FI83853B

FI83853B - Hollow stud, disposed in a vehicle tyre

Info

Publication number: FI83853B
Application number: FI880297A
Authority: FI
Inventors: Unto Linden; Erkki Suvanto
Original assignee: Neste Oy
Priority date: 1988-01-22
Filing date: 1988-01-22
Publication date: 1991-05-31
Also published as: FI880297A0; FI83853C; FI880297A

Description

8385383853

Ajoneuvon renkaaseen sovitettu holkkinasta Holkdubb, anordnad i ett fordonsdäck 5 Keksinnön kohteena on ajoneuvon renkaaseen sovitettu holkkinasta, jonka niittiosan laippaan on muodostettu kohoumia siten, että nastan ollessa lepotilassa sen kumin kanssa kosketuksessa oleva alue on olennaisesti pienempi kuin nastan vastaavan alueen kokonaispinta-ala.The invention relates to a sleeve fitted to a vehicle tire, the flange of which is riveted so that the area in contact with its rubber when the pin is at rest is substantially smaller than the total area corresponding to the lower pin of the pin.

10 Lisääntyvät liikennemäärät yhdessä nastarenkaiden kanssa ovat osoittautuneet merkittäväksi tien kulutustekijäksi. Eräissä maissa tämä seikka on johtanut jopa nastarenkaiden kieltämiseen tai ainakin merkittäviin rajoituksiin. Pohjoismaisissa olosuhteissa on toisaalta vääjäämättömästi osoitettu liukuesteen liikenneturvallisuutta sekä liikenteen jousta-15 vuutta parantava vaikutus, josta ei saisi luopua, haitat tulisi vain eliminoida. Hyviin tuloksiin päästään kehittämällä sekä tiepäällysteitä että liukuesterenkaita.10 Increasing traffic volumes together with studded tires have proven to be a significant factor in road consumption. In some countries, this has even led to a ban on studded tires, or at least significant restrictions. On the other hand, the Nordic conditions have inevitably shown the anti-slip effect of improving traffic safety and traffic flexibility, which should not be abandoned, the disadvantages should only be eliminated. Good results are achieved by developing both road pavements and non-slip tires.

Auton pneumaattisen renkaan vieriessä tasaista pintaa pitkin se jousta-20 vuutensa johdosta litistyy huomattavasti säteen suunnassa, jolloin kosketuspinnan alueelle muodostuu vierintäsäteen muuttumisesta johtuvia pituus- ja poikittaissuuntaisia voimia. Renkaan vieriessä ja nastan kohdatessa tienpinnan syntyy erittäin nopea tiehen kohdistuva isku, mikä johtuu nastan liike-energiasta sekä kumin viskoelastisesta luon-25 teestä vastustaa nopeita liikkeitä.As the car's pneumatic tire rolls along a flat surface, due to its resilience, it flattens considerably in the radial direction, creating longitudinal and transverse forces in the region of the contact surface due to changes in the rolling radius. As the tire rolls and the stud meets the road surface, a very rapid impact on the road is created, due to the kinetic energy of the stud and the viscoelastic nature of the rubber to resist rapid movements.

Nastan lähestyessä tien kosketuskohtaa renkaan runkorakenne taipuu siten, että taipuneen osan säde on merkittävästi pienempi kuin kuormittamattoman renkaan vastaavien osien säde. Tämä kääntää kohtisuoraan 30 pintaa vastaan asennettua nastaa pystyasentoon ennen tiekosketusta. Nastan kärjen ulkonemasta johtuen se ei käänny kuitenkaan riittävästi pystyyn, vaan kohtaa tienpinnan vinossa asennossa. Tässä vaiheessa alkavat myös vaikuttaa luistotaipumuksesta johtuvat voimat.As the stud approaches the point of contact of the road, the frame structure of the tire bends so that the radius of the bent part is significantly smaller than the radius of the corresponding parts of the unloaded tire. This rotates the pin mounted perpendicularly against the surface to a vertical position prior to road contact. However, due to the protrusion of the pin tip, it does not turn upright enough, but encounters the road surface in an oblique position. At this point, the forces due to slip tendency also begin to act.

35 Koska nasta kohtaa tienpinnan vinossa asennossa, aiheuttaa nastan ensikosketus tiehen nykyisin tunnetuissa ratkaisuissa nastaan kaatavan voiman, joka erityisesti holkkinastojen kyseessä ollen vaikuttaa hoikin suun alueella. Tämä kaatava voima pyrkii kääntämään nastaa lisää vinoon 2 83853 asentoon, mikä olennaisesti heikentää nastan kykyä tunkeutua esim. tienpinnalla olevaan jääkerrokseen, jolloin nasta alkaa luistaa. Kaatava voima aiheuttaa hoikkiin poikittaisen iskevän kuormituksen, joka kuluttaa hoikkia sekä niittiä. Tekniikan tason mukaisissa nastoissa 5 tämä johtuu nastoissa käytetystä konstruktiosta.35 Since the pin meets the road surface in an oblique position, the first contact of the pin with the currently known solutions of the road causes a force to be applied to the pin, which, especially in the case of sleeve pins, acts in the mouth area of the sleeve. This pouring force tends to turn the pin further to an oblique position 2 83853, which substantially impairs the pin's ability to penetrate, e.g., the ice layer on the road surface, causing the pin to slip. The pouring force causes a transverse impact load on the sleeve, which consumes the sleeve as well as the rivet. In the prior art pins 5, this is due to the construction used in the pins.

Eräs tällainen tekniikan tason mukainen holkkinasta on esitetty kuviossa Ai. Tässä kuviossa on holkkinastaa merkitty yleisesti viitenumerolla 30. Nasta 30 käsittää niittiosan 31, johon kuuluu niitin laippa 10 32 sekä nastan kärki 33. Niittiosa 31 on asennettu holkkiosan 37 si sään, jossa on niitin laippaa leveämpi hoikin laippa 38. Nykyisin tunnetuissa nastoissa niitin kanta 34 on esim. kuvion Ai mukaisesti kupu-mainen tai sitten on nasta konstruktioltaan muutoin sellainen, että nastan ollessa asennettuna renkaaseen, tukeutuu niitin kanta nastan 15 asennusreiän pohjaan joko kannan koko alueelta tai kuvion Ai mukaisesti kannan kupumaisesta keskiosasta. Nastan asennusreiän pohjaa on kuviossa Ai merkitty katkoviivalla ja viitenumerolla 21. Kun tällainen nasta kohtaa tienpinnan, muodostuu nastan kärkeen 33 vaikuttamaan voima F, jonka suunta on niitin pituusakselin suuntaan nähden vinossa. Niitin 20 kanta 34 puolestaan tukeutuu jo edellä esitetyllä tavalla nastan asennusreiän pohjaan 21 kannan keskiosasta, jolloin kannan tukipiste on olennaisesti niitin pituusakselin alueella. Voimasta F ja niitin tukipisteestä aiheutuu tällöin nastaa kaatava momentti, jonka suuruus on voima F kertaa voiman vaikutusviivan ja kannan tukipisteen välinen 25 etäisyys a, joka toimii näin ollen momenttivartena. Tästä kaatavasta momentista johtuen nastan asento ei ensikosketuksen aikana ole edullinen.One such prior art sleeve is shown in Figure A1. In this figure, the sleeve pin is indicated generally by reference numeral 30. The pin 30 comprises a rivet portion 31 including a rivet flange 10 32 and a pin tip 33. The rivet portion 31 is mounted on the sleeve portion 37 having a sleeve flange 38 wider than the rivet flange. is e.g. dome-shaped according to Fig. A1 or the pin is otherwise designed such that when the pin is mounted on the ring, the rivet base rests on the bottom of the mounting hole of the pin 15 either over the entire area of the base or according to Figure A1 on the dome-shaped central part of the base. The bottom of the pin mounting hole is indicated in Fig. A1 by a dashed line and reference numeral 21. When such a pin meets the road surface, a force F is generated at the tip 33 of the pin, the direction of which is oblique to the longitudinal axis of the rivet. The base 34 of the rivet 20, in turn, rests on the bottom 21 of the pin mounting hole 21 from the center of the base, as described above, whereby the support point of the base is substantially in the region of the longitudinal axis of the rivet. The force F and the rivet support point then cause a torque to be applied to the stud, the magnitude of which is the force F times the distance a between the force line and the base support point, which thus acts as a torque arm. Due to this pouring moment, the position of the pin during the first contact is not advantageous.

Keksinnön päämääränä on aikaansaada parannus nykyisin tunnettuihin 30 nastaratkaisuihin, erityisesti holkkinastaratkaisuihin. Keksinnön yksityiskohtaisempana päämääränä on aikaansaada holkkinasta, jossa on vältetty nykyisin tunnetuissa ratkaisuissa esiintyvät epäkohdat.It is an object of the invention to provide an improvement over the currently known pin solutions, in particular the sleeve pin solutions. It is a more detailed object of the invention to provide a sleeve in which the disadvantages of the presently known solutions are avoided.

Keksinnön päämäärät saavutetaan holkkinastalla, jolle on tunnusomaista, 35 että kohoumat on järjestetty niitin laipan ulkoreunalle ja suunnattu niitin kannasta sivuille ja ylöspäin siten, että niittiosan laippa 3 83853 tukeutuu rengaskumiin ainoastaan ulkokehästään kohoumien välityksellä, jolloin kohoumiin rengaskumista vaikuttava tukivoima saa aikaan nastaan pystyssä pitävän momentin.The objects of the invention are achieved by a sleeve pin characterized in that the protrusions are arranged on the outer edge of the rivet flange and directed from the rivet base to the sides and upwards so that the flange 3 83853 rests on

5 Keksinnöllä saavutetaan tekniikan tason mukaisiin ratkaisuihin nähden useita merkittäviä etuja, joista voidaan tuoda esiin mm. seuraavat. Niitin kannan muotoilusta ja niitin asennuksesta hoikin suhteen on seurauksena se, että keksinnön mukaisella nastalla ei synny vastaavanlaista kovaa iskuvaikutusta tienpintaan, mikä johtuu kumin viskoelas-10 tisesta luonteesta sekä kumin nopeasta muodonmuutoksesta. Keksinnön mukaisen nastan avulla saadaan sen sijaan aikaan "pehmeä ensikosketus", minkä ansiosta nastan tietä kuluttava vaikutus on olennaisesti pienempi kuin ennestään tunnetuilla nastoilla. Toisaalta on keksinnön mukaisen nastan laippa ja kantaosa muotoiltu siten, että tiekosketuksen aikana 15 nastaan vaikuttava voima aiheuttaa tekniikan tason mukaisten ratkaisujen kaatavan momentin sijasta nastaa tukevan eli pystyssä pitävän momentin, minkä ansiosta nasta kohtaa tienpinnan olennaisesti edullisemmassa asennossa kuin ennestään tunnetuissa ratkaisuissa. Tämän ansiosta saadaan keksinnön mukaisella nastalla aikaan parempi pitovaikutus.The invention achieves several significant advantages over the solutions according to the prior art, of which e.g. following. As a result of the design of the rivet base and the installation of the rivet with respect to the sleeve, the pin according to the invention does not produce a similar hard impact on the road surface due to the viscoelastic nature of the rubber and the rapid deformation of the rubber. Instead, the pin according to the invention provides a "soft first contact", as a result of which the road-wear effect of the pin is substantially smaller than that of the previously known pins. On the other hand, the flange and base of the pin according to the invention are shaped so that during road contact the force acting on the pin causes a pin supporting or uprighting moment instead of the torque of the prior art solutions, whereby the pin meets the road surface in a substantially more favorable position than in previously known solutions. As a result, a better holding effect is obtained with the pin according to the invention.

2020

Keksintöä selitetään seuraavassa yksityiskohtaisesti viittaamalla oheisien piirustuksien kuvioissa esitettyyn keksinnön edulliseen suoritusmuotoon, johon keksintöä ei kuitenkaan ole tarkoitus yksinomaan rajoittaa.The invention will now be described in detail with reference to a preferred embodiment of the invention shown in the figures of the accompanying drawings, to which, however, the invention is not intended to be exclusively limited.

2525

Kuvio 1 esittää kaaviomaisena leikkauskuvana keksinnön mukaista nastaa ja sen tukivaikutusta.Figure 1 shows a schematic sectional view of a pin according to the invention and its support effect.

Kuvio 2 esittää keksinnön mukaista nastaa kaaviomaisena leikkauskuvana 30 ja renkaaseen asennettuna.Figure 2 shows a pin according to the invention in a schematic sectional view 30 and mounted on a ring.

Kuvio 3 esittää kuvion 2 mukaista nastaa nuolen B suunnasta katsottuna.Figure 3 shows the pin as viewed from the direction of arrow B of Figure 2.

Kuvioissa 1-3 on keksinnön mukaista nastaa merkitty yleisesti viite-35 numerolla 10. Nasta 10 muodostuu niitistä 11 sekä niittiä ympäröivästä holkkiosasta 17. Niittiin 11 kuuluu laippa 12 sekä kovametallinen kär- * 83853 kiosa 13. Niitin laipan 12 reunoille on muodostettu kohoumia 15, jotka on suunnattu sivuillepäin ja jotka ulottuvat niitin kannan 14 teoreettisen rajan yläpuolelle. Kohoumien 15 väliin jää välitilat 16 siten, että niitin laippa 12 ei ole ulkoreunastaan yhtenäinen. Niitti 11 on 5 sovitettu nastan holkkiosan 17 sisään siten, että nastan ollessa lepotilassa niitin kanta 14 on holkkiosan laipan 18 suojassa siten, että niitin kanta 14, tai kannan teoreettinen pinta ei ole kosketuksessa rengaskumiin, jota kuviossa 2 on merkitty viitenumerolla 20. Näin ollen nastan 10 ollessa lepotilassa ovat ainoastaan niitin kannassa olevat 10 kohoumat 15 kosketuksessa rengaskumissa 20 olevaan nastan asennusreiän pohjaan 21, jolloin niitin kannan 14 ja asennusreiän pohjan 21 välissä on vapaa tila. Kohoumat 15 on muodostettu niitin laippaan 12 siten, että kohoumien kosketusalue, josta kohoumat 15 tukeutuvat nastan asennusreiän 21 pohjaan, sijaitsevat aivan kohoumien 15 ulkoreunalla. Ko-15 houmien kosketusaluetta on kuvioissa 2 ja 3 merkitty viitemerkinnällä A,. Toisaalta kohoumat 15 ulottuvat nastan hoikin laipan 18 yläpuolelle siten, että myös hoikin laippa 18 on kosketuksessa rengaskumiin 20 ainoastaan ulkoreunastaan. Hoikin laipan 18 kosketusaluetta on kuvioissa 2 ja 3 merkitty viitemerkinnällä A^.In Figures 1-3, the pin according to the invention is generally indicated by reference numeral 10. The pin 10 consists of a rivet 11 and a sleeve part 17 surrounding the rivet. which are directed laterally and which extend above the theoretical limit of the rivet base 14. Between the protrusions 15 there are intermediate spaces 16 so that the rivet flange 12 is not uniform at its outer edge. The rivet 11 is fitted inside the sleeve portion 17 of the pin so that when the pin is at rest the rivet base 14 is protected by the flange 18 of the sleeve part so that the rivet base 14 or the theoretical surface of the base is not in contact with the rubber rings indicated by reference numeral 20 in Fig. 2. When 10 is at rest, only the protrusions 15 in the rivet base 10 are in contact with the pin mounting hole 21 in the ring rubber 20, with free space between the rivet base 14 and the mounting hole base 21. The protrusions 15 are formed on the flange 12 of the rivet so that the contact area of the protrusions, from which the protrusions 15 rest on the bottom of the pin mounting hole 21, is located just outside the outer edge of the protrusions 15. The contact area of the Ko-15 hoists is indicated in Figures 2 and 3 by the reference numeral A ,. On the other hand, the protrusions 15 extend above the pin sleeve flange 18 so that the sleeve flange 18 is also in contact with the ring rubbers 20 only at its outer edge. The contact area of the sleeve flange 18 is denoted in Figs.

2020

Kun ajoneuvon renkaan pyöriessä keksinnön mukainen nasta 10 tulee tie-kosketukseen, tukeutuu nastan niittiosa rengaskumiin aluksi ainoastaan niitin kohoumien kosketusalueista A,, jotka sijaitsevat aivan niitin laipan 12 äärireunoilla. Niitin kanta 14 on tällöin irti nastan asen-25 nusreiän pohjasta 21. Tämän ansiosta saadaan kohoumilla 15 aikaan "pehmeä ensikosketus" tiehen, jolloin nastan iskuvaikutus tiekosketuksen alussa on pieni. Tämän ansiosta saadaan keksinnön mukaisella nastalla tien kulutusta vähennettyä oleellisesti. Pehmeän ensikosketuksen jälkeen niitin 11 työntyessä sisäänpäin tukeutuu myös niitin kanta 14 30 nastan asennusreiän pohjaan 21, jolloin nastan pistovoima kasvaa riittäväksi ja pitovaikutus muodostuu hyväksi. Nastan pitovaikutusta parantaa edelleen se, että tiekosketustilanteessa nasta saadaan kääntymään tienpintaan nähden erittäin edulliseen, lähes optimaaliseen asentoon. Tätä vaikutusta on pyritty havainnollistamaan erityisesti kuviolla 1.When the pin 10 according to the invention comes into road contact as the vehicle tire rotates, the rivet portion of the pin rests on the tire rubbers initially only in the contact areas A 1 of the rivet protrusions located just at the extreme edges of the rivet flange 12. The base 14 of the rivet is then detached from the bottom 21 of the mounting hole 25 of the pin. As a result, the protrusions 15 provide a "soft first contact" with the road, whereby the impact effect of the pin at the beginning of the road contact is small. As a result, road wear can be substantially reduced with the pin according to the invention. After the soft first contact, as the rivet 11 protrudes inwards, the base 14 30 of the rivet also rests on the bottom 21 of the mounting hole of the pin, whereby the insertion force of the pin increases sufficiently and the holding effect is good. The holding effect of the pin is further improved by the fact that in the event of road contact, the pin is made to turn to a very advantageous, almost optimal position relative to the road surface. Efforts have been made to illustrate this effect in particular in Figure 1.

35 Kuten kuvioon 1 on merkitty, kosketustilanteessa nastan kärkeen 13 vaikuttaa voima F, joka suuntautuu taaksepäin viistoon nastan keskiak- li 5 83853 selista. Toisaalta ensikosketusvaiheessa niitti 11 tukeutuu rengas-kumiin 20 ainoastaan niitin kohoutumien kosketusalueista A,, jotka sijaitsevat niitin laipan 12 äärireunalla. Niitin tukipiste rengaskumiin sijaitsee ensikosketusvaiheessa näin ollen nastan keskiakseliin nähden 5 voiman F vaikutussuoran ulkopuolella. Kuviossa 1 on niitin kohouman kosketusalueen A, ja voiman F vaikutussuoran välistä etäisyyttä merkitty viitemerkinnällä b. Etäisyys b toimii näin ollen momenttivartena kohouman kosketusalueeseen A, vaikuttavalle tukivoimalle, jolloin nastaan 10 vaikuttaa nastaa pystyssä pitävä ja nastaa tukeva momentti, jonka suu- 10 ruus on voima F x momenttivarsi b. Tämän tukevan momentin ansiosta nasta 10 kääntyy pystyyn ja pysyy edullisessa asennosa tiekosketukses-sa, jolloin nastan pitovaikutus on erittäin hyvä. Niitin laipan 12 ja erityisesti kohoumien 15 leveyttä suurentamalla saadaan pystyssä pitävää momenttia edelleen kasvatettua.As indicated in Fig. 1, in the contact situation, the tip 13 of the pin is acted upon by a force F which is directed backwards obliquely to the central axis of the pin 5 83853. On the other hand, in the first contacting step, the rivet 11 rests on the ring rubber 20 only from the contact areas A1 of the rivet protrusions, which are located at the extreme edge of the rivet flange 12. The rivet support point for the tire rubbers is thus located in the initial contacting phase outside the line of action of the force F with respect to the central axis of the pin. In Fig. 1, the distance between the contact area A of the rivet protrusion and the line of action of the force F is denoted by b. The distance b thus acts as a torque arm for the support force acting on the protrusion contact area A, the pin 10 being acted upon and the pin supporting force a force 10 F x torque arm b. Thanks to this supporting torque, the pin 10 turns upright and remains in the preferred position in road contact, whereby the holding effect of the pin is very good. By increasing the width of the rivet flange 12 and in particular the protrusions 15, the vertical torque can be further increased.

1515

Kohoumat 15 voi olla järjestetty laippaan 12 symmetrisesti tai epäsymmetrisesti. Epäsymmetrisellä järjestelyllä saadaan edullisesti aikaan niittiä 11 pituusakselinsa ympäri pyörittävä voima, millä parannetaan niitin tunkeumakykyä ja tasoitetaan niitin kärjen 13 kulumista.The protrusions 15 may be arranged symmetrically or asymmetrically on the flange 12. The asymmetrical arrangement preferably provides a force that rotates the rivet 11 about its longitudinal axis, thereby improving the penetration capacity of the rivet and smoothing out the wear of the rivet tip 13.

2020

Edellä on esitetty ainoastaan eräs keksinnön edullinen suoritusmuoto ja alan ammattimiehelle on selvää, että keksintöön voidaan tehdä lukuisia modifikaatioita oheisissa patenttivaatimuksissa esitetyn keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.Only one preferred embodiment of the invention has been described above, and it will be clear to a person skilled in the art that numerous modifications can be made to the invention within the scope of the inventive idea set out in the appended claims.

2525

Claims

6 83853

A sleeve fitted to a vehicle tire, the flange (12) of the rivet portion being formed with protrusions (15) such that when the pin is at rest the area in contact with its rubber (20) is substantially smaller than the total area of the corresponding area of the pin, sensing t characterized in that the protrusions (15) are arranged on the outer edge of the rivet flange (12) and directed from the rivet base (14) to the sides and upwards so that the flange (12) of the rivet part (11) rests on the ring rubbers (20) only 10 of its outer circumference by means of a support force acting on the protrusions (20) acting on the protrusions (20) to produce a torque holding the pin (10) upright.

Sleeve according to Claim 1, characterized in that, when the pin is at rest, the contact area (A,) of the protrusions (15) with the ring rubber (20) is located in the region of the outer edge of the protrusions (15).

Sleeve according to Claim 1 or 2, characterized in that there are intermediate spaces (16) between the protrusions (15) which, when the pin (10) 20 is at rest, are detached from the rubber contact and into which the intermediate spaces (16) and against the rivet base (14) to flow when the pin (10) comes into contact with the road.

Sleeve according to one of the preceding claims, characterized in that the protrusions (15) are arranged symmetrically with respect to the longitudinal central axis of the pin.

Sleeve according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the protrusions (15) are arranged asymmetrically with respect to the longitudinal central axis of the pin in order to produce a force which rotates the rivet (11). 7 83853