Шип для шины, снабженный пазами, предназначенными для улучшения его фиксации в шине

ШИП ДЛЯ ШИНЫ, СНАБЖЕННЫЙ ПАЗАМИ, ПРЕДНАЗНАЧЕННЫМИ ДЛЯ УЛУЧШЕНИЯ ЕГО ФИКСАЦИИ В ШИНЕ Предложен шип (30) для шины (10), содержащей протектор (20), выполненный из резиновой смеси,при этом шип имеет ось (А-А) и два осевых конца и содержит первую часть (60), выполненную с возможностью вступления в контакт с землей, когда шип установлен на шине и шина катится по земле, причем первая часть расположена на одном из осевых концов шипа; головку (70),выполненную с возможностью фиксации шипа в протекторе шины и расположенную на другом осевом конце шипа; и корпус (80), соединяющий первую часть и головку шипа, при этом средний диаметр корпуса меньше среднего диаметра головки шипа, причем эти диаметры измеряются под прямыми углами к оси шипа; при этом головка содержит по меньшей мере один паз (100),открывающийся на поверхности головки и выполненный с возможностью заполнения резиновой смесью протектора для обеспечения дополнительной фиксации шипа в протекторе.(71)(73) Заявитель и патентовладелец: КОМПАНИ ЖЕНЕРАЛЬ ДЕЗ ЭТАБЛИССМАН МИШЛЕН (FR); МИШЛЕН РЕШЕРШ Э ТЕКНИК С.А. (CH) Область техники Настоящее изобретение относится к шипам для шин, в частности для шин, специально предназначенных для зимних условий. Оно также относится к шинам, выполненным с возможностью оснащения такими шипами, и к узлам, образованным такими шинами и шипами. Уровень техники Шипованные шины имеют неоспоримые преимущества с точки зрения их поведения при вождении в зимних условиях, например при движении по ледяной поверхности дорог. Их сцепление со льдом и, в частности, то, как шипы врезаются в лед, компенсирует потерю сцепления, наблюдаемую у рисунка протектора шин. К сожалению, снабженные шипами шины имеют определенные недостатки, которые сохранились у новых поколений изделий. С одной стороны, операции по шипованию шин трудоемки и сложны для выполнения, а с другой стороны - при движении шипы часто вылетают из своих гнезд или отверстий для шипов. В некоторых случаях потери шипов значительны и приводят к потере эффективности шин. Сущность изобретения Одной из задач настоящего изобретения является создание шипа, который более прочно удерживается в протекторе и имеет лучшее сопротивление вытягиванию. Эта задача решается посредством создания шипа для шины, содержащей протектор из резиновой смеси, причем шип имеет ось и два осевых конца и содержит первую часть, выполненную с возможностью вступления в контакт с землей, когда шип установлен на шину и шина катится по земле, причем первая часть расположена на одном из осевых концов шипа; головку, выполненную с возможностью фиксации шипа в протекторе шины и размещенную на другом осевом конце шипа; а также корпус, соединяющий первую часть и головку шипа, при этом средний диаметр корпуса меньше, чем средний диаметр головки шипа, и эти диаметры измеряются под прямым углом к оси шипа. Головка шипа содержит по меньшей мере один паз, открывающийся на поверхности головки, при этом паз выполнен с возможностью заполнения резиновой смесью протектора для обеспечения дополнительной фиксации шипа в протекторе. Когда такой шип вставляется в шину, которая имеет протектор из резиновой смеси, та часть протектора, которая окружает головку шипа, деформируется и, таким образом, заполняет паз в головке шипа, более твердо закрепляя шип в протекторе. Та часть резиновой смеси, которая заполняет паз, затем принимает участие в поддержании шипа в идеальном положении и возвращении его в это положение,если силы, действующие на шип в результате вождения, заставляют шип временно отклониться от его исходного положения. Паз в шипе также позволяет снизить массу этого шипа, обеспечивая уменьшение износа дорог и снижение шума. Средняя осевая глубина паза предпочтительно больше или равна 0,5 мм. Если средняя осевая глубина паза составляет менее 0,5 мм, то эффект сцепления с дорогой становится небольшим. По этой же причине желательно обеспечить, чтобы поперечное сечение паза на поверхности головки было больше или равно 10% от максимального поперечного сечения головки под прямым углом к оси шипа. В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления шип содержит множество пазов и общая площадь поверхности поперечного сечения пазов на поверхности головки больше или равна 15% от максимального поперечного сечения головки под прямым углом к оси шипа. Таким образом, может быть получена высокоэффективная фиксация. Общая площадь поверхности поперечного сечения пазов на поверхности головки предпочтительно меньше или равна 35% от максимального поперечного сечения головки под прямым углом к оси шипа. Этот верхний предел относится и к случаю, когда головка имеет только один паз. Когда поперечное сечение паза или общая площадь поверхности поперечного сечения превышает 35% от максимального поперечного сечения головки под прямым углом к оси, то устойчивость головки может оказаться недостаточной. В соответствии с первым предпочтительным вариантом головка имеет плоскую поверхность на противоположном конце от первой части и по меньшей мере один паз расположен в этой поверхности головки. Когда шип вставляется в протектор, эта поверхность является наиболее удаленной поверхностью от внутренней стороны протектора, т.е. поверхностью, наиболее удаленной от поверхности качения. Такое расположение выгодно до тех пор, пока область под головкой шипа является областью, где давление является наиболее высоким. Это также является областью, наиболее удаленной от точки, в которой шип врезается в лед. При размещении паза в этом месте плечо рычага и, следовательно, противонаклонный крутящий момент являются максимальными. Наконец, это является областью, которая будет подвержена истиранию в самую последнюю очередь; причем при размещении здесь паза механизму придается большая прочность. В соответствии с предпочтительной альтернативной формой данного варианта осуществления по меньшей мере один паз, размещенный в плоской поверхности на стороне, противоположной первой части шипа, является радиально эксцентричным по отношению к оси шипа. Таким образом, когда шип вставляется в протектор и паз заполняется резиновой смесью, содержащаяся в пазу резиновая смесь препятствует любому вращательному перемещению шипа вокруг своей оси. В соответствии со вторым предпочтительным вариантом, который может быть объединен с первым предпочтительным вариантом, головка содержит поверхность, выполненную с возможностью действия в качестве препятствующей выпадению шипов поверхности, и по меньшей мере один паз расположен в этой поверхности, которая действует в качестве препятствующей выпадению шипов поверхности. В соответствии с третьим предпочтительным вариантом осуществления, который может быть объединен с первым предпочтительным вариантом и/или вторым предпочтительным вариантом, головка содержит боковую поверхность и по меньшей мере один паз расположен в этой боковой поверхности. Средняя радиальная глубина такого паза предпочтительно больше или равна 0,5 мм. Паз может, например, иметь геометрическую форму параллелепипеда, призмы, пирамиды, полусферы, цилиндра или эллипсоида. Изобретение также относится к шине, содержащей протектор из резиновой смеси, при этом протектор имеет по меньшей мере одно отверстие под шип, содержащее цилиндрический участок, открытый на внешнюю сторону протектора, причем отверстие под шип предназначено для установки в него шипа в соответствии с изобретением, при этом протектор содержит выступающую часть, расположенную на внутренней стороне отверстия под шип и выполненную с возможностью заполнения паза при установке шипа в отверстие под шип. Использование такой шины гарантирует то, что паз в шипе будет заполнен резиновой смесью и улучшает эффект "самофиксации", поскольку, когда шип занимает нужное положение по отношению к отверстию под шип, почти достигается эффект клеммного скрепления. Наконец, изобретение относится к узлу, образованному шиной и по меньшей мере одним шипом в соответствии с изобретением, в частности узлу, образованному шиной в соответствии с изобретением и шипом в соответствии с изобретением. Краткое описание чертежей Фиг. 1 - шина в соответствии с предшествующим уровнем техники, оснащенная шипами. Фиг. 2 - шип в соответствии с предшествующим уровнем техники. Фиг. 3 - отверстие под шип в соответствии с предшествующим уровнем техники. Фиг. 4 - шип, вставленный в отверстие под шип, в соответствии с предшествующим уровнем техники. Фиг. 5-9 - часть корпуса и головки шипа в соответствии с изобретением. Фиг. 10-12 - часть корпуса и головки шипа, вставленного в отверстие под шип в соответствии с изобретением. Фиг. 13A-13F - несколько геометрических форм паза в соответствии с изобретением. Фиг. 14-16 - закрытый конец отверстия под шип в соответствии с изобретением. Фиг. 17 - часть корпуса и головки шипа в соответствии с изобретением. Подробное описание изобретения"Ось" шипа соответствует оси симметрии шипа в направлении его наиболее длинного габарита, которая проходит через поверхность шипа, выполненного с возможностью вступления в контакт с землей при установке шипа на шину и качении шины по земле, если шип имеет такую ось симметрии. Для шипа,который не имеет такой оси симметрии, "ось" обозначает направление наиболее длинного габарита шипа, которое проходит через поверхность шипа, выполненного с возможностью вступления в контакт с землей при установке шипа на шину и качении шины по земле. Термин "осевой" обозначает направление, параллельное оси шипа. Таким образом, этот термин не используется для обозначения направления, параллельного оси вращения шины. Кроме того, в контексте данного документа термин "радиальный" не соответствует общему использованию термина в области шин. Это скорее относится к направлению, перпендикулярному оси шипа."Головка" шипа здесь обозначает тот конец шипа, который служит для фиксации шипа в протекторе шины. Головка имеет средний радиальный диаметр, превышающий средний радиальный диаметр корпуса шипа. Переход между корпусом шипа и головкой, как правило, осуществляется посредством выемки, диаметр которой меньше радиального диаметра головки и корпуса."Поверхность качения" здесь обозначает все точки протектора, которые вступают в контакт с землей при качении шины без установки шипов в протектор. Выражение "резиновая смесь" обозначает резиновую композицию, содержащую по меньшей мере один эластомер и один наполнитель. На фиг. 1 схематически представлена шина 10 согласно предшествующему уровню техники, протектор 20 которой оснащен множеством шипов 30. Шипы 30 расположены по всей ширине поверхности качения в блоках 40 протектора 20. Центральный грунтозацеп 50 протектора может также быть снабжен шипами 30. Шипы 30 расположены в нескольких местах по периметру шины так, чтобы в каждый момент имелись шипы, находящиеся в контакте с землей, по которой катится шина. На фиг. 2 схематически представлен шип 30 в соответствии с предшествующим уровнем техники. Шип 30 имеет продольную ось А-А. Профиль шипа 30, как правило, цилиндрический и с центром по оси А-А. Шип 30 имеет два осевых конца: один из осевых концов образует первую часть, изображенную здесь в виде "вставки" 60, выполненную с возможностью вступления в контакт с землей (льдом, снегом или оголенной дорожной поверхностью), при установке шипа 30 в шину 10 и качении шины 10 по земле. Вставка может быть преимущественно выполнена из материала, который отличен от материала остальной части шипа. Это означает, что для этой части может быть использован более твердый материал, подвергающийся очень большим механическим напряжениям. Это также позволяет, в случае определенных вариантов осуществления, изготовить формованный или выполненный литьем под давлением корпус, к которому крепится вставка. Конечно, могут также быть использованы шипы, выполненные из одного материала. Другими словами, первая часть 60 не обязательно является вставкой (т.е. частью, которая отделена от остальной части шипа и вставлена в него), и она может составлять единое целое с шипом в том смысле, что первая часть 60 выполнена из того же материала, что и остальная часть шипа 30, и произведена вместе с ним как единое целое. Другой конец шипа 30 образован головкой 70, выполненной с возможностью фиксации шипа 30 в протекторе 20 шины 10. Корпус 80 соединяет первую часть 60 с головкой 70 шипа 30. Средний диаметр Dc корпуса меньше,чем средний диаметр Dt головки 70 шипа 30, причем эти диаметры измеряются под прямыми углами к оси шипа. Корпус 80 отделен от головки 70 выемкой 85. На фиг. 3 схематически изображена часть протектора 20 шины 10. Этот протектор имеет отверстие 90 под шип, при этом каждое отверстие под шип содержит цилиндрическую часть, открытую на внешнюю сторону протектора 20 шины 10 и предназначенную для установки в нее шипа 30. На фиг. 4 схематически изображена та же часть протектора 20 после установки шипа 30. Благодаря эластичности резиновой смеси, из которой выполнен протектор, протектор 20 идеально охватывает шип 30 и надежно фиксирует его в шине. Шипованные шины, одна из которых изображена на фиг. 1, имеют неоспоримые преимущества с точки зрения их поведения в зимних условиях, например при движении по ледяной поверхности дорог. Их сцепление со льдом и, более конкретно, то, как шипы врезаются в лед, компенсирует потерю сцепления, наблюдаемую у рисунка протектора шин. К сожалению, снабженные шипами шины имеют определенные недостатки, которые сохранились у новых поколений изделий. С одной стороны, операции по шипованию шин трудоемки и сложны для выполнения, а с другой стороны - при движении шипы часто вылетают из своих гнезд или отверстий для шипов. В некоторых случаях потери шипов значительны и приводят к потере эффективности шин. Эти проблемы уменьшаются с помощью шипов в соответствии с изобретением. На фиг. 5-9 представлена часть корпуса и головка таких шипов. На фиг. 5 схематически изображена головка 70 и часть корпуса 80 шипа в соответствии с изобретением. Шип 70 содержит плоскую поверхность 71 на противоположном конце от первой части (не показано) и четыре паза 100, выходящие на поверхность головки и расположенные в этой поверхности 71 головки 70. Эти пазы 100 имеют геометрическую параллелепипедальную форму. Пазы 100 выполнены с возможностью заполнения резиновой смесью протектора для обеспечения дополнительной фиксации шипа в протекторе. Поперечное сечение каждого из пазов 100 на поверхности 71 головки равно 4% от максимального поперечного сечения головки под прямым углом к оси шипа. В результате, общая площадь поверхности поперечного сечения пазов на поверхности головки равна 16% от максимального поперечного сечения головки под прямым углом к оси шипа. На самом деле было установлено, что для шипов, содержащих множество пазов, высокоэффективная фиксация и хорошая устойчивость головки может быть достигнута, когда общая площадь поверхности поперечного сечения пазов на поверхности головки больше или равна 15% и меньше или равна 35% от максимального поперечного сечения головки под прямым углом к оси шипа. На фиг. 6 схематически показана вторая головка 70 шипа 30 в соответствии с изобретением. Оба изображенных паза 100 имеют "гнездовую" призматическую геометрическую форму и среднюю осевую глубину De 2 мм. На фиг. 7 схематически изображена третья головка 70 шипа 30 в соответствии с изобретением. Два изображенных паза 100 имеют полусферическую геометрическую форму и среднюю осевую глубину De 1 мм каждый. На фиг. 5-7 изображена четвертая головка 70, содержащая плоскую поверхность 71 на противоположной стороне от первой части 60 и с пазами 100, расположенными в этой плоской поверхности 71. Шип в соответствии с изобретением также может иметь пазы, расположенные на других частях его головки, как показано на фиг. 8 и 9. На фиг. 8 схематично изображена четвертая головка 70 шипа 30 в соответствии с изобретением. Головка 70 содержит поверхность 72, выполненную с возможностью действия в качестве препятствующей выпадению шипов поверхности, т.е. в качестве поверхности, которая будет подвергаться нагрузке при приложении вытягивающей (или центробежной) силы к шипу. Четыре паза 100 (только два из которых видны в разрезе, показанном на чертеже) расположены в этой поверхности, выступающей в качестве препятствующей выпадению шипов поверхности. Оба изображенных паза 100 имеют цилиндрическую геометрическую форму и среднюю осевую глубину De 1,5 мм. На фиг. 8 схематично изображена пятая головка 70 шипа 30 в соответствии с изобретением. Головка 70 содержит боковую поверхность 73 и два паза 100, расположенных в этой боковой поверхности 73."Боковая поверхность" здесь означает поверхность, содержащую направление, параллельное оси шипа. Средняя радиальная глубина De паза здесь равна 1 мм. Конечно, возможно и даже предпочтительно, чтобы головка содержала два типа или даже все типы поверхностей, на каждой из которых имелись бы пазы. На фиг. 10 показана часть корпуса и головки 70 шипа 30 в соответствии с изобретением после установки шипа в отверстие под шип. Часть протектора 20, охватывающая головку шипа, деформируется таким образом, что заполняет паз 100 в головке шипа. После чего эта часть принимает участие в удержании шипа 30 в его идеальном положении и возвращении его в это положение, если силы, действующие на шип в результате вождения, заставят шип 30 временно отклониться от исходного положения. Головка 70 шипа в соответствии с изобретением может иметь очень разнообразные геометрические формы. На фиг. 11 показана часть корпуса и головка 70 шипа 30, который не имеет плоской поверхности на противоположном конце от первой части (не показано) шипа, а также не имеет заслуживающей упоминания реальной боковой поверхности. Тем не менее, в отношении этого шипа можно определить, из-за расширенной головки 70, (изогнутую) поверхность 71 на противоположном конце от первой части 60 и поверхность 72, которая действует как поверхность, препятствующая выпадению шипов. Поверхность"на противоположном конце от первой части" соответствует той части поверхности головки, которая находится на осевом расстоянии от первой части, которое больше, чем осевое расстояние от первой части осевого положения, при котором головка имеет максимальное поперечное сечение, отмеченное здесь линией 110. Поверхность 72, действующая как поверхность, препятствующая выпадению шипов, соответствует той части поверхности головки, которая находится на осевом расстоянии от первой части, которое меньше, чем расстояние от осевой первой части осевого положения, при котором головка имеет максимальное поперечное сечение (строка 110). Таким образом, шип с фиг. 11 имеет пазы в поверхности 71 только "на противоположной стороне от первой части", а шип с фиг. 12 имеет их только в поверхности 72, действующей в качестве поверхности, препятствующей выпадению шипов. Конечно, в соответствии с изобретением можно проделать пазы в обеих частях поверхности головки 70 шипа 30. На фиг. 13A-13F изображено множество геометрических форм пазов. Например, паз может иметь геометрическую форму пирамиды с прямоугольным основанием (см. фиг. 13 А), геометрическую форму геодезического купола на прямоугольном основании (см. фиг. 13 В), геометрическую форму "гнезда" призмы (см. фиг. 13 С), геометрическую форму пирамиды с круговым основанием (см. фиг. 13D), геометрическую форму полусферы (см. фиг. 13 Е) и геометрическую форму усеченного эллипсоида (см. фиг. 13F). Геометрические формы, представленные на фиг. 13 С и 13F, имеют то преимущество, что та часть резиновой смеси, которая входит в паз, имеет максимальное поперечное сечение, которое превышает поперечное сечение паза на поверхности головки, так что увеличивается эффект фиксации в направлении, перпендикулярном поперечному сечению паза на поверхности головки. Конечно, отверстие, через которое паз выходит на поверхность головки, не обязательно является прямоугольным или сферическим; имеется множество других возможных геометрических форм отверстий. На каждой из фиг. 14-16 изображен закрытый конец отверстия 90 под шип шины согласно изобретению, выполненного с возможностью установки в него шипа 30 согласно изобретению. Каждое отверстие 90 под шип содержит цилиндрическую часть 91, открытую на внешнюю сторону протектора 20, и участок 92, предназначенный для установки в него головки шипа согласно изобретению. Протектор 20 содержит выступающие части 21, расположенные внутри отверстия под шип и выполненные с возможностью заполнения паза в шипе при установке шипа в отверстие под шип. Наличие этих выступающих частей 21 способствует заполнению паза шипа резиновой смесью и, таким образом, улучшает эффект"самофиксации", потому что, когда шип занимает нужное положение по отношению к отверстию под шип, имеет место также эффект, аналогичный эффекту клеммного скрепления. На фиг. 17 схематически изображен последний вариант шипа согласно изобретению. Головка 70 шипа 30 имеет плоскую поверхность 71 на противоположной стороне от первой части (не показано), а паз 100, выходящий на поверхность головки, расположен на этой поверхности 71 головки 70. Паз 100 имеет геометрическую форму кольцевой канавки. Он выполнен с возможностью заполнения резиновой смесью протектора для обеспечения дополнительной фиксации шипа в протекторе. Поперечное сечение паза 100 на поверхности 71 головки равно 10% от максимального поперечного сечения головки под прямым углом к оси шипа. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Шип (30) для шины (10), содержащей протектор (20), выполненный из резиновой смеси, при этом шип имеет ось (А-А) и два осевых конца и содержит первую часть (60), выполненную с возможностью вступления в контакт с землей, когда шип установлен на шине и шина катится по земле, причем первая часть расположена на одном из осевых концов шипа; головку (70), выполненную с возможностью фиксации шипа в протекторе шины и расположенную на другом осевом конце шипа; и корпус (80), соединяющий первую часть и головку шипа, при этом средний диаметр корпуса меньше среднего диаметра головки шипа, причем эти диаметры измеряются под прямыми углами к оси шипа,при этом головка содержит по меньшей мере один паз (100), открывающийся на поверхности головки и выполненный с возможностью заполнения резиновой смесью протектора для обеспечения дополнительной фиксации шипа в протекторе,причем шип содержит множество пазов (100), при этом общая площадь поверхности поперечного сечения пазов на поверхности головки (70) больше или равна 15% и меньше или равна 35% от максимального поперечного сечения головки под прямыми углами к оси (А-А) шипа. 2. Шип по п.1, в котором средняя осевая глубина паза (100) больше или равна 0,5 мм. 3. Шип по п.1 или 2, в котором головка (70) имеет плоскую поверхность (71) на противоположном конце от первой части, причем по меньшей мере один паз (100) находится в этой поверхности головки. 4. Шип по п.3, в котором по меньшей мере один паз (100), расположенный в плоской поверхности(71) на противоположной стороне от первой части (60) шипа, является радиально эксцентричным по отношению к оси (А-А) шипа. 5. Шип по любому из пп.1-4, в котором головка содержит поверхность (72), выполненную с возможностью действия в качестве поверхности, препятствующей выпадению шипов, причем по меньшей мере один паз (100) находится в этой поверхности, выполненной с возможностью действия в качестве поверхности, препятствующей выпадению шипов. 6. Шип по любому из пп.1-5, в котором головка содержит боковую поверхность (73), причем по меньшей мере один паз (100) находится в этой боковой поверхности. 7. Шип по п.6, в котором средняя радиальная глубина паза (100) больше или равна 0,5 мм. 8. Шип по любому из пп.1-7, в котором геометрическая форма по меньшей мере одного паза (100) представляет собой параллелепипед, призму, пирамиду, полусферу, цилиндр или эллипсоид. 9. Шина (10), содержащая протектор (20), выполненный из резиновой смеси и имеющий по меньшей мере одно отверстие (90) под шип, содержащее цилиндрическую часть, открытую на внешнюю сторону протектора, причем отверстие под шип выполнено с возможностью установки в него шипа (30) по любому из пп.1-8, при этом протектор содержит выступающие части (21), расположенные на внутренней стороне отверстия под шип и выполненные с возможностью заполнения паза (100) шипа при установке шипа в отверстие под шип. 10. Сборка шины (10) и по меньшей мере одного шипа (30) по любому из пп.1-8. 11. Сборка по п.10, в которой шина содержит протектор (20), выполненный из резиновой смеси и имеющий по меньшей мере одно отверстие (90) под шип, содержащее цилиндрическую часть, открытую на внешнюю сторону протектора, причем отверстие под шип выполнено с возможностью установки в него шипа (30) по любому из пп.1-8, при этом протектор содержит выступающие части (21), расположенные на внутренней стороне отверстия под шип и выполненные с возможностью заполнения паза(100) шипа при установке шипа в отверстие под шип.