ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ ШИНА

Область техники

Изобретение относится к пневматической шине, протектор которой имеет множество шашек, ограниченных канавками.

Уровень техники

В шинах, в частности в зимних пневматических, протектор имеет множество шашек, ограниченных канавками, с множеством прорезей, сформированных на поверхности шашек протектора для улучшения характеристик на обледенелых и заснеженных дорогах за счет улучшения краевого эффекта (патентный документ JP 2002-192914 А.).

Раскрытие изобретения

В пневматической шине со стандартным рисунком шашек происходит их смятие во время контакта с дорогой, что ухудшает характеристики контакта. В результате не обеспечивается гарантированная площадь контакта шины с дорогой, и не удается получить удовлетворительные тормозные, сцепные и характеристики сопротивления боковому уводу на обледенелых дорогах (характеристики движения по льду). Если каждую шашку для повышения жесткости и улучшения характеристик контакта с дорогой выполнить большего размера, то дренажные свойства становятся неудовлетворительными. Таким образом, сложно улучшить характеристики движения по льду, не ухудшив дренажные свойства.

В соответствии с изобретением предлагается пневматическая шина, которая за счет выбора соответствующего рисунка шашек гарантирует площадь контакта шины с дорогой без ухудшения дренажных свойств и улучшает характеристики движения по льду.

В соответствии с изобретением пневматическая шина содержит протектор, множество полос на протекторе, ограниченных по меньшей мере одной основной кольцевой канавкой, проходящей в окружном направлении шины; множество шашек на плечевой полосе протектора, наиболее удаленной наружу в направлении по ширине шины, причем шашки ограничены множеством узких канавок с шириной, меньшей ширины основной кольцевой канавки, и по меньшей мере одной вспомогательной канавкой, ширина которой увеличивается наружу в направлении по ширине шины в по меньшей мере одной зоне, не примыкающей к основной кольцевой канавке, причем площадь поверхности каждой шашки протектора составляет 100-200 мм². В данном случае словосочетание «проходящая в окружном направлении шины» относится к прохождению вдоль окружного направления шины и включает зигзагообразное прохождение вдоль окружного направления шины и прохождение вдоль окружного направления шины с изгибом.

В такой пневматической шине дренаж обеспечивается при помощи основной кольцевой канавки, узких канавок и вспомогательной канавки, а также плечевой полосой, причем ширина вспомогательной канавки задается так, чтобы обеспечить гарантированную площадь контакта шашек шины с дорогой, в частности, внутренней зоны в направлении по ширине шины, за счет чего улучшаются характеристики движения по льду. Кроме того, площадь поверхности каждой шашки протектора составляет 100-200 мм², тем самым обеспечивается жесткость каждой шашки, улучшается удаление водяной пленки из пространства между поверхностью дороги и поверхностью шашек протектора и дополнительно улучшаются характеристики движения по льду.

Предпочтительно в пневматической шине в соответствии с изобретением вспомогательная канавка входит в основную кольцевую канавку и открыта к кромке протектора, контактирующей с дорогой. Такая конструкция обеспечивает перемещение воды между основной кольцевой канавкой и вспомогательной канавкой и отвод воды через вспомогательную канавку, за счет чего улучшаются дренажные свойства.

Термин «кромка протектора, контактирующая с дорогой» обозначает наружный в направлении по ширине участок шины при контакте с дорогой, когда шина установлена на стандартном ободе под стандартным давлением и стандартной нагрузкой. Термин «стандартный обод» относится к ободу, представленному в стандартах, указанных ниже в соответствии с размером шины. Термин «стандартное давление» относится к давлению воздуха, указанному в нижеприведенных стандартах и соответствующему максимальной грузоподъемности для одиночного колеса соответствующего размера. Термин «стандартная нагрузка» относится к максимальной нагрузке (максимальной грузоподъемности» для одиночного колеса соответствующего размера, приведенной в нижеуказанных стандартах. Стандарты представляют собой нормы, действующие в регионе изготовления или эксплуатации шины, такие как «JATMA Year Вook» ассоциации производителей автомобильных шин в Японии, «The Tire and Rim Association, Inc. Year Вook» в США и «The European Tyre and Rim Technical Organisation Standards Manual» в Европе.

Предпочтительно в пневматической шине в соответствии с изобретением наименьшая ширина вспомогательной канавки не превышает ширину узкой канавки. Такая конструкция обеспечивает благоприятное увеличение площади контакта шины с дорогой и улучшение характеристик движения по льду.

Предпочтительно в пневматической шине в соответствии с изобретением вспомогательная канавка включает в себя наклонный участок, проходящий под наклоном относительно направления по ширине шины, причем с обеих сторон от экваториальной плоскости шины канавка в окружном направлении шины наклонена в одну сторону. Такая конструкция обеспечивает улучшение дренажных свойств при вращении шины.

Предпочтительно в пневматической шине в соответствии с изобретением узкие канавки и вспомогательная канавка содержат наклонный участок относительно окружного направления и направления по ширине шины, причем, по меньшей мере, на плечевой полосе наклонный участок узких канавок и наклонный участок вспомогательной канавки пересекаются, образуя сетку, а поверхность каждой шашки протектора имеет прямоугольную, или пятиугольную, или шестиугольную, или семиугольную, или восьмиугольную форму. Такая конструкция улучшает дренажные свойства вокруг шашек, а за счет их определенной формы достигается краевой эффект в разных направлениях, что улучшает характеристики движении по льду.

Предпочтительно пневматическая шина в соответствии с изобретением дополнительно содержит увеличенный участок канавки большой ширины в зоне пересечения узких канавок и в зоне пересечения узких канавок и вспомогательной канавки. Данная конструкция улучшает дренажные свойства и улучшает характеристики движении по снегу за счет увеличения усилия сдвига столба снега на заснеженных дорогах.

Предпочтительно в пневматической шине в соответствии с изобретением на поверхности шашек протектора выполнена прорезь. Такая конструкция улучшает удаление водяной пленки и улучшает характеристики движения по льду за счет усиления краевого эффекта. Понятие «прорезь» относится к неглубокой прорези, направленной внутрь от поверхности шашек, которая может смыкаться во время контакта с дорогой.

Кроме того, в пневматической шине в соответствии с изобретением ширина узких канавок предпочтительно составляет 0,5-3,0 мм. Данная конструкция не только обеспечивает дренаж, но и жесткость шашек, улучшает контакт с дорогой и характеристики движения по льду.

В соответствии с изобретением пневматическая шина обеспечивает площадь контакта шины с дорогой без ухудшения дренажных свойств, а также улучшает характеристики движения по льду за счет соответствующего рисунка шашек.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 показан протектор пневматической шины в соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения;

на фиг. 2 - то же в соответствии с другим вариантом осуществления изобретения;

на фиг. 3 - то же в соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения;

на фиг. 4 - протектор пневматической шины в соответствии с одним сравнительным образцом;

на фиг. 5 - то же в соответствии с другим сравнительным образцом;

на фиг. 6 - то же в соответствии с еще одним сравнительным образцом.

Варианты осуществления изобретения

На фиг. 1 показан подробный вид рисунка протектора пневматической шины (далее «шины») в соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения. Пневматическая шина в соответствии с вариантом осуществления изобретения снабжена, парой бортов, парой боковин, проходящих от бортов наружу в радиальном направлении шины и протектором, проходящим по окружности между боковинами, которые не показаны на чертежах. Каркас тороидальной формы проходит между сердечниками, встроенными в борта, а снаружи на верхней части каркаса в радиальном направлении шины расположен брекер.

Как показано на фиг. 1, на протекторе шины 1 имеется две основные кольцевые канавки 3, проходящие по прямой линии вдоль окружного направления шины, которые ограничивают одну центральную полосу 5а и две плечевые полосы 5b.

На каждой плечевой полосе 5b множество шашек 11 ограничено узкими канавками 7а, 7b и вспомогательными канавками 9. Ширина w0 узких канавок 7а, 7b меньше, чем ширина w1 основных кольцевых канавок, а ширина вспомогательных канавок 9 увеличивается изнутри наружу в направлении по ширине шины. Вспомогательные канавки 9 в окружном направлении шины наклонены в одну сторону относительно направления по ширине шины, а каждая из узких канавок 7а наклонена в ту же сторону, что и вспомогательные канавки 9 и расположена в окружном направлении шины между примыкающими вспомогательными канавками 9. Узкие канавки 7b наклонены по отношению к направлению по ширине шины в сторону, противоположную наклону вспомогательных канавок 9. Узкие канавки 7b пересекаются с вспомогательными канавками 9 и узкими канавками 7а, образуя сетку канавок. Увеличенные участки 13 канавок имеют увеличенную ширину канавки и сформированы на участках пересечения узких канавок 7а, вспомогательных канавок 9 и узких канавок 7b. Шашки 11 ограничены этими канавками и расположены в шахматном порядке вдоль окружного направления шины. Кроме того, шашки 11 имеют многоугольную форму, такую как восьмиугольник, полученный срезанием углов прямоугольника.

Вспомогательные канавки 9 входят в основную кольцевую канавку 3 и открыты к кромке ТЕ, контактирующей с дорогой. На участке входа в основную кольцевую канавку 3 выполнено устье 15, имеющее большую ширину. Наименьшая ширина w2 вспомогательных канавок 9 находится около устья 15 основной канавки и меньше либо равна ширине w0 узких канавок 7а, 7b. Иными словами, ширина вспомогательных канавок 9 увеличивается наружу в направлении по ширине шины по меньшей мере на одном участке, не примыкающем к основной кольцевой канавке 3, т.е. в сторону от устья 15 основной канавки. В данном варианте осуществления изобретения ширина w2 равна ширине w0 узких канавок 7а, 7b, но при этом может быть и меньше. Кроме того, в данном варианте осуществления изобретения ширина устья 15 основной канавки больше, чем ширина w2, однако может быть меньше, либо равна ширине w2. Ширина вспомогательных канавок 9 изменяется наружу в направлении по ширине шины ступенчато от наименьшей ширины w2 до величин w3, w4 и w5, тем не менее ширина канавки может изменяться постепенно. Следует отметить, что ширина вспомогательных канавок 9 предпочтительно изменяется ступенчато, что дает большую краевую зону и более надежное улучшение сцепных и тормозных характеристик движения по льду.

В данном варианте осуществления изобретения множество узких канавок 8, наклоненных во взаимно противоположных направлениях, образуют сетчатый рисунок на центральной полосе 5а и ограничивают множество шашек 12а, 12b. Шашки 12а, примыкающие к основным кольцевым канавкам 3, являются шестиугольными, а шашки 12b являются восьмиугольными.

В шине вышеуказанной конструкции основные кольцевые канавки 3, узкие канавки 7а, 7b и вспомогательные канавки 9 обеспечивают дренажные свойства, улучшают характеристики контакта шашек с дорогой и характеристики движении по льду. Поскольку ширина вспомогательных канавок 9 увеличивается наружу в направлении по ширине шины, обеспечивается получение высоких дренажных свойств. Малая ширина вспомогательных канавок 9 с внутренней стороны в направлении по ширине шины обеспечивает площадь контакта полос шины с дорогой и улучшает характеристики движения по льду.

Вспомогательные канавки 9 входят в основную кольцевую канавку 3 и открыты к кромке ТЕ протектора, контактирующей с дорогой. За счет этого обеспечивается свободное перемещение воды между основными кольцевыми канавками 3, вспомогательными канавками 9 и узкими канавками 7а, 7b и, кроме того, вода может отводиться наружу от кромки ТЕ протектора, контактирующей с дорогой, за счет чего дополнительно улучшаются дренажные свойства. Кроме того, наименьшая ширина вспомогательных канавок 9 меньше, либо равна, чем ширина 7а, 7b узких канавок, что дополнительно обеспечивает жесткость шашек, улучшает характеристики контакта с дорогой и характеристики движения по льду.

Плечевые полосы 5b с обеих сторон экваториальной плоскости шины образуют рисунок, который линейно симметричен относительно указанной плоскости шины и смещен в окружном направлении шины. Иными словами, изнутри наружу в направлении по ширине шины все вспомогательные канавки 9 наклонены по отношению к направлению по ширине шины в одну и ту же сторону вдоль окружного направления шины. За счет наклона вспомогательных канавок 9 в одинаковом направлении обеспечивается получение чрезвычайно хороших дренажных свойств при вращении шины. В данном примере дренажные свойства лучше при вращении шины в направлении стрелки R на фиг. 1. За счет установки шины на транспортное средство так, что она вращается в направлении R при движении транспортного средства вперед, обеспечиваются требуемые дренажные свойства.

В шине в соответствии с данным вариантом осуществления изобретения площадь поверхности каждой шашки 11 протектора составляет 100-200 мм², за счет чего обеспечивается жесткость каждой шашки, улучшается удаление водяной пленки за счет уменьшения расстояния от центральной зоны шашки 11 до внешней границы шашки 11, и дополнительно улучшаются характеристики движения по льду. Аналогичным образом на центральной полосе 5а площадь поверхности шашек 12а, 12b протектора предпочтительно составляет 100-200 мм² для обеспечения дренажных свойств и жесткости шашек.

В шине в соответствии с изобретением шашки 11 имеют форму прямоугольника со срезанными углами и ограничены узкими канавками 7а, 7b и вспомогательными канавками 9, образуя сетчатый рисунок. За счет формирования шашек 11а в виде восьмиугольников, шашек 11b в виде пятиугольников, шашек 11c в виде шестиугольников и шашек 11d в виде семиугольников обеспечивается получение краевого эффекта по отношению к силам разных направлений, и поскольку углы прямоугольника легко отрываются из-за контакта с поверхностью дороги, соответствующие формы, при которых данные участки срезаны или на них выполнены фаски, увеличивают жесткость каждой шашки и устраняют неравномерность износа. Кроме того, шашки 11 расположены так, что одна диагональ при рассмотрении каждой шашки в виде прямоугольника проходит в окружном направлении шины, в результате чего узкие канавки 7а, 7b и вспомогательные канавки 9 наклонены по отношению к окружному направлению и к направлению по ширине шины. За счет такой компоновки улучшаются дренажные свойства в окружном направлении шины по сравнению с вариантом, при котором канавки проходят параллельно направлению по ширине шины.

В шине в соответствии с изобретением увеличенные участки 13 канавок с увеличенной шириной канавки выполнены в зоне пересечения узких канавок 7а, 7b и вспомогательных канавок 9, образующих сетчатый рисунок. Иными словами, шашки 11, примыкающие к увеличенным участкам 13 канавок, имеют форму, при которой углы прямоугольников имеют фаски. Расстояние между шашками, соседними в окружном направлении шины и в направлении по ширине шины с увеличенным участком 13 канавки, больше чем в случае, когда узкие канавки 7а, 7b пересекаются при постоянной ширине канавки. В результате этого увеличивается пропускная способность канавки в отдельных зонах, за счет чего улучшаются дренажные свойства и также улучшаются характеристики при движении по снегу за счет повышения усилия сдвига столба снега на заснеженных дорогах.

В шине в соответствии с изобретением выполнена по меньшей мере одна прорезь 17, в данном примере две или три прорези проходят зигзагообразно в направлении по ширине шины на поверхности каждой шашки 11 протектора. Благодаря прорезям 17 краевой эффект существенно улучшает характеристики движения по льду. Направление, в котором проходят прорези 17, может определяться в соответствии с необходимыми характеристиками. Например, когда необходимыми считаются сцепные или тормозные характеристики, прорези эффективно располагать вдоль направления по ширине шины, а если необходима характеристика сопротивления боковому уводу, эффективным является размещение прорезей с наклоном по отношению к направлению по ширине шины.

Предпочтительно ширина w0 узких канавок 7а, 7b составляет 0,5-3,0 мм. Данный диапазон обеспечивает дренажные свойства и способность удаления водяной пленки, а также обеспечивает жесткость шашек, улучшает характеристики контакта с дорогой и характеристики движения по льду. Если ширина w0 узких канавок 7а, 7b меньше, чем 0,5 мм, дренажные свойства могут не выполняться и может быть снижено удаление водяной пленки, что не позволяет обеспечить должные характеристики контакта с дорогой. Если ширина w0 канавки превышает 3,0 мм, может снизиться жесткость шашки и произойти ухудшение характеристик контакта с дорогой. Кроме того, могут быть получены неудовлетворительные характеристики движения по льду из-за недостаточной площади контакта шины с опорной поверхностью.

Вспомогательные канавки 9 включают первый, прямолинейно проходящий наклонный участок 9а, который сообщается с внешней стороной в направлении по ширине шины устья 15 основной канавки и вторым прямолинейно проходящим наклонным участком 9b, который при изгибе сообщается с внешней стороной, в направлении по ширине шины, первого наклонного участка 9а и доходит до кромки ТЕ протектора, контактирующей с дорогой и проходит за ее пределы. Первый наклонный участок 9а и второй наклонный участок 9b могут плавно переходить один в другой через расположенный между ними криволинейный участок. Первый наклонный участок 9а предпочтительно образует угол α1 с направлением по ширине шины, больший чем угол наклона второго наклонного участка 9b, и более предпочтительно образует угол с направлением по ширине шины, равный 20-60°. Данная конструкция не только обеспечивает дренажные свойства, но также не снижает жесткость шашек, улучшает контакт с дорогой и дополнительно улучшает характеристики движения по льду. Угол α2 наклона второго наклонного участка по отношению к направлению по ширине шины предпочтительно составляет 30° или менее. Такой угол обеспечивает жесткость шашек, ограниченных вспомогательными канавками 9, и устраняет неравномерность износа, которая легко может возникнуть около кромки ТЕ протектора, контактирующей с дорогой.

Направление, в котором проходит устье 15 основной канавки, предпочтительно наклонено по отношению к направлению по ширине шины на угол α3, составляющий 30° или менее. Такая конструкция устраняет снижение жесткости шашек, примыкающих к основным кольцевым канавкам 3, улучшает характеристики контакта с дорогой и устраняет неравномерность износа.

Площадь поверхности шашек 11е протектора, наиболее удаленных наружу в направлении по ширине шины, предпочтительно в два или более раз превышает площадь остальных шашек 11а, 11b, 11с и 11d. Такая площадь повышает сопротивление к неравномерности износа и улучшает характеристики движения по льду.

Далее приводится описание других вариантов осуществления изобретения. На фиг. 2 и 3 представлены подробные виды рисунка протектора шин других вариантов осуществления изобретения. Следует отметить, что для элементов, которые совпадают с элементами шины на фиг. 1, используются одинаковые ссылочные позиции, и их описание не приводится.

На центральной полосе 5а шины 21 на фиг. 2 малые круговые отверстия 25 диаметром 0,5-3 мм и глубиной 0,5-10 мм выполнены в шашках 23, выходят на поверхность и ограничиваются пределами шашек 23 протектора. В остальном конструкция совпадает с конструкцией шины первого варианта осуществления. Формирование таких малых отверстий 25 обеспечивает впитывание водяной пленки между поверхностью протектора и поверхностью дороги, что улучшает характеристики контакта с поверхностью дороги и дополнительно улучшает характеристики движения по льду.

В шине 31 на фиг. 3 основные кольцевые канавки 33 проходят зигзагообразно. Наиболее удаленный внутрь в направлении по ширине шины край 35а шашки 35, примыкающий к наружной стороне основной кольцевой канавки 33, и наиболее удаленный наружу в направлении по ширине шины край 37а шашки 37, примыкающий к внутренней стороне основной кольцевой канавки 33, находятся в одном и том же положении по ширине шины. Шашки 35 и 37 выполнены так, что они не перекрываются в окружном направлении шины. Выполнение основных кольцевых канавок 33 зигзагообразной формы в направлении по ширине шины усиливает краевой эффект, за счет чего улучшаются сцепные и тормозные характеристики на льду и на снегу. Кроме того как в данном варианте изобретении, при формировании основных кольцевых канавок зигзагообразной формы наиболее удаленный наружу край 37а может быть размещен дальше внутрь в направлении по ширине шины, чем наиболее удаленный внутрь край 35а, без совмещения в окружном направлении шины для обеспечения дренажных свойств.

Далее приводится описание оценки характеристик движения по льду для шин, изготовленных в соответствии с изобретением. Все шины в образцах 1-3 и в сравнительных образцах являются радиальными шинами размерности 195/65R15 для легковых автомобилей.

Шина образца 1 имеет рисунок протектора, изображенный на фиг. 1, и ее размеры приведены в таблице 1. Шина образца 2 имеет рисунок протектора, изображенный на фиг. 2, и содержит малые круговые отверстия диаметром 1.5 мм, выходящие на поверхность и ограничивающиеся пределами шашек протектора. В остальном конструкция совпадает с конструкцией шины образца 1.

Шина образца 3 имеет рисунок протектора, изображенный на фиг. 3, в котором основные кольцевые канавки 33 проходят зигзагообразно. Наиболее удаленный внутрь в направлении по ширине шины край шашки, примыкающий к наружной стороне основной кольцевой канавки 33 и наиболее удаленный наружу в направлении по ширине шины край шашки, примыкающий к внутренней стороне основной кольцевой канавки 33, находятся в одном и том же положении по ширине шины. Кроме того, шины сравнительных образцов 1 и 2 имеют соответствующие рисунки протектора, изображенные на фиг. 4 и 5. Конкретные размеры каждой шины приведены в таблице 1.

Шина сравнительного образца 3 имеет рисунок протектора, показанный на фиг. 6. На протекторе имеется четыре основных кольцевых канавки 63а, 63b, проходящих в окружном направлении шины, и пять полос 65, примыкающих к ним (обозначенных от центра в направлении по ширине шины, как центральная полоса, промежуточные полосы и плечевые полосы). Две основные кольцевые канавки 63а, расположенные внутри в направлении по ширине шины, имеют ширину 6,5 мм и глубину 9,0 мм, и две расположенные снаружи в направлении по ширине шины основные кольцевые канавки 63b имеют ширину 5,0 мм и глубину 9,0 мм. На центральной полосе, промежуточных полосах и плечевых полосах ограничено множество шашек боковыми канавками 67, наклоненными в окружном направлении шины. Множество прорезей 69 выполнено в виде зигзагов на каждой шашке.

Эти шины были установлены на транспортные средства, и была произведена оценка тормозных, сцепных характеристик и характеристик сопротивления боковому уводу на обледенелых дорогах.

Испытание по оценке тормозных свойств на льду.

Замерялся тормозной путь со скорости 20 км/ч до полной остановки на обледенелой дороге испытательной трассы, и тормозные свойства оценивались величиной, обратной замеренному расстоянию. Результат оценки выражался в виде индекса, при этом результат для сравнительного образца 3 принимался за 100. Большие величины указывают на более хорошие тормозные свойства на льду. В таблице 1 приведены результаты оценки.

Испытание по оценке сцепных свойств на льду.

Замерялось время на разгон с начальной скорости 10 км/ч до скорости 30 км/ч на обледенелой дороге испытательной трассы, и сцепные свойства оценивались замеренным временем. Результат оценки выражался в виде индекса, при этом результат для сравнительного образца 3 принимался за 100. Большие величины указывают на более хорошие сцепные свойства на льду. В таблице 1 приведены результаты оценки.

Испытание по оценке сопротивления боковому уводу на льду.

Сопротивление боковому уводу на обледенелой кольцевой дороге испытательной трассы замерялось по ощущениям водителя. Результат оценки выражался в виде индекса, при этом результат для сравнительного примера 3 принимался за 100. Большие величины указывают на более высокое сопротивление боковому уводу на льду. В таблице 1 приведены результаты оценки.

Результаты оценки, приведенные в Таблице 1, показывают, что по сравнению с шиной сравнительного примера 3 шины из примеров 1-3 при движении по льду имеют лучшие тормозные свойства, сцепные свойства и более высокое сопротивление боковому уводу.

Промышленная применимость

В соответствии с настоящим изобретением за счет принятия соответствующего рисунка протектора пневматической шины обеспечивается площадь контакта с дорогой без ухудшения дренажных свойств, а также улучшаются характеристики движения по льду.