ПНЕВМАТИЧЕСКИЕ ШИНЫ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА, ИМЕЮЩИЕ ПРОФИЛИРОВАННЫЙ ПРОТЕКТОР С ШИПАМИ
PNEUMATIC TIRES OF VEHICLE HAVING SHAPED TREAD WITH STUDS

Настоящее изобретение относится к пневматической шине транспортного средства, имеющей профилированный протектор с шипами, которые находятся на дорожках для шипов, проходящих по окружности протектора, при этом каждый шип имеет корпус шипа, закрепленный в резиновом материале протектора, и стержень шипа, выступающий за пределы периферии протектора, при этом шипы первого типа и шипы второго типа закреплены в протекторе, причем они отличаются друг от друга выполнением корпуса шипа, при этом каждый из корпусов шипов имеет нижний фланец, и верхний фланец, и центральную вертикальную ось, содержащую их центр тяжести, и при этом шипы первого типа расположены предпочтительно главным образом в латеральных областях протектора, и шипы второго типа расположены предпочтительно главным образом в центральной области протектора.
Пневматическая шина транспортного средства такого типа, который упомянут во введении, известна из документа JP 2012176700 A. Чтобы улучшить стабильность управления транспортным средством с шипованными шинами, в этом документе предлагается предоставить шипы в боковых областях протектора, корпуса шипов которых имеют удлиненную овальную форму на виде в плане, при этом шипы расположены так в протекторе, что их большая протяженность проходит в окружном направлении протектора. Шипы с корпусами шипов, имеющими круглоцилиндрическую конструкцию, например, предоставлены в областях протектора, непосредственно примыкающих к боковым областям.
В документе FI 126308 B раскрыты крепящиеся шипы со стержнями шипов в центральной окружной области протектора, они обеспечивают лучшую передачу тормозного и тягового усилия, чем те шипы, которые закреплены в окружных областях на плечевой стороне. Шипы с разными свойствами отличаются относительно сечения своих стержней шипов, при этом шипы, закрепленные в центральной окружной области, имеют стержни шипов с меньшей площадью сечения, чем шипы в окружных областях на плечевой стороне.
Известно, что, по мере того как пневматическая шина транспортного средства катится по нижележащей поверхности, шина становится плоской, при этом разные скользящие перемещения происходят в боковых областях протектора и в центральной области протектора. В плечевых областях выступы профиля, например, блоки профиля, проскальзывают через площадь контакта в основном в направлении центра протектора в случае движения вперед и малых углов скольжения, тогда как выступы профиля, например, блоки профиля, в центральной области протектора скользят в основном в окружном направлении. Ранее известные шипы не могут учитывать или использовать эти разные скользящие перемещения во время контакта протектора с контактной поверхностью земли.
Следовательно, основной задачей настоящего изобретения является адаптация концепции использования шипов двух типов разной конструкции в протекторе пневматической шины транспортного средства оптимальным образом к разным скользящим перемещениям выступов профиля или блоков профиля, чтобы предотвратить наклонные перемещения шипов, которые могут неблагоприятно влиять на сцепление со льдом.
Согласно настоящему изобретению заявленная задача решается за счет того факта, что верхний фланец шипов первого типа имеет единственную плоскость симметрии, простирающуюся через вертикальную ось и проходящую под углом менее 45° относительно осевого направления, и верхний фланец шипов второго типа имеет единственную плоскость симметрии, простирающуюся через вертикальную ось и проходящую под углом менее 45° относительно окружного направления, при этом каждый из верхних фланцев имеет разные протяженности, определенные вдоль плоскостей симметрии и начинающиеся от вертикальной оси.
Для оптимальной эффективности на льду целесообразно мягко уложить шипы для малых скользящих перемещений, которые возникают вследствие уплощающих перемещений выступов профиля по мере качения шины. В случае больших скользящих перемещений, которые возникают во время тяги, во время торможения или во время поворота, шипы должны быть жестко уложены. Геометрия верхнего фланца также отвечает в данном случае за удерживание шипов и вертикальную жесткость шипов. В случае шипов, расположенных на боковой стороне, в боковых областях протектора большая часть скользящих перемещений во время качения шины происходит в направлении центра шины, т. е. шипы наклоняются в направлении наружной стороны протектора. Благодаря выполнению верхнего фланца шипы первого типа, которые предоставлены конкретно в латеральных областях протектора, в этом смысле мягко укладываются в этом направлении. В случае шипов второго типа, которые закреплены конкретно в центральной области протектора, более жесткая укладка шипов против направления наклона является важной, чтобы гарантировать надежное проникновение стержней шипов в лед. Этот эффект достигается за счет специального выполнения верхнего фланца относительно окружного направления, поскольку резиновая матрица, окружающая шип, имеет особенно высокую предварительную нагрузку в этом направлении, и, таким образом, можно создать большие противодействующие силы относительно наклона во время тяги и во время торможения.
Согласно предпочтительному варианту осуществления более мягкой укладке шипов первого типа в упомянутом направлении наклона способствует тот факт, что верхний фланец шипа этого типа имеет свою наибольшую ширину вдоль своей плоскости симметрии, которая меньше, чем его наибольшая длина, которая проходит вдоль второй плоскости, простирающейся до плоскости симметрии и через вертикальную ось.
Более жесткой укладке шипов второго типа против упомянутого направления наклона способствует тот факт, что верхний фланец шипа второго типа имеет свою наибольшую длину вдоль своей плоскости симметрии, которая больше, чем его наибольшая ширина, которая проходит вдоль второй плоскости, простирающейся перпендикулярно плоскости симметрии и через вертикальную ось.
Для желаемой укладки шипов также преимущественно, если плоскости симметрии верхних фланцев шипов первого и второго типов являются одновременно единственными плоскостями симметрии соответствующих нижних фланцев и если предпочтительно в случае стержней шипов обоих типов стержень шипа расположен по центру в верхнем фланце и является удлиненным на виде в плане шипа, при этом стержень шипа в случае шипов первого типа является удлиненным в направлении плоскости симметрии, а в случае шипов второго типа он является удлиненным перпендикулярно плоскости симметрии.
Как упомянуто выше, каждый из верхних фланцев шипов первого и второго типов имеет разные протяженности вдоль плоскостей симметрии, определенные от вертикальной оси. Предпочтительно, если в случае шипа первого типа разные расстояния между плоскостью, размещенной под прямыми углами к плоскости симметрии и проходящей через вертикальную ось, и двумя самыми наружными краевыми участками верхнего фланца соответствуют разным протяженностям верхнего фланца, при этом большее расстояние предпочтительно на 0,1 мм - 0,3 мм больше, чем меньшее расстояние, и при этом, в частности, меньшее расстояние составляет от 2,6 мм до 2,8 мм.
В случае шипа второго типа разные расстояния между плоскостью, размещенной под прямыми углами к плоскости симметрии и проходящей через вертикальную ось, и двумя самыми наружными краевыми участками верхнего фланца предпочтительно соответствуют разным протяженностям верхнего фланца, при этом большее расстояние предпочтительно на 0,6 мм - 0,9 мм больше, чем меньшее расстояние, которое составляет, в частности, от 2,9 мм до 3,2 мм.
Особенно преимущественно для усилий, действующих на уложенный шип во время торможения и во время тяги, если как шипы первого типа, так и шипы второго типа имеют нижние фланцы, каждый из которых имеет разные протяженности, определенные вдоль плоскостей симметрии и начинающиеся от вертикальной оси.
Особенно преимущественным является вариант осуществления, в котором в случае шипа первого типа и начала от плоскости, размещенной под прямыми углами к плоскости симметрии и проходящей через вертикальную ось, расстояние, определенное в плоскости симметрии, от одного самого наружного краевого участка нижнего фланца больше, чем расстояние от другого, противоположного самого наружного краевого участка нижнего фланца, при этом большее расстояние предпочтительно на 1,5 мм - 2,0 мм больше, чем меньшее расстояние, которое составляет, в частности, от 3,2 мм до 3,5 мм.
Также предпочтительным является вариант осуществления, в котором в случае шипа второго типа и начала от плоскости, размещенной под прямыми углами к плоскости симметрии и проходящей через вертикальную ось, расстояние, присутствующее в плоскости симметрии, от одного самого наружного краевого участка нижнего фланца больше, чем расстояние от противоположного самого наружного краевого участка нижнего фланца, при этом большее расстояние предпочтительно на 0,8 мм - 1,2 мм больше, чем меньшее расстояние, которое составляет, в частности, от 3,1 мм до 3,4 мм.
На желаемую мягкую укладку шипов первого типа и желаемую жесткую укладку шипов второго типа к тому же влияет преимущественно следующее: в случае шипов как первого типа, так и второго типа существует каждое из меньших расстояний и больших расстояний относительно краевых участков верхнего и нижнего фланцев, которые размещены в одинаковых направлениях.
Для предпочтительной мягкой укладки в направлении наклона шипов первого типа преимущественно, если указанные шипы закреплены в протекторе так, что меньшие расстояния находятся ближе к краю протектора.
Что касается шипов второго типа, имеется предпочтительная компоновка для направленных протекторов и для ненаправленных протекторов. В случае пневматической шины транспортного средства с направленным протектором преимущественно, если шипы второго типа закреплены в протекторе так, что их верхние фланцы с большими расстояниями ориентированы против направления качения при движении вперед, тогда как в случае пневматических шин транспортного средства с ненаправленными протекторами, особенно преимущественно, если шипы второго типа закреплены в протекторе так, что у приблизительно половины шипов верхние фланцы с большими расстояниями ориентированы и в одном, и в другом окружных направлениях.
Дополнительные признаки, преимущества и подробности настоящего изобретения будут обсуждены более подробно на основе графических материалов, на которых проиллюстрированы примерные варианты осуществления. На графических материалах показано следующее:
на фиг. 1 показан косой вид шипа первого типа,
на фиг. 2 показан вид сбоку шипа по фиг. 1 в его осевой протяженности в протекторе,
на фиг. 3 показан вид сбоку шипа по фиг. 1 в его окружной протяженности в протекторе,
на фиг. 4 показан вид в плане шипа согласно фиг. 1 так, как он расположен в протекторе,
на фиг. 5 показан косой вид шипа второго типа,
на фиг. 6 показан вид сбоку шипа по фиг. 5 в его осевой протяженности в протекторе,
на фиг. 7 показан вид сбоку шипа по фиг. 5 в его окружной протяженности в протекторе,
на фиг. 8 показан вид в плане шипа согласно фиг. 5 так, как он расположен в протекторе, и
на фиг. 9 показан вид в плане окружной секции протектора пневматической шины транспортного средства с вариантом конструкции компоновки шипов.
Настоящее изобретение рассматривается на примере варианта осуществления шипов двух разных типов и предпочтительной компоновки в протекторе пневматической шины транспортного средства. Один шип 1 первого типа, показанный на фиг. 1-4, представляет собой шип, который предпочтительно должен находиться в областях плечевой стороны протектора или латеральных областях протектора. Шип 2 второго типа, который проиллюстрирован на фиг. 5-8, предпочтительно находится в центральной области протектора.
1
2
1
2
1
2
Каждый из шипа 1 и шипа 2 имеет корпус 3 (шип 1), 4 (шип 2) шипа и стержень 5 шипа, закрепленный в нем. Каждый корпус 3, 4 шипа состоит из нижнего фланца 6, 7 и верхнего фланца 8, 9. Каждый из как верхнего фланца 8, так и верхнего фланца 9 имеет единственную плоскость симметрии, которая обозначена как S в случае шипа 1 первого типа и как S в случае шипа 2 второго типа. В случае показанных вариантов осуществления нижний фланец 6 и нижний фланец 7, которые представляют собой по существу или приблизительно овалы на виде в плане, к тому же также имеют плоскости S и S симметрии в виде единственной плоскости симметрии. В альтернативных вариантах осуществления нижний фланец 6 и нижний фланец 7 представляют собой овалы с двумя плоскостями симметрии, простирающимися перпендикулярно друг другу на виде в плане. В показанных вариантах осуществления плоскость S или S симметрии представляет собой в каждом случае также плоскость симметрии стержня 5 шипа. Корпуса 3, 4 шипов имеют вертикально простирающиеся вертикальные оси a (фиг. 3, фиг. 6), на которых находится центр тяжести (без ссылочной позиции) корпусов 3, 4 шипов.
1
2
1
2
1
1
2
2
1
2
1
2
Как показано на фиг. 2 и фиг. 3, а также фиг. 6 и фиг. 7, каждый из нижних фланцев 6 и 7 благодаря своей приблизительно овальной форме имеет длину L, L и ширину B, B, при этом L > B и L > B. В своей продольной протяженности каждый нижний фланец 6, 7 имеет более узкую закругленную концевую область и более широкую уплощенную концевую область с боковой поверхностью 6a, 7a, простирающейся по прямой линии под прямым углом к плоскости S или S симметрии. Как показано на фиг. 4 и фиг. 8, в случае обоих шипов 1, 2 закругленная концевая область нижнего фланца 6, 7 выступает за пределы верхнего фланца 8, 9, но уплощенная концевая область едва выступает за пределы верхнего фланца 8, 9, если вообще выступает. Стержень 5 шипа расположен по центру в корпусе 3, 4 шипа, и его секция 5a, выступающая за пределы корпуса 3, 4 шипа, является удлиненной на виде в плане и по существу прямоугольной, но она может также иметь овальную конструкцию или быть осуществлена в некоторой другой удлиненной форме. В случае шипа 1 первого типа стержень 5 шипа простирается вдоль плоскости S симметрии, тогда как в случае шипа 2 второго типа он простирается под прямым углом к плоскости S симметрии.
1
2
Шип 1 первого типа расположен так в латеральных областях протектора, что его плоскость S симметрии ориентирована либо параллельно осевому направлению протектора, либо под углом менее 45°, предпочтительно менее 30° к нему, тогда как шип 2 второго типа вставлен так в центральную область протектора, что его плоскость S симметрии простирается параллельно окружному направлению или под углом менее 45°, предпочтительно менее 30° к нему. На каждой из фиг. 4 и фиг. 8 двойная стрелка U указывает окружное направление, и двойная стрелка A указывает осевое направление.
3
1
3
1
1
3
3
3
1
1
1
1
1
1
В показанном варианте осуществления верхний фланец 8 шипа 1 первого типа переходит посредством факультативно предоставленной утоненной центральной части 8 в нижний фланец 6. Верхний фланец 8 имеет приблизительно круглоцилиндрическое выполнение и простирается вдоль вертикальной оси на по меньшей мере 30% высоты H корпуса шипа. Верхний фланец 8 к тому же имеет боковую поверхность 10, которая простирается параллельно боковой поверхности 6a нижнего фланца 6 и также уплощена. В предпочтительном варианте осуществления верхний фланец 8 имеет свою наибольшую ширину B вдоль плоскости S симметрии, которая меньше, чем его наибольшая длина L, которая проходит вдоль второй плоскости E, простирающейся перпендикулярно плоскости S симметрии и через вертикальную ось a. В частности, ширина B составляет от 5,4 мм до 5,8 мм, и длина L на 0,2 мм - 0,4 мм больше, чем ширина B. Начиная от плоскости E, имеются расстояния c, d, e и f, параллельные плоскости S симметрии и находящиеся в плоскости, параллельной периферии протектора. Расстояние c проходит между плоскостью E и одним самым наружным краевым участком нижнего фланца 6, и оно меньше, чем расстояние d между плоскостью E и другим самым наружным краевым участком нижнего фланца 6. В частности, расстояние c составляет от 3,2 мм до 3,5 мм, и расстояние d на 1,5 мм - 2,0 мм больше, чем расстояние c. Расстояние e проходит между плоскостью E и одним самым наружным краевым участком верхнего фланца 8, и оно меньше, чем расстояние f между плоскостью E и противоположным самым наружным краевым участком верхнего фланца 8. В частности, расстояние e составляет от 2,6 мм до 2,8 мм, и расстояние f на 0,1 мм - 0,3 мм больше, чем расстояние e. Шип 1 предпочтительно закреплен в протекторе так, что соответствующие меньшие расстояния e и c находятся ближе к краю протектора.
4
2
1
4
2
2
2
2
1
2
2
В показанном варианте осуществления и в качестве опции верхний фланец 9 шипа 2 второго типа также переходит в нижний фланец 7 посредством утоненной центральной части 9a. На виде в плане верхний фланец 9 представляет собой овал с относительно короткой уплощенной боковой поверхностью 11, параллельной боковой поверхности 7a нижнего фланца 7. Ориентация овала верхнего фланца 9 совпадает с ориентацией овала нижнего фланца 7. Верхний фланец 9 имеет свою наибольшую ширину B вдоль второй плоскости E, простирающейся перпендикулярно плоскости S симметрии и проходящей через вертикальную ось a, причем эта ширина соответствует приблизительно ширине нижнего фланца 7 в этом участке и составляет от 4,7 мм до 5,1 мм. Наибольшая длина L верхнего фланца 9, которая проходит вдоль плоскости S симметрии, составляет от 5,9 мм до 6,3 мм. Начиная от плоскости E, имеются расстояния x, y, z и w в плоскости, параллельной периферии протектора и параллельной плоскости S симметрии. Расстояние x проходит между одним самым наружным краевым участком верхнего фланца 9 и плоскостью E, и оно меньшей, чем расстояние y между плоскостью E и противоположным самым наружным краевым участком верхнего фланца 9. В частности, расстояние x составляет от 2,9 мм до 3,2 мм, и расстояние y на 0,6 мм - 0,9 мм больше, чем расстояние x. Расстояние w проходит между плоскостью E и одним самым наружным краевым участком нижнего фланца 7, и оно меньше, чем расстояние z между плоскостью E и противоположным самым наружным краевым участком нижнего фланца 7. В частности, расстояние w составляет от 3,1 мм до 3,4 мм, и расстояние z на 0,8 мм - 1,2 мм больше, чем расстояние w.
1
2
Как уже упоминалось, шип 1 первого типа представляет собой предпочтительно «плечевой шип», который, в частности, вставлен в протектор так, что его плоскость S симметрии простирается в осевом направлении, при этом уплощенная боковая поверхность 6a нижнего фланца 6 обращена в направлении края протектора. Шипы 2 второго типа представляют собой предпочтительно «центральные шипы», которые закреплены в протекторе так, что их плоскость S симметрии предпочтительно простирается в окружном направлении.
v
p
p
R
R
p
R
R
На фиг. 9 схематически показана окружная секция протектора для зимней шины легкового автомобиля с направленным профилем. Протектор, показанный в качестве примера, имеет два ряда 12 блоков профиля плечевой стороны, между которыми образованы дополнительные блоки 13 профиля, которые образованы поперечными канавками 14, простирающимися V-образным образом по ширине протектора, и некоторым количеством окружных канавок 15 и наклонных канавок 16. Направление вращения при движении вперед указано стрелкой P. B обозначает ширину той части протектора, которая касается земли. В пределах ширины B шипы 1 и 2 находятся на «дорожках S для шипов», количество которых в целом составляет от 4 до 25, в частности, от 12 до 20. Дорожки S для шипов представляют собой линии, проходящие по кругу, параллельному окружному направлению или экватору A-A шины, и обозначены пунктирными линиями на фиг. 9. В варианте осуществления, показанном на фиг. 9, семь дорожек S для шипов предоставлены в каждой половине протектора, причем компоновка этих дорожек для шипов относительно экватора A-A шины является симметричной.
U
p
B
p
p
B
p
U
p
В центральной области Z окружности протектора, которая простирается симметрично относительно экватора A-A шины на 30% - 60% ширины B, имеются восемь дорожек S для шипов в показанном варианте осуществления, и в латеральных областях S окружности, каждая из которых простирается на 15% - 20% ширины B и примыкает к краю протектора, имеются в каждом случае три дорожки S для шипов. Общее количество шипов 1, 2 на дорожку S для шипов по окружности шины составляет от 4 до 25, в частности, от 7 до 16. В показанном варианте осуществления в двух латеральных областях S окружности имеются только шипы 1 первого типа, расположенные на дорожках S для шипов, и в центральной области Z окружности имеются только шипы 2 второго типа, расположенные на дорожках S для шипов. В направленном протекторе «центральные шипы» 2 расположены так, что имеют одинаковую ориентацию своих верхних фланцев, и как показано на фиг. 3, и соответственно что большие расстояния y и z проходят против направления качения при движении вперед, тогда как в ненаправленном протекторе приблизительно половина шипов предпочтительно расположена так, что имеет соответствующую ориентацию в каждом из окружных направлений.
Список ссылочных позиций
1. Шип первого типа
2. Шип второго типа
3, 4. Корпус шипа
5. Стержень шипа
6, 7. Нижний фланец
6a, 7a. Боковая поверхность
8, 9. Верхний фланец
8a, 9a. Центральная часть
10, 11. Боковая поверхность
12. Ряд блоков профиля
13. Блок профиля
14. Поперечная канавка
15. Окружная канавка
16. Наклонная канавка
A. Осевое направление
1
2
3
4
B, B, B,B. Ширина
c, d, e, f. Расстояние
x, y, z, w. Расстояние
1
2
E, E. Плоскость
H. Высота корпуса шипа
h. Вертикальная ось
1
2
3
4
L, L, L, L. Длина
v
P. Стрелка, указывающая движение вперед
B
S. Латеральная область окружности
p
S. Дорожки для шипов
1
2
S, S. Плоскость симметрии
Z
F. Центроид
U. Окружное направление
R
R
A-A. Экватор шины
U
Z. Центральная область окружности