ШИП ПРОТИВОСКОЛЬЖЕНИЯ

Настоящая полезная модель относится к шинной промышленности, конкретнее к конструкции шипов противоскольжения, устанавливаемых в протекторе зимних автомобильных шин.
Известны шипы противоскольжения, состоящие из фигурного корпуса, содержащего как минимум один верхний фланец с износостойкой вставкой, выступающей из верхнего фланца, переходную зону и нижний опорный фланец. В настоящее время наиболее распространенными являются шипы противоскольжения с корпусом и износостойкой вставкой цилиндрической формы S, MAL или MR, производимые фирмой Season Оу (www.scason.fi). Шипы такой конструкции обеспечивают приемлемые эксплуатационные свойства, относительно просты в изготовлении и не требуют специальной ориентации шипа при ошиповке шины.
На эффективность торможения шипа помимо других факторов влияет как площадь поверхности поперечного сечения, так и протяженность боковой режущей кромки износостойкой вставки.
С целью повышения сцепных качеств шипа противоскольжения в последние годы предложены конструкции шипов противоскольжения с износостойкой вставкой, имеющей поперечное сечение, отличное от окружности. Например, в патенте фирмы Нокиан Тайрс RU 2319617 описана конструкция шипа противоскольжения, имеющего износостойкую вставку с квадратным поперечным сечением. Такое техническое решение в сравнении с износостойкой вставки с круглым поперечным сечением позволяет увеличить протяженность боковых режущих кромок износостойкой вставки и повысить показатели сцепления с дорогой. Однако получение необходимой эффективности сцепления требует строго определенной ориентации износостойкой вставки относительно направления движения шины и соответственно требует специального оборудования для обеспечения фиксированной ориентации шипа противоскольжения при ошиповке шины. Для обеспечения правильного ориентирования при ошиповке нижний фланец предлагается изготавливать большего размера и тоже квадратной формы, расположение которого согласуется с расположением квадрата сечения износостойкой вставки. Такое решение также усложняет технологию изготовления корпуса шипа.
Кроме того в процессе эксплуатации протяженность боковых режущих кромок снижается, ухудшая тем самым эффективность сцепления.
Другим примером технического решения для повышения эффективности работы шипа за счет увеличения количества и протяженности режущих кромок является, например конструкция шипа противоскольжения, разработанная фирмой Пирелли и описанная в международной заявке WO 2014/122570 А1.
Общим недостатком многоугольной формы износостойкой вставки и конкретно недостатком данного технического решения является то, что в процессе эксплуатации происходит неравномерный износ износостойкой вставки: интенсивность износа выше к краям износостойкой вставки, который тем интенсивнее, чем мельче формообразующие элементы поперечного сечения. При этом, под влиянием столь неравномерного износа в первую очередь изнашиваются режущие боковые кромки и многогранная форма поперечного сечения износостойкой вставки трансформируется в форму, близкую к окружности. Результатом является снижение эффективности сцепления как минимум до уровня шипов противоскольжения с обычной цилиндрической износостойкой вставкой.
Кроме того большинство из предлагаемых вариантов формы поперечного сечения износостойкой вставки требуют специальной ориентации шипа при ошиповке шины.
Еще одним примером попытки обеспечения стабильной эффективности работы шипа противоскольжения в процессе эксплуатации является шип противоскольжения, разработанный фирмой Иокогама и описанный в заявке US 2016/0159164 А1. Согласно данному техническому решению площадь поперечного сечения износостойкой вставки линейно увеличивается по мере приближения к поверхности корпуса шипа. Таким образом, по мере износа в процессе эксплуатации эффективность сцепления поддерживается путем увеличения площади поперечного сечения износостойкой вставки.
Недостатком предлагаемого технического решения является сокращение протяженности боковых режущих кромок из-за износа в процессе эксплуатации, что снижает эффективность сцепления.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемой полезной модели является конструкция шипа противоскольжения, разработанная фирмой Тойо и описанная в заявке DE 102014012988, в соответствии с которой износостойкая вставка шипа противоскольжения в поперечном сечении имеет многоугольную форму. При этом по краям поперечного сечения имеется уступ.
Преимуществом такой конструкции является улучшение эффективности работы шипа при увеличении площади поперечного сечения износостойкой вставки при износе ее до уровня уступа.
Недостатком заявленной конструкции износостойкой вставки является сглаживание боковых режущих кромок в процессе износа, уменьшение их протяженности и снижение сцепления шипа противоскольжения с поверхностью дорожного полотна.
В основу настоящей полезной модели положена задача разработать шип противоскольжения, конструктивное выполнение которого обеспечивало бы повышение эффективности сцепления с дорогой в процессе износа износостойкой вставки при эксплуатации шины.
Поставленная задача достигается тем, что шип противоскольжения, содержащий корпус, в котором смонтирована износостойкая вставка призматической формы с многоугольными основаниями, часть которой выступает из верхнего торца корпуса, согласно полезной модели, выступающая часть износостойкой вставки выполнена ступенчатой и состоит из нижнего и верхнего участков, при этом нижний участок примыкает к верхнему торцу корпуса и в поперечном сечении имеет форму звездчатого многоугольника, а верхний участок в поперечном сечении имеет форму многоугольника, вершины которого совпадают с частью вершин звездчатого многоугольника.
Экспериментально установлено, что общая высота выступающей части износостойкой вставки составляет 1,0-1,5 мм, а высота нижнего участка износостойкой вставки составляет 0,3-0,5 от общей высоты износостойкой вставки.
Целесообразно, чтобы в поперечном сечении нижний участок представлял собой звездчатый шестиугольник или восьмиугольник, а верхний участок - треугольник или четырехугольник, соответственно.
Техническим результатом заявленной полезной модели является повышение эффективности сцепления шипа с обледенелым дорожным покрытием и высокую износостойкость в зонах боковых выступов.
По мере эксплуатации износостойкой вставки и, как следствие, уменьшения ее высоты до нижнего участка выступающей части, площадь поперечного сечения увеличивается, так же как и протяженность режущих кромок. Это, в свою очередь, обеспечивает повышение эффективности сцепления шипа противоскольжения с дорожным покрытием.
Заявленное выполнение износостойкой вставки с поперечным сечением части, размещенной в протекторе пневматической шины, в виде призмы, поперечное сечение которой имеет форму звездчатого многоугольника, не требует ориентации шипа противоскольжения при ошиповке шины.
Дополнительные характеристики и преимущества полезной модели будут представлены в описании следующего исполнения, приведенного как показательный и не ограничивающий пример, со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
Фиг. 1 изображает общий вид шипа противоскольжения, согласно полезной модели;
Фиг. 2 - то же. что на фиг 1, повернуто на 90°;
Фиг. 3 - сечение по линии А-А на фиг. 1;
Фиг. 4 - сечение по линии Б-Б на фиг. 2;
Фиг. 5 - общий вид шипа противоскольжения с другим выполнением износостойкой вставки;
Фиг. 6 (а, б) - сечение по линии В-В на фиг. 5;
Фиг. 7 (а, б) - сечение по линии Г-Г на фиг. 5
Шип противоскольжения (фиг. 1, 2) содержит фигурный корпус 1, включающий верхний и нижний фланцы 2, 3 и промежуточную зону 4 между ними. Внутри корпуса 1 смонтирована износостойкая вставка 5 призматической формы с многоугольными основаниями, часть которой выступает из верхнего фланца 2 корпуса 1.
Согласно полезной модели выступающая часть износостойкой вставки 5 выполнена ступенчатой и состоит из нижнего и верхнего участков 6, 7. Нижний участок 6 примыкает к верхнему торцу 2 корпуса 1 и в поперечном сечении имеет форму звездчатого многоугольника, а верхний участок 7 в поперечном сечении имеет форму многоугольника, вершины которого совпадают с частью вершин звездчатого многоугольника.
В описываемом варианте поперечное сечение нижнего участка 6 выступающей части износостойкой вставки 5 представляет собой правильный звездчатый шестиугольник, как представлено на фиг. 3, а поперечное сечение верхнего участка 7 - правильный треугольник (фиг. 4), вершины которого в плане совпадают с чередующимися вершинами звездчатого шестиугольника.
На фиг. 5 представлен другой вариант выполнения шипа противоскольжения, в котором поперечное сечение нижнего участка 6 представляет собой звездчатый восьмиугольник, как представлено на фиг. 6 (а, б). В таком варианте выполнения поперечное сечение верхнего участка 7 может иметь форму звездчатого четырехугольника или квадрата, как представлено на фиг. 7 (а, б).
Согласно полезной модели общая высота выступающей части износостойкой вставки 5 составляет 1,0-1,5 мм, а высота ее нижнего участка составляет 0,3-0,5 от общей высоты выступающей части износостойкой вставки.
В том случае, если общая высота выступающей части износостойкой вставки менее 1 мм, то не обеспечивается эффективная работа шипа противоскольжения. Это обусловлено тем, что высота выступающей части шипа соизмерима с естественной шероховатостью дорожного покрытия, и в таком случае шип опирается на дорогу корпусом, а износостойкая вставка не функционирует. При выступании более 1,5 мм возникает дисбаланс между износом корпуса и износостойкой вставки, то есть могут образоваться сколы и произойти преждевременное разрушение износостойкой вставки.
Согласно полезной модели высота нижнего участка износостойкой вставки составляет 0,3-0,5 от общей высоты выступающей части износостойкой вставки, что обеспечивает увеличение площади поперечного сечения вставки в процессе эксплуатации. При снижении высоты нижнего участка меньше 0,3 от общей высоты теряется эффект, обусловленный улучшением сцепления за счет включения в работу дополнительных граней и увеличения поперечного сечения износостойкой вставки в силу значительного к этому времени физического износа шипа противоскольжения при эксплуатации шины. При превышении высоты нижнего участка 0,5 от общей высоты нижний участок начинает принимать участие в зацеплении уже на начальном этапе эксплуатации, в результате чего происходит повышенный износ боковых граней и скругление формы износостойкой вставки, что снижает эффективность торможения.
Предлагаемый шип противоскольжения функционирует следующим образом: на начальном этапе эксплуатации сцепление с дорожным покрытием обеспечивается верхним участком выступающей части износостойкой вставки. По мере истирания износостойкой вставки в процессе эксплуатации в процесс сцепления с дорожным покрытием включается также и нижний участок выступающей части износостойкой вставки. При этом одновременно увеличивается площадь поперечного сечения износостойкой вставки и протяженность боковых режущих кромок, что повышает эффективность сцепления шипа противоскольжения с дорожным покрытием.
Таким образом, заявленная полезная модель обеспечивает повышение эффективности сцепления шипа с обледенелым дорожным покрытием и высокую износостойкость в зонах боковых выступов.