Результат интеллектуальной деятельности: ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ ШИНА

Уровень техники

Настоящее изобретение относится к пневматической шине, более конкретно к конструкции опорного элемента, который может быть включен в зимнюю шину, а также в летнюю шину, для улучшения характеристик на заснеженной дороге, в особенности характеристики поперечного сцепления, без ухудшения других характеристик.

До настоящего времени, для улучшения характеристик на заснеженной дороге обычно применяют рисунки протектора блочного типа, состоящие из блоков с нарезанными на них канавками, и увеличивают процентное содержание площади нарезанных канавок.

Однако, при таких мерах, с увеличением процентного содержания площади нарезанных канавок жесткость рисунка снижается и существует тенденция ухудшения стабильности вождения в ходе движения на сухом дорожном покрытии. Более того, поскольку объем канавок возрастает, существует тенденция увеличения уровня следующих шумов: шума шага рисунка, возникающего, когда края канавок контактируют с дорогой; шума насоса, возникающего, когда сжатый воздух выходит струей из канавки, и резонансного шума, возникающего из-за явления резонанса воздуха в широкой продольной канавке.

В опубликованной заявке на патент Канады №2006573 раскрыта пневматическая шина с улучшенными характеристиками на заснеженной дороге без ухудшения других характеристик. Как показано на Фиг.7, данная шина снабжена опорными элементами (а) с выступами (с) в виде ребер. Чтобы улучшить тяговое усилие в ходе движения на заснеженных дорогах, выступ в виде ребра обеспечивают с обеих сторон в продольном направлении с поверхностями (cS) стенок, выступающими от поверхности опорного элемента (а). Выступ (с) в виде ребра имеет верхнюю поверхность (с), переходящую в поверхность опорного элемента (а). Такие выступы в виде ребер позволяют улучшить поперечное сцепление на заснеженных дорогах, чтобы предотвратить боковой занос.

Краткое описание изобретения

Таким образом, целью настоящего изобретения является обеспечение пневматической шины, в которой улучшают характеристики на заснеженных дорогах, в особенности поперечное сцепление, для предотвращения бокового заноса в ходе движения по заснеженным дорогам, без ухудшения других характеристик.

В соответствии с настоящим изобретением, пневматическая шина включает:

протектор, содержащий поверхность протектора и края протектора,

пару бортов,

пару боковин, проходящих между протектором и бортами, каждая из которых содержит опорный элемент в качестве радиально-внешней части, проходящей радиально внутрь от края протектора,

поверхность опорного элемента снабжена рядом выступов, расположенных в продольном направлении шины, где

каждый из выступов содержит радиально-внешнюю поверхность стенки, поднимающуюся от поверхности опорного элемента, радиально-внутреннюю поверхность стенки, поднимающуюся от поверхности опорного элемента, и верхнюю поверхность, проходящую между радиально-внутренней поверхностью стенки и радиально-внешней поверхностью стенки, и

радиально-внешняя поверхность стенки начинает подниматься от поверхности опорного элемента на определенном расстоянии от края протектора, так что минимальное радиальное расстояние Kmin от края протектора до выступа составляет от 5 до 15 мм.

Кроме того, пневматическая шина в соответствии с настоящим изобретением может быть обеспечена следующими возможными признаками:

радиальная ширина W выступа составляет по меньшей мере 1 мм, но не более 10 мм;

радиально-внутренняя поверхность стенки снабжена в центральной в продольном направлении части углублением, вдавленным в направлении радиально наружу;

шина имеет скругленные плечи, так что поверхность опорного элемента плавно переходит в поверхность 2S протектора без образования углового участка;

высота Hi внутренней поверхности стенки, выступающая от поверхности опорного элемента, составляет больше, чем высота Но внешней поверхности стенки, выступающая от поверхности опорного элемента.

Следовательно, когда в ходе движения по заснеженной дороге начинается боковой занос, поскольку шина углубляется в снег, радиально-внутренние поверхности стенки выступов зацепляются за заснеженную дорогу и сопротивляются боковому заносу. Таким образом улучшается поперечное сцепление.

С другой стороны, в ходе движения на непокрытых снегом дорогах, поскольку минимальное радиальное расстояние Kmin составляет от 5 мм или более, выступы с трудом контактируют с поверхностью дороги, даже если асфальтовое дорожное покрытие изрезано колеями, следовательно, можно избежать отрицательного влияния на другие характеристики, например, стабильность вождения и т.п., что возможно, когда происходит контакт с поверхностью дороги.

Как пояснено, такой эффект для улучшения поперечного сцепления на заснеженных дорогах может быть получен независимо от того, является ли шина зимней или летней. Таким образом, настоящее изобретение можно применять не только для зимних шин, а также для летних шин.

Когда его применяют для летних шин, даже в сочетании с типом шин с цепью противоскольжения, которая позволяет обеспечить большое тяговое усилие, но поперечное сцепление, благодаря выступам поперечное сцепление возрастает и хорошие характеристики на заснеженном дорожном покрытии могут быть обеспечены.

В данной заявке, включая описание и формулу изобретения, различные размеры, позиции и т.п. шины относятся к характеристикам, измеренным в нормально накаченном ненагруженном состоянии шины, если не указано иное.

Нормально накаченное ненагруженное состояние представляет собой состояние, при котором шина установлена на стандартный обод колеса и накачена до нормального давления, но не нагружена никакой нагрузкой.

Указанное ниже нормально накаченное нагруженное состояние представляет собой состояние, при котором шина установлена на стандартный обод колеса, накачена до нормального давления и нагружена стандартной нагрузкой шины.

Стандартный обод представляет собой обод, официально одобренный или рекомендованный для шины организациями стандартизации, т.е. JATMA (Япония и Азия), T&RA (Северная Америка), ETRTO (Европа), TRAA (Австралия), STRO (Скандинавия), ALAPA (Латинская Америка), 1ТТАС (Индия) и т.п., действующими в регионе, где шину изготавливают, продают или используют. Нормальное давление и стандартная нагрузка шины представляют собой максимальное давление воздуха и максимальную нагрузку шины для шины, определенные теми же организациями в таблице давление воздуха/максимальная нагрузка или в подобном перечне. Например, стандартный обод колеса представляет собой «стандартный обод», определенный в системе JATMA (Японская ассоциация производителей автомобильных шин), «мерный обод» в системе ETRTO (Европейская техническая организация по ободам и шинам), «расчетный обод» в системе TRA (Ассоциация по ободам и покрышкам) или т.п. Нормальное давление представляет собой «максимальное давление воздуха» в системе JATMA, «давление накачки» в системе ETRTO, максимальную величину, указанную в таблице «Пределы нагрузок шин при различных давлениях холодной накачки» в системе TRA или т.п. Стандартная нагрузка представляет собой «максимальную грузоподъемность» в системе JATMA, «грузоподъемность» в системе ETRTO, максимальную величину, указанную в таблице «Пределы нагрузок шин при различных давлениях холодной накачки» в системе TRA или т.п. Однако в случае шин для легковых автомобилей нормальное давление единообразно устанавливают равным 180 кПа.

Края протектора представляют собой аксиально наружные края пятна контакта с грунтом (угол схождения=0) при нормально накаченном нагруженном состоянии.

Ширина протектора представляет собой аксиальное расстояние между краями протектора, измеренное при нормально накаченном ненагруженном состоянии шины.

Краткое описание чертежей

На Фиг.1 представлен вид поперечного сечения пневматической шины согласно воплощению настоящего изобретения.

На Фиг.2 представлен развернутый неполный вид протектора шины, демонстрирующий рисунок протектора.

На Фиг.3 представлен вид в перспективе, демонстрирующий выступ.

На Фиг.4 представлен вид поперечного сечения выступа для пояснения его назначения.

На Фиг.5А-5Н представлены виды в перспективе, демонстрирующие другой пример выступа.

На Фиг.6А представлен вид поперечного сечения пневматической шины с округлыми плечами согласно другому воплощению настоящего изобретения.

На Фиг.6В представлен вид поперечного сечения выступа для пояснения его назначения.

На Фиг.7 представлен неполный вид в перспективе опорного элемента шины известного уровня техники, демонстрирующий выступы.

Описание предпочтительных воплощений

Далее подробно описаны воплощения настоящего изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи.

В соответствии с настоящим изобретением, как показано на Фиг.1, пневматическая шина 1 включает протектор 2, пару боковин 3, пару бортов 4, каждый из которых содержит бортовое кольцо 5 внутри, каркас 6, проходящий между бортами 4 через протектор 2 и боковины 3, и брекерный пояс 7, расположенный радиально снаружи каркаса 6 в протекторе.

В нижеследующих воплощениях пневматическая шина 1 в соответствии с настоящим изобретением представляет собой шину для легкового автомобиля.

Каркас 6 состоит по меньшей мере из одного слоя 6А кордов, расположенных радиально под углом от 75 до 90° относительно экватора С шины, проходящего между бортами 4 через протектор 2 и боковины 3, загибаясь вокруг бортового кольца 5 в каждом борту 4 от аксиально-внутренней стороны аксиально наружу шины с образованием пары загибов 6b и основной части 6а между ними. В данном примере каркас 6 состоит из единственного слоя 6А кордов, расположенных радиально под углом 90° относительно экватора С шины.

Брекерный пояс 7 включает по меньшей мере два перекрестных слоя 7А и 7В из высокомодульных кордов, например, стальных кордов и т.п., например, расположенных под углом от 10 до 40° относительно продольного направления шины для усиления почти по всей ширине протектора 2. Брекерный пояс 7 в данном примере состоит только из двух перекрестных слоев 7А и 7В, каждый из которых изготовлен из кордов, расположенных параллельно относительно друг друга, так что корды в одном слое пересекают корды другого слоя.

В воплощении, представленном на Фиг.1 и Фиг.2, пневматическая шина 1 является нешипованной шиной.

Протектор 2 снабжен канавками протектора, включающими основные продольные канавки 8, проходящие непрерывно в продольном направлении шины, и поперечные канавки 9, проходящие в поперечном направлении относительно основных продольных канавок 8, так что протектор 2 разделен на множество блоков В, определяющих блочный тип рисунка.

Каждый из блоков В снабжен аксиально проходящими ламелями 11.

Основные продольные канавки 8 в данном примере включают аксиально-внутреннюю основную продольную канавку 8i и аксиально-внешнюю основную продольную канавку 8о, расположенные с каждой стороны экватора С шины.

Кольцевая область между двумя аксиально-внутренними основными продольными канавками 8i разделена в продольном направлении аксиально-внутренними поперечными канавками 9i на два ряда аксиально-внутренних блоков Bi, расположенных в продольном направлении шины.

Каждая кольцевая область между аксиально-внутренними и аксиально-внешними основными продольными канавками 8i и 8о разделена в продольном направлении средними поперечными канавками 9m на ряд средних блоков Bm, расположенных в продольном направлении шины.

Каждая кольцевая область снаружи аксиально-внешней основной продольной канавки 8о разделена в продольном направлении аксиально-внешними поперечными канавками 9о на ряд аксиально внешних блоков Во, расположенных в продольном направлении шины.

В данном воплощении узкая продольная канавка 10, проходящая в продольном направлении шины, расположена между аксиально-внутренней и аксиально-внешней основными продольными канавками 8i и 8о так, что она подразделяет средний ряд блоков на продольный ряд аксиально-внутренних средних блоков Bmi и продольный ряд аксиально-внешних средних блоков Bmo.

Пневматическая шина 1 в соответствии с настоящим изобретением снабжена на поверхности 3SB каждого опорного элемента рядом 20R выступов 20, расположенных в продольном направлении шины с интервалами.

Поверхность 3SB опорного элемента определяют как радиально-внешнюю часть поверхности 3S боковины 3, которая проходит радиально внутрь от края Те протектора.

Как показано на Фиг.3, выступ 20 начинает выступать из поверхности 3SB опорного элемента на определенном расстоянии радиально внутрь от края Те протектора и проходит радиально внутрь, а также проходит в продольном направлении шины так, что продольная длина L становится больше, чем радиальная ширина W, а именно с образованием вытянутой в продольном направлении формы.

Выступ 20 содержит радиально-внутреннюю поверхность 211 стенки и радиально-внешнюю поверхность 21о стенки, которые поднимаются от поверхности 3SB опорного элемента, и верхнюю поверхность 22 (или аксиально-внешнюю поверхность), проходящую между радиально-внутренней и радиально-внешней поверхностями 21i и 21о стенки.

Предпочтительно продольная длина L выступа 20 составляет от 5 до 30 мм и высота Н выступа 20, выступающая от поверхности 3SB опорного элемента, составляет от 1 до 3 мм.

Радиальная ширина W выступа 20 по поверхности 3SB опорного элемента составляет по меньшей мере 1, но не более 10 мм.

Минимальное радиальное расстояние Kmin от края Те протектора до выступа 20 составляет от 5 до 15 мм. В случае Фиг.1 минимально радиальное расстояние Kmin наблюдается между краем Те протектора и внешним краем радиально-внешней поверхности 21о стенки.

Таким образом, когда в ходе движения по заснеженному дорожному покрытию начинается боковой занос, поскольку шина углубляется в снег, радиально-внутренние поверхности 21i стенок выступов зацепляются за заснеженную дорогу и сопротивляются боковому заносу. Таким образом улучшают поперечное сцепление.

Поскольку минимальное радиальное расстояние Kmin составляет от 5 мм или более, когда происходит движение по сухим дорогам (даже если асфальтовое дорожное покрытие изрезано колеями), выступы 20 с трудом контактируют с поверхностью дороги, следовательно, возможно избежать отрицательного влияния на другие характеристики, например, стабильность вождения и т.п.

Кроме того, выступ 20 обеспечен с обеих сторон в продольном направлении шины боковыми поверхностями 23, которые поднимаются от поверхности 3SB опорного элемента. Таким образом, боковые поверхности 23 зацепляются в заснеженной дороге и позволяют обеспечить тяговое усилие.

Если длина L составляет менее 5 мм или высота Н составляет менее 1 мм, тогда площадь внутренней поверхности 21i стенки становится недостаточной для увеличения поперечного сцепления.

Если радиальная ширина W составляет менее 1 мм, прочность выступа 20 становится недостаточной.

Если радиальная ширина W составляет более 10 мм, глубина внутренней поверхности 21i стенки от поверхности снега снижается и трение о снег снижается, таким образом, становится трудным улучшить поперечное сцепление.

Если высота Н становится более 3 мм, выступ 20 легко изгибается и становится трудным обеспечивать крепкое сцепление с твердой заснеженной поверхностью дороги для улучшения поперечного сцепления.

В продольной центральной части внутренней поверхности 21i стенки, углубление 24, вдавленное в направлении радиально наружу, может быть обеспечено для большего захвата снега, чтобы увеличить расстояние и тем самым улучшить поперечное сцепление. Все или некоторые выступы 20 могут быть снабжены таким углублением 24.

Благодаря углублению 24 выступ 20 снабжен областью 25 минимальной ширины, в которой радиальная ширина W минимальна. Радиальная ширина W возрастает ступенчато или постепенно от области 25 минимальной ширины в направлении каждого края выступа 20 в продольном направлении, и продольные концы сформированы в виде области 26 максимальной ширины, где радиальная ширина W максимальна, чтобы сохранить площадь поверхностей 23 боковины, позволяющую обеспечить силу сцепления.

Даже если радиальную ширину W изменяют, максимальная величина Wmax радиальной ширины W ограничена указанным выше диапазоном (от 1 до 10 мм).

В примере, представленном на Фиг.2 и 3, внутренняя поверхность 21i стенки снабжена U-образным углублением 24, и радиальная ширина W ступенчато возрастает от области 25 минимальной ширины в направлении продольных краев (или поверхностей 23 боковины).

Однако также возможно выполнение углублений различной формы, например, V-образной формы, как показано на Фиг.5А, 5В и 5F, в форме дуги, как показано на Фиг.5С и т.п., отдельно или в сочетании (включая U-образную форму).

Более того, как показано на Фиг.5В, 5D и 5F, например, внешняя поверхность 21о стенки может быть снабжена углублением 27, вдавленным в направлении радиально внутрь, отдельно или в сочетании с углублением 24 на внутренней поверхности 21i стенки.

В любому случае, чтобы сохранить достаточное трение по снегу, предпочтительно внутренняя поверхность 21i стенки, включающая углубление 24, пересекает поверхность 3SB опорного элемента под углом от 90 до 45°. Более конкретно, как показано на Фиг.1, в поперечном сечении шины, включающем ось вращения шины, угол 9 между внутренней поверхностью 21i стенки и поверхности 3SB опорного элемента составляет от 90 до 45 градусов. Это также справедливо для случая поверхностей 23 боковины и внешней поверхности 21о стенки, а именно, их углы пересечения с поверхностью 3SB опорного элемента предпочтительно составляет от 90 до 45 градусов.

Более того, чтобы увеличить трение и тем самым улучшить поперечное сцепление, предпочтительно, как показано на Фиг.5Н, высота Hi внутренней поверхности 21i стенки, выступающая от поверхности 3SB опорного элемента, больше, чем высота Но внешней поверхности 21о стенки, выступающая от поверхности 3SB опорного элемента. В данном случае возможно снизить вероятность контакта выступа с небольшими объектами, такими как камни на поверхности дороги и также с самой поверхностью дороги в ходе движения на повороте.

Даже если выступающую высоту Н изменяют, максимальную величину Hmax выступающей высоты Н задают в указанном выше диапазоне (от 1 до 3 мм).

Более того, предпочтительно максимальная величина Hmax обеспечивают на радиально-внутренней поверхности 21i стенки независимо от того, сформировано ли углубление 24 или нет. Другими словами, радиально-внутренняя поверхность 21i стенки имеет максимальную величину Hmax по всей продольной длине.

Продольное расстояние (интервалы) D между выступами 20 в ряду 20R предпочтительно составляет от 15 до 40 мм. Если оно составляет более 40 мм, поскольку число выступов 20 снижается, становится трудным улучшить характеристики на заснеженной дороге. Если оно составляет менее 15 мм, становится затруднительным сцепление поверхностей 23 боковин со снегом, следовательно, тяговое усилие не может быть увеличено.

В случае, если рисунок протектора является однонаправленным рисунком, предпочтительно, как показано на Фиг.5Е и 5F, радиальная ширина Wa задней внешней торцевой поверхности 23а выступа больше, чем радиальная ширина Wb передней внешней торцевой поверхности 23b выступа, чтобы увеличить тяговое усилие. Следует отметить, что «задняя сторона» и «передняя сторона» соответствует задней стороне и передней стороне, соответственно, наблюдаемым на пятне контакта с грунтом шины в направлении перемещения, когда шина вращается в заданном направлении вращения.

В воплощении, представленном на Фиг.1, пневматическая шина 1 имеет так называемые квадратные плечи, когда поверхности 3SB опорных элементов пересекают поверхность 2S протектора с образованием угловых участков.

На Фиг.6А представлено другое воплощение, в котором пневматическая шина 1 имеет так называемые округлые плечи, где поверхности 3SB опорных элементов переходят в поверхность 2S протектора.

Выступ 20 может проявлять свою функцию более эффективно в сочетании с такими округлыми плечами.

Изначально шина с квадратными плечами обладает разумной характеристикой сцепления вследствие образования угловых участков на краях Те протектора. Напротив, шина с округлыми плечами имеет более низкое поперечное сцепления, из-за отсутствия угловых участков на краях Те протектора. В случае округлых плеч, как показано на Фиг.6(В), угол α поверхности 3SB опорного элемента относительно поверхности дороги меньше, чем угол в случае квадратных плеч. Таким образом, когда возникает боковой занос, выступы 20, сформированные на округлых плечах, проявляют свою функцию для обеспечения поперечного сцепления более эффективно, чем на квадратных плечах.

Представленные выше воплощения представляют нешипованные шины. Но настоящее изобретение может быть использовано для летней шины. Следует упомянуть, что главное отличие внешнего вида летней шины от нешипованной шины состоит в том, что не обеспечивают большого количества ламелей. Другими словами, рисунок протектора, представленный на Фиг.2, можно получить для летней шины путем снижения количества ламелей 11.

Как можно видеть из представленного выше описания, выступы 20 почти не зависят от рисунка протектора, типа шины, летней или зимней, и типа плеча, квадратного или округлого.

Сравнительные испытания (1)

Для подтверждения преимуществ настоящего изобретения изготавливали нешипованные шины размером 195/65R15 с внутренней конструкцией, представленной на Фиг.1, и рисунком протектора блочного типа, представленным на Фиг.2 и испытывали на характеристики на заснеженной дороге.

Шины имели квадратную форму плеч, как показано на Фиг.1, и поверхность каждого опорного элемента обеспечивали пятьюдесятью шестью выступами с равномерным продольным шагом. За исключением технических характеристик, представленных в таблице 1, все шины имели одинаковые технические характеристики.

При испытаниях шины, установленные на обода размером 15×6,5J и накаченные до 200 кПа, устанавливали на испытательный легковой автомобиль с объемом двигателя 2000 см³ (FF, Япония). Испытательный автомобиль совершал движение по заснеженной дороге по маршруту испытаний при температуре окружающей среды -5°С, и при этом водитель-испытатель оценивал тяговое усилие и поперечное сцепление по десятибалльной шкале.

Результаты представлены в таблице 1, причем чем больше величина, тем лучше характеристика.

Как показано в таблице 1, нешипованные шины в соответствии с настоящим изобретением были улучшены по поперечному сцеплению.

Сравнительные испытания (2)

Изготавливали летние шины размером 175/65R15 с внутренней конструкцией, представленной на Фиг.1, и реберным типом рисунка протектора (не показан), и испытывали на характеристики на заснеженной дороге с использованием типа шин с цепью противоскольжения. Шины имели округлую форму плеч, как показано на Фиг.6А, и поверхность каждого опорного элемента обеспечивали семьюдесятью восьмью выступами при периодическом продольном шаге. За исключением технических характеристик, представленных в таблице 2, все шины имели одинаковые технические характеристики.

Испытания осуществляли таким же образом, как представлено выше. Результаты представлены в таблице 2, где чем больше величина, тем лучше характеристика.

Как видно из таблицы 2, летние шины в соответствии с настоящим изобретением также имели улучшенное поперечное сцепление в сочетании с типом шин с цепью противоскольжения.