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. Благодаря предотвращению выпадения шиповой шпильки обеспечиваются тормозные и ходовые качества и управляемость на обледенелых дорожных покрытиях.
Для улучшения тормозных и ходовых качеств и управляемости на обледенелых дорожных покрытиях форме профиля верхнего фланца или нижнего фланца шиповой шпильки была придана недугообразная форма.
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 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
Поскольку форма профиля нижнего фланца шиповой шпильки является анизотропной и не имеет форму дуги, то перед вставкой шиповой шпильки в отверстие ее нужно сориентировать относительно шины. Вставку шиповой шпильки обычно выполняют с помощью устройства для установки шиповых шпилек, оборудованного установочными пальцами. Однако шиповые шпильки, содержащие нижний фланец анизотропной формы, трудно захватывать установочными пальцами и устойчиво удерживать в нужной ориентации, поэтому при установке вполне возможны ошибки.
Целью настоящего изобретения является создание шиповой шпильки, которая обеспечивает превосходные тормозные и ходовые качества и управляемость на обледенелых дорожных покрытиях и обладает превосходными свойствами как в отношении установки шпилек, так и в отношении шипованных шин с установленными шиповыми шпильками.
Решение проблемы
В одном аспекте настоящего изобретения предлагается шиповая шпилька, которая выполнена с возможностью установки на шину, выполненную с возможностью ошиповки, и содержит:
вершину, содержащую торцевую поверхность, которая соприкасается с дорожным покрытием;
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; причем
форма профиля фланца нижнего фланца, если смотреть в направлении в порядке расположения вершины, участка корпуса и нижнего фланца имеет анизотропную форму, у которой короткие и длинные стороны различной длины определяются воображаемыми прямоугольниками, описанными вокруг формы 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 фланца содержит четыре или более первых выступающих участков F1 фланца, которые выступают в продольном направлении параллельно длинным сторонам, и два вторых выступающих участка F2 фланца, которые выступают в поперечном направлении параллельно коротким сторонам;
форма профиля корпуса участка корпуса, если смотреть в направлении в порядке расположения, представляет собой форму, содержащую прямолинейные участки корпуса, проходящие по прямым линиям и
прямолинейные участки корпуса обращены к участкам формы профиля фланца, расположенным вдоль наружного периметра формы между двумя соседними выступающими участками – первым выступающим участком F1 фланца и вторым выступающим участком F2 фланца.
Предпочтительно первые выступающие участки F1 фланца состоят из двух пар первых выступающих участков F1 фланца и
форма профиля корпуса содержит в качестве прямолинейных участков два прямолинейных участка B1 корпуса, обращенных к участкам формы профиля фланца, расположенным между каждой из двух пар первых выступающих участков F1 фланца, и четыре линейных участка B2 корпуса, обращенных к участкам формы профиля, расположенным между каждой из пар, образуемых одним из вторых выступающих участков F2 фланца и одним из первых выступающих участков F1 фланца.
Предпочтительно форма профиля фланца содержит два первых углубленных участка F3 фланца, изогнутых к средней точке формы профиля фланца, которые расположены между каждой из пар первых выступающих участков F1 фланца, и четыре вторых углубленных участков F4 фланца, искривленных к средней точке, которые 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 и
прямолинейные участки B1 корпуса обращены к первым углубленным участкам F3 фланца, а прямолинейные участки B2 корпуса обращены ко вторым углубленным участкам F4 фланца.
Предпочтительно два вторых выступающих участка F2 фланца содержат два прямолинейных участка фланца, параллельных продольному направлению, и
прямолинейные участки фланца представляют собой выступы, наиболее выступающие в поперечном направлении.
Предпочтительно участок корпуса окружен формой профиля фланца, если смотреть в направлении в порядке расположения;
причем форма профиля корпуса содержит два выступающих участка B4 корпуса, выступающих в направлении вторых выступающих участков F2 фланца, и
выступающие участки B4 корпуса, каждый из которых содержит два прямолинейных участка B2 корпуса, соединенных вместе.
Предпочтительно участок корпуса окружен формой профиля фланца, если смотреть в направлении в порядке расположения;
причем форма профиля корпуса содержит два выступающих участка B3 корпуса, выступающих в направлении коротких сторон наименьшего прямоугольника;
причем выступающие участки B3 корпуса содержат прямолинейные участки B1 корпуса и
прямолинейные участки B1 корпуса представляют собой участки, наиболее выступающие в продольном направлении параллельно длинным сторонам наименьшего прямоугольника.
В другом аспекте настоящего изобретения предлагается шипованная шина, выполненная с возможностью ошиповки, с установленными шиповыми шпильками, содержащая:
участок протектора с установленными шиповыми шпильками, описанными выше, продольное направление или поперечное направление которых ориентировано в направлении вдоль окружности шины.
Преимущественные эффекты изобретения
В соответствии с настоящим изобретением можно получать шиповую шпильку, которая обеспечивает превосходные тормозные и ходовые качества и управляемость на обледенелых дорожных покрытиях и обладает превосходными свойствами как в отношении установки шпилек, так и в отношении шипованных шин.
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 представлена схема, иллюстрирующая формы профиля нижнего фланца и корпуса в соответствии с вариантом осуществления.
На ФИГ. 6 представлена схема, иллюстрирующая пример шиповой шпильки, захватываемой установочными пальцами устройства для установки шиповых шпилек, в соответствии с вариантом осуществления.
На ФИГ. 7A–7D представлены схемы, иллюстрирующие примеры положений захвата установочных пальцев, в которых захвачены нижний фланец и участком корпуса с формой профиля, изображенной на ФИГ. 5.
На ФИГ. 8A и 8B представлены схемы, иллюстрирующие ориентацию шиповой шпильки, установленной в шине.
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»). «Наружу в радиальном направлении шины» относится к направлению от оси вращения шины («Ось») в радиальном направлении R шины. «Поперечное направление шины, W» относится к направлению, параллельному оси вращения шины («Ось»). «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, резиновые элементы 24 бортовой ленты 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 приведенной 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 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 резиновые элементы 24 бортовой ленты, 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 шины, указывающее однонаправленное направление в направлении C вдоль окружности шины. Информацию об ориентации направления X вращения шины 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 в 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 предусмотрены 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.
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 отношение материала корпуса 54 нет, но он предпочтительно отличается от материала вершины 52. В соответствии с вариантом осуществления участок 54 корпуса формируют из алюминиевого сплава и т. п., чтобы уменьшить вес шиповой шпильки 50.
В настоящем варианте осуществления, как показано на ФИГ. 4B, торцевая поверхность вершины 52 имеет круглую форму профиля, если смотреть на вершину 52 в H–направлении. В соответствии с вариантом осуществления торцевая поверхность вершины 52 предпочтительно имеет профиль эллиптической формы, криволинейной формы, содержащий множество дуг, выпуклой многоугольной формы, вогнутой многоугольной формы или любой из этих форм, части которых заменены прямолинейным участком, образующим углубление дугообразным участком или волнообразным участком с волнами.
В настоящем варианте осуществления, как показано на ФИГ. 4B, форма профиля верхнего фланца 58 (далее в этом документе называемая также «формой профиля корпуса») представляет собой форму, содержащую множество прямолинейных участков корпуса, проходящих по прямым линиям, т. е. множество прямолинейных сторон, если смотреть на верхний фланец 58 в H–направлении. В примере, изображенном на ФИГ. 4B, то форма профиля корпуса представляет собой выпуклую многоугольную форму. В примере, изображенном на ФИГ. 4, форма профиля корпуса представляет собой выпуклую многоугольную форму. Однако в число других предпочтительных форм входят выпуклая восьмиугольная форма, выпуклая двенадцатиугольная форма и другие выпуклые многоугольные формы. Кроме того, в качестве примера форма профиля корпуса вместо выпуклой многоугольной формы может быть вогнутой многоугольной формой. Вогнутая многоугольная форма представляет собой форму, в которой множество выпуклых многоугольников соединены таким образом, что примыкающие выпуклые многоугольники имеют одну общую сторону или по одному перекрывающемуся друг с другом углу при вершине.
В соответствии с примером, как показано на ФИГ. 4B, форма профиля верхнего фланца 58 предпочтительно состоит только из прямолинейных участков корпуса. Однако в соответствии с вариантом осуществления верхний фланец 58 предпочтительно имеет профиль круглой формы, эллиптической формы или криволинейной формы, содержащий множество дуг, с заменой участка на участок прямолинейной формы, или выпуклой многоугольной формы, или вогнутой многоугольной формы с заменой участка на участок дугообразной формы, образующий выступающий участок, или формы, образующей углубленный участок, или волнообразной формы с волнами.
В соответствии с примером, как показано на ФИГ. 4B, профиль корпуса предпочтительно имеет анизотропную форму, причем длина формы профиля в продольном направлении L и длина формы профиля в поперечном направлении S отличаются друг от друга.
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. В данном примере первый наименьший прямоугольник содержит сторону 100a, соответствующую самой короткой из коротких сторон. Первый наименьший прямоугольник 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, 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 содержит 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 настоящем документе под «первым выступающим участком F1 фланца» понимается участок, образованный в выступающей форме, выступающей в продольном направлении L и находящейся 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, 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) по мере продвижения в наружном направлении по обеим сторонам от наружного периметра формы 62 профиля фланца из точки на форме 62 профиля фланца.
«Второй выступающий участок F2 фланца» представляет собой участок, образованный в выступающей форме, выступающей в поперечном направлении S и находящейся 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, до длинной стороны 100b, от параллельной прямой линии. «Выступающая форма» относится к форме, которая приближается к параллельной прямой линии (прямой линии, параллельной продольному направлению S, которая проходит через центр первого наименьшего прямоугольника) по мере продвижения в наружном направлении по обеим сторонам от наружного периметра формы 62 профиля фланца из точки на форме 62 профиля фланца.
В настоящем варианте осуществления форма 62 профиля фланца нижнего фланца 56 содержит четыре первых выступающих участка F1 фланца и два вторых выступающих участка F2 фланца. Два из первых выступающих участков F1 фланца направлены в первую сторону в продольном направлении L, а два других первых выступающих участков F1 направлены во вторую сторону, противоположную первой. Один из вторых выступающих участков F2 фланца направлен в третью сторону в поперечном направлении L, а другой второй выступающий участок F2 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, 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 направлен во вторую сторону, противоположную первой стороне, и один второй выступающий участок F2 направлен в третью сторону в поперечном направлении S, а другой второй выступающий участок F2 направлен в четвертую сторону, противоположную третьей стороне.
Кроме того, в соответствии с вариантом осуществления форма 62 профиля фланца нижнего фланца 56 предпочтительно содержит 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, направленных во вторую сторону.
В настоящем варианте осуществления прямолинейные участки корпуса обращены к участку формы профиля фланца между двумя смежными выступающими участками из числа первых выступающих участков F1 фланца и вторых выступающих участков F2 фланца вдоль наружного периметра формы профиля фланца. В настоящем документе «прямолинейные участки корпуса, обращенные к участку формы профиля фланца между двумя смежными выступающими участками» (далее в этом документе называемые «участками между выступающими участками») относятся к воображаемой прямой линии, соединяющей оба конца выступа между выступающими участками прямолинейного участка корпуса, проходящего в направлении, наклоненном относительно продольного направления L (далее в этом документе называемом «наклонным направлением»). В случае, когда участки между выступающими участками представляют собой первые углубленные участки F3 фланца или вторые углубленные участки F4 фланца (описанные ниже), концы участков между выступающими участками являются концами углубленного участка. В случае, когда углубленные участки и выступающие участки имеют дугообразную форму или форму, содержащую множество дуг, концы устанавливают следующим образом. Другими словами, по мере продвижения от углубленного участка к выступающим участкам, примыкающим к этому углубленному участку с обеих сторон, положение границы, где центр радиуса кривизны переключается с наружной части формы профиля фланца на периметр или внутреннюю часть периметра формы профиля фланца, соответствует концам углубленного участка. Кроме того, «участок между выступающими участками прямолинейного участка корпуса, проходящего в наклонном направлении» относится к прямолинейному участку корпуса, проходящему под наклоном относительно продольного направления L с заданным угловым сдвигом (например, 15 градусов или менее) относительно наклонного направления участка между выступающими участками.
Благодаря обеспечению таким образом прямолинейных участков корпуса, обращенных к участкам между выступающими участками, установочным пальцам устройства для установки шиповых шпилек, используемого при установке шиповой шпильки 50 в отверстие 29 для вставки шпильки, значительно легче поддерживать верхний фланец 58 шиповой шпильки 50.
На ФИГ. 6 показан пример шиповой шпильки 50, захватываемой установочными пальцами устройства для установки шиповых шпилек.
Когда установочные пальцы 70 захватывают нижний фланец 56, центральная ось Z (осевая линия, проходящая через среднюю точку нижнего фланца 56 или участка 54 корпуса в продольном направлении участка 54 корпуса) шиповой шпильки 50 может наклоняться. Когда концевые участки 70a установочных пальцев 70 захватывают нижний фланец 56 и шиповая шпилька 50 наклоняется, верхний фланец 58 соприкасается с участками 70b, отделенными от концевых участков 70a установочных пальцев 70 (участки, обведенные эллипсами на ФИГ. 6, также называемые «подушечками пальцев»). Когда участок верхнего фланца 58, соприкасающийся с подушечкой 70b установочного пальца 70, является углубленным участком или выступающим участком, верхний фланец 58 может без труда перемещаться, скользя по подушечке 70b установочного пальца 70, благодаря чему шиповая шпилька 50 оказывается в положении, в котором она легко теряет равновесие. Когда шиповая шпилька 50 оказывается в положении неустойчивого равновесия, становится трудно расположить шиповые шпильки 50 в нужной ориентации (в направлении вокруг центральной оси Z), и вероятность установки шиповой шпильки 50 в неправильной ориентации относительно шины возрастает.
В настоящем варианте осуществления прямолинейные участки корпуса обращены к участкам между выступающими участками нижнего фланца 56, где установочным пальцам проще произвести захват. Таким образом, даже когда шиповая шпилька 50 наклоняется и верхний фланец 58 соприкасается с подушечкой установочного пальца, верхний фланец 58 удерживается от перемещения и скольжения по подушечке установочного пальца. Это позволяет устойчиво захватывать шиповую шпильку 50. Таким образом шиповые шпильки 50 можно без труда расположить в нужной ориентации, и шиповые шпильки 50 могут быть установлены в правильной ориентации относительно шины.
В настоящем варианте осуществления, как показано на ФИГ. 5, предусмотрено одинаковое количество участков между выступающими участками и прямолинейными участками корпуса. Предпочтительно предусмотрен один прямолинейный участок корпуса для каждого участка между выступающими участками. Другими словами, для каждого участка между выступающими участками предпочтительно предусмотрен один прямолинейный участок корпуса, обращенный к участку между выступающими участками. Однако в соответствии с вариантом осуществления количество участков между выступающими участками и количество прямолинейных участков корпуса предпочтительно разные. В таком варианте осуществления предпочтительно предусмотрен один прямолинейный участок корпуса для каждого участка между выступающими участками.
В настоящем варианте осуществления форма 62 профиля фланца нижнего фланца 56 содержит четыре или более первых выступающих участка F1 фланца, которые выступают в продольном направлении L, и два вторых выступающих участка F2 фланца, которые выступают в поперечном направлении S. Таким образом, в различных положениях вокруг наружного периметра формы 62 профиля фланца расположены множество участков между выступающими участками. Когда участки между выступающими участками находятся в положениях захвата установочных пальцев и установочные пальцы захватывают нижний фланец 56, с обеих сторон участка между выступающими участками вдоль наружного периметра формы 62 профиля фланца находится выступающий участок. Таким образом, даже когда установочные пальцы соприкасаются с выступающими участками, пальцы могут скользить вдоль наружного периметра выступающего участка и легко направляются на участок между выступающими участками. Поэтому установочные пальцы могут без труда производить захват в нужном положении захвата нижнего фланца. Соответственно, шиповые шпильки 50 можно без труда расположить в нужной ориентации (в направлении вокруг центральной оси Z), и шиповые шпильки 50 могут быть установлены в правильной ориентации относительно шины.
Благодаря этому шиповая шпилька 50 настоящего варианта осуществления имеет превосходные свойства с точки зрения установки шпильки.
В настоящем варианте осуществления форма 62 профиля фланца нижнего фланца 56 содержит четыре первых выступающих участка F1 фланца и два вторых выступающие участка F2 фланца. Это улучшает тормозные и ходовые качества и управляемость на обледенелых дорожных покрытиях.
В частности, даже когда шиповая шпилька 50 принимает сдвиговое усилие от обледенелого дорожного покрытия, как описано ниже, 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.
В настоящем варианте осуществления форма 62 профиля фланца нижнего фланца 56 содержит четыре первых выступающих участка F1 фланца и два вторых выступающие участка F2 фланца. Это затрудняет выпадение шиповой шпильки 50 из отверстия 29 для установки шпильки в шине 10 и препятствует вращению шиповой шпильки 50, которое является первопричиной выпадения шиповой шпильки 50.
В частности, форма 62 профиля фланца нижнего фланца 56 содержит большой второй выступающий участок F2 фланца вдоль длинной стороны 100b. Это увеличивает силу удержания для предотвращения движения шиповой шпильки 50, которая принимает сдвиговое усилие от обледенелого дорожного покрытия, вызывающее наклон и выпадение из отверстия для вставки шпильки. В результате шиповая шпилька 50 с трудом выпадает из отверстия 29 для вставки шпильки.
В случае выпадения шиповой шпильки 50 из шипованной шины, шиповая шпилька 50 выпадает при вращении в отверстии. Другими словами, прежде чем шиповая шпилька 50 выпадает из отверстия 29 для вставки шпильки, шиповая шпилька 50 вращается в отверстии 29 для вставки шпильки. Как правило, когда шиповая шпилька 50 принимает сдвиговое усилие от обледенелого дорожного покрытия, шиповая шпилька 50 наклоняется таким образом, что наваливается на отверстие 29 для установки шпильки. Это сокращает усилие зажима на шиповую шпильку 50 со стороны отверстия 29. Таким образом, шиповая шпилька может без труда вращаться вокруг центральной оси Z в отверстии 29 для вставки шпильки. Кроме того, когда принимается большое сдвиговое усилие от обледенелого дорожного покрытия, усилие зажима отверстия 29 для вставки шпильки снижается, позволяя шиповой шпильке 50 вращаться вокруг центральной оси Z. При вращении шины 10 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 62 профиля фланца нижнего фланца 56 шиповой шпильки 50 содержит четыре первых выступающих участка F1 фланца и имеет волнообразные поверхности, и нижний фланец 56 закрепляется и фиксируется в отверстии 29 для вставки шпильки за счет резины 18 протектора, деформируемой в соответствии с этими волнистыми поверхностями. Таким образом, когда шиповая шпилька 50 принимает сдвиговое усилие от обледенелого дорожного покрытия, зазор между шиповой шпилькой 50 и отверстием 29 для вставки шпильки из–за наклона шиповой шпильки 50 в направлении сплющивания образуется с трудом. В результате нижний фланец 56 может быть плотно закреплен резиной 18 протектора (поверхностью внутренней стенки отверстия для вставки шпильки), и вращение шиповой шпильки 50 в отверстии 29 для вставки шпильки, которое является первопричиной выпадения шиповой шпильки 50, может быть предотвращено. Чтобы предотвратить выпадение шиповой шпильки, шиповые шпильки известного уровня техники, имеющие нижний фланец с недугообразной формой профиля, как описано выше, выполнены таким образом, чтобы шиповая шпилька не вращалась в отверстии. Однако шиповая шпилька 50 настоящего варианта осуществления может сильнее препятствовать выпадению шиповой шпильки 50, чем шиповые шпильки известного уровня техники с профилем недугообразной формы.
На ФИГ. 5 приведена схема, иллюстрирующая форму 62 профиля фланца нижнего фланца 56 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, если смотреть в плоскости изображения на ФИГ. 5, два первых выступающих участка F1 фланца, выступающих вверх в продольном направлении L, определены как одна пара, а два первых выступающих участка F1 фланца, выступающие вниз в продольном направлении L, определены как другая пара. В данном случае форма профиля корпуса, как прямолинейный участок корпуса, предпочтительно содержит два прямолинейных участка B1 корпуса, обращенных к участкам формы профиля фланца между парами первых выступающих участков F1 фланца. Кроме того, четыре прямолинейных участка B2 корпуса предпочтительно обращены к участкам формы профиля фланца между каждым из вторых выступающих участков F2 фланца и одним из первых выступающих участков F1 фланца.
В соответствии с вариантом осуществления форма 62 профиля фланца предпочтительно содержит два первых углубленных участка F3 фланца, которые изогнуты к средней точке формы 62 профиля фланца и расположены между каждой из пар первых выступающих участков F1 фланца. В данном случае форма 62 профиля фланца предпочтительно содержит четыре вторых углубленных участка F4 фланца, которые изогнуты к средней точке и 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. Кроме того, в данном случае прямолинейные участки B1 корпуса обращены к первым углубленным участкам F3 фланца, а прямолинейные участки B2 корпуса обращены ко вторым углубленным участкам F4 фланца.
Форма 62 профиля фланца нижнего фланца 56 содержит вторые углубленные участки F4 фланца в четырех секциях. Соответственно, эти четыре углубления сформированы вдоль периметра формы 62 профиля фланца. Кроме того, форма 62 профиля фланца нижнего фланца 56 содержит первые углубленные участки F3 фланца в двух секциях. Соответственно, эти два углубления сформированы вдоль периметра 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.
Кроме того, форма 62 профиля фланца нижнего фланца 56 содержит 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 движения 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.
В соответствии с вариантом осуществления, как показано на ФИГ. 5, два вторых выступающих участка F2 фланца включают в себя два прямолинейных участка F5 фланца, параллельных продольному направлению L. Прямолинейные участки F5 фланца предпочтительно представляют собой участки, наиболее выступающие в поперечном направлении S. При такой конфигурации 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. Например, если при захвате прямолинейных участков F5 фланца в позиции захвата установочных пальцев позиция захвата установочных пальцев отклоняется от заданного положения вдоль прямолинейных участков F5 фланца, диапазон прямолинейных участков F5 фланца, в котором возможен захват установочными пальцами, достаточно большой, чтобы можно было устойчиво захватить шиповую шпильку 50. В результате количество случаев неправильной установки шиповой шпильки 50 в отверстие 29 для вставки шпильки уменьшается.
На ФИГ. 7A–7D представлены схемы, иллюстрирующие примеры позиций захвата установочных пальцев устройства для установки шиповых шпилек, в которых захвачены нижний фланец 56 и корпус с формой 62 профиля фланца, изображенной на ФИГ. 5. На ФИГ. 7A–7D позиции, отмеченные знаком «△», указывают места захвата установочными пальцами. ФИГ. 7A и 7B иллюстрируют пример, в котором установочных пальцев четыре. ФИГ. 7C и 7D иллюстрируют пример, в котором установочных пальцев три. В примерах, показанных на ФИГ. 7A–7D, позициями захвата являются по меньшей мере два углубленных участка, а другие позиции захвата соответствуют одному из прямолинейных участков F5 фланца или углубленному участку. Таким образом, установочные пальцы имеют различные режимы, в том числе с тремя или четырьмя установочными пальцами, позволяющие захватывать шиповую шпильку 50 в позиции углубленного участка нижнего фланца 56. Поэтому вне зависимости от типа установочных пальцев шиповая шпилька 50 может быть устойчиво установлена в отверстие 29 для вставки шпильки.
В соответствии с вариантом осуществления участок 54 корпуса предпочтительно окружен профилем формы 62 профиля фланца, если смотреть в направлении в порядке расположения H, и форма 64 профиля корпуса предпочтительно содержит два выступающих участка B4 корпуса, выступающих в направлении вторых выступающих участков F2 фланца. В данном случае каждый из выступающих участков B4 корпуса предпочтительно содержит два соединенных прямолинейных участка B2 корпуса. Каждый из двух прямолинейных участков B2 корпуса, которые составляют прямолинейный участок B4 корпуса, обращен к участку между выступающими участками, расположенному между вторым выступающим участком F2 фланца и первым выступающим участком F1 фланца (например, ко второму углубленному участку F4 фланца). Соответственно, если участок между выступающими участками находится в позиции захвата и захватывается концевым участком установочного пальца, то даже когда захваченная шиповая шпилька 50 наклоняется и верхний фланец 58 соприкасается с подушечкой установочного пальца, верхний фланец 58 удерживается от перемещения и скольжения по подушечке установочного пальца. Это позволяет устойчиво захватывать шиповую шпильку 50. В данном варианте осуществления второй выступающий участок F2 фланца предпочтительно является прямолинейным участком F5 фланца.
В соответствии с вариантом осуществления участок 54 корпуса предпочтительно окружен профилем формы 62 профиля фланца, если смотреть в направлении в порядке расположения H, и форма 64 профиля корпуса предпочтительно содержит два выступающих участка B3 корпуса, выступающих в направлении короткой стороны наименьшего прямоугольника. В данном случае выступающий участок B3 корпуса предпочтительно содержит прямолинейный участок B1 корпуса, а прямолинейный участок B1 корпуса предпочтительно представляет собой участок, наиболее выступающий в продольном направлении L. Каждый из прямолинейных участков B1 корпуса обращен к участку между выступающими участками, расположенному между первыми выступающими участками F1 фланца (например, к первому углубленному участку F3 фланца). Соответственно, если участок между выступающими участками находится в позиции захвата и захватывается концевым участком установочного пальца, то даже когда захваченная шиповая шпилька 50 наклоняется и верхний фланец 58 соприкасается с подушечкой установочного пальца, верхний фланец 58 удерживается от перемещения и скольжения по подушечке установочного пальца. Это позволяет устойчиво захватывать шиповую шпильку 50.
В соответствии с вариантом осуществления, как показано на ФИГ. 5, два первых углубленных участка F3 фланца предпочтительно сформированы в зеркально симметричной форме относительно первой воображаемой прямой линии AL1 (см. ФИГ. 5), параллельной поперечному направлению S и проходящей через среднюю точку G, и/или сформированы в зеркально симметричной форме относительно второй воображаемой прямой линии AL2 (см. ФИГ. 5), 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 сформированы в зеркально симметричной форме относительно первой воображаемой прямой линии AL1, параллельной поперечному направлению S и проходящей через среднюю точку G, и/или сформированы в зеркально симметричной форме относительно второй воображаемой прямой линии AL2, 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, когда форма 62 профиля фланца содержит два прямолинейных участка F5 фланца, причем эти два прямолинейных участка F5 фланца предпочтительно сформированы в зеркально симметричной форме относительно первой воображаемой прямой линии AL1, параллельной поперечному направлению S и проходящей через среднюю точку G, и/или сформированы в зеркально симметричной форме относительно второй воображаемой прямой линии AL2, 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.
Кроме того, 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 вариантом осуществления, как показано на ФИГ. 5, два вторых выступающих участка F2 фланца включают в себя два прямолинейных участка F5 фланца, параллельных продольному направлению L. Прямолинейные участки F5 фланца предпочтительно представляют собой участки, наиболее выступающие в поперечном направлении S. Кроме того, оба конца двух прямолинейных участков F5 фланца предпочтительно соединены 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 фланца и двумя вторыми углубленными участками F4 фланца. Таким образом, благодаря нижнему фланцу 56, содержащему 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, имеющую форму 62 профиля фланца нижнего фланца 56 анизотропной формы. На ФИГ. 8A и 8B представлены схемы, иллюстрирующие ориентацию шиповой шпильки 50, установленной на шину.
На ФИГ. 8A 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 направлением в порядке размещения, обращено к направлению C вдоль окружности шины. На ФИГ. 8B 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 в порядке размещения шиповой шпильки 50, обращено к направлению C вдоль окружности шины. В данном случае «продольное направление L или поперечное направление S нижнего фланца 56, обращенное к поперечному направлению W шины» относится к продольному направлению L или поперечному направлению S нижнего фланца 56, наклоненному относительно поперечного направления W шины под углом из заданного диапазона углов (например, 15 градусов или менее).
Как показано на ФИГ. 8A, 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 нижний фланец 56 прочно закреплен с помощью резины 18 протектора, сформированной соответствующими волнообразными формами, образуемыми четырьмя первыми выступающими участками F1 фланца 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 50, обусловленный наклоном шиповой шпильки в направлении вдоль окружности шины из–за обледенелого дорожного покрытия, образуется с трудом. В результате шиповая шпилька 50 с трудом поворачивается в отверстии 29 для вставки шпильки. Соответственно, тормозящее или ускоряющее усилия эффективно передаются с шиповой шпильки 50 на брекер 14 посредством резины 18 протектора, улучшая реакцию шипованной шины на торможение. Другими словами, наряду с улучшением тормозной способности на льду, можно предотвратить выпадение шиповой шпильки 50 из отверстия 29 для вставки шпильки. 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, когда принимаемое шиповой шпилькой 50 тормозящее или ускоряющее усилие направлено под углом, поверхность внутренней стенки отверстия 29 для вставки шпильки прочно закрепляет выступающие участки второго углубленного участка F4 фланца по обе стороны от второго углубленного участка F4 фланца (первые выступающие участки F1 фланца и вторые выступающие участки F2 фланца). Это улучшает реакцию шипованной шины на торможение и ускорение. Как описано выше, улучшаются тормозные и ходовые качества и устойчивость к выпадению шпилек во время торможения и движения на обледенелых дорожных покрытиях. Кроме того, форма 62 профиля фланца нижнего фланца 56 содержит большой второй выступающий участок F2 фланца, обращенный к поперечному направлению W 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 боковое усилие во время поворота. В результате улучшается управляемость на обледенелых дорожных покрытиях, а также устойчивость к выпадению шпилек при поворотах.
Как показано на ФИГ. 8B, 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 нижний фланец 56 прочно закреплен с помощью резины 18 протектора, сформированной соответствующими волнообразными формами, образуемыми четырьмя первыми выступающими участками F1 фланца 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 50, обусловленный наклоном шиповой шпильки в поперечном направлении шины W, образуется с трудом. В результате шиповая шпилька 50 с трудом поворачивается в отверстии 29 для вставки шпильки. Соответственно, боковое усилие эффективно передается с шиповой шпильки 50 на брекер 14 посредством резины 18 протектора, улучшая реакцию шипованной шины на боковые усилия. Это может также предотвратить выпадение шиповой шпильки 50 из отверстия 29 для вставки шпильки. 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 принимаемое 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. Это улучшает реакцию шипованной шины на боковые усилия. Как описано выше, улучшаются управляемость и устойчивость к выпадению шпилек при поворотах на 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 больше 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 шпилек при поворотах.
Таким образом, ориентацию шиповой шпильки 50 можно установить в соответствии с целевыми характеристиками шипованной шины.
Кроме того, 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. 8A или ФИГ. 8B, а во внешней области снаружи внутренней области в поперечном направлении шины шиповую шпильку 50 предпочтительно устанавливают в другой ориентации, показанной на ФИГ. 8A или ФИГ. 8B. 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. 8A или ФИГ. 8B, предпочтительно выбирают в зависимости от положения в поперечном направлении шины, в котором устанавливают шиповую шпильку 50.
Примеры, стандартный пример и сравнительные примеры
Изготавливали шиповые шпильки с различными формами профиля фланца и участками корпуса с различными формами профиля корпуса. 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 шпильки при установке
Шиповые шпильки захватывали установочными пальцами устройства для установки шпилек и устанавливали на шину. Находили процентное выражение шиповых шпилек, правильно установленных в отверстия 29 для вставки шпилек. В сравнительных примерах с 3 по 7 и в примерах с 1 по 3 шиповые шпильки устанавливали с целью расположить их так, чтобы продольное направление нижнего фланца было обращено к направлению вдоль окружности шины. В примере с обычной шиной в и сравнительных примерах 1 и 2 шиповые шпильки устанавливали с целью расположить их так, чтобы они были обращены к направлению вдоль окружности шины в заданной ориентации. Шиповые шпильки вставляли под углом относительно отверстий 29 для вставки шпильки (вставляли под углом вне заданного диапазона углов, описанного выше), и количество безуспешных попыток установить шиповые шпильки в отверстия 29 для вставки шпильки принимали за количество неудач. Процентное выражение (%) количества неудач относительно общего числа попыток установить шиповую шпильку на шину вычитали из 100%, и это число принимали за стабильность установки шпилек. Стабильной установки шпилек (%) в 95% и выше указывает на превосходную стабильность установки 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. Величины, обратные тормозному пути для каждого из примеров, выражали как индексные значения, причем обратную величину для пути торможения из стандартного примера, описанного ниже, брали в качестве эталона (индексного значения 100). 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 формы профиля» относится к форме либо первого, либо второго наименьшего прямоугольника, показанного на ФИГ. 4B. В стандартном примере «круг» относится к форме профиля фланца нижнего фланца, а не к форме первого или 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 (первых выступающих участков F1 фланца, вторых выступающих участков 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 было четным во всех случаях, и количество выступов с обеих сторон в продольном направлении было одинаковым. Когда количество первых выступающих участков F1 фланца равно трем, количество выступов с обеих сторон в продольном направлении было 2 и 1, а когда количество первых выступающих участков F1 фланца равно 5, количество выступов с обеих сторон в продольном направлении было 3 и 2.
В таблице 2 «Расположение прямолинейного участка корпуса» указывает, обращен ли прямолинейный участок корпуса формы профиля корпуса к участку между выступающими участками формы профиля фланца. «Не обращены» означает, что все прямолинейные участи корпуса не обращены к участку между выступающими участками. «Некоторые обращены» означает, что (как в сравнительном примере 7) из четырех прямолинейных участков корпуса два прямолинейных участка корпуса обращены в продольном направлении и обращены к участкам между выступающими участками, а два остальных прямолинейных участка корпуса обращены в продольном направлении и не обращены к участку между выступающими участками. «Обращены» означает, что все прямолинейные участи корпуса обращены к участку между выступающими участками. Отметим, что в примере 2, в котором количество первых выступающих участков F1 фланца равно пяти, прямолинейные участки корпуса, обращенные к двум участкам между выступающими участками на стороне, где количество выступов равно трем, считаются одним общим прямолинейным участком.
Таблица 1
Стандартный пример
Сравнительный пример 1
Сравнительный пример 2
Сравнительный пример 3
Сравнительный пример 4
Сравнительный пример 5
Форма первого и второго наименьших прямоугольников, описанных вокруг формы профиля
Круг
Квадрат
Квадрат
Прямоугольник
Прямоугольник
Прямоугольник
Количество выступов(первых выступающих участков F1 фланца, вторых выступающих участков F2 фланца)
–
2,2
4,2
3,2
2,4
4,2
Прямолинейный участок F5 фланца
–
Да
Да
Да
Да
Да
Форма профиля корпуса
Круг
Круг
Круг
Круг
Круг
Круг
Устойчивость шпильки при установке (%)
30
80
93
90
91
93
Тормозная способность на льду
100
101
102
102
102
104
Управляемость на льду
100
102
103
104
102
106
Таблица 2
Сравнительный пример 6
Сравнительный пример 7
Пример 1
Пример 2
Пример 3
Форма первого и второго наименьших прямоугольников, описанных вокруг формы профиля
Прямоугольник
Прямоугольник
Прямоугольник
Прямоугольник
Прямоугольник
Количество выступов (первых выступающих участков F1 фланца, вторых выступающих участков F2 фланца)
4,2
4,2
4,2
5,2
4,2
Прямолинейный участок F5 фланца
Да
Да
Да
Да
Нет (выступающая дугообразная форма)
Форма профиля корпуса
Шестиугольник
Четырехугольник
Шестиугольник
Шестиугольник
Шестиугольник
Расположение прямолинейного участка корпуса
Не обращены
Некоторые обращены
Обращены
Обращены
Обращены
Устойчивость шпильки при установке (%)
93
94
98
98
96
Тормозная способность на льду
104
104
104
105
103
Управляемость на льду
106
106
106
108
104
Как видно из сравнения стандартного примера, сравнительных примеров 1–7 и примеров 1–3, конфигурация, в которой форма 62 профиля фланца нижнего фланца 56 представляет собой анизотропную форму, где первый наименьший прямоугольник или второй наименьший прямоугольник, описанный вокруг формы 62 профиля фланца, является прямоугольником, форма 62 профиля фланца содержит 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, форма профиля корпуса представляет собой форму, содержащую множество прямолинейных участков корпуса, а прямолинейный участок корпуса, обращен к участку между выступающими участками, обладает превосходной тормозной способностью и управляемостью на обледенелых дорожных покрытиях и превосходными свойствами с точки зрения установки шпилек.
Как видно из сравнения примера 1 и примера 3, конфигурация, содержащая прямолинейный участок F5 фланца, обладает более хорошими свойствами с точки зрения установки шпилек.
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).