Шипованная шина
Изобретение относится к автомобильной промышленности. Шипованная шина содержит множество шипов (10), в которых штырь (12) имеет конфигурацию на виде сверху, которая не симметрична по меньшей мере относительно оси, и содержит первую сторону, имеющую профиль, на котором определен по меньшей мере один кончик, и вторую сторону, имеющую по существу плоский профиль, причем вторая сторона противоположна первой стороне. Шипы по меньшей мере частично размещены в протекторе шины таким образом, что в первом множестве шипов кончики штырей обращены в направлении, противоположном направлению (Y) продвижения шины. Технический результат - улучшение характеристик шипованной шины. 15 з.п. ф-лы, 9 ил., 3 табл.
Настоящее изобретение относится к способу улучшения характеристик шипованной шины. Изобретение относится также к шипованной шине. Пониженный коэффициент трения на границе резины и льда делает способность шины, перемещающейся по ледяной поверхности, удерживать дорогу особенно проблематичной. Для устранения этого недостатка, широко используются, особенно в странах с очень суровыми зимними климатами, шины, в протекторе которых надлежащим образом закреплены выступающие элементы, известные как «шипы», которые способны врезаться в ледяную поверхность, гарантируя тем самым, что шина в достаточной мере цепляется и за этот тип поверхности дороги тоже. Режущее действие на ледяную поверхность обычно осуществляется штырем шипа, выступающим из протекторного браслета.
В документах US 8113250, US 2002/050312, US 2012/0227880, EP 1798069 A2, WO 2009/68744 A1, WO 2012/117962 A1 описываются шипованные шины и/или различные типы шипов для использования в шипованных шинах.
Заявители направили усилия на задачу по улучшению характеристик шипованной шины на ледяных и/или покрытых снегом поверхностях. В общем, улучшение характеристик шипованной шины может включать в себя увеличение тягового усилия при трогании с места и/или уменьшении тормозного пути. Эти параметры можно измерять при помощи испытаний, в которых соответственно оцениваются начальное ускорение из неподвижного состояния и тормозной путь с заданной скорости до нуля, для транспортного средства, оснащенного шипованными шинами, на ледяной и/или покрытой снегом поверхности. Улучшенные характеристики предпочтительно также оценивают при помощи испытаний на управляемость, относящихся к управлению транспортными средствами, оснащенными шипованными шинами, при перемещении по ледяным и/или покрытым снегом поверхностям. Эти испытания обычно выполняются профессиональными испытателями, способными оценить различные аспекты управляемости транспортного средства.
Заявитель провел различные эксперименты, используя шипы со штырями, имеющими несимметричную конфигурацию на виде сверху и имеющими профиль с одним или множеством кончиков на одном участке упомянутой конфигурации на виде сверху и плоский профиль на противоположном участке.
Заявитель неожиданно обнаружил, что возможно улучшить характеристики шипованной шины, содержащей упомянутые шипы, путем размещения, по меньшей мере, некоторых из упомянутых шипов таким образом, чтобы кончик или кончики соответствующих штырей были обращены в направлении, противоположном направлению продвижения шины. Заявитель, в частности, выяснил, что особенно эффективной конфигурацией является та, в которой шипы расположены таким образом, что у соответствующих штырей кончики обращены в направлении продвижения шины на центральном участке протекторного браслета и кончики обращены в направлении противоположном направлению продвижения шины на боковых участках протекторного браслета шины.
Согласно первой особенности, изобретение относится к способу улучшения характеристик шипованной шины. Согласно второй особенности изобретение относится также к шипованной шине.
Шина содержит протекторный браслет, снабженный множеством отверстий, в которых с зацеплением размещено соответствующее множество шипов. Каждый из упомянутых шипов содержит основную часть, размещаемую в одном из упомянутых отверстий, и штырь, выступающий из упомянутого протекторного браслета наружу относительно упомянутого отверстия.
Штырь каждого из упомянутых шипов имеет конфигурацию на виде сверху, которая не симметрична, по меньшей мере, относительно оси, содержащую первую сторону, имеющую профиль, на котором определен, по меньшей мере, один кончик, и вторую сторону, имеющую по существу плоский профиль. Вторая сторона противоположна первой стороне.
Согласно изобретению первое множество упомянутых шипов расположено таким образом, что соответствующие кончики соответствующих штырей обращены в направлении по существу противоположном направлению продвижению упомянутой шины. Предпочтительно, когда, по меньшей мере, 30%, а еще предпочтительней - 40% всех шипов, вставленных в протекторный браслет шины, расположены в такой конфигурации.
Настоящее изобретение в, по меньшей мере, одной из его вышеупомянутых особенностей может включать в себя, по меньшей мере, один из предпочтительных признаков, описанных ниже.
Предпочтительно, когда второе множество шипов расположено так, что соответствующие кончики штырей обращены по существу в направлении продвижения упомянутой шины.
Предпочтительно, когда первое множество шипов размещено на боковых участках упомянутого протекторного браслета.
Предпочтительно, когда второе множество шипов размещено на центральном участке упомянутого протекторного браслета.
Предпочтительно, когда упомянутая первая сторона конфигурации на виде сверху упомянутого штыря имеет профиль, на котором определены, по меньшей мере, два кончика.
Предпочтительно, когда вторая сторона конфигурации на виде сверху упомянутого штыря входит в состав участка по существу трапециевидной формы конфигурации на виде сверху упомянутого штыря, противоположного упомянутому, по меньшей мере, одному кончику.
Предпочтительно, чтобы конфигурация на виде сверху упомянутого штыря была продолговатой и имела основное направление прохождения. Шипы из упомянутого множества шипов могут быть размещены так, чтобы упомянутое основное направление прохождения пролегало по существо параллельно оси вращения упомянутой шины.
Предпочтительно, чтобы основная часть каждого шипа из упомянутого множества шипов содержала основание противоположное в продольном направлении упомянутому штырю и размещаемое в радиально внутреннем положении соответствующего отверстия, обеспеченного в протекторном браслете. Предпочтительно, когда упомянутое основание имеет конфигурацию на виде сверху, на которой первая сторона и противоположная вторая сторона определены и расположены по существу параллельно оси вращения упомянутой шины.
Предпочтительно, чтобы первая сторона упомянутого основания имела большую протяженность, чем вторая сторона упомянутого основания.
Предпочтительно, упомянутое основание имеет по существу трапециевидную конфигурацию на виде сверху, где первая сторона представляет собой более длинное основание трапеции, а вторая сторона представляет собой более короткое основание трапеции.
Предпочтительно, когда первая сторона конфигурации на виде сверху упомянутого штыря расположена в направлении, согласующимся с первой стороной упомянутого основания шипа.
Предпочтительно, чтобы штырь проходил в продольном направлении от головки основной части каждого шипа из упомянутого множества шипов, где упомянутая головка размещена в соответствующем отверстии, обеспеченном в протекторном браслете, в радиально внешнем положении относительно упомянутого основания.
Предпочтительно, когда упомянутая головка имеет конфигурацию на виде сверху, в которой первая сторона и противоположная вторая сторона определены и расположены по существу параллельно оси вращения упомянутой шины.
Предпочтительно, чтобы первая сторона упомянутой головки имела меньшую протяженность, чем вторая сторона упомянутой головки.
Предпочтительно, когда упомянутая головка шипа имеет конфигурацию на виде сверху, которая является по существу трапециевидной.
Предпочтительно, упомянутая первая сторона упомянутой головки представляет собой более короткое основание упомянутой трапеции, а упомянутая вторая сторона упомянутой головки представляет собой более длинное основание упомянутой трапеции.
Предпочтительно, чтобы упомянутая головка упомянутого шипа имела конфигурацию на виде сверху аналогичную конфигурации на виде сверху основания шипа, повернутую по существу на 180° вокруг продольной оси упомянутого шипа относительно конфигурации на виде сверху упомянутого основания.
Предпочтительно, когда упомянутая первая сторона конфигурации на виде сверху упомянутого штыря расположена в направлении, согласующемся с упомянутой первой стороной упомянутой головки.
Предпочтительно, чтобы площадь конфигурации на виде сверху упомянутой головки упомянутого шипа была уменьшена относительно площади конфигурации на виде сверху упомянутого основания упомянутого шипа пропорциональным коэффициентом, значение которого составляет от около 1,2 до около 2,5.
Предпочтительно, шина является шиной направленного типа. Шину определяют как «направленную», когда она имеет рисунок протектора, выполненный с предпочтительным направлением вращения, обычно совпадающим с направлением вращения шины, когда она смонтирована на перемещающемся вперед транспортном средстве.
В настоящей спецификации «конфигурация на виде сверху» шипа или его составной части означает ортогональную проекцию упомянутого шипа или составной части в плоскости, перпендикулярной продольной оси упомянутого шипа.
В настоящей спецификации «по существу трапециевидная» конфигурация на виде сверху означает конфигурацию на виде сверху, в общем аналогичную геометрической фигуре - трапеции; это определение включат в себя также простые изменения этой формы, такие как, например, трапеция со скругленными вершинами, или со слегка изогнутыми сторонами, или сторонами со случайными неровностями, таким как небольшие выступы или небольшие углубления.
В настоящей спецификации подразумевается, что термины «по существу перпендикулярный» и/или «по существу параллельный», относящиеся к двум обобщенным направлениям, также включают в себя незначительные отклонения от строго перпендикулярного или параллельного направлений, например, в пределах угла отклонения около 20-25° относительно строго перпендикулярно и/или параллельного направлений.
Аналогично, в настоящей спецификации подразумевается, что термины «в направлении по существу противоположном направлению продвижения», «в по существу направлении продвижения», «в направлении, по существу согласующемся с направлением продвижения» шины также включают в себя незначительные отклонения от строго противоположного или согласующегося направлений по отношению к направлению продвижения шины, например, направления, отклоняющиеся на угол около 20-25° от строго противоположного или согласующегося направления относительно направления продвижения шины.
Признаки и преимущества изобретения станут очевидны из следующего далее подробного описания его вариантов осуществления, данных со ссылкой на прилагаемые чертежи, которые представлены исключительно для не ограничивающего примера. На чертежах:
Фиг. 1 - схематичный вид в перспективе шипованной шины;
Фиг. 2 - вид в увеличенном масштабе и в частичном перечном сечении участка шипованной шины с фиг. 1;
Фиг. 3-6 - соответственно вид в перспективе сбоку, вид сверху, вид спереди и вид сбоку слева шипа шипованной шины с фиг. 1;
фиг. 7 - первая предпочтительная схема расположения шипов в шине с фиг. 1;
фиг. 8 - вторая предпочтительная схема расположения шипов в шине с фиг. 1; и
фиг. 9 - третья предпочтительная схема расположения шипов в шине с фиг. 1.
На прилагаемых чертежах шипованная шина обозначена в целом ссылочной позицией 1.
Шина 1, как правило, содержит в радиально внешнем положении протекторный браслет 2, имеющий форму тороида вокруг оси Х вращения шины 1, который расположен в радиально внешнем положении на брекерной конструкции шины 1 согласно конфигурации, которая известна по сути в соответствующей области техники.
В свою очередь, брекерная конструкция соединена в радиально внешнем положении с каркасной конструкцией, причем обе конструкции известны по сути и не показаны на прилагаемых чертежах.
Протекторный браслет 2 изготовлен из эластомерного материала и снабжен расположенной снаружи в радиальном направлении поверхностью 3 протектора, выполненной с возможностью обеспечения контакт шины 1 с поверхностью дороги во время ее качения около оси Х.
Шина 1 является предпочтительно шиной направленного типа, так что она имеет предпочтительное направление качения, показанное символом F на фиг. 1. Таким образом, направление Y продвижения, касательное к поверхности 3 протектора и ориентированное в направлении F качения, определено для каждой точки поверхности 3 протектора.
На протекторном браслете 2 обеспечено множество отверстий 4, тождественных друг другу и размещенных надлежащим образом на поверхности 3 протектора. Подробнее, отверстия 4 предпочтительно выполняют на центральном участке и на боковых участках упомянутого протекторного браслета 2.
Каждое отверстие 4, предпочтительно цилиндрическое, проходит в по существу радиальном направлении и имеет раскрытие 4а на поверхности 3 протектора и закрытое основание 4b на противоположной в продольном направлении стороне.
Каждое отверстие 4 вмещает с зацеплением соответствующий шип 10, содержащий основную часть 11, размещаемую в отверстии 4 и проходящую вдоль продольной оси Z, и штырь 12, проходящий в продольном направлении от основной части 11 таким образом, чтобы выступать из поверхности 3 протектора через раскрытие 4а наружу по отношению к отверстию 4.
В результате упругости эластомерного материала, из которого изготовлен протекторный браслет 2, и заранее определенных размеров отверстия 4, стенки протекторного браслета 2, ограничивающие отверстие 4, находятся в непосредственном контакте с по существу всей поверхностью основной части 11, за исключением поверхности, из которой проходит штырь 12, и оказывают на основную часть 11 действие, которое удерживает шип 10 в отверстии 4.
Каждый шип 10 имеет первую поверхность 10а и противоположную вторую поверхность 10b, которые могут определяться как проекции упомянутого шипа 10 в радиальной плоскости R, проходящей через продольную ось Z, обеспеченную в направлении Y продвижения и в противоположном направлении, или наоборот.
Основная часть 11 шипа 10 изготовлена предпочтительно из металлического материала, например, стали, и содержит на противоположных в продольном направлении сторонах, основание 13 и головку 14, соединенные вместе посредством стержня 15, проходящего вдоль продольной оси Z и имеющего меньшее поперечное сечение, чем основание 13 и головка 14.
Основание 13 размещается в отверстии 4 в радиально внутреннем положении и опирается на основание 4b, тогда как головка 14 размещается в отверстии 4 в радиально внешнем положении и по существу заподлицо с поверхностью 3 протектора.
Штырь 12 изготовлен из материала с высокой прочностью и сопротивлением износу, например, карбида вольфрама, и проходит в продольном направлении от головки 14 таким образом, чтобы выступать из отверстия 4 наружу по отношению к поверхности 3 протектора.
Как лучше показано на фиг. 4, основание 13 имеет конфигурацию на виде сверху по существу трапециевидной формы, на которой определены первая сторона 16, принадлежащая первой поверхности 10а, и противоположная вторая сторона 17, принадлежащая второй поверхности 10b. Упомянутые первая и вторая стороны расположены по существу параллельно оси Х вращения шины 1. Они могут также располагаться по существу перпендикулярно направлению Y продвижения. Первая сторона 16 и вторая сторона 17 соединены вместе противолежащими боковыми гранями 18.
Конфигурация на виде сверху упомянутого основания 13 может, например, иметь форму по существу равнобедренной трапеции со скругленными вершинами, в которой первая сторона 16 основания 13 представляет собой более длинное основание трапеции, вторая сторона 17 основания 13 представляет собой более короткое основание трапеции, а боковые грани 18 представляют собой стороны трапеции.
Предпочтительно первая сторона 16 больше второй стороны 17 на процентную величину, находящуюся между около 20% и около 50%. Размер первой стороны 16 может, например, иметь значение, находящееся между примерно 8 мм и примерно 11 мм. Размер второй стороны 17 может, например, иметь значение, находящееся между примерно 5 мм и 9 мм.
Расстояние между первой стороной 16 и второй стороной 17, представляющее собой высоту трапеции, может, например, иметь значение, находящееся между примерно 5 мм и 9 мм.
В направлении головки 14 основание 13 имеет по существу плоскую поверхность 19, перпендикулярную продольному направлению Z, и надлежащим образом соединенную со стержнем 15, тогда как на противоположной в продольном направлении стороне оно имеет поверхность 20, суживающуюся к основанию 4b отверстия 4, чтобы облегчать вставку шипа 10 в отверстие 4, когда производят шину 1.
Первая сторона 16 и вторая сторона 17 конфигурации на виде сверху основания 13 определяются соответственно первой кромкой 16а и второй кромкой 17а, принадлежащих соответственно первой поверхности 10а и второй поверхности 10b. Первая кромка 16а и вторая кромка 17а определяют также зоны контакта между основанием 13 и стенками протекторного браслета 2, ограничивающими отверстие 4.
Эти зоны контакта основания 13 расположены на противоположных сторонах относительно радиальной плоскости R шины 1, проходящей через продольную ось Z, и предназначены для противодействия напряжениям на штыре 12, направленным в направлении Y продвижения или в противоположном направлении.
Кромки 16а, 17а проходят в продольном направлении на сравнительно небольшое расстояние по отношению к измерению, перпендикулярному продольной оси Z, так что зоны контакта основания 13 проходят в основном в измерении, по существу перпендикулярном направлению Y продвижения.
В свете вышесказанного, основание 13 является асимметричным относительно радиальной плоскости R, проходящей через продольную ось Z.
Стержень 15 имеет по существу круглую конфигурацию на виде сверху с диаметром, значение которого находится, например, между примерно 4 мм и примерно 5 мм.
Головка 14, как и основание 13, имеет конфигурацию на виде сверху по существу трапециевидной формы, на которой определены первая сторона 21, принадлежащая первой поверхности 10а, и противоположная вторая сторона 22, принадлежащая второй поверхности 10b. Первая сторона 21 и вторая сторона 22 предпочтительно по существу параллельны оси Х вращения шины 1 и соединены вместе противолежащими боковыми гранями 23.
Однако в отличие от основания 13 головка 14 имеет конфигурацию на виде сверху, которая повернута на 180° вокруг продольной оси Z относительно конфигурации основания 13.
Конфигурация на виде сверху головки 14 имеет форму по существу равнобедренной трапеции со скругленными вершинами, в которой первая сторона 21 головки 14 представляет собой более короткое основание трапеции, вторая сторона 22 головки 14 представляет собой более длинное основание трапеции, а боковые грани 23 представляют собой стороны трапеции.
Предпочтительно вторая сторона 22 больше первой стороны 21 на процентную величину, находящуюся между около 20% и около 60%. Размер первой стороны 21 может, например, иметь значение, находящееся между примерно 4 мм и примерно 7 мм, а размер второй стороны 17 может иметь значение, находящееся между примерно 6 мм и примерно 9 мм.
Расстояние между первой стороной 21 и второй стороной 22, представляющее собой высоту трапеции, может иметь значение, находящееся между примерно 5 мм и примерно 9 мм.
Предпочтительно, чтобы головка 14 имела конфигурацию на виде сверху, имеющую площадь, уменьшенную по отношению к площади конфигурации на виде сверху основания 13. Эта площадь может быть уменьшена, например, пропорциональным коэффициентом, значение которого находится между 1,2 и 2,5.
Первая сторона 21, вторая сторона 22 и боковые грани 23 конфигурации на виде сверху головки 14 определены, соответственно, первой радиальной поверхностью 24, второй радиальной поверхностью 25 и противоположными боковыми радиальными поверхностями 26, проходящими вдоль продольной оси Z. Радиальные поверхности 24, 25, 26 могут, например, проходить в продольном направлении на расстояние, значение которого находится между примерно 3,5 мм и примерно 5,5 мм.
Радиальные поверхности 24, 25, 26 предпочтительно имеют вогнутый участок цилиндрического типа, имеющий ось, находящуюся на расстоянии от и по существу перпендикулярную продольной оси Z. В предпочтительных конфигурациях они имеют радиус кривизны со значением между примерно 3 мм и примерно 17 мм.
Предпочтительно, чтобы стенки отверстия 4, находящиеся в контакте с упомянутыми радиальными поверхностями 24, 25, 26, имели выпуклый профиль, выполненный с возможностью соответствия вогнутому профилю упомянутых поверхностей.
Более того, передняя и задняя радиальные поверхности 24 и 25, противоположные друг другу относительно радиальной плоскости R и принадлежащие, соответственно, первой поверхности 10а и второй поверхности 10b шипа 10, соответственно определяют зоны контакта между головкой 14 и стенкой протекторного браслета 2, ограничивающей отверстие 4.
Штырь 12 шипа 10 выполнен в такой конфигурации, которая на виде сверху не симметрична, по меньшей мере, относительно оси и предпочтительно является продолговатой. Как показано на фиг. 4, конфигурация на виде сверху не симметрична относительно направления, показанного символом R, которое также представляет основное направление прохождения конфигурации на виде сверху штыря 12. Предпочтительно, чтобы шип 10 располагался в соответствующем отверстии 4 таким образом, чтобы основное направление прохождения R конфигурации на виде сверху штыря 12 было по существу параллельно оси Х вращения шины 1.
Штырь 12 может проходить от головки 14 на расстояние, значение которого находится, например, между около 1 мм и около 1,5 мм.
Конфигурация на виде сверху штыря 12 имеет первую сторону 30 и противоположную вторую сторону 31, принадлежащие соответственно первой поверхности 10а и второй поверхности 10b шипа 10.
Первая сторона 30 имеет неровный профиль, у которого определен, по меньшей мере, один зубец. В предпочтительной конфигурации, показанной на чертежах, у неровного профиля первой стороны 30 определены два зубца 32 и 33. По меньшей мере, некоторые из шипов 10, находящихся в отверстиях 4, обеспеченных в поверхности 3 протектора шины 1, расположены так, что зубцы 32, 33 обращены в направлении по существу противоположном направлению Y продвижения. Другие шипы 10 могут частично располагаться так, чтобы зубцы 32, 33 были обращены в направлении, по существу согласующемся с направлением Y продвижения.
Вторая часть 31 конфигурации на виде сверху штыря 12 имеет по существу плоский профиль. Шипы 10 предпочтительно расположены так, что вторая сторона 31 располагается по существу параллельно оси Х вращения шины 1. Вторая сторона 31 - часть участка по существу трапециевидной формы конфигурации на виде сверху штыря, противоположного кончикам 32, 33.
Для производства шипованной шины 1 отверстия 4 предпочтительно получают во время стадии формования и вулканизации протекторного браслета 2 при помощи выполненных надлежащим образом штырей, проходящих в радиальном направлении из внутренних стенок пресс-формы.
Шипы 10, изготавливаемые посредством отдельного процесса, затем вставляют в отверстия 4, обычно с помощью полуавтоматической машины, которая по сути известна, так, чтобы основание 13 размещалось в отверстии 4 и опиралось на основание 4b, а штырь 12 выступал из раскрытия 4а отверстия 4.
Шипы 10 вставляют также в отверстия 4 с заранее определенной ориентацией и направляют по первой стороне 30 профиля конфигурации на виде сверху штыря 12. По меньшей мере, первое множество шипов 10 вставляют в соответствующие отверстия так, чтобы первая сторона 30 профиля штыря 12 шипов 10 из первого множества была обращена в направлении по существу противоположном направлению Y продвижения шины. Второе множество шипов 10 могут быть вставлены так, чтобы первая сторона 30 профиля штыря 12 шипов 10 из второго множества была обращена в направлении, по существу согласующемся с направлением Y продвижения шины. Следовательно, в первом множестве шипов 10 вторая сторона 31 профиля штыря 12 обращена в направлении Y продвижения шины. Следовательно, во втором множестве шипов 10 вторая сторона 31 профиля штыря 12 обращена в направлении противоположном направлению Y продвижения шины.
Шину 1 монтируют на транспортное средство таким образом, что во время перемещения транспортного средства вперед, она вращается вокруг оси Х вращения. В случае направленной шины, ее монтируют так, что она вращается в предпочтительном направлении F качения.
Во время ускорения/замедления (в том числе торможения) транспортного средства, а также при поворотах и/или в общем в случае поперечного напряжения, штырь 12 вступает в контакт с поверхностью дороги, разрезая всякую ледяную поверхность и вызывая касательное напряжение на шип 10.
Это напряжение, прикладываемое к продольному концу шипа 10, может поглощаться силой, действующей на центр тяжести шипа 10, объединенной с парой сил, которые стремятся вызывать колебание шипа 10 около оси колебания, проходящей через его центр тяжести и по существу перпендикулярной продольной оси Z. В частности, в случае тягового усилия/торможения, а, следовательно, в случае чисто продольных сил, ось колебания будет параллельна оси Х вращения, тогда как в случае чисто поперечных сил, ось колебания будет параллельна направлению Y продвижения. В самом общем случае будет сочетание поперечных и продольных сил, и поэтому ось колебания будет иметь заданный наклон относительно оси Х вращения и направления Y.
Этой паре сил, которые стремятся вызывать колебание шипа 10 в отверстии 4, надлежащим образом противостоят зоны контакта упомянутого основания 13 и зоны контакта упомянутой головки 14.
Таким образом, колебательное движение шипа является очень маленьким, так что оно может выдерживаться стенкой отверстия 4, используя свойства деформируемости эластомерного материала протекторного браслета 2 и предотвращая тем самым какое-либо взаимное движение между шипом 10 и стенкой отверстия 4, которое со временем могло бы вызывать постепенный износ последней.
В предпочтительной конфигурации, показанной на фиг. 2-6, широкая протяженность радиальных поверхностей 24, 25 шипа 10 также позволяет еще эффективней противостоять силе, действующей на центр тяжести шипа 10.
На фиг 7, 8 и 9 схематично показаны некоторые предпочтительные конфигурации (или компоновки) размещения шипов 10 в протекторном браслете 2 шины 1 по настоящему изобретению. Шипы 10 показаны схематично посредством конфигурации на виде сверху их штыря 12. На схематичной иллюстрации, показанной на фиг. 7, 8 и 9 показаны четыре соседних штыря: два центральных штыря представляют собой множество шипов, расположенных на центральном участке протекторного браслета 2 шины 1, тогда как боковые штыри представляют собой множество шипов, расположенных на боковых участках протекторного браслета 2 шины 1 (упомянутые боковые участки примыкают к центральному участку и расположены в направлении плеча шины). Два центральных штыря могут, например, представлять собой множество шипов, расположенных в одном или множестве рядов блоков, расположенных на центральном участке протекторного браслета; два боковых штыря могут представлять собой множество шипов, расположенных в одном или множестве рядов блоков, расположенных на боковых участках протекторного браслета.
На фиг. 7 показана первая схема расположения, в которой первое множество шипов А, у которых кончики штырей обращены в направлении по существу противоположном направлению Y продвижения шины, расположено на боковых участках протекторного браслета, а второе множество шипов В, у которых кончики штырей обращены в направлении, согласующемся с направлением Y продвижения шины, расположено на центральном участке протекторного браслета.
На фиг. 8 показана вторая схема расположения, в которой первое множество шипов А, у которых кончики штырей обращены в направлении по существу противоположном направлению Y продвижения шины, расположено на центральном участке протекторного браслета, а второе множество шипов В, у которых кончики штырей обращены в направлении, согласующемся с направлением Y продвижения шины, расположено на боковых участках протекторного браслета.
На фиг. 9 показана третья схема расположения, в которой множество шипов А, у которых кончики штырей обращены в направлении по существу противоположном направлению Y продвижения шины, расположено на всех участках протекторного браслета.
Возможны и другие схемы расположения, в которых некоторые из шипов расположены так, что зубец или зубцы штыря по существу обращены в направлении противоположном направлению Y продвижения шины. Иллюстрации по фиг. 7, 8 и 9 являются не более чем возможными примерами.
Примеры
Заявители провели ряд испытаний на управляемость на снегу с использованием машины VW Golf, оснащенной шинами 205/55 R16, содержащими шипы, осуществленные в соответствии с предшествующей спецификацией.
В частности были испытаны шины, в которых упомянутые шипы были вставлены в отверстия, предусмотренные в поверхности протекторного браслета, в различных вариантах схем расположения.
В первой схеме расположения (компоновка 1 - сравнение) все шипы были вставлены так, что зубцы штыря были обращены в направлении продвижения шины на всех участках протектора.
Во второй схеме расположения (компоновка 2 - изобретение) шипы были вставлены так, что зубцы штыря были обращены в направлении продвижения шины на центральном участке протектора и в направлении, противоположном направлению продвижения шины на боковых участках протектора. В частности, из всех 130 шипов, вставленных в протектор каждой шины, 68 шипов были размещены так, что зубцы штыря были обращены в направлении противоположном направлению продвижения шины.
В третьей схеме расположения (компоновка 3 - изобретение) шипы были вставлены так, что зубцы штыря были обращены в направлении противоположном направлению продвижения шины на центральном участке протектора и в направлении продвижения шины на боковых участках протектора. В частности, из всех 130 шипов, вставленных в протектор каждой шины, 62 шипа были размещены так, что зубцы штыря были обращены в направлении противоположном направлению продвижения шины.
В четвертой схеме расположения (компоновка 4 - изобретение) все шипы были вставлены так, что зубцы штыря были обращены в направлении противоположном направлению продвижения шины на всех участках протектора.
В таблице 1 подводится итог результатов испытания на торможение и тяговое усилие (проведенного на транспортном средстве, оснащенном измерительными приборами) на ледяной поверхности, принимая в качестве эталона характеристики шины, снабженной традиционными шипами. Для испытания были измерены начальное тяговое усилие из неподвижного состояния и тормозной путь со скорости 50 км/ч до 0 км/ч.
| Таблица 1 | ||
| Тяговое усилие | Торможение | |
| Сравнение: Компоновка 1 | 103 | 113 |
| Изобретение: Компоновка 2 | 111 | 114 |
| Изобретение: Компоновка 3 | 107 | 119 |
| Изобретение: Компоновка 4 | 107 | 121 |
Как видно, все компоновки 2-4, в которых у, по меньшей мере, некоторых из шипов зубцы штырей обращены в направлении противоположном направлению продвижения шины позволили получить лучшие результаты с точки зрения характеристик во время как тягового усилия, так и торможения, чем компоновка 1, в которой у всех шипов зубцы штырей обращены в направлении, согласующемся с направлением продвижения шины.
В следующей таблице 2 подводится итог результатов субъективных испытаний на управляемость (в отношении различных факторов) профессиональным испытателем на ледяной поверхности.
| Таблица 2 | ||||
| Компоновка 1 | Компоновка 2 | Компоновка 3 | Компоновка 4 | |
| Тяговое усилие | 7 | 7 | 6,5 | 6,5 |
| Эффективность торможения | 7 | 7 | 6,5 | 6,5 |
| Эффект буксования | 7 | 7 | 6,5 | 6,5 |
| Управляемость | 7 | 7 | 6,5 | 6 |
| Недостаточная поворачиваемость | 7 | 7 | 6,5 | 6 |
| Избыточная поворачиваемость | 6 | 7 | 6 | 6 |
| Развитие потери сцепления | 6,5 | 7 | 6 | 6 |
| Восстановление | 6 | 6,5 | 6 | 6 |
| Поперечное сцепление | 6 | 7 | 6 | 6 |
В таблице 3 подводится итог результатов субъективных испытаний на управляемость (в отношении различных факторов) профессиональным испытателем на покрытой снегом поверхности.
| Таблица 3 | ||||
| Компоновка 1 | Компоновка 2 | Компоновка 3 | Компоновка 4 | |
| Тяговое усилие | 7,5 | 7,5 | 7 | 7 |
| Эффективность торможения | 7,5 | 7,5 | 7 | 7 |
| Управляемость | 7 | 7 | 6,5 | 6,5 |
| Недостаточная поворачиваемость | 7 | 7,5 | 7 | 6,5 |
| Избыточная поворачиваемость | 6,5 | 7 | 6,5 | 6,5 |
| Развитие потери сцепления | 7 | 7 | 7 | 6,5 |
| Восстановление | 6,5 | 7 | 6,5 | 6,5 |
| Поперечное сцепление | 7 | 7 | 6,5 | 6,5 |
Результаты, показанные в таблицах 2 и 3, демонстрируют, что компоновка 2 явно лучше, позволяя обеспечивать оптимальное управление транспортным средством и на ледяной, и на покрытой снегом поверхностях, хотя она и не имеет лучших результатов в абсолютных показателях с точки зрения тягового усилия и торможения (см. таблицу 1). Компоновки 3 и 4 обеспечили возможность адекватного управления, но показали большую эффективность с точки зрения тягового усилия и торможения (см. таблицу 1).
В зависимости от требований, конструктор, очевидно, может выбрать наилучшую конфигурацию, зависящую от типа(ов) характеристик, которые считаются наиболее важными.
1. Шипованная шина (1), содержащая:
- протекторный браслет (2), на котором образована поверхность (3) протектора шины,
- множество отверстий (4), выполненных на протекторном браслете (2) и открытых на поверхности (3) протектора, в которых с зацеплением размещено соответствующее множество шипов (10), при этом каждый шип содержит основную часть (11), размещаемую в одном из отверстий, и штырь (12), выступающий из протекторного браслета (2) наружу относительно отверстия (4),
причем штырь (12) на виде сверху имеет конфигурацию, которая не симметрична по меньшей мере относительно оси, и содержит первую сторону (30), имеющую профиль, на котором образован по меньшей мере один кончик (32, 33), и вторую сторону (31), имеющую по существу плоский профиль, при этом вторая сторона (31) противоположна первой стороне,
причем упомянутое множество шипов (10) содержит первое множество шипов (А), при этом соответствующие кончики (32, 33) штырей шипов (10) первого множества обращены в направлении, по существу противоположном направлению (Y) продвижения шины (1),
причем основная часть (11) каждого шипа (10) из множества шипов содержит основание (13), противоположное в продольном направлении штырю (12) и размещаемое в радиально внутреннем положении соответствующего отверстия (4),
при этом штырь (12) проходит в продольном направлении от головки (14) основной части (11) каждого шипа (10) из множества шипов, причем головка размещена в отверстии (4) в радиально внешнем положении относительно основания (13) шипа,
при этом головка (14) имеет конфигурацию на виде сверху, аналогичную конфигурации на виде сверху основания (13), и повернута на по существу 180° вокруг продольной оси (Z) шипа (10) относительно конфигурации на виде сверху основания (13).
2. Шина по п. 1, в которой упомянутое множество шипов (10) содержит второе множество шипов (В), причем соответствующие кончики (32, 33) штырей шипов (10) второго множества обращены по существу в направлении (Y) продвижения шины (1).
3. Шина по п. 1 или 2, в которой первое множество шипов (А) размещено на боковых участках протекторного браслета (2).
4. Шина по п. 2, в которой второе множество шипов (В) размещено на центральном участке протекторного браслета (2).
5. Шина по п. 1 или 2, в которой первая сторона (30) конфигурации на виде сверху штыря (12) имеет профиль, на котором образованы по меньшей мере два кончика (32, 33).
6. Шина по п. 1 или 2, в которой вторая сторона (31) конфигурации на виде сверху штыря (12) входит в состав участка по существу трапециевидной формы конфигурации на виде сверху штыря (12), противоположного упомянутому по меньшей мере одному кончику (32, 33).
7. Шина по п. 1 или 2, в которой конфигурация на виде сверху штыря (12) является удлиненной и имеет основное направление прохождения, причем каждый шип (10) из множества шипов размещен так, что основное направление прохождения проходит по существу параллельно оси (Х) вращения шины (1).
8. Шина по п. 1 или 2, в которой основание имеет конфигурацию на виде сверху, на которой первая сторона (16) и противоположная вторая сторона (17) образованы и расположены по существу параллельно оси (Х) вращения шины.
9. Шина по п. 8, в которой первая сторона (16) основания (13) имеет большую протяженность, чем вторая сторона (17) основания (13).
10. Шина по п. 8, в которой основание (13) имеет по существу трапециевидную конфигурацию на виде сверху, причем первая сторона (16) основания (13) представляет собой более длинное основание трапеции, а вторая сторона (17) представляет собой более короткое основание трапеции.
11. Шина по п. 9 или 10, в которой первая сторона (30) конфигурации на виде сверху штыря (12) расположена в направлении, согласующемся с первой стороной (16) основания (13).
12. Шина по п. 1, в которой головка имеет конфигурацию на виде сверху, в которой первая сторона (21) и противоположная вторая сторона (22) образованы и расположены по существу параллельно оси (Х) вращения шины.
13. Шина по п. 12, в которой первая сторона (21) головки имеет меньшую протяженность, чем вторая сторона (22) головки.
14. Шина по п. 12 или 13, в которой головка (14) имеет по существу трапециевидную конфигурацию на виде сверху, причем первая сторона (21) головки представляет собой более короткое основание трапеции, а вторая сторона (22) головки представляет собой более длинное основание трапеции.
15. Шина по п. 12 или 13, в которой первая сторона (31) конфигурации на виде сверху штыря (12) расположена в направлении, согласующемся с первой стороной (21) головки (14).
16. Шина по п. 12 или 13, в которой площадь конфигурации на виде сверху головки (14) уменьшена относительно площади конфигурации на виде сверху основания (13) пропорциональным коэффициентом, значение которого составляет от около 1,2 до около 2,5.
