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 обледеневших и заснеженных дорогах включают в себя 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 шиповую шпильку прочно закрепляют в отверстии и на участке протектора и устанавливают на участке протектора. В результате 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.
Шиповая шпилька обычно включает в себя вершину, включающую торцевую поверхность, выполненную с возможностью вхождения в контакт с дорожным покрытием, и участок корпуса, выполненный с возможностью удерживания вершины. Вершина включает в себя краевой компонент на торцевой поверхности и может сцепляться с обледенелым дорожным покрытием из–за краевого эффекта. Как правило, краевые компоненты торцевой поверхности вершины увеличивают для повышения силы сцепления с обледенелым дорожным покрытием. Например, торцевой поверхности вершины придается вогнутая многоугольная форма для увеличения краевых компонентов (см. WO 2016/098394).
Техническая проблема
При увеличении силы сцепления шиповой шпильки с дорожным покрытием на шиповую шпильку воздействуют большие сдвиговые усилия со стороны дорожного покрытия, и она может легко выпасть из отверстия для вставки шпильки. Шиповая шпилька в патентном документе 1 может обеспечить силу сцепления с обледенелым дорожным покрытием, однако эффект предотвращения выпадения шиповой шпильки в этом случае недостаточен. При выпадении шиповой шпильки снижаются тормозные и ходовые качества и управляемость на обледенелых дорожных покрытиях.
Целью настоящего изобретения является создание шиповой шпильки, которая может обеспечить устойчивость к выпадению шпильки и высокие тормозные и ходовые качества и управляемость на обледенелых дорожных покрытиях совместимым образом, а также создание шипованной шины 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 входит в контакт 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 нижнего фланца, которая, если смотреть в направлении в порядке расположения вершины, участка корпуса и нижнего фланца, является анизотропной, 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, и два вторых выступающих участка F2 фланца, которые выступают в поперечном направлении;
форма профиля вершины, если смотреть в направлении в порядке расположения, представляет собой форму, содержащую прямолинейные верхушечные участки, проходящие по прямым линиям; и
по меньшей мере один из прямолинейных верхушечных участков, проходящих вдоль участка формы профиля фланца, расположенного вдоль наружной окружности формы профиля фланца между двумя смежными выступающими участками из первых выступающих участков F1 фланца и вторых выступающих участков F2 фланца.
Предпочтительно первые выступающие участки F1 фланца состоят из двух пар первых выступающих участков F1 фланца, и
форма профиля вершины содержит в качестве прямолинейных верхушечных участков два прямолинейных верхушечных участка C1, проходящих вдоль участка формы профиля фланца, расположенных между каждой из двух пар первых выступающих участков F1 фланца, и четыре или более прямолинейных верхушечных участков C2, проходящих вдоль участков формы профиля фланца, расположенных между каждым 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 участка F4 фланца, искривленных к средней точке, которые расположены между каждым из вторых выступающих участков F2 фланца и одним из первых выступающих участков F1 фланца, и плавно соединяются с одним из первых выступающих участков F1 фланца, и
прямолинейные верхушечные участки C1 обращены к первым углубленным участкам F3 фланца, а прямолинейные верхушечные участки C2 обращены ко вторым углубленным участкам F4 фланца.
Предпочтительно, форма профиля вершины имеет два углубленных верхушечных участка, углубленные к средней точке формы профиля вершины, и
углубленные верхушечные участки содержат два прямолинейных верхушечных участка, соединенных вместе.
Предпочтительно, глубина углубления первых углубленных фланцевых частей F3 равна или больше глубины углубления вторых углубленных фланцевых частей F4.
Предпочтительно, два вторых выступающих участка F2 фланца содержат две прямолинейные фланцевые части, параллельные продольному направлению, и
прямолинейные фланцевые части представляют собой участки, наиболее выступающие в поперечном направлении.
Еще один аспект настоящего изобретения представляет собой шипованную шину, выполненную с возможностью ошиповки, с установленной шиповой шпилькой, описанной выше, причем форма профиля вершины шиповой шпильки является анизотропной с длиной формы профиля корпуса в продольном направлении, параллельном длинным сторонам, отличающейся от длины формы профиля вершины в поперечном направлении, параллельном коротким сторонам, причем шипованная шина содержит:
участок протектора, в который шиповая шпилька установлена таким образом, что продольное направление формы профиля вершины обращено к поперечному направлению шины.
Предпочтительно, шиповая шпилька установлена в участок протектора таким образом, что продольное направление или поперечное направление ориентированы в направлении вдоль окружности шины.
Преимущественные эффекты изобретения
В соответствии с настоящим изобретением возможно создание шиповой шпильки, которая может обеспечить устойчивость к выпадению шпильки и высокие тормозные и ходовые качества, и управляемость на обледенелых дорожных покрытиях совместимым образом, а также создание шипованных шин с установленными шиповыми шпильками.
Краткое описание чертежей
На ФИГ. 1 представлен вид шины в поперечном сечении, иллюстрирующий пример поперечного сечения шины одного из вариантов 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 и вершины в соответствии с одним из вариантов осуществления.
На ФИГ. 6 представлен вид в горизонтальной проекции шиповой шпильки одного из вариантов осуществления.
На ФИГ. 7A и 7B 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 поперечного сечения 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 Year Book 2012 (стандарты 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 в качестве примерных значений для шины пассажирского транспортного средства. Однако шипованная шина не ограничена данными примерными значениями.
Выражение «направление С вдоль окружности шины», описанное ниже (см. ФИГ. 2), относится к направлению вращения поверхности протектора при вращении шины 10 вокруг оси «Ось» вращения шины (см. ФИГ. 2). Выражение «радиальное направление R шины» относится к направлению, которое проходит радиально и является ортогональным к оси «Ось» вращения шины. Выражение «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. Выражение «наружу в поперечном направлении шины» относится к направлению от экваториальной линии CL шины 10 (см. ФИГ. 3).
Структура шины
Шина 10 включает в себя слой 12 каркаса, брекер 14 и сердечники 16 борта в качестве каркасных элементов. Шина 10 также в основном включает в себя резину 18 протектора, боковые резиновые элементы 20, резиновые наполнители 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 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 элементов 14a и 14b брекера расположены наклонно относительно направления C вдоль окружности шины в сторону поперечного направления W шины во взаимно противоположных направлениях. Поэтому элементы 14a, 14b брекера представляют собой перекрещивающиеся слои, которые служат для сдерживания расширения слоя 12 каркаса из–за давления воздуха в шине.
Резина 18 протектора размещена снаружи брекера 14 в радиальном направлении шины. Оба концевых участка резины 18 протектора соединяются с боковыми резиновыми элементами 20 с образованием участков боковины. 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 входящие в контакт с диском, на который монтируют шину 10. На внешней стороне сердечников 16 борта в радиальном направлении шины предусмотрены резиновые наполнители 22 борта, расположенные таким образом, чтобы проходить между частью слоя 12 каркаса перед участком наматывания на сердечники 16 борта и частью слоя 12 каркаса после участка 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 поверхности боковой стенки 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 в себя 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 от начального конца возле экваториальной линии CL шины. Наклонная канавка 32 имеет наименьший наклон относительно поперечного направления W шины в зоне 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.
Смежные наклонные канавки 32 из множества наклонных канавок 32 в направлении С вдоль окружности 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 вторую наклонную канавку 32, смежную с первой наклонной канавкой 32, в направлении С вдоль окружности шины и проходит к третьей наклонной канавке 32, смежной со второй наклонной канавкой 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 смежных наклонных канавок 32 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 по направлению 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 участка 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 в себя вершину 52, участок 54 корпуса и нижний фланец 56. Участок 54 корпуса включает в себя верхний фланец 58 и шейку 60. Участок 54 корпуса и нижний фланец 56, когда их вставляют в отверстия 29 для вставки шпильки на шине 10, врезаются в резину 18 протектора (см. ФИГ. 1) и находятся в контакте с резиной 18 протектора.
Вершина 52 включает в себя торцевую поверхность вершины, которая входит в контакт 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 направлением Н.
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 входил в контакт 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 участок, который соединяет верхний фланец 58 и нижний фланец 56. Поперечное сечение шейки 60 в направлении, ортогональном направлению Н, тоньше поперечных сечений верхнего фланца 58 и нижнего фланца 56.
Особых ограничений в отношении материала участка 54 корпуса 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, форма профиля торцевой поверхности вершины 52 (форма профиля вершины) включает прямолинейные верхушечные участки, которые проходят линейно, если смотреть на вершину 52 в направлении H. В примере, изображенном на ФИГ. 4B, форма 66 профиля вершины представляет собой форму вогнутого многоугольника. Вогнутая многоугольная форма представляет собой форму, в которой множество выпуклых многоугольников соединены таким образом, что смежные выпуклые многоугольники имеют одну общую сторону или по одному перекрывающемуся друг с другом углу при вершине. В примере, показанном на ФИГ. 4B, форма 66 профиля вершины представляет собой вогнутый десятиугольник, образованный двумя правильными шестиугольниками, соединенными друг с другом одной стороной. Однако в соответствии с одним примером форма 66 профиля вершины также предпочтительно представляет собой форму другого вогнутого многоугольника. Выпуклый многоугольник, который образует другие вогнутые многоугольники, например, может представлять собой многоугольник, такой как прямоугольник, пятиугольник, семиугольник, восьмиугольник и т. п. В этом случае многоугольник может представлять собой правильный многоугольник или многоугольник, отличный от правильного многоугольника. Количество сторон выпуклых многоугольников, соединенных друг с другом, может быть одинаковым или разным.
Также в соответствии с одним примером форма 66 профиля вершины предпочтительно представляет собой форму другого выпуклого многоугольника. Выпуклый многоугольник представляет собой, например, такой многоугольник как восьмиугольник, девятиугольник, десятиугольник и т. п. В этом случае многоугольник может представлять собой правильный многоугольник или многоугольник, отличный от правильного многоугольника. Кроме этого, в соответствии с примером, показанным на ФИГ. 4B, форма 66 профиля вершины предпочтительно образована только прямолинейными верхушечными участками. Однако в соответствии с одним примером форма 66 профиля вершины предпочтительно представляет собой вогнутый многоугольник, выпуклый многоугольник или вогнутый или выпуклый многоугольник, участок которого имеет форму дуги, образующей выступающий участок, дуги, образующей углубленный участок или форму волнообразной линии с волнами.
В соответствии с одним вариантом осуществления, как показано на ФИГ. 4B, форма 66 профиля вершины предпочтительно является анизотропной, причем длина формы 66 профиля вершины в продольном направлении L и длина формы 66 профиля вершины в поперечном направлении S отличаются друг от друга.
В настоящем варианте осуществления, как показано на ФИГ. 4B, форма профиля верхнего фланца 58 является круглой, если смотреть на верхний фланец 58 в направлении H. Однако в соответствии с вариантом осуществления форма профиля верхнего фланца 58 предпочтительно является эллиптической, криволинейной, содержащий множество дуг, выпуклой многоугольной, вогнутой многоугольной или любой из этих форм, участки которых имеют прямоугольную форму, форму дуги, образующей углубленный участок, или форму волнообразной линии с волнами.
Форма 62 профиля нижнего фланца 56 является анизотропной, если смотреть на нижний фланец 56 в направлении Н. 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 включает в себя сторону 100a, соответствующую самой короткой из коротких сторон. Первый наименьший прямоугольник 100 также соответствует второму наименьшему прямоугольнику. Другими словами, второй наименьший прямоугольник включает в себя 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 нижнего фланца 56 является анизотропной.
Такая анизотропная форма 62 профиля нижнего фланца 56 включат в себя 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 форме, выступающей в продольном направлении L и находящейся в зоне, 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 участка, который 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 от наружной окружности формы 62 профиля фланца из точки на форме 62 профиля фланца.
«Второй выступающий участок F2 фланца» представляет собой участок, образованный в форме, выступающей в поперечном направлении S и находящейся в зоне, 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 от наружной окружности формы 62 профиля фланца из точки на форме 62 профиля фланца.
В настоящем варианте осуществления форма 62 профиля нижнего фланца 56 включает в себя 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 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 еще один 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 еще один второй выступающий участок F2 фланца направлен в четвертую сторону, противоположную третьей стороне.
Кроме того, в соответствии с вариантом осуществления форма 62 профиля 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.
В настоящем варианте осуществления по меньшей мере один из прямолинейных верхушечных участков проходит вдоль участка нижнего фланца 56 (также называемого ниже участком между выступающими участками) между двумя смежными выступающими участками первого выступающего участка F1 фланца и второго выступающего участка F2 фланца вдоль внешней окружности формы 62 профиля фланца. В настоящем документе фраза «прямолинейные верхушечные участки проходят вдоль участка между выступающими участками» относится к прямолинейному верхушечному участку, проходящему в направлении, в котором участок между выступающими участками проходит вокруг внешней окружности формы 62 профиля фланца. Фраза «направление, в котором участок между выступающими участками проходит вокруг внешней окружности формы 62 профиля фланца» относится к направлению (также ниже называемому направлением наклона), в котором воображаемая прямая линия, соединяющая оба конца участка между выступающими участками, наклонена относительно продольного направления L. В случае, когда участки между выступающими участками представляют собой первые углубленные участки F3 фланца или вторые углубленные участки F4 фланца, концы участков между выступающими участками являются концами углубленного участка. В случае, когда углубленные участки и выступающие участки имеют дугообразную форму или форму, включающую множество дуг, концы устанавливают следующим образом. Другими словами, по мере продвижения от углубленного участка к выступающим участкам, смежным с углубленным участком с обеих сторон, положение границы, где центр радиуса кривизны переходит с наружной части формы профиля фланца на окружность или внутреннюю часть внешней окружности формы профиля фланца, соответствует концам углубленного участка. Кроме того, фраза «участок между выступающими участками прямолинейного верхушечного участка, проходящий в направлении наклона» относится к прямолинейному верхушечному участку, проходящему в направлении с угловым смещением в направлении наклона участка между выступающими участками в пределах заданного диапазона углов (например, 15 градусов или менее).
Участок между выступающими участками нижнего фланца 56 имеет увеличенную площадь поверхности на единицу объема нижнего фланца 56 и увеличенную площадь контакта с резиной 18 протектора. В результате сила трения, ограничивающая движение шиповой шпильки 50, принимающей сдвиговое усилие от обледенелого дорожного покрытия, между участком между выступающими участками и поверхностью внутренней стенки отверстия 29 для вставки шпильки является увеличенным, и удерживающее усилие, которое предотвращает выпадение шиповой шпильки 50 из отверстия 29 для вставки шпильки, является увеличенным. Прямолинейный верхушечный участок проходит в направлении вдоль участка между выступающими участками. В результате шиповая шпилька 50 надежно удерживается в отверстии 29 для вставки шпильки, когда шиповая шпилька 50 принимает сдвиговое усилие с направления, в котором расположен участок между выступающими участками, и вершина 52 может сцепиться с обледенелым дорожным покрытием за счет краевого эффекта. Таким образом шиповая шпилька 50 не может легко выпасть из отверстия 29 для вставки шпильки и придает отличную управляемость, тормозные и ходовые качества на обледенелых дорожных покрытиях.
Кроме того, в настоящем варианте осуществления форма 62 профиля нижнего фланца 56 включает в себя четыре первых выступающих участка F1 фланца и два вторых выступающих участка F2 фланца. Таким образом, как описано ниже, поворот шиповой шпильки 50, который является исходной причиной выпадения шиповой шпильки 50, можно подавить, что позволяет дополнительно предотвратить выпадение шиповой шпильки 50 из отверстия 29 для вставки шпильки.
В частности, форма 62 профиля нижнего фланца 56 включает в себя 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 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. 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 62 профиля нижнего фланца 56 шиповой шпильки 50 включает в себя четыре первых выступающих участка F1 фланца и имеет волны, и нижний фланец 56 закрепляется и фиксируется в отверстии 29 для вставки шпильки за счет резины 18 протектора, деформируемой в соответствии с этими волнами. 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. Таким образом, шиповая шпилька 50 настоящего варианта осуществления может дополнительно препятствовать выпадению шиповой шпильки 50.
Кроме того, в настоящем варианте осуществления форма 62 профиля фланца включает в себя четыре первых выступающих участка F1 фланца. Это дополнительно 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, 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 дополнительно улучшаются.
Таким образом, эффект предотвращения выпадения шиповой шпильки 50 из отверстия 29 для вставки шпильки является большим, и шиповая шпилька придает отличную управляемость, тормозные и ходовые качества на обледенелых дорожных покрытиях. Другими словами, шиповая шпилька 50 может совместимым образом обеспечивать устойчивость к выпадению шпильки и управляемость, а также тормозные и ходовые качества на обледенелых дорожных покрытиях.
На ФИГ. 5 приведена схема, иллюстрирующая форму 62 профиля нижнего фланца 56 и форму 66 профиля вершины 52 в соответствии с одним вариантом осуществления.
В соответствии с одним вариантом осуществления форма 66 профиля вершины предпочтительно включает в себя прямолинейные верхушечные участки C2 (на ФИГ. 5, обозначенные как C2a и C2b), которые проходят вдоль участков между выступающими участками, соответствующими участкам между выступающими участками формы профиля фланца между первыми выступающими участками F1 фланца и вторыми выступающими участками F2 фланца, смежными по внешней окружности формы 62 профиля фланца. В такой конфигурации конструкция из участка между выступающими участками и прямолинейного верхушечного участка, проходящего вдоль участка между выступающими участками, имеет несколько положений (четыре положения в примере, показанном на ФИГ. 5) вокруг центральной оси шиповой шпильки 50 (на ФИГ. 5 – линии, проходящей в вертикальном направлении листа через среднюю точку G формы 62 профиля фланца). Таким образом, в отношении сдвигового усилия в различных направлениях шиповая шпилька 50 может обеспечивать совместимым образом управляемость, тормозные и ходовые качества на обледенелых дорожных покрытиях. Следует отметить, что на ФИГ. 5 средняя точка G совпадает со средней точкой вершины 52 и участка 54 корпуса.
В соответствии с одним вариантом осуществления форма 66 профиля вершины также предпочтительно включает в себя четыре или более прямолинейных верхушечных участков C2, которые проходят вдоль участков между выступающими участками, соответствующими участкам между выступающими участками формы 62 профиля фланца между первыми выступающими участками F1 фланца и вторыми выступающими участками F2 фланца, смежными по внешней окружности формы 62 профиля фланца.
В частности, в примере, показанном на ФИГ. 5, из десяти прямолинейных участков формы 66 профиля вершины четыре прямолинейных верхушечных участка C2a проходят вдоль вторых углубленных участков F4a фланца, соответствуя двум вторым углубленным участкам F4a фланца, и четыре прямолинейных верхушечных участка C2b проходят вдоль вторых углубленных участков F4b фланца, соответствуя двум вторым углубленным участкам F4b фланца. В примере, показанном на ФИГ. 5, четыре вторых углубленных участка F4 фланца входят в форму 62 профиля фланца, и, таким образом, 16 прямолинейных верхушечных участков проходят вдоль четырех вторых углубленных участков F4 фланца.
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 на ФИГ. 5 два первых выступающих участка F1 фланца, которые выступают влево в продольном направлении L, определены как одна пара, а два первых выступающих участка F1 фланца, которые выступают вправо в продольном направлении L, определены как другая пара. В данном случае форма 66 профиля вершины предпочтительно включает в себя два прямолинейных верхушечных участка C1 в виде прямолинейных верхушечных участков, которые проходят вдоль участка формы 62 профиля фланца между каждой парой первых выступающих участков F1 фланца. Кроме того, предпочтительно четыре или более (например, четыре или восемь) прямолинейных верхушечных участка C2 проходят вдоль участков формы 62 профиля фланца между каждым из второго выступающего участка F2 фланца и одним из первых выступающих участков F1 фланца. В такой конфигурации конструкция из участка между выступающими участками и прямолинейного верхушечного участка, проходящего вдоль участка между выступающими участками, расположена в нескольких положениях вокруг центральной оси шиповой шпильки 50. Таким образом, в отношении сдвигового усилия в различных направлениях шиповая шпилька 50 может обеспечивать совместимым образом управляемость, тормозные и ходовые качества на обледенелых дорожных покрытиях.
В частности, в примере, показанном на ФИГ. 5, из десяти прямолинейных участков вершины формы 66 профиля вершины два прямолинейных верхушечных участка C1, отличные от четырех прямолинейных верхушечных участков C2a и четырех прямолинейных верхушечных участков C2b, проходят вдоль первого углубленного участка F3 фланца, и обращены к первому углубленному участку F3 фланца. В примере, показанном на ФИГ. 5, два первых углубленных участка F3 фланца входят в форму 62 профиля фланца, и включены два прямолинейных верхушечных участка C1, которые проходят вдоль двух первых углубленных участков F3 фланца и обращены к ним.
В соответствии с вариантом осуществления форма 62 профиля фланца предпочтительно включает в себя 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. Кроме того, 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 соединяются с одним из первых выступающих участков F1 фланца. Кроме того, в данном случае прямолинейные верхушечные участки C1 предпочтительно обращены к первым углубленным участкам F3 фланца, а прямолинейные верхушечные участки C2 предпочтительно обращены ко вторым углубленным участкам F4 фланца.
Форма 62 профиля нижнего фланца 56 включает в себя первые углубленные участки F3 фланца. Таким образом, когда нижний фланец 56 входит в контакт 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 62 профиля нижнего фланца 56 включает в себя второй углубленный участок F4 фланца в четырех секциях, образуя 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 одним вариантом осуществления форма 66 профиля вершины предпочтительно включает в себя два углубленных верхушечных участка C3, углубленные по направлению к средней точке формы 66 профиля вершины, а углубленные верхушечные участки C3 включают в себя два прямолинейных верхушечных участка, соединенные друг с другом. При таких углубленных верхушечных участках C3 краевые компоненты торцевой поверхности вершины 52 увеличиваются в месте вблизи средней точки формы 66 профиля вершины. В результате увеличивается сила сцепления с обледенелым дорожным покрытием, и дополнительно улучшаются управляемость, тормозные и ходовые характеристики на обледенелых дорожных покрытиях. Однако при увеличении краевых компонентов увеличивается сдвиговое усилие, принимаемое шиповой шпилькой 50 при сцеплении вершины 52 с обледенелым дорожным покрытием. Однако, как описано выше, в участке между выступающими участками нижнего фланца 56 увеличивается усиливающее усилие, которое предотвращает выпадение шиповой шпильки 50 из отверстия 29 для вставки шпильки, так что шиповая шпилька 50 не может легко выпасть, и достигается высокая управляемость и тормозные и ходовые качества на обледенелых дорожных покрытиях.
В соответствии с одним вариантом осуществления углубленные верхушечные участки C3 предпочтительно включают в себя три или более прямолинейных верхушечных участка, включая прямолинейный верхушечный участок, проходящий в направлении, параллельном продольному направлению L.
На ФИГ. 6 представлен вид в горизонтальной проекции шиповой шпильки 50 одного варианта осуществления.
В соответствии с одним вариантом осуществления форма 66 профиля вершины предпочтительно отличается от формы, показанной на ФИГ. 4B. Например, как показано на ФИГ. 6, предпочтительная форма 66 профиля вершины представляет собой форму, в которой два правильных восьмиугольника соединены друг с другом одной стороной. В примере, показанном на ФИГ. 6, из 14 прямолинейных участков формы 66 профиля вершины четыре прямолинейных верхушечных участка C2a проходят вдоль вторых углубленных участков F4a фланца, соответствуя двум вторым углубленным участкам F4a фланца, и четыре прямолинейных верхушечных участка C2b проходят вдоль вторых углубленных участков F4b фланца, соответствуя двум вторым углубленным участкам F4b фланца. Кроме того, из 14 прямолинейных участков формы 66 профиля вершины два прямолинейных верхушечных участка C1 проходят вдоль первого углубленного участка F3 фланца, обращаясь к первому углубленному участку F3 фланца. Следует отметить, что в примере, показанном на ФИГ. 6, форма 66 профиля вершины включает в себя четыре прямолинейных верхушечных участка (на ФИГ. 6, прямолинейные верхушечные участки, проходящие в направлении, параллельном продольному направлению), которые не проходят вдоль второго углубленного участка F4 фланца или первого углубленного участка F3 фланца.
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, где нижний фланец 56 входит в контакт с 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 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 две прямолинейные фланцевые части F5, параллельные продольному направлению L. Прямолинейные фланцевые части F5 предпочтительно представляют собой участки, наиболее выступающие в поперечном направлении S. При такой конфигурации установочные пальцы монтажного устройства шиповой шпильки, используемые для установки шиповой шпильки 50 в отверстие 29 для вставки шпильки, могут легче захватывать нижний фланец 56 шиповой шпильки 50. Например, когда при захвате прямолинейных фланцевых частей F5 в позиции захвата установочных пальцев позиция захвата установочных пальцев отклоняется от заданного положения вдоль прямолинейных частей F5 фланца, диапазон прямолинейных фланцевых частей F5, 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.
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 одним 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 две прямолинейные фланцевые части F5, две прямолинейные фланцевые части 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 две прямолинейные фланцевые части F5, параллельные продольному направлению L. Прямолинейные фланцевые части F5 предпочтительно представляют собой участки, наиболее выступающие в поперечном направлении. Кроме того, оба конца двух прямолинейных фланцевых частей 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 одной из прямолинейных фланцевых частей F5 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.
Шиповую шпильку 50, имеющую анизотропную форму 66 профиля вершины, устанавливают в шине с продольным направлением L формы 66 профиля вершины, обращенным в поперечном направлении шины W. В этом случае, когда форма 66 профиля вершины также включает в себя углубленный верхушечный участок C3, краевые компоненты прямолинейных верхушечных участков в месте вблизи средней точки формы 66 профиля вершины увеличиваются. Таким образом, тормозные и ходовые качества на обледенелых дорожных покрытиях улучшаются. В данном случае фраза «продольное направление L формы 66 профиля шины, обращенное в поперечном направлении W шины» относится к продольному направлению L формы 66 профиля вершины, наклоненному относительно поперечного направления W шины под углом из заданного диапазона углов (например, 15 градусов или менее).
Кроме этого, в шину устанавливают шиповую шпильку 50, имеющую анизотропную форму 62 профиля нижнего фланца 56, например, как описано ниже. На ФИГ. 7A и 7B представлены схемы, иллюстрирующие ориентацию шиповой шпильки 50, установленной на шину.
На ФИГ. 7A показан пример, в котором шиповая шпилька установлена 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, обращено к направлению C вдоль окружности шины. На ФИГ. 7B показан пример, в котором шиповая шпилька установлена 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 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).
В примере, показанном на ФИГ. 7A, углубленный верхушечный участок C3 размещен обращенным ко второму выступающему участку F2 фланца в положении со стороны средней точки G второго выступающего участка F2 фланца. В данном случае фраза «углубленный верхушечный участок C3, расположенный обращенным ко второму выступающему участку F2 фланца» относится к положению на прямолинейной фланцевой части F5, наиболее удаленной от средней точки G, на линии, соединяющей углубленное нижнее положение углубленного верхушечного участка C3, ближайшее к средней точке G, и среднюю точку G.
Как показано на ФИГ. 7A, 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, деформируемой 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 50, обусловленный наклоном шиповой шпильки в поперечном направлении шины W, образуется с трудом (шпилька не ослабевает). Соответственно, шиповая шпилька 50 с трудом поворачивается в отверстии 29 для вставки шпильки. Таким образом, подавляется выпадение шиповой шпильки 50 из отверстия для вставки шпильки 29, и также краевой эффект прямолинейных участков C1 вершины улучшает управляемость, тормозные и ходовые качества на обледенелых дорожных покрытиях. Кроме этого, боковые усилия эффективно передаются 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 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. Кроме того, устойчивость к выпадению шпильки при повороте и управляемость на заснеженных и обледенелых дорожных покрытиях улучшается за счет краевого эффекта прямолинейных участков C2 вершины, проходящих в направлении, соответствующем вторым углубленным участкам F4 фланца. Кроме того, форма 62 профиля нижнего фланца 56 включает в себя 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. Таким образом, эффект предотвращения выпадения шиповой шпильки 50, установленной как показано на ФИГ. 7A, из отверстия 29 для вставки шпильки является большим, и шиповая шпилька придает отличную управляемость, тормозные и ходовые качества на обледенелых дорожных покрытиях.
В примере, показанном на ФИГ. 7B, углубленный верхушечный участок C3 размещен обращенным к первому углубленному участку F3 фланца в позиции со стороны средней точки G первого углубленного участка F3 фланца. В данном случае фраза «углубленный верхушечный участок C3, расположенный обращенным к первому углубленному участку F3 фланца» относится к положению на первом углубленном участке F3 фланца, наиболее удаленному от средней точки G, на линии, соединяющей углубленное нижнее положение углубленного верхушечного участка C3, ближайшее к средней точке G, и среднюю точку G.
Как показано на ФИГ. 7B, 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, деформируемой 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 50, обусловленный наклоном шиповой шпильки в направлении вдоль окружности шины из–за обледенелого дорожного покрытия, образуется с трудом. Соответственно, шиповая шпилька 50 не может легко провернуться в отверстии 29 для вставки шпильки и не может легко выпасть из отверстия 29 для вставки шпильки. Кроме этого, тормозящее или ускоряющее усилие эффективно передается с шиповой шпильки 50 на брекер 14 посредством резины 18 протектора, улучшая реакцию шипованной шины на усилия при торможении и ускорении. Иными словами, улучшается тормозная способность на льду. Кроме того, второй углубленный участок F4 фланца представляет собой участок, обращенный в направлении, наклоненном относительно поперечного направления W шины. Таким образом, даже при торможении и ускорении с углом заноса, в том случае, когда принимаемое шиповой шпилькой 50 усилие торможения или ускорения направлено под углом, поверхность внутренней стенки отверстия 29 для вставки шпильки плотно удерживает 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 торможение и ускорение. Кроме того, устойчивость к выпадению шпильки при торможении и ускорении, а также тормозные и ходовые качества на заснеженных и обледенелых дорожных покрытиях улучшаются за счет краевого эффекта прямолинейных участков C2 вершины, проходящих в направлении, соответствующем вторым углубленным участкам F4 фланца. Более того, форма 62 профиля нижнего фланца 56 включает в себя большой второй выступающий участок F2 фланца, обращенный в поперечном направлении шины W. Это повышает усилие удерживания, препятствуя движениям шиповой шпильки 50 в плане наклона и выпадения из отверстия для вставки шпильки, когда шиповая шпилька 50 принимает большое поперечно направленное усилие при повороте. В результате улучшается управляемость на обледенелых дорожных покрытиях, а также устойчивость к выпадению шпильки при поворотах. Таким образом, эффект предотвращения выпадения шиповой шпильки 50, установленной как показано на ФИГ. 7B, из отверстия 29 для вставки шпильки является большим, и шиповая шпилька придает отличную управляемость, тормозные и ходовые качества на обледенелых дорожных покрытиях.
Как можно видеть, в конфигурации, в которой форма 62 профиля фланца является анизотропной, где первый наименьший прямоугольник или второй наименьший прямоугольник, описанный вокруг формы 62 профиля фланца, представляет собой прямоугольник, форма 62 профиля фланца включает в себя четыре или более первых выступающих участков F1 фланца, которые выступают в продольном направлении L, и два вторых выступающих участка F2 фланца, выступающих в поперечном направлении S, причем форма 66 профиля вершины включает в себя прямолинейные верхушечные участки и по меньшей мере один из прямолинейных верхушечных участков формы 66 профиля вершины проходит вдоль участка между выступающими участками формы 62 профиля вершины, шиповая шпилька 50 может обеспечивать устойчивость к выпадению шпильки, а также управляемость и тормозные и ходовые качества на обледенелых дорожных покрытиях совместимым образом.
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. 7A или ФИГ. 7B, а во внешней области снаружи внутренней области в поперечном направлении шины шиповую шпильку 50 предпочтительно устанавливают в другой ориентации, показанной на ФИГ. 7A или ФИГ. 7B. 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. 7A или ФИГ. 7B, 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 нижними фланцами с различными формами профиля фланца и вершинами с различными формами профиля вершины. 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. Шиповую шпильку устанавливали таким образом, что продольное направление нижнего фланца было обращено в поперечном направлении шины.
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 протекторном участке, относительно общего количества установленных шиповых шпилек получали после прохождения тестовым автомобилем 15 000 км по сухому дорожному покрытию, включающему асфальтовые дорожные покрытия или бетонные дорожные покрытия. Доля, равная 95% или более, считается не создающей практической проблемы, связанной с выпадением 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.
Кроме того, при сумме индексных значений устойчивости к выпадению шпильки, тормозной способности на льду и управляемости на льду 303 или выше считалось, что устойчивость к выпадению шпильки, тормозные характеристики и управляемость на обледенелых дорожных покрытиях достигается совместимым образом, а при сумме 306 или выше считалось, что устойчивость к выпадению шпильки, тормозные характеристики и управляемость на обледенелых дорожных покрытиях достигается совместимым образом с большой эффективностью.
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 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 графе «Глубина углубления первого углубленного участка F3 фланца >, или =, или < глубины второго углубленного участка F4 фланца» таблиц 1 и 2 «F3=F4» означает, что глубины углублений равны, «F3 > F4» означает, что глубина углубления первого углубленного участка F3 фланца больше глубина углубления второго углубленного участка F4 фланца, а «F3 < F4» означает, что глубина углубления второго углубленного участка F4 фланца больше глубины углубления первого углубленного участка F3 фланца.
В данном случае в сравнительных примерах 1 и 4, в которых количество первых выступающих участков F1 фланца равно двум, не предусмотрено ни одного первого углубленного участка F3 фланца. В этом случае глубина углубления второго углубленного участка F4 фланца определяется как глубина углубления второго углубленного участка F4 фланца в сравнительных примерах 2 и 3.
В графе «форма профиля вершины» в таблице 2 «ФИГ. 4B» означает форму 66 профиля вершины, показанную на ФИГ. 4B, «выпуклый восьмиугольник» означает форму профиля вершины, которая представляет собой правильный восьмиугольник, размещенный так, что прямолинейные верхушечные участки параллельны коротким сторонам, а длинные стороны включены в форму профиля вершины, а «вогнутый четырнадцатиугольник» означает форму профиля вершины, которая представляет собой два правильных восьмиугольника, соединенных друг с другом одной общей стороной.
В графе «количество прямолинейных участков вершины (первый углубленный участок F3 фланца и второй углубленный участок F4 фланца)» в таблице 2, применительно к одному первому углубленному участку F3 фланца указано количество прямолинейных участков вершины, проходящих в направлении, соответствующем первому углубленному участку F3 фланца, а применительно к одному второму углубленному участку F4 фланца указано количество прямолинейных участков вершины, проходящих в направлении, соответствующем второму углубленному участку F4 фланца
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
Глубина углубления первого углубленного участка F3 фланца >, или =, или <глубины углубления второго углубленного участка F4 фланца
–
–
F3=F4
F3=F4
–
F3=F4
Прямолинейная фланцевая часть F5
–
Да
Да
Да
Да
Да
Форма профиля вершины
Круглая
Круглая
Круглая
Круглая
Круглая
Круглая
Устойчивость к выпадению шпильки (%)
55
90
92
94
94
95
Тормозная способность на льду
100
102
103
104
102
104
Управляемость на льду
100
101
102
102
102
103
Таблица 2
Пример1
Пример2
Пример3
Пример4
Пример5
Пример6
Форма первого и второго наименьших прямоугольников, описанных вокруг формы профиля
Прямо–угольник
Прямо–угольник
Прямо–угольник
Прямо–угольник
Прямо–угольник
Прямо–угольник
Количество выступов (первых выступающих участков F1 фланца, вторых выступающих участков F2 фланца)
4, 2
5, 2
4, 2
4, 2
4, 2
4, 2
Глубина углубления первого углубленного участка F3 фланца >, или =, или <глубины углубления второго углубленного участка F4 фланца
F3=F4
F3=F4
F3 > F4
F3 > F4
F3=F4
F3=F4
Прямолинейная фланцевая часть F5
Да
Да
Да
Нет(Форма высту-пающей дуги)
Да
Да
Форма профиля вершины
ФИГ. 4B
ФИГ. 4B
ФИГ. 4B
ФИГ. 4B
Выпуклый восьми–угольник
Вогнутый четырна–дцати–угольник
Количество прямолинейных верхушечных участков (первый углубленный участок F3 фланца и второй углубленный участок F4 фланца)
2, 4
2, 4
2, 4
2, 4
2, 2
2, 4
Устойчивость к выпадению шпильки (%)
94
95
97
97
95
94
Тормозная способность на льду
107
109
109
107
105
107
Управляемость на льду
105
106
106
105
103
105
Как видно из сравнения стандартного примера, сравнительных примеров 1–5 и примеров 1–6, конфигурация, в которой форма 62 профиля 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 66 профиля вершины включает в себя прямолинейные верхушечные участки, и по меньшей мере один из прямолинейных верхушечных участков проходит вдоль участка между выступающими участками, может обеспечить устойчивость к выпадению шпильки, управляемость и тормозные и ходовые характеристики на обледенелых дорожных покрытиях совместимым образом.
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 больше глубины углубления второго углубленного участка F4 фланца, имеет повышенную устойчивость к выпадению шпильки.
Кроме того, как видно из сравнения примеров 1 и 5, при наличии четырех или более прямолинейных участков, проходящих вдоль второго углубленного участка F4 фланца, в каждом из вторых углубленных участков F4 фланца устойчивость к выпадению шпильки, возможность торможения и управляемость на обледенелых дорожных покрытиях могут достигаться совместимым образом с высокой эффективностью.
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 наполнитель 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
66 – форма профиля вершины
100 – первый наименьший прямоугольник
100a – сторона (короткая сторона)
100b – сторона (длинная сторона)