ШИП ПРОТЕКТОРА ЗИМНЕЙ ШИНЫ
STUD OF WINTER TIRE TREAD

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к шипам, установленным в участке протектора пневматической шины и, в частности, к пневматической шине, снабженной шипами.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Обычные зимние шины могут быть оснащены шипами, установленными в участке протектора шины, чтобы шина могла сцепляться с обледенелой или снежной поверхностью дороги. Шип может быть встроен в отверстие для установки шипа, предусмотренное в участке протектора шины. Шип может расширять отверстие для шипа и плотно встраиваться в него, чтобы шип не выпадал из установочного отверстия для шипа из–за торможения, движения или боковых и вертикальных сил, возникающих на поверхности дороги во время вращения шины.
Шип может иметь опору и палец. Опора может быть установлена в сомкнутом отверстии, образованном в участке протектора шины, и тем самым прикреплена к поверхности протектора. Палец может выступать радиально наружу от опоры. Опора может иметь асимметричную и/или неправильную форму, когда она продолжается радиально наружу от участка протектора.
Когда эти шипованные зимние шины используются на бетонных или асфальтовых дорожных поверхностях, не покрытых снегом или льдом, эти более твердые, оголенные дорожные поверхности могут выбить шипы. Даже для шин, оснащенных вышеупомянутыми шипами, есть случаи, когда шипы часто выпадают (падение шипов) из–за усилий на шину при движении транспортного средства, поломки и/или поворота на бетонной или асфальтированной дороге. Будет большое количество выпадений шипов, если между шипом и поверхностью дороги будет приложено какое–либо царапающее усилие. Царапающее усилие может преодолеть усилие, удерживающее шип в резиновом материале шины. Следовательно, существует потребность в дальнейшем улучшении относительно выпадения шипа для этих пневматических шипованных шин, а также других рабочих характеристик шипов (например, тяги, долговечности, износа и т.д.).
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Шип в соответствии с настоящим изобретением предназначен для вставки в участок протектора шины. Шип включает верхний конец, выступающий из участка протектора для контакта с поверхностью, и основание, включающее в себя фланцевую нижнюю часть, предусмотренную на конце, противоположном верхнему концу и продолжающуюся радиально наружу, участок ножки, предусмотренный между нижней частью и верхним концом, и хвостовик, соединяющий участок ножки и нижний участок. Основание встроено и закреплено в участке протектора шины, в котором установлен шип. Нижний участок имеет каплевидную форму, состоящую из трех плоских сторон и одной полуцилиндрической стороны. Участок ножки имеет многоугольную форму, состоящую из трех вогнутых сторон, двух выпуклых сторон и одной плоской стороны.
Согласно другому аспекту шипа, концевой кончик имеет сечение в форме шестиугольника, продолжающегося в радиальном направлении наружу от радиально удаленной поверхности участка ножки основания.
Согласно еще одному аспекту шипа, верхний конец имеет сечение с тремя вогнутыми поверхностями, с тремя плоскими поверхностями.
Согласно еще одному аспекту шипа, сечение участка ножки включает плоскую сторону, расположенную по окружности между первым и вторым вогнутыми углублениями, и две выпуклые стороны, по окружности разделенные третьим вогнутым углублением.
Согласно еще одному аспекту шипа, сечение участка ножки включает плоскую сторону, расположенную по окружности между первым и вторым вогнутыми углублениями, и первую и вторую выпуклые стороны, по окружности разделенные третьим вогнутым углублением. Первое вогнутое углубление примыкает к первой выпуклой стороне, а второе вогнутое углубление примыкает ко второй выпуклой стороне.
Согласно еще другому аспекту шипа, нижний участок имеет сечение каплевидной формы с тремя плоскими сторонами и одной полуцилиндрической стороной.
Согласно еще одному аспекту шипа, хвостовик имеет более тонкое сечение по сравнению с нижним участком.
Согласно еще другому аспекту шипа, хвостовик имеет более тонкое сечение по сравнению с участком стержня.
Согласно еще одному аспекту шипа, хвостовик имеет овальное сечение.
Согласно еще другому аспекту шипа, верхний конец имеет радиально внешнюю поверхность с четырьмя, как правило, плоскими поверхностями, сходящимися для образования внешней точки для улучшения сцепления шипа с поверхностью льда.
Первая шипованная конфигурация для протектора шины в соответствии с настоящим изобретением включает в себя: первое множество шипов, расположенных в первой области протектора шины, причем каждый из первого множества шипов имеет первую ориентацию; второе множество шипов, расположенных во второй области протектора шины, причем каждый из второго множества шипов имеет вторую ориентацию, повернутую на +90 градусов относительно радиальной оси; и третье множество шипов, расположенных в третьей области протектора шины, причем каждый из третьего множества шипов имеет третью ориентацию, повернутую на –90 градусов относительно радиальной оси.
Согласно другому аспекту первой шипованной конфигурации, первое множество шипов, второе множество шипов и третье множество шипов имеют одинаковую конструкцию (например, все шипы представляют собой шипы 50, показанные на фиг.1).
Согласно еще одному аспекту первой шипованной конфигурации, первая область является плечевым участком участка протектора, вторая область является центральным участком участка протектора, а третья область является другим плечевым участком участка протектора.
Согласно еще одному аспекту первой шипованной конфигурации, каждый из первого множества шипов имеет верхний конец с первым размером 181, каждый из второго множества шипов имеет верхний конец со вторым размером 182, и каждый из третьего множества шипов имеет верхний конец с первым размером 181. Первый размер 181 больше, чем второй размер 182 (фиг.7).
Согласно еще одному аспекту первой шипованной конфигурации, каждый из первого множества шипов имеет верхний конец с первым размером 182, каждый из второго множества шипов имеет верхний конец со вторым размером 181, и каждый из третьего множества шипов имеет верхний конец с первым размером 182. Второй размер 181 больше, чем первый размер 182 (фиг.7).
Вторая шипованная конфигурация для протектора шины в соответствии с настоящим изобретением включает в себя: первое множество шипов, расположенных в первой области протектора шины, причем каждый из первого множества шипов имеет первую ориентацию; второе множество шипов, расположенных во второй области протектора шины, причем каждый из второго множества шипов имеет вторую ориентацию, повернутую на +45 градусов относительно радиальной оси; и третье множество шипов, расположенных в третьей области протектора шины, причем каждый из третьего множества шипов имеет третью ориентацию, повернутую на –45 градусов относительно радиальной оси.
Согласно другому аспекту второй шипованной конфигурации, первое множество шипов, второе множество шипов и третье множество шипов имеют одинаковую конструкцию (например, все шипы представляют собой шипы 50, показанные на фиг.1).
Согласно еще одному аспекту второй шипованной конфигурации, первая область является плечевым участком участка протектора, вторая область является центральным участком участка протектора, а третья область является другим плечевым участком участка протектора.
Согласно еще другому аспекту второй шипованной конфигурации, каждый из первого множества шипов имеет верхний конец с первым размером 181, каждый из второго множества шипов имеет верхний конец со вторым размером 182, и каждый из третьего множества шипов имеет верхний конец с первым размером 181. Первый размер 181 больше, чем второй размер 182 (фиг.7).
Согласно еще другому аспекту второй шипованной конфигурации, каждый из первого множества шипов имеет верхний конец с первым размером 182, каждый из второго множества шипов имеет верхний конец со вторым размером 181, и каждый из третьего множества шипов имеет верхний конец с первым размером 182. Второй размер 181 больше, чем первый размер 182 (фиг.7).
ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Следующие определения относятся к настоящему изобретению.
«Осевой» и «В осевом направлении» означает линии или направления, которые являются параллельными оси вращения шины.
«В осевом направлении внутрь» означает в осевом направлении к экваториальной плоскости.
«Осевой в направлении наружу» означает в осевом направлении от экваториальной плоскости.
«Борт» или «Сердечник борта шины» обычно означает ту часть шины, которая содержит кольцевой растяжимый элемент с радиально внутренними бортами, которые связаны с удержанием шины на ободе.
«Структуры брекера» или «Армирование брекера» или «Пакет брекера» означают, по меньшей мере, два кольцевых слоя или слоя параллельных кордов, тканных или нетканых, лежащих под протектором, не закрепленных к борту и имеющих как левый, так и правый углы корда в диапазоне от 18 градусов до 30 градусов относительно экваториальной плоскости шины.
«Каркас» означает структуру шины, отличную от структуры брекера, протектора, подпротекторного слоя, но включающую в себя борта.
«Окружность» означает круговые линии или направления, продолжающиеся по периметру поверхности кольцевого протектора, перпендикулярного осевому направлению; она также может относиться к направлению наборов смежных круговых кривых, радиусы которых образуют осевую кривизну протектора, если смотреть в сечении.
«Направленный рисунок протектора» означает рисунок протектора, разработанный для определенного направления вращения.
«Экваториальная плоскость» означает плоскость, перпендикулярную оси вращения шины и проходящую через центр ее протектора; или плоскость, содержащая окружную осевую линию протектора.
«Отпечаток» означает участок контакта или область контакта протектора шины с плоской поверхностью при нормальных условиях давления нагрузки и скорости.
«Канавка» означает удлиненную пустотную область в протекторе, которая может продолжаться по окружности или в поперечном направлении в протекторе прямым, изогнутым или зигзагообразным образом. Понятно, что все ширины канавок измеряются перпендикулярно центральной линии канавки.
«Герц» означает количество циклов в секунду.
«Боковой» означает направление, идущее от одной боковины шины к другой боковине шины.
«Полезная к общей» означает отношение полезной поверхности протектора, контактирующей с грунтом, к общей площади протектора, включая поверхность протектора, контактирующую с грунтом, и пустые пространства, содержащие канавки, выемки и прорези.
«Паз» означает пустую область ограниченной длины, которая может быть использована для изменения вариации нетто–брутто пустой области на краях блоков.
«Слой» означает армированный кордом слой из резины, покрытой радиально развернутыми или иным образом параллельными кордами.
«Радиальный» и «радиально» означают направления в радиальном направлении к оси вращения шины или от нее.
«Шина с радиальным слоем» означает пневматическую шину, опоясанную или ограниченную по окружности, в которой, по меньшей мере, один слой имеет корды, которые продолжаются от борта к борту, проложенные под углами корда между 65 градусами и 90 градусами относительно экваториальной плоскости шины.
«Плечо» означает верхний участок боковины чуть ниже края протектора.
«Боковина» означает участок шины между протектором и бортом.
«Прорезь» означает канавку, имеющую ширину в диапазоне от 0,2 до 0,8 процента от ширины протектора. Прорези, как правило, образованы стальными лезвиями, имеющими от 0,4 до 1,6 мм, вставленными в литой или обработанной пресс–форме.
«Тангенциальный» и «Тангенциально» относятся к сегментам круговых кривых, которые пересекаются в точке, через которую можно провести одну прямую, которая является взаимно касательной к обоим круговым сегментам.
«Протектор» означает контактирующий с землей участок шины.
«Ширина протектора» (TW) означает наибольшее осевое расстояние поперек протектора при измерении (с использованием следа шины) в поперечном направлении от плеча до края плеча, когда оно установлено на расчетном ободе и подвергается определенной нагрузке и при накачке до заданного давления накачки для упомянутой нагрузки.
«Пустое пространство» означает участки поверхности протектора, содержащие канавки, выемки и прорези.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Настоящее изобретение будет лучше понято посредством ссылки на следующее описание и приложенные чертежи, на которых:
Фиг.1 схематично представляет внешний вид в перспективе шипа в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг.2 схематично представляет внешний ортографический радиальный вид шипа по фиг.1.
Фиг.3 схематично представляет вид в разрезе по линии «3–3» части шипа на фиг.2.
Фиг.4 схематично представляет вид в разрезе по линии «4–4» части шипа на фиг.2.
Фиг.5 схематично представляет радиальный ортографический вид протектора для использования с шипованной конфигурацией по фиг. 1 в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг.6 схематично представляет радиальный ортографический вид протектора для использования с другой шипованной конфигурацией в соответствии с настоящим изобретением по Фиг.1.
Фиг.7 схематично представляет общую иллюстрацию протектора для использования с еще одной шипованной конфигурацией.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРИМЕРОВ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ
Далее приведено объяснение узла пневматической или не пневматической шины в соответствии с настоящим изобретением. Узел может быть аналогичен конфигурации пневматической шины, раскрытой в патенте США 10,035,382, включенном в данный документ в качестве ссылки во всей своей полноте. Фиг.1 патента США 10,035,382 схематично представляет вид в разрезе шины, иллюстрирующий сечение пневматической шины. Пневматическая шина может быть шиной с шипами, встроенными в участок протектора пневматической шины.
Направление вдоль окружности шины, поясненное ниже, относится к направлению вращения (в обоих направлениях качения) поверхности протектора шипованной шины 10 относительно оси вращения шины. Радиальное направление шины относится к направлению, исходящему из центра относительно направления, продолжающегося ортогонально к/от оси вращения шины. Внешняя сторона в радиальном направлении шипованной шины 10 может относиться к стороне от оси вращения шины в радиальном направлении шипованной шины. Направление ширины шины может быть направлением, параллельным оси вращения шины, и внешняя сторона в направлении ширины шины может относиться к двум сторонам от центральной линии шины шипованной шины 10.
Шипованная шина 10 в соответствии с настоящим изобретением может включать слой каркаса, слой брекера, и сердечники бортов, которые служат каркасом для шипованной шины. Шипованная шина 10 может дополнительно включать в себя элементы 18 протектора, элементы боковины, элементы наполнителя борта, элементы амортизатора обода и элемент внутренней облицовки вокруг каркаса для шипованной шины.
Слой каркасного слоя может быть образован в виде тороида, намотанного между парой круглых кольцеобразных сердечников борта, и может включать в себя элементы слоя каркаса с резиновым покрытием из органического волокна. Слой каркасного слоя может быть выполнен из нескольких элементов каркасного слоя или одного элемента каркасного слоя. Слой брекера может быть предусмотрен на внешней стороне в радиальном направлении слоя каркасного слоя, выполненного из двух элементов брекера. Слой брекера может быть изготовлен из покрытых резиной стальных кордов, расположенных под заданным углом, например, от 20 до 30 градусов, относительно окружного направления шины. Направление наклона стальных кордов двух слоев элементов брекера может быть противоположным друг другу.
Элемент 18 протектора может быть расположен на внешней стороне в радиальном направлении шины от слоя брекера. Элементы боковины могут быть соединены с двумя сторонами элемента 18 протектора для образования двух боковин. Элемент 18 протектора может быть выполнен из двух слоев резины, при этом верхний элемент протектора расположен на внешней стороне в радиальном направлении шины, а нижний элемент протектора расположен на внутренней стороне в радиальном направлении шины. Элементы амортизатора обода могут быть расположены на внутренних сторонах в радиальном направлении шины от элементов боковины и вступать в контакт с ободом, на котором может быть установлена шипованная шина 10. Материал наполнителя бортов может быть расположен между участком слоя каркасного слоя до того, как слой каркасного слоя намотан вокруг сердечников бортов и участка слоя каркасного слоя. Элемент внутренней облицовки может быть расположен на внутренней поверхности шипованной шины 10 рядом с областью полости шины, которая заполнена газом, окруженным шипованной шиной и ободом. Шипованная шина 10 может иметь эту конструкцию шины или любую другую подходящую конструкцию, пневматическую и/или не пневматическую.
Фиг.1 показывает внешний вид в перспективе шипа 50 в соответствии с настоящим изобретением. Фиг.2 показывает радиально внутренний вид шипа 50 по фиг.1. Фигуры 3–4 показывают виды сбоку шипа 50 по фигурам 1–2. Шип 50 может включать в себя радиально наружный верхний конец 52 и основание 54 для частичной вставки в соответствующие углубления в элементе 18 протектора. Таким образом, основание 54 может быть частично встроено внутрь отверстия для установки шипа в участок 18 протектора шины 10, в который он устанавливается. Шип 50 может быть прикреплен к шине 10 боковыми поверхностями отверстия для установки пальца шипа, прижимая и зажимая на части основания 54.
Основание 54 может включать в себя участок 56 ножки, нижний участок 58, и хвостовик 60, радиально соединяющий нижний участок и участок ножки. Нижний участок 58 может быть расположен на радиально противоположном конце участка 56 ножки и верхнего конца 52. Таким образом, шип 50 может быть образован из нижнего участка 58, хвостовика 60 и участка 56 ножки в этом радиальном возрастающем порядке.
Как показано на фигурах 1–4, когда шип 50 установлен в участке 18 протектора, верхний конец 52 является участком шипа 50, который может выступать радиально от поверхности протектора, контактировать с поверхностью дороги и царапаться в лед и/или снег. Верхний конец 52 может иметь гексагональную форму (фиг.2) продолжаясь в радиальном направлении наружу от самой радиальной поверхности участка 56 ножки основания 54. Сечение верхнего конца 52 может включать три вогнутых изогнутых углубления 71, 73, 75 с тремя плоскими сторонами 72, 74, 76. То есть, внешняя периферийная поверхность верхнего конца 52 может содержать три углубления 71, 73, 75 и три плоские стороны 72, 74, 75 (фиг.2). Другое подходящее количество углублений и сторон может быть сконфигурировано для верхнего конца 52.
Участок 56 ножки может быть фланцем, расположенным между верхним концом 52 и хвостовиком 60. Другими словами, верхний конец 52 может быть образован в радиальном направлении наружу от плоской радиально внешней поверхности 57 участка 56 ножки. Когда этот шип 50 установлен в шине 10, участок 56 ножки может быть встроен в элемент 18 протектора. Форма участка 56 ножки может быть аналогична форме верхнего конца 52 с плоской стороной 92 по окружности между двумя вогнутыми углублениями 91, 93 и двумя выпуклыми сторонами 94, 96, по окружности разделенными третьим вогнутым углублением 95. Внешняя периферийная поверхность 91, 92, 93, 94, 95, 96 участка 56 ножки может контактировать и прижиматься к внутренней поверхности установочных отверстий элемента 18 протектора, как это обычно известно. Сечение участка 56 ножки может альтернативно иметь, по существу, треугольную, четырехугольную, пятиугольную, шестиугольную (фиг.2) или другую многоугольную форму.
Нижний участок 58 может представлять собой фланец, расположенный напротив верхнего конца 52. Сечение нижнего участка 58 может быть, по существу, каплеобразной формы с тремя плоскими сторонами 111, 113, 115 и одной полукруглой стороной 117 (фиг.2). Сечение нижнего участка 58 может альтернативно иметь, по существу, треугольную, четырехугольную, пятиугольную или шестиугольную форму. Таким образом, верхний конец 52, участок 56 ножки и нижний участок 58, каждый образует, в целом, форму наконечника стрелы, причем каждый из наконечников стрел направлен в одном направлении (вниз на фиг.2).
Как правило, нижний участок 58 может быть вставлен в соответствующее отверстие для установки шипа в форме капли в элемент 18 протектора шины 10, тем самым, обеспечивая ориентацию шипа 50 и предотвращая вращение шипа во время использования. Альтернативно, отверстие для установки шипа может быть круглым или иметь другую подходящую форму, позволяющую защитить нижний участок 58 от вращения.
Хвостовик 60 может соединять участок 56 ножки и нижний участок 58. Хвостовик 60 может иметь меньшее или более тонкое сечение по сравнению с участком 56 ножки и нижним участком 58. Сечение хвостовика 60 может быть, в целом, овальной формы (фиг.1).
Самая радиально внешняя поверхность верхнего конца 52 может иметь четыре, в целом, плоские поверхности, образующие внешнюю точку 121 для улучшения сцепления шипа 50 с поверхностью льда (фигуры 1 и 3). Верхний конец 52 и основание 54 могут быть выполнены из одного металлического материала или из разных металлических материалов. Например, верхний конец 52 и основание 54 могут быть выполнены из алюминия. Верхний конец 52 может быть изготовлен из карбида вольфрама, а основание 54 может быть изготовлено из алюминия. Если верхний конец 52 и основание 54 изготовлены из разных металлических материалов, верхний конец 52 может быть прикреплен к основанию 54 посредством вталкивания и посадки с натягом выступа (не показан) верхнего конца 52 в отверстии (не показано) участка 56 ножки основания 54.
Если боковая поверхность отверстия для установки шипа соприкасается с полукруглой стороной 117 нижнего участка 58, когда шип 50 входит в цилиндрическое отверстие для установки шипа в шине 10, плоская сторона 113 напротив полукруглой стороны 117 нижнего участка 58 может врезаться в противоположную боковую поверхность цилиндрического отверстия для установки пальца шипа элемента 18 протектора, тем самым, препятствуя вращению нижнего участка 58 и всего шипа 50 во время использования. Как правило, независимо от формы отверстия для установки шипа, резина элемента 18 протектора может соответствовать форме и различным поверхностям шипа 50 для крепления шипа к элементу протектора.
Фиг.5 показывает схематичный вид сверху участка рисунка протектора для использования с шипом 50. Шина 10 может иметь обозначенное направление вращения, указывающее направление по окружности шины. Рисунок протектора может включать в себя основные кольцевые канавки, первые угловые канавки, вторые угловые канавки и третьи угловые канавки (фиг.5). Канавки могут иметь примерную глубину от 8,5 мм до 10,5 мм и максимальную ширину 12,0 мм. Рисунок протектора, показанный на фиг.5, является просто одним примером рисунка протектора. Другие подходящие рисунки протектора также могут использоваться с шипом 50. Как показано на фиг.5, некоторые шипы 50 могут иметь первую ориентацию, а другие идентичные шипы 151, 152 могут иметь вторую ориентацию, повернутую на 90 градусов или –90 градусов от первой ориентации.
Фиг.6 показывает схематичный вид сверху участка рисунка протектора для использования с шипом 50. Шина 10 может иметь обозначенное направление вращения, указывающее направление по окружности шины. Рисунок протектора может включать в себя основные кольцевые канавки, первые угловые канавки, вторые угловые канавки и третьи угловые канавки (фиг.6). Канавки могут иметь примерную глубину от 8,5 мм до 10,5 мм и максимальную ширину 12,0 мм. Рисунок протектора, показанный на фиг.6 является просто одним примером рисунка протектора. Другие подходящие рисунки протектора также могут использоваться с шипом 50. Как показано на фиг.6, некоторые шипы 50 могут иметь первую ориентацию, а другие идентичные шипы 251, 252 могут иметь вторую ориентацию, повернутую на 45 градусов или –45 градусов от первой ориентации.
Как показано на фиг.7, давление контакта протектора (контакта протектора шины с дорожным покрытием или обледенением на дороге) может быть выше на плечах 171, 173 протектора, чем в центре 172 протектора. Таким образом, в соответствии с настоящим изобретением, верхние концы шипов 181 в плечах 171, 173 протектора могут быть больше верхних концов шипов 182 в центре 172 протектора, чтобы компенсировать более низкое контактное давление в центре протектора. Поскольку эффективность шипов 181, 182 может зависеть от твердости льда и способности верхнего конца шипа проникать в лед, более крупные верхние концы могут работать лучше, чем более мелкие верхние концы в «более теплом» относительно мягком льду, например от –2° C до –5°C. И наоборот, более мелкие верхние концы могут работать лучше, чем более крупные верхние концы в «более холодном» относительно твердом льду, например, от –20°C до –30°C. Таким образом, двойные типы/размеры шипов и верхних концов в одном протекторе могут хорошо работать как в условиях мягкого льда, так и в условиях твердого льда, описанных выше.
Верхние концы шипов шин и конфигурации таких верхних концов в соответствии с настоящим изобретением были описаны выше в качестве примера. Однако шина, шип и/или конфигурация в соответствии с настоящим изобретением не могут быть ограничены вышеприведенными примерами и могут быть модифицированы и могут иметь различные замены в соответствии с духом и объемом настоящего изобретения.