расположенные по существу в центре накладки шипа. Отверстие и/или вогнутый участок 23 накладки шипа могут благоприятным образом обеспечить расширение накладки шипа.
Также накладка шипа, форма которой соответствует форме нижнего фланца, может иметь отверстие 22 и/или вогнутый участок 23 на внешней поверхности и/или внутренней поверхности, предпочтительно расположенные по существу в центре накладки шипа.
Вместо или в дополнение к одному или более отверстиям и/или вогнутым участкам в накладке шипа, на нижней части нижнего фланца противоскользящего шипа может быть предусмотрен желобок, который образует свободное пространство между нижним фланцем противоскользящего шипа и накладкой шипа или увеличивает свободное пространство, образованное накладкой шипа.
В дополнение или вместо вышеупомянутых элементов, расположенных по существу в центре накладки шипа, накладка шипа может содержать направляющий элемент 21, такой как желобок и/или выступ, на одном или более краевых участках. Пример накладки шипа с направляющим элементом 21 показан на фиг. 2b и 2с. На фиг. 2b показан направляющий элемент 21, который представляет собой выступ. На фиг. 2 с показан направляющий элемент 21, который представляет собой желобок. Накладка шипа может содержать один или более направляющих элементов 21. Направляющий элемент по существу расположен так, что накладка шипа способна ориентироваться в определенном положении относительно положения нижнего фланца. Таким образом, ориентация накладки шипа относительно тела противоскользящего шипа, особенно его нижнего фланца, может быть значительно облегчена.
Как представлено в данной заявке, наибольшая часть накладки противоскользящего шипа предпочтительно расположена под нижней частью нижнего фланца противоскользящего шипа. Предпочтительно вся накладка противоскользящего шипа расположена под нижней частью нижнего фланца противоскользящего шипа.
Размер накладки шипа, например, длина окружности полосообразной накладки шипа, соответственно определяется таким образом, чтобы накладка шипа являлась пригодной для использования совместно с нижним фланцем соответствующего противоскользящего шипа.
Диаметр нижнего фланца противоскользящего шипа может составлять, например, от 6,5 мм до 9 мм. Таким образом, в предпочтительном варианте осуществления изобретения, диаметр накладки шипа (измеряется в точке, показывающей наибольший размер) может составлять, например, от 5,2 мм до 7,2 мм.
Площадь нижней поверхности накладки шипа составляет по меньшей мере 10%, предпочтительно по меньшей мере 30%, более предпочтительно по меньшей мере 50%, еще более предпочтительно по меньшей мере 70% и наиболее предпочтительно по меньшей мере 80% площади нижней поверхности нижнего фланца противоскользящего шипа. Кроме того, площадь нижней поверхности накладки противоскользящего шипа соответствующим образом составляет не более 120%, предпочтительно не более 110%, более предпочтительно не более 100% и наиболее предпочтительно не более 90% площади нижней поверхности нижнего фланца противоскользящего шипа. Это может существенно упростить установку противоскользящего шипа с накладкой шипа. Кроме того, может быть улучшено регулирование свойств сцепления противоскользящего шипа с дорогой. В дополнение, накладка шипа указанного размера может эффективно уменьшить износ дорожной поверхности.
На фиг. 5a-5f показаны некоторые примеры форм накладки шипа для противоскользящего шипа в поперечном разрезе в продольном направлении. На фиг. 5a-5f показаны внутренняя поверхность накладки шипа, внешняя поверхность накладки шипа и толщина накладки шипа в соответствии с примерами.
Толщина накладки шипа определяется в самом большом по толщине участке накладки шипа в продольном направлении противоскользящего шипа, предпочтительно под нижним фланцем противоскользящего шипа. В варианте осуществления изобретения толщина t20 накладки шипа может составлять по меньшей мере 0,7 мм, более предпочтительно по меньшей мере 0,8 мм и наиболее предпочтительно по меньшей мере 0,9 мм. Более того, в этом варианте осуществления изобретения толщина накладки шипа может составлять не более 2,5 мм, более предпочтительно не более 2 мм и наиболее предпочтительно не более 1,5 мм. Таким образом, регулирование свойств сцепления противоскользящего шипа с дорогой может быть существенно улучшено в холодную погоду, и, кроме того, может быть существенно уменьшен износ дорожной поверхности в теплую погоду.
Общая длина противоскользящего шипа с учетом накладки шипа может составлять, например, от 9 мм до 15 мм. Например, для легкового автомобиля общая длина противоскользящего шипа может составлять, например, от 9 мм до 12 мм. Длина противоскользящего шипа в зависимости от размера накладки шипа может влиять на свойства противоскользящего шипа и шины. Нижний фланец противоскользящего шипа вместе с накладкой шипа может по существу определять усилие противоскользящего шипа применительно к дорожной поверхности. Когда температура наружного воздуха выше температуры замерзания, накладка противоскользящего шипа может представлять собой относительно мягкий, упругий материал, что позволяет противоскользящему шипу втягиваться глубже в отверстие для противоскользящего шипа. Таким образом, противоскользящий шип также может изнашивать дорожную поверхность в меньшей степени. Более того, шум, вызываемый шиной, может быть значительно снижен.
Когда температура наружного воздуха снижается так, что на дороге может образовываться лед или снег, материал накладки противоскользящего шипа может по существу затвердеть, вследствие чего противоскользящий шип может вгрызаться в дорожную поверхность более эффективно, улучшая сцепление шины с дорогой.
На фиг. 4а и 4b схематично показана работа противоскользящего шипа. На фиг. 4а показана ситуация, в которой накладка противоскользящего шипа затвердела так, что шип выступает из поверхности шины. На фиг. 4b, в свою очередь, показана ситуация, в которой накладка противоскользящего шипа ведет себя как мягкий упругий материал, что позволяет противоскользящему шипу втягиваться глубже в шину.
В данной заявке термин твердость (по Шору) относится к твердости материала, которая может быть определена в соответствии со стандартом ASTM D2240.
Предпочтительно, указанная накладка противоскользящего шипа выполнена из полимерного материала, причем полимерный материал выполнен с возможностью размягчения при высоких температурах так, что твердость накладки шипа по Шору составляет не более 55 при температуре окружающей среды +22°С, и с возможностью затвердевания при низких температурах так, что твердость накладки шипа по Шору составляет по меньшей мере 60 при температуре окружающей среды -25°С. Кроме того, в варианте осуществления изобретения, твердость накладки шипа по Шору предпочтительно составляет не более 95 при температуре окружающей среды -25°С. Большая твердость накладки шипа при температуре замерзания может значительно увеличить усилие шипа и, таким образом, улучшить сцепление шины с дорогой на льду.
Твердость накладки шипа по Шору составляет по меньшей мере 60, предпочтительно по меньшей мере 70, более предпочтительно по меньшей мере 75 и наиболее предпочтительно по меньшей мере 80 при температуре окружающей среды -25°С.Кроме того, твердость накладки шипа по Шору составляет не более 55, предпочтительно не более 50 и наиболее предпочтительно не более 45 при температуре окружающей среды +22°С. Более мягкий материал накладки шипа может значительно увеличить втягивание шипа в шину при более высоких температурах и, таким образом, уменьшить износ дороги и шум.
В соответствии с предпочтительным примером, твердость по Шору накладки шипа для противоскользящего шипа составляет по меньшей мере 60, предпочтительно по меньшей мере 65, более предпочтительно по меньшей мере 70 и наиболее предпочтительно по меньшей мере 75 при температуре окружающей среды -5°С. Кроме того, твердость накладки шипа по Шору, таким образом, составляет не более 100, предпочтительно не более 95 и наиболее предпочтительно не более 90 при температуре окружающей среды -5°С.Таким образом, преимущества накладки шипа могут проявиться, как только температура опустится ниже температуры замерзания.
В соответствии с вариантом осуществления изобретения, твердость накладки шипа по Шору составляет от 45 до 89, предпочтительно от 50 до 80 и наиболее предпочтительно по меньшей мере 60 при температуре окружающей среды 0°С. Таким образом, при температуре около 0°С твердость может быть особенно подходящей для накладки шипа.
Накладка шипа выполнена, по меньшей мере частично, из полимерного материала, твердость которого по существу зависит от температуры окружающей среды. В варианте осуществления изобретения полимерный материал накладки шипа является вулканизованным, при этом в качестве вулканизирующего агента используется сера.
Накладка шипа может содержать, содержать преимущественно или состоять из полимерного материала, температура (Тд) стеклования которого может составлять по меньшей мере -40°С, в частности, по меньшей мере -30°С, предпочтительно по меньшей мере -20°С, более предпочтительно по меньшей мере -15°С или по меньшей мере -10°С и наиболее предпочтительно по меньшей мере -5°С. Кроме того, температура стеклования полимерного материала может быть не более 40°С, в частности, не более 30°С, предпочтительно не более 20°С, более предпочтительно не более 15°С или не более 10°С и наиболее предпочтительно не более 5°С. Таким образом, затвердевание накладки шипа может происходить в точке, оптимальной с точки зрения износа дороги и сцепления с дорогой. Если температура стеклования близка к 0°С, то затвердевание накладки шипа может происходить в точке, оптимальной с точки зрения износа дороги и сцепления с дорогой.
В варианте осуществления изобретения накладка шипа может содержать по меньшей мере 10 м.ч. бутадиенстирольного каучука (SBR). Содержание бутадиенстирольного каучука может составлять по меньшей мере 10 м.ч., предпочтительно по меньшей мере 20 м.ч., более предпочтительно по меньшей мере 30 м.ч. и наиболее предпочтительно по меньшей мере 40 м.ч., рассчитывается по накладке противоскользящего шипа. Кроме того, накладка шипа может содержать не более 100 м.ч. бутадиенстирольного каучука. Благодаря использованию SBR, можно легче установить температуру стеклования, принимая во внимание практическую реализацию противоскользящего шипа.
Если применяется бутадиенстирольный каучук (SBR), это может быть бутадиен-стирольный каучук растворной полимеризации (SSBR, от англ. solution-polymerized styrene butadiene rubber). Таким образом, бутадиен-стирольный каучук растворной полимеризации (SSBR) имеет содержание винила предпочтительно по меньшей мере 30%, более предпочтительно по меньшей мере 35% и наиболее предпочтительно по меньшей мере 40%. Кроме того, содержание винила в бутадиенстирольном каучуке (SSBR), таким образом, предпочтительно не более 70%, более предпочтительно не более 65% и наиболее предпочтительно не более 60%. Более того, содержание стирола в полученном бутадиенстирольном каучуке (SSBR) составляет предпочтительно от 30% до 40%. Таким образом, температура стеклования полимера может быть особенно подходящей для материала накладки шипа, а затвердевание может происходить в момент, определенный более точно заранее.
Накладка шипа может содержать смолу. Количество смолы, если она используется, может составлять по меньшей мере 5 м.ч. смолы, предпочтительно по меньшей мере 10 м.ч. смолы, более предпочтительно по меньшей мере 15 м.ч. смолы и наиболее предпочтительно по меньшей мере 20 м.ч. смолы. Кроме того, накладка противоскользящего шипа может содержать не более 70 м.ч. смолы, предпочтительно не более 60 м.ч. смолы, более предпочтительно не более 50 м.ч. смолы и наиболее предпочтительно не более 40 м.ч. смолы. Благодаря применению смолы температура стеклования материала накладки шипа может быть повышена до заданного уровня так, что затвердевание накладки шипа может быть осуществлено с соблюдением заданного диапазона температур.
Накладка шипа может содержать армирующий наполнитель. Количество армирующего наполнителя, если он используется, может составлять по меньшей мере 20 м.ч. армирующего наполнителя, предпочтительно по меньшей мере 25 м.ч. армирующего наполнителя, более предпочтительно по меньшей мере 30 м.ч. армирующего наполнителя и наиболее предпочтительно по меньшей мере 35 м.ч. армирующего наполнителя. Кроме того, накладка противоскользящего шипа может содержать 50 или менее м.ч. армирующего наполнителя, предпочтительно 45 или менее м.ч. армирующего наполнителя, более предпочтительно 40 или менее м.ч. армирующего наполнителя и наиболее предпочтительно 35 или менее м.ч. армирующего наполнителя. Армирующий наполнитель может содержать или состоять из армирующего наполнителя из сажи и/или армирующего наполнителя из кварцевого волокна. Армирующий наполнитель может использоваться для увеличения прочности материала накладки шипа, посредством чего может быть увеличена прочность накладки шипа. Кроме того, армирующий наполнитель может применяться, чтобы влиять на твердость накладки шипа по Шору, в результате чего твердость накладки шипа можно более легко оптимизировать до необходимого уровня.
На фиг. 6 показан пример изменения твердости накладки шипа для противоскользящего шипа при изменении температуры. В этом предпочтительном примере твердость накладки шипа регулируется так, что накладка шипа затвердевает, когда температура окружающей среды ниже температуры замерзания.
На фиг. 3 показана автомобильная шина, которая содержит протектор, предназначенный для контакта качения с поверхностью и оснащенный противоскользящими шипами. Автомобильная шина 1 может представлять собой, например, пневматическую шину для автомобиля.
Противоскользящие шипы в соответствии с изобретением могут быть прикреплены к автомобильной шине путем впрессовывания накладки противоскользящего шипа и нижнего фланца, а также стержня противоскользящего шипа в отверстие, образованное в автомобильной шине, которое может называться отверстием для противоскользящего шипа. Таким образом, накладка шипа и нижний фланец противоскользящего шипа предпочтительно расположены в нижней части отверстия для противоскользящего шипа, а стержень выходит из него наружу к поверхности шины.
Накладка шипа может быть прикреплена к нижнему фланцу противоскользящего шипа, например, с помощью приклеивания до того, как противоскользящий шип прикрепляют к автомобильной шине. В качестве альтернативы, накладка шипа может быть расположена в отверстии, выполненном в автомобильной шине, до того, как тело противоскользящего шипа вставляют в указанное отверстие.
Способ изготовления автомобильной шины может включать, например, следующие этапы:
- предусматривают
тело противоскользящего шипа, содержащее нижний фланец,
накладку шипа, имеющую толщину от 0,4 мм до 3 мм и содержащую полимерный материал, выполненный с возможностью размягчения при высоких температурах и затвердевания при низких температурах так, что твердость накладки пртоивоскользящего шипа по Шору составляет по меньшей мере 70 при температуре окружающей среды -25°С, а также твердость накладки шипа по Шору составляет не более 55 при температуре окружающей среды +22°С, и
автомобильную шину, содержащую тело шины и резиновый протектор, в котором выполнено отверстие для противоскользящего шипа,
- закрепляют накладку (20) противоскользящего шипа, площадь внутренней поверхности (25) которой составляет по меньшей мере 10% нижней поверхности нижнего фланца противоскользящего шипа, к нижней поверхности нижнего фланца, например, путем приклеивания, и
- закрепляют противоскользящий шип в отверстии для противоскользящего шипа, предусмотренном в автомобильной шине.
Благодаря этому способу, противоскользящий шип может быть особенно эффективно установлен в шину.
Накладка шипа может быть прикреплена к нижней поверхности нижнего фланца предпочтительно путем приклеивания, но возможны и другие подходящие решения.
Изобретение и его различные варианты осуществления не ограничиваются изложенными выше примерами вариантов осуществления изобретения. Изложенные отдельные признаки могут быть представлены в решении в соответствии с изобретением независимо от других изложенных отдельных признаков. Выражения, объясняющие наличие признаков, включенных в формулу изобретения, являются открытыми таким способом, что изложение характеристик не исключает такие характеристики из решения, которое не изложено в независимых или зависимых пунктах формулы изобретения.