ШИПОВАЯ ШПИЛЬКА И ШИПОВАННАЯ ШИНА
STUD PIN AND STUDDED TIRE

Область техники
Настоящее изобретение относится к шиповой шпильке, устанавливаемой на шине, и шипованной шине.
Уровень техники
В предшествующем уровне техники шипованные шины для использования на обледеневшей и заснеженной дороге содержат шиповые шпильки, установленные на участке протектора, и обеспечивают сцепление с обледенелым дорожным покрытием.
Как правило, шиповую шпильку вставляют в отверстие для вставки шпильки (далее в этом документе называемое просто «отверстием»), предусмотренное на участке протектора. В результате вставки шиповой шпильки в отверстие диаметр отверстия увеличивается. За счет вставки шиповой шпильки в отверстие в этом состоянии шиповая шпилька прочно закрепляется в отверстии и на участке протектора и устанавливается на участке протектора. Это препятствует выпадению шиповой шпильки из отверстия в результате приложения сил торможения или ускорения или боковых сил со стороны дорожного покрытия во время качения шипованной шины.
Если шиповая шпилька выпадает из шипованной шины, шиповая шпилька выпадает при вращении в отверстии. Таким образом, чтобы предотвратить выпадение шиповой шпильки, предпочтительно, чтобы шиповая шпилька не вращалась в отверстии. Поэтому во многих технологиях профилю верхнего фланца или нижнего фланца шиповой шпильки придают отличную от дуги форму.
Например, шиповая шпилька известного уровня техники имеет нижний фланец с формой профиля, которая включает в себя выступающие части, выступающие в виде дуги в противоположных направлениях, и искривленные части, углубленные в виде дуги в направлении, ортогональном направлению выпячивания выступающих частей, причем шиповая шпилька является анизотропной, т. е. длина формы профиля в направлении выпячивания выступающей части больше длины формы профиля в ортогональном направлении (см. WO 2014/027145).
Техническая проблема
Шиповая шпилька, описанная выше, включает в себя верхний фланец или нижний фланец с формой профиля, которая является анизотропной, но не дугообразной формой, так что шиповая шпилька с трудом выпадает из отверстия для вставки шпильки. Как правило, когда шиповая шпилька принимает сдвиговое усилие от обледенелого дорожного покрытия, шиповая шпилька наклоняется таким образом, что наваливается на отверстие для вставки шпильки, в которое она установлена. Это сокращает усилие зажима на шиповую шпильку со стороны отверстия. Таким образом, шиповая шпилька может без труда вращаться вокруг центральной оси в отверстии для установки шпильки. Кроме того, если шиповая шпилька принимает большое сдвиговое усилие от обледенелого дорожного покрытия, усилие зажима, обеспечиваемое отверстием для вставки шпильки, уменьшается и шиповая шпилька поворачивается вокруг центральной оси. При вращении шиповой шпильки сопротивление отверстия для вставки шпильки и участка протектора, удерживающее шиповую шпильку в отверстии для вставки шпильки в ответ на сдвиговое усилие, принимаемое от обледенелого дорожного покрытия, снижается, и шиповая шпилька, скорее всего, выпадет из отверстия для вставки шпильки.
Шиповая шпилька, включающая в себя верхний фланец или нижний фланец с недугообразной формой профиля, может препятствовать выпадению шиповой шпильки, но этого недостаточно, чтобы препятствовать вращению шиповой шпильки, которое является первопричиной ее выпадения. Вполне вероятно, что, предотвращая вращение шиповой шпильки, можно дополнительно препятствовать выпадению шиповой шпильки.
Целью настоящего изобретения является создание шиповой шпильки, которая не будет легко выпадать из отверстия для вставки шпильки шипованной шины и способна препятствовать вращению шиповой шпильки, которое является первопричиной выпадения шиповой шпильки, и шипованная шина с установленной шиповой шпилькой.
Решение проблемы
Один аспект настоящего изобретения представляет собой шиповую шпильку, выполненную с возможностью установки на шину. Шиповая шпилька включает в себя вершину, включающую торцевую поверхность, которая соприкасается с дорожным покрытием, и участок корпуса, который поддерживает вершину таким образом, что вершина выступает из торцевой поверхности на одной стороне участка корпуса; и нижний фланец, соединенный с концом участка корпуса на противоположной торцевой поверхности стороне.
Форма профиля нижнего фланца, если смотреть по направлению расположения вершины, участка корпуса и нижнего фланца, является анизотропной формой, у которой короткие и длинные стороны различной длины определяются воображаемыми прямоугольниками, описанными вокруг профиля фланца, причем короткая сторона определяется самой короткой из четырех сторон первого наименьшего прямоугольника и/или длинная сторона определяется самой длинной из четырех сторон второго наименьшего прямоугольника. Форма профиля участка корпуса, если смотреть по направлению расположения, имеет анизотропную форму, в которой длина формы профиля корпуса в продольном направлении, параллельном длинным сторонам, отличается от длины формы профиля корпуса в поперечном направлении, параллельном коротким сторонам.
Форма профиля фланца включает в себя четыре или более первых выступающих участков F1 фланца, выступающих в продольном направлении, и два вторых выступающих участка F2 фланца, выступающих в поперечном направлении. Форма профиля корпуса включает в себя четыре или более первых выступающих участков B1 корпуса, выступающих в поперечном направлении, и два вторых выступающих участка B2 корпуса, выступающих в продольном направлении.
Предпочтительно первые выступающие участки F1 фланца состоят из двух пар таких участков; и форма профиля фланца содержит два первых углубленных участка F3 фланца и четыре вторых углубленных участка F4 фланца, причем два первых углубленных участка F3 фланца изогнуты в направлении средней точки формы профиля фланца и расположены между каждой из пар первых выступающих участков F1 фланца, а четыре вторых углубленных участка F4 фланца изогнуты в направлении средней точки формы и расположены между каждой из пар, образуемых одним из вторых выступающих участков F2 фланца и одним из первых выступающих участков F1 фланца, и плавно переходят в один из первых выступающих участков F1 фланца.
Предпочтительно глубина углубления первых углубленных участков F3 фланца равна или больше глубины углубления вторых углубленных участков F4 фланца.
Предпочтительно два вторых выступающих участка F2 фланца содержат два прямолинейных участка, параллельных продольному направлению; и прямолинейные участки представляют собой выступы, наиболее выступающие в поперечном направлении.
Предпочтительно первые выступающие участки B1 корпуса состоят из двух пар таких участков; форма профиля корпуса содержит два первых углубленных участка B3 корпуса, изогнутых в направлении средней точки формы профиля корпуса и расположенных между каждой парой первых выступающих участков B1 корпуса; при этом первые углубленные участки B3 корпуса обращены к прямолинейным участкам в положении прямолинейных участков относительно средней точки формы профиля корпуса на виде в горизонтальной проекции нижнего фланца и участка корпуса, если смотреть по направлению их расположения.
Предпочтительно вторые выступающие участки B2 корпуса обращены к первым углубленным участкам F3 фланца в положении первых углубленных участков F3 фланца относительно средней точки формы профиля корпуса на виде в горизонтальной проекции нижнего фланца и участка корпуса, если смотреть по направлению их расположения.
Предпочтительно вторые выступающие участки B2 корпуса изогнуты в сторону от средней точки формы профиля корпуса на виде в горизонтальной проекции нижнего фланца и участка корпуса, если смотреть по направлению их расположения; а радиус кривизны вторых выступающих участков B2 корпуса в положении, в котором вторые выступающие участки B2 корпуса расположены ближе всего к первым углубленным участкам F3 фланца, больше радиуса кривизны первых углубленных участков F3 фланца в положении, в котором первый углубленный участок F3 фланца расположен ближе всего ко вторым выступающим участкам B2 корпуса.
Другим вариантом осуществления настоящего изобретения является шипованная шина, установленная с шиповой шпилькой, содержащая участок протектора с установленной шиповой шпилькой с продольным направлением или с поперечным направлением, обращенным в направлении вдоль окружности шины.
Преимущественные эффекты изобретения
В соответствии с шиповой шпилькой и шипованной шиной, описанными выше, шиповая шпилька не может легко выпадать из отверстия для вставки шпильки шипованной шины, при этом вращение шиповой шпильки, которое является первопричиной выпадения шиповой шпильки, может быть предотвращено.
Краткое описание чертежей
На ФИГ. 1 представлен вид шины в поперечном сечении, иллюстрирующий пример поперечного сечения шины настоящего варианта осуществления.
На ФИГ. 2 представлен вид в перспективе шины настоящего варианта осуществления.
На ФИГ. 3 представлен развернутый вид в горизонтальной проекции части примера рисунка протектора шипованной шины настоящего варианта осуществления, развернутого на плоскости.
На ФИГ. 4A представлен вид в перспективе шиповой шпильки настоящего варианта осуществления. На ФИГ. 4B представлен вид в горизонтальной проекции шиповой шпильки настоящего варианта осуществления.
На ФИГ. 5 приведена схема, иллюстрирующая форму профиля нижнего фланца в соответствии с вариантом осуществления.
На ФИГ. 6A и 6B представлены схемы, иллюстрирующие ориентацию шиповой шпильки, установленной в шину.
Описание вариантов осуществления изобретения
Общее описание шины
Здесь и далее описана шипованная шина настоящего варианта осуществления. На ФИГ. 1 представлен вид шины в поперечном сечении, иллюстрирующий пример вида в поперечном сечении шипованной шины 10 (в дальнейшем также обозначена как «шина») настоящего варианта осуществления. На ФИГ. 2 представлен вид в перспективе шины 10.
Шина 10 представляет собой шину с шиповыми шпильками, установленными на участке проектора (на ФИГ. 1 и 2 шиповые шпильки не показаны).
Например, шина 10 представляет собой шину для пассажирского транспортного средства. Шина для пассажирского транспортного средства относится к шине, описанной в главе А публикации JATMA Yearbook 2012 (стандартов Японской ассоциации производителей автомобильных шин). Шина также может представлять собой шину для легкого грузового автомобиля, как описано в главе В, или шину для грузового автомобиля или автобуса, как описано в главе C.
Ниже подробно описаны значения размеров различных элементов рисунка шины в качестве примерных значений для шины пассажирского транспортного средства. Однако шипованная шина не ограничена данными примерными значениями.
«Направление вдоль окружности шины C», описанное ниже (см. ФИГ. 2), относится к направлению вращения поверхности протектора при вращении шины 10 вокруг оси вращения шины («Ось» на ФИГ. 2). «Радиальное направление шины R» относится к направлению, которое проходит в радиальном направлении ортогонально к оси вращения шины («Ось»). Термин «наружу в радиальном направлении шины» относится к направлению от оси «Ось» вращения шины в радиальном направлении R шины. Термин «поперечное направление W шины» относится к направлению, параллельному оси «Ось» вращения шины. «Наружу в поперечном направлении шины» относится к направлению от экваториальной линии шины CL (см. ФИГ. 3) шины 10.
Структура шины
Шина 10 включает слой 12 каркаса, брекер 14 и сердечники 16 борта в качестве каркасных элементов. Шина 10 также в основном включает резину 18 протектора, боковые резиновые элементы 20, резиновые вкладыши 22 борта, брекерные резиновые элементы 24 диска и резиновый гермослой 26 вокруг каркасных элементов.
Слой 12 каркаса включает в себя элементы 12a, 12b слоя каркаса, которые сформированы из органических волокон, покрытых резиной, и которые намотаны между парой сердечников 16 борта кольцеобразной формы с образованием тороидальной формы. В изображенной на ФИГ. 1 шине 10 слой 12 каркаса изготовлен из элементов 12a и 12b слоя каркаса, но он также может быть изготовлен из одного элемента слоя каркаса. Брекер 14 размещен снаружи слоя 12 каркаса в радиальном направлении шины и образован из двух элементов 14a и 14b брекера. Брекер 14 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 C вдоль окружности шины. Ширина в поперечном направлении шины элемента 14a брекера, представляющего собой нижний слой, больше ширины элемента 14b брекера, представляющего собой верхний слой. Стальные корды двух слоев брекерных элементов 14a и 14b расположены наклонно относительно направления C вдоль окружности шины в сторону поперечного направления W шины во взаимно противоположных направлениях. Поэтому брекерные элементы 14a, 14b представляют собой перекрещивающиеся слои, которые служат для сдерживания расширения слоя 12 каркаса из–за давления воздуха в шине.
Резина 18 протектора размещена снаружи от брекера 14 в радиальном направлении шины. Оба концевых участка резины 18 протектора соединяются с боковыми резиновыми элементами 20 с образованием участков боковин. Резина 18 протектора изготовлена из двух слоев резины, а именно: резина 18a протектора верхнего слоя находится на внешней стороне в радиальном направлении шины, а резина 18b протектора нижнего слоя находится на внутренней стороне в радиальном направлении шины. На концах боковых резиновых элементов 20 предусмотрены брекерные резиновые элементы 24 диска, расположенные на внутренней стороне в радиальном направлении шины и соприкасающиеся с диском, на который монтируют шину 10. На внешней стороне сердечников 16 борта в радиальном направлении шины предусмотрены резиновые вкладыши 22 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 гермослой 26 расположен на внутренней поверхности шины 10 и обращен к зоне полости шины, которая заполняется воздухом и окружена шиной 10 и диском.
Кроме того, шина 10 включает в себя защитный слой 28 брекера, образованный из органического волокна с резиновым покрытием, который покрывает брекер 14 с внешней стороны в радиальном направлении шины брекера 14.
Шина 10 имеет такую структуру шины, но структура шины в соответствии с настоящим вариантом осуществления не ограничена структурой шины, показанной на ФИГ. 1.
Рисунок протектора
На ФИГ. 3 представлен развернутый вид в горизонтальной проекции, иллюстрирующий часть примера рисунка протектора, а именно рисунка 30 протектора шины 10, развернутого на плоскости. Шиповые шпильки, установленные на участке протектора, на ФИГ. 3 не показаны. Как показано на ФИГ. 3, шина 10 имеет обозначенное буквой X направление вращения, указывающее однонаправленное направление в направлении C вдоль окружности шины. Информацию об ориентации направления X вращения указывают на боковой стенке шины 10 в том месте, где отображаются сведения, включая числа, символы и т. п. (например, символ стрелки). Шиповые шпильки (см. ФИГ. 4A) устанавливают во множество отверстий 29 для вставки шпилек, показанных на ФИГ. 3.
Рисунок 30 протектора включает наклонную канавку 32, соединительную канавку 34 в направлении вдоль окружности, выступающую канавку 36 и прорезь 38.
Множество наклонных канавок 32 формируют с заданным интервалом в направлении вдоль окружности шины (вертикальное направление на ФИГ. 3).
Наклонная канавка 32 проходит в направлении, противоположном (направление вверх на ФИГ. 3) направлению X вращения шины (направление вниз на ФИГ. 3), и наружу в поперечном направлении шины. Наклонная канавка 32 начинается в положении возле экваториальной линии CL шины на одной стороне от экваториальной линии CL шины в поперечном направлении W шины, пересекает экваториальную линию CL шины, проходит к другой стороне в поперечном направлении W шины и заканчивается в конце PE рисунка.
Ширина наклонной канавки 32 постепенно увеличивается, начиная с начального конца возле экваториальной линии CL шины. Наклонная канавка 32 имеет наименьший наклон относительно поперечного направления W шины в области возле экваториальной линии CL шины, включая начальный конец, а после пересечения экваториальной линии CL шины загибается таким образом, чтобы увеличить угол наклона по отношению к поперечному направлению W шины, и проходит наружу в поперечном направлении шины, противоположном направлению X вращения шины. Более того, по мере продвижения наружу в поперечном направлении шины угол наклона постепенно уменьшается. Наклонные канавки 32, имеющие описанную выше конфигурацию, предусмотрены на обеих сторонах экваториальной линии CL шины.
Наклонные канавки 32 на одной стороне экваториальной линии CL шины на участке протектора смещены вдоль окружности C шины относительно наклонных канавок 32 на другой стороне. Начальные концы наклонных канавок 32 на одной стороне не соединяются с наклонными канавками 32 на другой стороне.
Соседние наклонные канавки 32 из множества наклонных канавок 32 в направлении вдоль окружности C шины, сообщаются посредством соединительной канавки 34 в направлении вдоль окружности. Более конкретно, соединительная канавка 34 в направлении вдоль окружности проходит в направлении C вдоль окружности шины из положения части пути вдоль одной из наклонных канавок 32, пересекает другую наклонную канавку 32, которая примыкает к первой наклонной канавке 32, в направлении вдоль окружности C шины и направляется к третьей наклонной канавке 32, которая примыкает ко второй наклонной канавке 32. То есть соединительная канавка 34 в направлении вдоль окружности начинается в одной из наклонных канавок 32 (первая наклонная канавка 32), проходит по направлению C вдоль окружности шины из первой наклонной канавки 32, в которой начинается соединительная канавка 34 в направлении вдоль окружности, и заканчивается во второй наклонной канавке 32. Таким образом, соединительная канавка 34 в направлении вдоль окружности предусмотрена для соединения трех наклонных канавок 32, которые расположены рядом в направлении C вдоль окружности шины. Соединительная канавка 34 в направлении вдоль окружности наклонена по отношению к направлению C вдоль окружности шины таким образом, что приближается к экваториальной линии CL шины по мере продвижения в направлении, противоположном направлению X вращения шины.
Выступающая канавка 36 выступает в направлении к экваториальной линии CL шины из соединительной канавки 34 в направлении вдоль окружности и заканчивается, не доходя до экваториальной линии CL шины.
Наклонные канавки 32 и соединительные канавки 34 в направлении вдоль окружности делят беговые участки протектора на центральную зону и плечевые зоны. В центральной зоне и обеих плечевых зонах участка протектора предусмотрено множество прорезей 38, соединенных с наклонными канавками 32 и соединительными канавками 34 в направлении вдоль окружности.
Кроме того, в центральной зоне и обеих плечевых зонах участка протектора предусмотрено множество отверстий 29 для вставки шпильки.
Глубина наклонной канавки 32, соединительной канавки 34 в направлении вдоль окружности и выступающей канавки 36 составляет, например, от 8,5 мм до 10,5 мм, а максимальная ширина канавки равна 12 мм. Рисунок протектора, показанный на ФИГ. 3, приведен в качестве примера, и рисунок протектора шины с установленными шиповыми шпильками настоящего варианта осуществления не ограничивается вариантом осуществления, изображенным на ФИГ. 3.
Шиповая шпилька
На ФИГ. 4A представлен вид в перспективе шиповой шпильки 50 настоящего варианта осуществления. На ФИГ. 4B представлен вид в горизонтальной проекции шиповой шпильки 50 настоящего варианта осуществления.
Шиповая шпилька 50 включает вершину 52, участок 54 корпуса и нижний фланец 56. Участок 54 корпуса включает верхний фланец 58 и шейку 60. Участок 54 корпуса и нижний фланец 56, когда их вставляют в отверстие 29 для вставки шпильки на шине 10, врезаются в резину 18 протектора (см. ФИГ. 1) и соприкасаются с резиной 18 протектора.
Вершина 52 включает в себя торцевую поверхность вершины, которая соприкасается с дорожным покрытием. Вершина 52 образована из карбида вольфрама или подобного твердого металла. В соответствии с вариантом осуществления вершина 52 может быть образована из металлокерамического материала. Вершина 52 закреплена в отверстии, предусмотренном в верхней торцевой поверхности 54a участка 54 корпуса. Вершина 52 шиповой шпильки 50 выполнена с возможностью выступания из поверхности протектора, когда шиповая шпилька 50 установлена в шине 10.
Вершина 52 выступает из верхней торцевой поверхности 54a участка 54 корпуса в столбчатой форме, а ее торцевая поверхность представляет собой вогнутый десятиугольник, образованный двумя правильными шестиугольниками, соединенными друг с другом с одной стороны, как показано на ФИГ. 4B. В соответствии с одним вариантом осуществления вершина 52 выступает в столбчатой форме, а ее торцевая поверхность может иметь дугообразную форму, эллиптическую форму, многоугольную форму (выпуклую многоугольную форму), вогнутую многоугольную форму или форму с участком, измененным на прямую линию, изогнутую линию с вогнутой кривой или волнообразный профиль с волнами.
Участок 54 корпуса представляет собой участок, который поддерживает вершину 52, причем вершина 52 выступает из верхней торцевой поверхности 54a на одной стороне. Участок 54 корпуса проходит в направлении, противоположном тому, в котором выступает вершина 52. Продольное направление участка 54 корпуса также является направлением, в котором расположены по порядку вершина 52, участок 54 корпуса и нижний фланец 56, и это направление называют H–направлением.
Верхний фланец 58 участка 54 корпуса выполнен таким образом, что при вставке на участке протектора шины 10 вершина 52 выступает из поверхности протектора. Вершина 52 закреплена на верхней торцевой поверхности 54a участка 54 корпуса.
Нижний фланец 56 выполнен таким образом, чтобы при вставке на участке протектора шины 10 он соприкасался с дном отверстия 29 для вставки шпильки. Нижний фланец 56 соединен с концом шейки 60 на противоположной стороне верхней торцевой поверхности 54a участка 54 корпуса.
Шейка 60 представляет собой часть, которая соединяет верхний фланец 58 и нижний фланец 56. Поперечное сечение шейки 60 в направлении, ортогональном H–направлению, тоньше поперечных сечений верхнего фланца 58 и нижнего фланца 56.
Особых ограничений в отношении материала участка корпуса 54 и нижнего фланца 56 нет, но он предпочтительно отличается от материала вершины 52. В соответствии с вариантом осуществления участок 54 корпуса и нижний фланец 56 формируют из алюминиевого сплава или т. п., чтобы уменьшить вес шиповой шпильки 50.
Форма 62 профиля фланца нижнего фланца 56 представляет собой анизотропную форму, если смотреть на нижний фланец 56 в H–направлении. В данном случае, как показано на ФИГ. 4B, анизотропная форма представляет собой форму, у которой короткие и длинные стороны различной длины определяются воображаемыми прямоугольниками, описанными вокруг формы 62 профиля фланца, наклоненной в различных направлениях, причем короткая сторона определяется самой короткой из четырех сторон первого наименьшего прямоугольника и/или длинная сторона определяется самой длинной из четырех сторон второго наименьшего прямоугольника. На ФИГ. 4B показан первый наименьший прямоугольник 100. В данном примере первый наименьший прямоугольник 100 содержит сторону 100a, соответствующую самой короткой из коротких сторон. Первый наименьший прямоугольник 100 также соответствует второму наименьшему прямоугольнику. Другими словами, второй наименьший прямоугольник содержит сторону 100b, соответствующую самой короткой из длинных сторон. Сторона 100a из сторон первого наименьшего прямоугольника 100, который также является вторым наименьшим прямоугольником, является короткой стороной, а сторона 100b является длинной стороной. Соответственно, форма 62 профиля фланца нижнего фланца 56 представляет собой анизотропную форму.
Форма 62 профиля фланца нижнего фланца 56 такой анизотропной формы включает четыре первых выступающих участка F1 фланца, которые выступают в продольном направлении L параллельно длинной стороне (стороне 100b), и два вторых выступающих участка F2 фланца, которые выступают в поперечном направлении S параллельно короткой стороне (стороне 100a). Далее в этом документе сторона 100b упоминается как «длинная сторона 100b», а сторона 100a упоминается как «короткая сторона 100a».
В данном случае, «первый выступающий участок F1» означает участок, имеющий форму, выступающую в продольном направлении L и находящийся в области, отделенной в продольном направлении L расстоянием, которое больше или равно половине расстояния от прямой линии, параллельной поперечному направлению S и проходящей через центр (точку пересечения двух диагональных линий) первого наименьшего прямоугольника 100, до короткой стороны 100a, от параллельной прямой линии. «Выступающая форма» относится к форме, которая приближается к параллельной прямой линии (прямой линии, параллельной поперечному направлению S, которая проходит через центр первого наименьшего прямоугольника 100) по мере продвижения в наружном направлении по обеим сторонам к наружному периметру формы 62 профиля фланца из точки на форме 62 профиля фланца.
«Второй выступающий участок F2 фланца» представляет собой участок, имеющий форму, выступающую в поперечном направлении S, и находящийся в области, отделенной в поперечном направлении S расстоянием, которое больше или равно половине расстояния от прямой линии, параллельной продольному направлению L, которая проходит через центр (точку пересечения двух диагональных линий) первого наименьшего прямоугольника 100, до длинной стороны 100b, от параллельной прямой линии. «Выступающая форма» относится к форме, которая приближается к параллельной прямой линии (прямой линии, параллельной продольному направлению L, которая проходит через центр первого наименьшего прямоугольника 100) по мере продвижения в наружном направлении по обеим сторонам к наружному периметру формы 62 профиля фланца из точки на форме 62 профиля фланца.
В настоящем варианте осуществления форма 62 профиля фланца нижнего фланца 56 включает в себя четыре первых выступающих участка F1 фланца и два вторых выступающих участка F2 фланца. Два первых выступающих участка F1 фланца направлены в первую сторону в продольном направлении L, а два других первых выступающих участка F1 фланца направлены во вторую сторону, противоположную первой. Один из вторых выступающих участков F2 фланца направлен в третью сторону в поперечном направлении S, а другой второй выступающий участок F2 фланца направлен в четвертую сторону, противоположную третьей. Количество первых выступающих участков F1 фланца, направленных в первую сторону в продольном направлении L, такое же, как и количество первых выступающих участков F1 фланца, направленных во вторую сторону. В соответствии с вариантом осуществления предпочтительно три из первых выступающих участков F1 фланца направлены в первую сторону в продольном направлении L, а оставшийся первый выступающий участок F1 фланца направлен во вторую сторону, противоположную первой стороне, и один второй выступающий участок F2 фланца направлен в третью сторону в поперечном направлении S, а другой второй выступающий участок F2 фланца направлен в четвертую сторону, противоположную третьей стороне.
Кроме того, в соответствии с вариантом осуществления форма 62 профиля фланца нижнего фланца 56 предпочтительно включает в себя пять, шесть или семь первых выступающих участков F1 фланца и два вторых выступающих участка F2 фланца. В этом варианте осуществления количество первых выступающих участков F1 фланца, направленных в первую сторону в продольном направлении L, может совпадать или не совпадать с количеством первых выступающих участков F1 фланца, направленных во вторую сторону.
Кроме того, в соответствии с настоящим вариантом осуществления форма 64 профиля корпуса верхнего фланца 58, если смотреть в H–направлении, также является анизотропной формой, у которой длина формы 64 профиля корпуса в продольном направлении L и длина формы 64 профиля корпуса в поперечном направлении S отличаются. Кроме того, форма 64 профиля корпуса включает в себя четыре или более первых выступающих участков B1 корпуса, которые выступают в поперечном направлении S, и два вторых выступающих участка B2 корпуса, которые выступают в продольном направлении L.
В данном случае «первый выступающий участок B1 корпуса» представляет собой участок, имеющий форму, выступающую в поперечном направлении S, и находящийся в области, отделенной в поперечном направлении S расстоянием, которое больше или равно половине расстояния от прямой линии, параллельной продольному направлению L, которая проходит через среднюю точку формы 64 профиля корпуса до положения формы 64 профиля корпуса, наиболее отдаленного от этой прямой линии. Термин «выступающая форма» относится к форме участка, который приближается к параллельной прямой линии (прямой линии, параллельной продольному направлению L, проходящей через среднюю точку формы 64 профиля корпуса) по мере прохождения в наружном направлении по обеим сторонам к наружному периметру формы 64 профиля корпуса из точки на форме 64 профиля корпуса.
В данном случае «второй выступающий участок B2 корпуса» представляет собой участок, имеющий форму, выступающую в продольном направлении L, и находящийся в области, отделенной в продольном направлении L расстоянием, которое больше или равно половине расстояния от прямой линии, параллельной поперечному направлению S и проходящей через среднюю точку формы 64 профиля корпуса до положения формы 64 профиля корпуса, наиболее отдаленного от этой прямой линии. Термин «выступающая форма» относится к форме участка, который приближается к параллельной прямой линии (прямой линии, параллельной поперечному направлению S, проходящей через среднюю точку формы 64 профиля корпуса) по мере прохождения в наружном направлении по обеим сторонам к наружному периметру формы 64 профиля корпуса из точки на форме 64 профиля корпуса.
В настоящем варианте осуществления форма 64 профиля корпуса верхнего фланца 58 включает в себя четыре первых выступающих участка B1 корпуса и два вторых выступающих участка B2 корпуса. Два из первых выступающих участков B1 корпуса направлены в первую сторону в поперечном направлении S, а два других первых выступающих участков B1 корпуса направлены во вторую сторону, противоположную первой. Один из вторых выступающих участков B2 корпуса направлен в третью сторону в продольном направлении L, а другой второй выступающий участок B2 корпуса направлен в четвертую сторону, противоположную третьей. Количество первых выступающих участков B1 корпуса, направленных в первую сторону в поперечном направлении S, такое же, как и количество первых выступающих участков B1 корпуса, направленных во вторую сторону. В соответствии с вариантом осуществления предпочтительно три из первых выступающих участков B1 корпуса направлены в первую сторону в поперечном направлении S, а оставшийся первый выступающий участок B1 корпуса направлен во вторую сторону, противоположную первой стороне, и один второй выступающий участок B2 корпуса направлен в третью сторону в поперечном направлении S, а другой второй выступающий участок B2 корпуса направлен в четвертую сторону, противоположную третьей стороне.
Кроме того, в соответствии с вариантом осуществления форма 64 профиля верхнего фланца 58 предпочтительно включает в себя пять, шесть или семь первых выступающих участков B1 корпуса и два вторых выступающих участка B2 корпуса. В этом варианте осуществления количество первых выступающих участков B1 корпуса, направленных в первую сторону в поперечном направлении S, может совпадать или не совпадать с количеством первых выступающих участков B1 корпуса, направленных во вторую сторону.
В настоящем варианте осуществления шиповая шпилька 50 включает в себя четыре первых выступающих участка B1 корпуса, выступающих в поперечном направлении S, и четыре первых выступающих участка F1 фланца, выступающих в продольном направлении L, при этом вращение шиповой шпильки 50, которое является первопричиной выпадения шиповой шпильки из отверстия 29 для вставки шпильки, предотвращается. Кроме того, шиповая шпилька 50 включает в себя два вторых выступающих участка B2 корпуса, выступающих в продольном направлении L, и два вторых выступающих участка F2 фланца, выступающих в поперечном направлении S, и шиповая шпилька 50 создает большое удерживающее усилие, которое предотвращает наклон и выход шиповой шпильки из отверстия 29 для вставки шпильки, когда шиповая шпилька принимает сдвиговое усилие от обледенелого дорожного покрытия. Таким образом, шиповая шпилька 50 с трудом выпадает из отверстия 29 для вставки шпильки. Иными словами, устойчивость к выпадению шпильки значительно улучшается.
В частности, форма 62 профиля фланца включает в себя большой второй выступающий участок F2 фланца в продольном направлении L, а форма 64 профиля корпуса включает в себя большой второй выступающий участок B2 корпуса в поперечном направлении S. Это дополнительно повышает силу удержания, предотвращая перемещение шиповой шпильки 50, которая принимает сдвиговое усилие от обледенелого дорожного покрытия, приводящее к ее наклону и выпадению из отверстия 29 для вставки шпильки. В результате шиповая шпилька 50 с трудом выпадает из отверстия 29 для вставки шпильки.
Кроме того, прежде чем шиповая шпилька 50 выпадает из отверстия 29 для вставки шпильки, как описано выше, шиповая шпилька 50 вращается в отверстии 29 для вставки шпильки. При вращении шиповой шпильки 50 сопротивление отверстия 29 для вставки шпильки и резины 18 протектора, удерживающее шиповую шпильку 50 в отверстии 29 для вставки шпильки в ответ на сдвиговое усилие, принимаемое от обледенелого дорожного покрытия, снижается, и шиповая шпилька 50, скорее всего, выпадет из отверстия 29 для вставки шпильки. Однако форма 64 профиля корпуса шиповой шпильки 50 включает в себя четыре первых выступающих участка B1 корпуса, а форма 62 профиля фланца включает в себя четыре первых выступающих участка F1 фланца, образующих волны в верхнем фланце 58 и нижнем фланце 56. Таким образом, шиповая шпилька 50 закрепляется и фиксируется в отверстии 29 для вставки шпильки, причем резина 18 протектора деформирована в соответствии с этими волнами. Таким образом, шиповая шпилька 50 наклоняется лишь незначительно в направлении сплющивания, когда шиповая шпилька 50 принимает сдвиговое усилие от обледенелого дорожного покрытия. Соответственно, зазор между шиповой шпилькой 50 и отверстиями 29 для вставки шпильки, обусловленный наклоном шиповой шпильки 50, образуется с трудом. В результате участок 54 корпуса и нижний фланец 56 могут быть плотно закреплены резиной 18 протектора (поверхностью внутренней стенки отверстия 29 для вставки шпильки), и вращение шиповой шпильки 50 в отверстии 29 для вставки шпильки, которое является первопричиной выпадения шиповой шпильки 50, может быть предотвращено. Таким образом, шиповая шпилька 50 настоящего варианта осуществления может сильнее препятствовать выпадению шиповой шпильки 50, чем шиповые шпильки известного уровня техники, включающие нижний фланец с профилем недугообразной формы.
Кроме того, даже когда шиповая шпилька 50 принимает сдвиговое усилие от обледенелого дорожного покрытия, между шиповой шпилькой 50 и отверстием 29 для вставки шпильки вряд ли образуется зазор, и шиповая шпилька 50 с трудом смещается из положения в отверстии 29 для вставки шпильки (не ослабевает). В результате шиповая шпилька 50 с трудом выпадает из отверстия 29 для установки шпильки, сдвиговое усилие между шиповой шпилькой 50 и обледенелым дорожным покрытием эффективно передается брекеру 14, всей шипованной шине 10 и транспортному средству с установленной шипованной шиной 10. Таким образом, тормозные и ходовые качества и управляемость на обледенелых дорожных покрытиях улучшаются.
На ФИГ. 5 приведена схема, иллюстрирующая форму 62 профиля фланца и форму 64 профиля корпуса в соответствии с вариантом осуществления.
В соответствии с вариантом осуществления, как показано на ФИГ. 5, первые выступающие участки F1 фланца состоят из двух пар первых выступающих участков F1 фланца. Другими словами, на виде в горизонтальной проекции листа на ФИГ. 5 два первых выступающих участка F1 фланца, выступающих влево в продольном направлении L, определены как одна пара, а два первых выступающих участка F1 фланца, выступающих вправо в продольном направлении L, определены как другая пара. Форма 62 профиля нижнего фланца 56 предпочтительно включает в себя два первых углубленных участка F3 фланца, которые изогнуты в направлении средней точки G формы 62 профиля фланца и расположены между каждой парой первых выступающих участков F1 фланца. В данном случае форма 62 профиля фланца предпочтительно включает в себя четыре вторых углубленных участка F4 фланца, которые изогнуты в направлении средней точки G, расположены между каждым из вторых выступающих участков F2 фланца и одним из первых выступающих участков F1 фланца и плавно переходят в один из первых выступающих участков F1 фланца.
Форма 62 профиля фланца включает в себя первые углубленные участки F3 фланца. Таким образом, когда нижний фланец 56 соприкасается с поверхностью внутренней стенки отверстий 29 для вставки шпильки, площадь поверхности контакта в поперечном направлении S увеличивается. Это улучшает силу удержания, предотвращающую движение шиповой шпильки 50 и выпадение ее из отверстия 29 для вставки шпильки. В результате может быть предотвращено выпадение шиповой шпильки 50 из отверстия 29 для вставки шпильки.
Кроме того, форма 64 профиля фланца включает в себя второй углубленный участок F4 фланца в четырех секциях, образующий четыре углубления по окружности формы 62 профиля фланца. В результате установочным пальцам устройства для установки шиповых шпилек, используемого при установке шиповой шпильки 50 в отверстие 29 для вставки шпильки, значительно легче захватывать нижний фланец 56 шиповой шпильки 50. Другими словами, когда установочные пальцы захватывают нижний фланец 56 анизотропной формы, шиповая шпилька 50 захватывается таким образом, что анизотропная форма принимает подходящую ориентацию и может быть установлена в отверстие 29 для вставки шпильки. Это улучшает свойства шпилек с точки зрения установки.
В соответствии с вариантом осуществления, как показано на ФИГ. 5, глубина углубления первых углубленных участков F3 фланца предпочтительно такая же, как и глубина углубления вторых углубленных участков F4 фланца или больше глубины углубления вторых углубленных участков F4 фланца. В данном случае «глубина углубления» относится к расстоянию от прямой линии, соединяющей два первых углубленных участка F3 фланца по обе стороны первого углубленного участка F3 фланца или второго углубленного участка F4 фланца, или от прямой линии, соединяющей один из первых выступающих участков F1 фланца с одним из вторых выступающих участков F2 фланца, до наиболее удаленной точки от первого углубленного участка F3 фланца или второго углубленного участка F4 фланца. При форме, при которой глубина углубления определена таким образом, площадь контактной поверхности, в поперечном направлении S, между нижним фланцем 56 и поверхностью внутренней стенки отверстия 29 для вставки шпильки может быть увеличена, и углубление на боковой стороне в поперечном направлении S может быть увеличено. Это позволяет дополнительно сдерживать вращение шиповой шпильки 50. Кроме того, увеличивается сила удержания, препятствующая выпадению шиповой шпильки 50 из отверстия 29 для вставки шпильки.
В соответствии с вариантом осуществления изогнутая форма первых углубленных участков F3 фланца и изогнутая форма вторых углубленных участков F4 фланца предпочтительно представляет собой дугообразную форму с заданным радиусом кривизны. В случае, когда изогнутую форму первых углубленных участков F3 фланца и изогнутую форму вторых углубленных участков F4 фланца формируют с одним радиусом кривизны, радиус кривизны первых углубленных участков F3 фланца предпочтительно меньше или равен радиусу кривизны вторых углубленных участков F4 фланца. Например, чтобы улучшить силу удержания, описанную выше, радиус кривизны первых углубленных участков F3 фланца предпочтительно меньше или равен 50% радиуса кривизны вторых углубленных участков F4 фланца.
В соответствии с одним вариантом осуществления, как показано на ФИГ. 5, два вторых выступающих участка F2 фланца включают в себя два прямолинейных участка F5, параллельных продольному направлению L. Прямолинейные участки F5 предпочтительно представляют собой участки, наиболее выступающие в поперечном направлении S. При такой конфигурации установочные пальцы устройства для установки шиповой шпильки, используемые для установки шиповой шпильки 50 в отверстие 29 для вставки шпильки, могут легче захватывать нижний фланец 56 шиповой шпильки 50. Например, в случае, когда прямолинейные участки F5 находятся в положении захвата установочных пальцев, если положение захвата установочных пальцев отклоняется от заданного положения вдоль прямолинейных участков F5, диапазон прямолинейных участков F5, в котором возможен захват установочными пальцами, достаточно велик, чтобы можно было устойчиво захватить шиповую шпильку 50. В результате количество случаев неправильной установки шиповой шпильки 50 в отверстие 29 для вставки шпильки уменьшается.
В соответствии с одним вариантом осуществления, как показано на ФИГ. 5, вторые выступающие участки B2 корпуса формы 64 профиля корпуса предпочтительно направлены к первому углубленному участку F3 фланца в положении первого углубленного участка F3 фланца относительно средней точки G, если смотреть на нижний фланец 56 и участок 54 корпуса со стороны H–направления. В данном случае «второй выступающий участок B2 корпуса, направленный к первому углубленному участку F3 фланца» относится к выступающему концевому положению второго выступающего участка B2 корпуса, наиболее отдаленному от средней точки G, находящегося на отрезке, соединяющем углубленное нижнее положение первого углубленного участка F3 фланца, ближайшее к средней точке G, и среднюю точку G. Благодаря наличию первого углубленного участка F3 фланца площадь контакта между шиповой шпилькой 50 и поверхностью внутренней стенки отверстия 29 для вставки шпильки увеличивается. Кроме того, поскольку участок 54 корпуса снабжен вторым выступающим участком B2 корпуса, направленным к первому углубленному участку F3 фланца, образующим волны в H–направлении, удерживающее усилие, препятствующее выходу шиповой шпильки 50 из отверстия 29 для вставки шпильки, увеличивается.
В соответствии с одним вариантом осуществления, как показано на ФИГ. 5, первый углубленный участок B3 корпуса формы 64 профиля корпуса предпочтительно находятся между парой первых выступающих участков B1 корпуса формы 64 профиля корпуса, если смотреть на нижний фланец 56 и участок 54 корпуса со стороны H–направления. второй выступающий участок B2 корпуса формы 64 профиля. Первый углубленный участок B3 корпуса предпочтительно направлен ко второму выступающему участку F2 фланца в положении второго выступающего участка F2 фланца относительно средней точки G. В данном случае «первый углубленный участок B3 корпуса, направленный ко второму выступающему участку F2 фланца» относится к положению на прямолинейном участке F5, ближайшем к средней точке G, находящемся на линии, соединяющей углубленное нижнее положение первого углубленного участка B3 корпуса, ближайшего к средней точке G, и среднюю точку G.
Таким образом, когда первый углубленный участок B3 корпуса направлен ко второму выступающему участку F2 фланца, большой второй выступающий участок F2 нижнего фланца 56 открыт наружу. Таким образом, элемент резины протектора в отверстии 29 для вставки шпильки и рядом с ним может входить в контакт с первым углубленным участком B3 корпуса, и эта площадь контакта может быть увеличена. Это позволяет прочно прикреплять шиповую шпильку 50 к поверхности внутренней стенки отверстия 29 для вставки шпильки. В результате увеличивается сила удержания, препятствующая выпадению шиповой шпильки 50 из отверстия для вставки шпильки. В результате может быть предотвращено выпадение шиповой шпильки 50 из отверстия 29 для вставки шпильки.
В соответствии с одним вариантом осуществления, как показано на ФИГ. 5, вторые выступающие участки B2 корпуса изогнуты в сторону от средней точки G, если смотреть на нижний фланец 56 и участок 54 корпуса со стороны H–направления. В данном случае радиус кривизны второго выступающего участка B2 корпуса в положении, при котором второй выступающий участок B2 корпуса расположен ближе всего к первому углубленному участку F3 фланца, предпочтительно больше, чем радиус кривизны первого углубленного участка F3 фланца в положении, в котором первый углубленный участок F3 фланца расположен ближе всего ко второму выступающему участку B2 корпуса.
Благодаря тому, что радиус кривизны второго выступающего участка B2 корпуса превышает радиус кривизны первого углубленного участка F3 фланца, площадь контакта с поверхностью внутренней стенки отверстия 29 для вставки шпильки, с которым входят в контакт нижний фланец 56 и верхний фланец 58, увеличивается, и в H–направлении образуются большие волны. В результате этого шиповая шпилька 50 плотно затягивается поверхностью внутренней стенки отверстия 29 для вставки шпильки. В результате увеличивается сила удержания, препятствующая выпадению шиповой шпильки 50 из отверстия для вставки шпильки. Радиус кривизны второго выступающего участка B2 корпуса предпочтительно в два раза или больше превышает радиус кривизны первого углубленного участка F3 фланца.
В соответствии с вариантом осуществления, как показано на ФИГ. 5, два первых углубленных участка F3 фланца предпочтительно образованы с зеркально симметричной формой относительно первой воображаемой прямой линии, параллельной поперечному направлению S и проходящей через среднюю точку G, и/или с зеркально симметричной формой относительно второй воображаемой прямой линии, параллельной продольному направлению L и проходящей через среднюю точку G. Таким образом, при установке шиповой шпильки 50 в отверстие 29 для вставки шпильки установочные пальцы могут без труда захватить шиповую шпильку 50 в нужной ориентации.
В соответствии с вариантом осуществления, как показано на ФИГ. 5, четыре вторых углубленных участка F4 фланца предпочтительно образованы с зеркально симметричной формой относительно первой воображаемой прямой линии, параллельной поперечному направлению S и проходящей через среднюю точку G, и/или с зеркально симметричной формой относительно второй воображаемой прямой линии, параллельной продольному направлению L и проходящей через среднюю точку G. Таким образом, при установке шиповой шпильки 50 в отверстие 29 для вставки шпильки установочные пальцы могут без труда захватить шиповую шпильку 50 в нужной ориентации.
В соответствии с вариантом осуществления, как показано на ФИГ. 5, в случае, когда форма профиля 62 фланца включает в себя два прямолинейных участка F5, два прямолинейных участка F5 предпочтительно образованы с зеркально симметричной формой относительно первой воображаемой прямой линии, параллельной поперечному направлению S и проходящей через среднюю точку G, и/или с зеркально симметричной формой относительно второй воображаемой прямой линии, параллельной продольному направлению L и проходящей через среднюю точку G. Таким образом, при установке шиповой шпильки 50 в отверстие 29 для вставки шпильки установочные пальцы могут без труда захватить шиповую шпильку 50 в нужной ориентации.
В соответствии с одним вариантом осуществления, как показано на ФИГ. 5, два вторых выступающих участка F2 фланца включают в себя два прямолинейных участка F5, параллельных продольному направлению L. Прямолинейные участки F5 предпочтительно представляют собой участки, наиболее выступающие в поперечном направлении S. Кроме того, оба конца двух прямолинейных участков F5 предпочтительно соединяются с двумя вторыми углубленными участками F4 фланца из четырех вторых углубленных участков F4 фланца. Другими словами, один второй выступающий участок F2 фланца предпочтительно образован одним из прямолинейных участков F5 и двумя вторыми углубленными участками F4 фланца. Таким образом, благодаря нижнему фланцу 56, включающему второй выступающий участок F2 фланца, сильно выступающий в поперечном направлении S, увеличивается сила удержания, предотвращающая выпадение шиповой шпильки 50 из отверстия 29 для вставки шпильки.
В шину устанавливают шиповую шпильку 50, включающую в себя форму 62 профиля фланца и форму 64 профиля корпуса, являющихся анизотропными. На ФИГ. 6A и 6B представлены схемы, иллюстрирующие ориентацию шиповой шпильки 50, установленной в шину.
На ФИГ. 6A показан пример, в котором шиповую шпильку устанавливают в отверстие 29 для установки шпильки таким образом, что продольное направление L нижнего фланца 56 обращено к поперечному направлению W шины, а поперечное направление S, совмещенное с направлением расположения, обращено к направлению C вдоль окружности шины. На ФИГ. 6B показан пример, в котором шиповую шпильку устанавливают в отверстие 29 для установки шпильки таким образом, что поперечное направление S нижнего фланца 56 обращено к поперечному направлению W шины, а продольное направление L, совмещенное с ориентацией расположения шиповой шпильки 50, обращено к направлению C вдоль окружности шины.
Как показано на ФИГ. 6A, когда шиповая шпилька 50 расположена таким образом, что ее поперечное направление S соответствует направлению C вдоль окружности шины, и шиповая шпилька 50 принимает боковое усилие в виде сдвигового усилия, она наклоняется, сплющивая отверстие 29 для вставки шпильки. Однако шиповая шпилька 50 прочно закреплена с помощью резины 18 протектора, сформированной соответствующими волнами, образуемыми четырьмя первыми выступающими участками F1 нижнего фланца 56 на поверхности внутренней стенки отверстия 29 для вставки шпильки. Таким образом, зазор между шиповой шпилькой 50 и отверстием 29 для вставки шпильки, обусловленный наклоном шиповой шпильки 50 в поперечном направлении W шины, образуется с трудом (шпилька не ослабевает). Соответственно, шиповая шпилька 50 с трудом поворачивается в отверстии 29 для вставки шпильки и не выпадает из отверстия 29 для вставки шпильки. При этом боковое усилие эффективно передается с шиповой шпильки 50 на брекер 14 посредством резины 18 протектора, улучшая реакцию шипованной шины на боковые усилия. Кроме того, второй углубленный участок F4 фланца представляет собой участок, обращенный к направлению, наклоненному относительно поперечного направления W шины. Таким образом, даже при повороте с торможением/движением, когда воспринимаемое шиповой шпилькой 50 боковое усилие направлено под углом, поверхность внутренней стенки отверстия 29 для вставки шпильки закрепляет выступающие участки (первые выступающие участки F1 фланца и вторые выступающие участки F2 фланца) по обе стороны от второго углубленного участка F4 фланца и второго углубленного участка F4 фланца. Это улучшает реакцию шипованной шины на боковые усилия. Как описано выше, улучшаются устойчивость к выпадению шпильки при повороте и управляемость на заснеженных и обледенелых дорожных покрытиях. Кроме того, форма 62 профиля фланца нижнего фланца 56 содержит большой второй выступающий участок F2 фланца, обращенный к направлению C вдоль окружности шины. Это увеличивает силу удержания во избежание движения шиповой шпильки 50, приводящего к ее наклону и выпадению из отверстия для вставки шпильки, когда шиповая шпилька 50 принимает большое тормозящее или ускоряющее усилие во время торможения или движения. В результате улучшаются тормозные и ходовые качества на обледенелых дорожных покрытиях, а также устойчивость к выпадению шпильки при поворотах. Кроме того, шиповая шпилька 50 функционирует с поперечным направлением S формы 64 профиля корпуса, четырьмя первыми выступающими участками B1 корпуса, обращенными к направлению C вдоль окружности шины, продольным направлением L и двумя вторыми выступающими участками B2 корпуса, обращенными к поперечному направлению W шины, что дополняет функцию продольного направления L формы 62 профиля фланца, четырех первых выступающих участков F1 фланца, обращенных к поперечному направлению W шины, поперечного направления S и двух вторых выступающих участков F2 фланца, обращенных в направлении C вдоль окружности шины. Таким образом, когда сдвиговое усилие, такое как тормозящее или ускоряющее усилие или боковое усилие, воспринимается шиповой шпилькой 50, вращение шиповой шпильки, которое является первопричиной выпадения, предотвращается, а удерживающее усилие, препятствующее наклону шиповой шпильки 50 и ее выходу из отверстия для вставки шпильки, увеличивается.
Как показано на ФИГ. 6B, когда шиповая шпилька 50 расположена таким образом, что ее продольное направление L соответствует направлению C вдоль окружности шины, и шиповая шпилька 50 принимает тормозное усилие и ходовое усилие в виде сдвигового усилия, она наклоняется, сплющивая отверстие 29 для вставки шпильки. Однако шиповая шпилька 50 прочно закреплена с помощью резины 18 протектора, сформированной соответствующими волнами, образуемыми четырьмя первыми выступающими участками F1 нижнего фланца 56 на поверхности внутренней стенки отверстия 29 для вставки шпильки. Таким образом, зазор (не показан) между шиповой шпилькой 50 и отверстием 29 для вставки шпильки, обусловленный наклоном шиповой шпильки 50 в направлении вдоль окружности шины из–за обледенелого дорожного покрытия, образуется с трудом. Соответственно, шиповая шпилька 50 с трудом поворачивается в отверстии 29 для вставки шпильки и не выпадает из отверстия 29 для вставки шпильки. При этом тормозящее или ускоряющее усилие эффективно передаются с шиповой шпильки 50 на брекер 14 посредством резины 18 протектора, улучшая реакцию шипованной шины на тормозящие или ускоряющие усилия. Иными словами, улучшается тормозная способность на льду. Кроме того, второй углубленный участок F4 фланца представляет собой участок, обращенный к направлению, наклоненному относительно поперечного направления W шины. Таким образом, даже при торможении или ускорении с углом увода, если воспринимаемое шиповой шпилькой 50 тормозящее или ускоряющее усилие направлено под углом, поверхность внутренней стенки отверстия 29 для вставки шпильки прочно закрепляет выступающие участки (первые выступающие участки F1 фланца и вторые выступающие участки F2 фланца) по обе стороны от второго углубленного участка F4 фланца и второго углубленного участка F4 фланца. Это улучшает реакцию шипованной шины на торможение и ускорение. Как описано выше, повышается устойчивость к выпадению шпильки при торможении и ускорении, и улучшаются тормозные и ходовые качества на заснеженных и обледенелых дорожных покрытиях. Кроме того, форма 62 профиля нижнего фланца 56 включает в себя большой второй выступающий участок F2 фланца, обращенный к поперечному направлению W шины. Это повышает силу удержания, предотвращая движение шиповой шпильки 50, приводящее к ее наклону и выпадению из отверстия для вставки шпильки, когда шиповая шпилька 50 воспринимает большое боковое усилие при повороте. В результате улучшается управляемость на обледенелых дорожных покрытиях, а также устойчивость к выпадению шпильки при поворотах. Кроме того, шиповая шпилька 50 функционирует с поперечным направлением S формы 64 профиля корпуса, четырьмя первыми выступающими участками B1 корпуса, обращенными к поперечному направлению W шины, продольным направлением L и двумя вторыми выступающими участками B2 корпуса, обращенными к поперечному направлению C вдоль окружности шины, что дополняет функцию продольного направления L формы 62 профиля фланца, четырех первых выступающих участков F1 фланца, обращенных в направлении C вдоль окружности шины, поперечного направления S и двух выступающих участков F2 фланца, обращенных в поперечном направлении W. Таким образом, когда сдвиговое усилие, такое как тормозящее или ускоряющее усилие или боковое усилие, воспринимается шиповой шпилькой 50, вращение шиповой шпильки, которое является первопричиной выпадения, предотвращается, а удерживающее усилие, препятствующее наклону шиповой шпильки 50 и ее выходу из отверстия для вставки шпильки, увеличивается.
В соответствии с вариантом осуществления во внутренней области возле экваториальной линии CL шины участка протектора шиповую шпильку 50 предпочтительно устанавливают в одной ориентации, показанной на ФИГ. 6A или ФИГ. 6B, а во внешней области снаружи внутренней области в поперечном направлении шины шиповую шпильку 50 предпочтительно устанавливают в другой ориентации, показанной на ФИГ. 6A или ФИГ. 6B. Степень влияния на тормозные и ходовые качества и управляемость зависит от положения участка протектора в поперечном направлении шины. Таким образом, для эффективного улучшения тормозных и ходовых качеств и управляемости ориентацию шиповой шпильки 50, показанной на ФИГ. 6A или ФИГ. 6B, предпочтительно выбирают в зависимости от положения в поперечном направлении шины, в котором устанавливают шиповую шпильку 50.
Примеры, стандартный пример и сравнительные примеры
Были изготовлены шиповые шпильки, включающие нижние фланцы с различными формами профиля. Для получения шипованной шины изготовленные шиповые шпильки вставляли в шину 10 с конфигурацией, показанной на ФИГ. 1–3. Эти шипованные шины устанавливали на пассажирский испытательный автомобиль и оценивали шиповые шпильки.
Каждая из изготовленных шин имела размер 205/55R16. Использованное пассажирское транспортное средство представляло собой переднеприводной седан с объемом двигателя 2000 куб. см. Внутреннее давление в шинах устанавливали на уровне 230 (кПа) как для передних колес, так и для задних колес. Нагрузка на шины составляла 450 кг на передние колеса и 300 кг на задние колеса. Оценивали указанные ниже характеристики шиповых шпилек.
Устойчивость к выпадению шпильки
Долю (%) количества шиповых шпилек, оставшихся в резине протектора, от общего количества установленных шиповых шпилек определяли после прохождения испытательным автомобилем 15 000 км по сухому дорожному покрытию, включая асфальтовые дорожные покрытия или бетонные дорожные покрытия. Доля, равная 95% или более, оценивается как не представляющая практической проблемы с точки зрения выпадения шпилек.
Тормозная способность на льду
Испытательный автомобиль вели по обледенелому дорожному покрытию и в качестве тормозного пути измеряли расстояние, пройденное автомобилем после включения торможения за время, пока скорость снижалась с 30 км/ч до 5 км/ч. Величина, обратная тормозному пути в стандартном примере, была назначена в качестве эталона (индексное значение 100), и обратные величины тормозных путей в примерах выражены в виде индексных значений. Чем больше индексные значения, тем короче тормозной путь и тем лучше тормозная способность на льду.
Управляемость на льду
Два оценивающих водителя вели испытательный автомобиль по обледенелому дорожному покрытию подготовленного закрытого автодрома и субъективно оценивали управляемость. Эти две оценки усредняли и выражали в виде индексных значений, причем оценку из стандартного примера брали в качестве эталона (индексного значения 100). Чем больше индексные значения, тем лучше управляемость на льду.
В таблицах 1 и 2 показаны различные параметры и результаты оценки для стандартного примера, сравнительных примеров и примеров.
В таблицах 1 и 2 «форма первого и второго наименьших прямоугольников, описанных вокруг профиля» относится к форме либо первого, либо второго наименьшего прямоугольника, показанного на ФИГ. 4B. В стандартном примере «круг» относится к форме профиля нижнего фланца, а не к форме первого и второго наименьшего прямоугольника. В сравнительных примерах 3 и 4 и в примерах отношение длины короткой стороны к длине длинной стороны «прямоугольника» составляет 1:1,13.
В таблицах 1 и 2, если в графе «Количество выступов (первый выступающий участок F1 фланца, второй выступающий участок F2 фланца)» количество первых выступающих участков F1 фланца четное, то количество выступов с обеих сторон в продольном направлении было одинаковым. Количество вторых выступающих участков F2 фланца является четным, и количество выступов с обеих сторон в поперечном направлении S является одинаковым. Если количество первых выступающих участков F1 фланца равно трем, количество выступов с обеих сторон в продольном направлении было 2 и 1, а если количество первых выступающих участков F1 фланца равно 5, количество выступов с обеих сторон в продольном направлении было 3 и 2.
В графе «Глубина углубления первого углубленного участка F3 фланца > или=или < глубины углубления второго углубленного участка F4 фланца» в таблицах 1 и 2 «F3=F4» указывает на то, что глубины углублений равны, «F3 > F4» указывает на то, что глубина углубления первого углубленного участка F3 фланца больше глубины углубления второго углубленного участка F4 фланца, а «F3 < F4» указывает на то, что глубина углубления второго углубленного участка F4 фланца больше глубины углубления первого углубленного участка F3 фланца.
В графе «Форма профиля корпуса верхнего фланца» в таблицах 1 и 2 термин «круг» означает, что форма профиля корпуса, если смотреть со стороны H–направления, является круглой, и «ФИГ. 4B» означает, что форма профиля корпуса представляет собой форму 64 профиля корпуса, показанную на ФИГ. 4B.
В данном случае в сравнительных примерах 1 и 4, в которых количество первых выступающих участков F1 фланца равно двум, первые углубленные участки F3 фланца не предусмотрены. В этом случае глубина углубления второго углубленного участка F4 фланца определяется как глубина второго углубленного участка F4 фланца в сравнительных примерах 2, 3.
Таблица 1
Стандартный пример
Сравнительный пример 1
Сравнительный пример 2
Сравнительный пример 3
Сравнительный пример 4
Форма первого и второго наименьших прямоугольников, описанных вокруг профиля
Круг
Квадрат
Квадрат
Прямоугольник
Прямоугольник
Количество выступов(первый выступающий участок F1 фланца, второй выступающий участок F2 фланца)
–
2, 2
4, 2
3, 2
2, 4
Глубина углубления первого углубленного участка F3 фланца > или=или <Глубина углубления второго углубленного участка F4 фланца
–
–
F3=F4
F3=F4
–
Прямолинейный участок F5
–
Да
Да
Да
Да
Форма профиля корпуса верхнего фланца
Круг
ФИГ. 4B
ФИГ. 4B
ФИГ. 4B
ФИГ. 4B
Устойчивость к выпадению шпильки (%)
55
90
92
94
94
Тормозная способность на льду
100
102
103
104
102
Управляемость на льду
100
101
102
102
102
Таблица 2
Пример 1
Пример 2
Пример 3
Пример 4
Форма первого и второго наименьших прямоугольников, описанных вокруг профиля
Прямоугольник
Прямоугольник
Прямоугольник
Прямоугольник
Количество выступов (первый выступающий участок F1 фланца, второй выступающий участок F2 фланца)
4, 2
5, 2
4, 2
4, 2
Глубина углубления первого углубленного участка F3 фланца > или=или <Глубина углубления второго углубленного участка F4 фланца
F3=F4
F3=F4
F3 > F4
F3 > F4
Прямолинейный участок F5
Да
Да
Да
Нет(выпуклая дугообразная форма)
Форма профиля корпуса верхнего фланца
ФИГ. 4B
ФИГ. 4B
ФИГ. 4B
ФИГ. 4B
Устойчивость к выпадению шпильки (%)
97
98
100
100
Тормозная способность на льду
106
108
108
106
Управляемость на льду
104
105
105
104
Как видно из сравнения стандартного примера, сравнительных примеров 1–4 и примеров 1–4, конфигурация, в которой форма 62 профиля фланца представляет собой анизотропную форму, в которой первый наименьший прямоугольник или второй наименьший прямоугольник, описанный вокруг формы 62 профиля фланца, является прямоугольником, форма 64 профиля корпуса является анизотропной формой, в которой длина формы 64 профиля корпуса в поперечном направлении S прямоугольника отличается от длины формы 64 профиля корпуса в продольном направлении L, форма 62 профиля включает в себя четыре или более первых выступающих участков F1 фланца, выступающих в продольном направлении L, и два вторых выступающих участка F2 фланца, выступающих в поперечном направлении S, и форма 64 профиля корпуса включает в себя четыре или более первых выступающих участков B1 корпуса, выступающих в поперечном направлении S, и два вторых выступающих участка B2 корпуса, выступающих в продольном направлении L, имеет повышенную устойчивость к выпадению шпильки по сравнению со стандартным примером и сравнительными примерами 1–4. Более того, тормозная способность на льду и управляемость на льду улучшаются по сравнению со стандартным примером и сравнительными примерами 1–4.
Как видно из сравнения примеров 2 и 3, конфигурация, в которой глубина углубления первого углубленного участка F3 фланца и глубина углубления второго углубленного участка F4 фланца равны, не создает проблем с точки зрения результата оценки, однако конфигурация, в которой глубина углубления первого углубленного участка F3 фланца превышает глубину углубления второго углубленного участка F4 фланца, имеет повышенную устойчивость к выпадению шпильки.
Выше приведено описание шиповой шпильки и шипованной шины в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Однако следует понимать, что настоящее изобретение не ограничено представленными выше вариантами осуществления и примерами и может быть улучшено или модифицировано различными способами при условии, что данные улучшения или модификации остаются в пределах объема настоящего изобретения.
Перечень ссылочных позиций
10 – пневматическая шина
12 – слой каркаса
14 – брекер
14a, 14b – элемент брекера
16 – сердечник борта
18 – резина протектора
18a – резина протектора верхнего слоя
18b – резина протектора нижнего слоя
20 –боковой резиновый элемент
22 – резиновый вкладыш борта
24 – брекерный резиновый элемент диска
26 – резиновый гермослой
28 – защитный слой брекера
29 – отверстие для вставки шпильки
30 – рисунок протектора
32 – наклонная канавка
34 – соединительная канавка в направлении вдоль окружности
36 – выступающая канавка
50 – шиповая шпилька
52 – вершина
54 – участок корпуса
54a – верхняя торцевая поверхность
56 – нижний фланец
58 – верхний фланец
60 – шейка
62 – форма профиля фланца
64 – форма профиля корпуса
100 – первый наименьший прямоугольник
100a – сторона (короткая сторона)
100b – сторона (длинная сторона)