Результат интеллектуальной деятельности: ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ ШИНА

Область техники

Настоящее изобретение относится к пневматической шине, в которой можно улучшить ходовую характеристику на заснеженных дорогах при сохранении стабильности рулевого управления, дренажных свойств и ходовой характеристики на обледенелых дрогах.

Уровень техники

В последнее время зимние пневматические шины, такие как нешипованные шины, часто вынуждено эксплуатируют не только на заснеженных и обледенелых дорогах, но и на сухих и влажных дорогах. Соответственно, такие зимние пневматические шины требуют хорошо сбалансированного улучшения не только ходовых характеристик на заснеженных и обледенелых дорогах, но и стабильности рулевого управления и дренажных свойств.

В общем, чтобы улучшить дренажные свойства и ходовую характеристику на заснеженных дорогах, предложена шина с протектором, снабженным основной канавкой большой ширины. Такая шина позволяет плавно отводить воду и снег по протектору к наружной стороне шины. С другой стороны, площадь контакта с грунтом протектора такой шины снижается из-за большой ширины канавки, и, таким образом, жесткость рисунка протектора и силы трения при контакте с дорогой могут уменьшаться. Соответственно, такая шина имеет ухудшенную стабильность рулевого управления и ходовую характеристику на обледенелых дорогах.

Целью настоящего изобретения является обеспечение пневматической шины, в которой можно улучшить ходовую характеристику на заснеженных дорогах при сохранении стабильности рулевого управления, дренажных свойств и ходовой характеристики на обледенелых дрогах.

Краткое описание изобретения

Согласно настоящему изобретению, обеспечивают пневматическую шину с заданным направлением вращения, включающую протектор, снабженный парой проходящих в продольном направлении основных канавок короны, расположенных с обеих сторон от экватора шины; наклонными поперечными канавками, каждая из которых проходит аксиально с внешней стороны шины от каждой основной канавки короны к каждому краю протектора в направлении, противоположном вращению, с обеспечением плечевых блоков между основными канавками короны и краями протектора, и ламелями, причем указанные наклонные поперечные канавки имеют угол наклона от 45 до 85° относительно продольного направления шины; каждый указанный плечевой блок содержит заднюю кромку и переднюю кромку, которая вступает в контакт с дорогой позже, чем задняя кромка, в заданном направлении вращения шины; на виде сверху указанная задняя кромка плавно изогнута и проходит от первого конца, пересекающего стенку указанной основной канавки короны, ко второму концу, пересекающему указанный край протектора, через среднюю точку, которая является центральной относительно первого и второго конца в аксиальном направлении шины; указанная задняя кромка имеет радиус кривизны от 150 до 250 мм, который измеряют как радиус кривизны дуги, проходящей через первый конец, второй конец и среднюю точку, и все ламели, обеспеченные на плечевых блоках, заканчиваются без соединения с задними кромками.

Краткое описание чертежей

На Фиг.1 представлен развернутый вид протектора пневматической шины согласно воплощению настоящего изобретения.

На Фиг.2 представлен увеличенный вид Фиг.1.

На Фиг.3(a) представлен вид в перспективе по линии X-X на Фиг.2.

На Фиг.3(b) представлен вид спереди Фиг.3(a).

Подробное описание изобретения

Воплощение настоящего изобретения описано далее со ссылками на прилагаемые чертежи.

Как показано на Фиг.1, пневматическая шина (здесь и далее также называемая просто «шина») в соответствии с настоящим изобретением подходит для применения в качестве нешипованной шины для легковых автомобилей с несимметричным рисунком протектора с заданным направлением R вращения шины. Заданное направление R вращения шины обозначают, например, на боковине шины (не показано).

В этом воплощении протектор 2 шины снабжен парой основных канавок 3 короны, которые расположены с обеих сторон от экватора С шины и проходят непрерывно в продольном направлении шины, и наклонными поперечными канавками 4, которые проходят аксиально с внешней стороны шины от каждой основной канавки 3 короны по меньшей мере к каждому краю Te протектора. Благодаря наличию канавок 3 и 4 протектор 2 разделен на область 5 контакта с грунтом короны между основными канавками 3 короны и ряды 6R плечевых блоков, включающие плечевые блоки 6, ограниченные основными канавками 3 короны, наклонными поперечными канавками 4 и краями Te протектора.

Область 5 контакта с грунтом короны и плечевые блоки 6 снабжены ламелями S, соответственно. Поскольку эти ламели S содержат кромки, выходящие на поверхность протектора, можно достичь большой силы трения на обледенелой дороге и капиллярного эффекта, что приводит к улучшению ходовой характеристики на обледенелой дороге.

Здесь, края Te протектора представляют собой аксиально-внешние края на пятне контакта с грунтом и аксиальное расстояние между краями Te и Te протектора представляет собой ширину TW протектора. Пятно контакта с грунтом представляет собой площадь контакта с грунтом протектора 2 при угле развала колеса, равном нулю, когда шина установлена на стандартный обод, накачена до нормального внутреннего давления и нагружена стандартной нагрузкой. Также, размеры и т.п. участков шины измерены в стандартном ненагруженном состоянии, при котором шина установлена на стандартный обод колеса и накачена до нормального давления, но не нагружена никакой нагрузкой, если не указанное иное.

Стандартный обод колеса представляет собой обод, официально установленный для каждой шины организациями стандартизации, т.е. JATMA (Японская ассоциация производителей автомобильных шин), T&RA (Ассоциация по ободам и шинам), ETRTO (Европейская техническая организация по ободам и шинам) и т.п. Стандартный обод представляет собой «стандартный обод» в системе JATMA, «мерный обод» в системе ETRTO, «расчетный обод» в системе T&RA или т.п.

Нормальное давление представляет собой давление воздуха шины, устанавливаемое организациями стандартизации описанными выше. Например, нормальное давление представляет собой «максимальное давление воздуха» в системе JATMA, «давление накачки» в ETRTO, максимальную величину давления, указанную в таблице «Пределы нагрузок шин при различных давлениях холодной накачки» в системе TRA, или т.п.

Стандартная нагрузка шины представляет собой нагрузку шины, устанавливаемую организациями стандартизации, описанными выше. Например, стандартная нагрузка представляет собой «максимальную грузоподъемность» в системе JATMA, «грузоподъемность» в системе ETRTO и 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, стандартное давление и стандартная нагрузка устанавливают равными 180 кПа и 88% от максимальной нагрузки шины, соответственно, без изменений.

Каждая основная канавка 3 короны включает аксиально-внутреннюю кромку 3с, которая проходит прямолинейно в продольном направлении шины, и аксиально-внешнюю кромку 3t, которая проходит зигзагообразно в продольном направлении шины. Внешняя кромка 3t основной канавки 3 короны включает наклоненные части, проходящие аксиально наружу шины в направлении, противоположном направлению вращению шины. Такие основные канавки 3 короны позволяют плавно отводить воду в обратном направлении вдоль внутренней кромки 3с канавки и придают более высокую жесткость области 5 контакта с грунтом, поэтому можно улучшить дренажные свойства и стабильность рулевого управления. Также можно улучшить ходовые характеристики на заснеженной и обледенелой дороге, благодаря аксиальным составляющим наклонных частей на внешней кромке 3t канавки.

Для достижения вышеописанных эффектов, ширина W1 основных канавок 3 короны предпочтительно составляет не менее 1,2% и, более предпочтительно, не менее 1,5% ширины TW протектора. Также, ширина W1 основных канавок 3 короны предпочтительно составляет не более 6,7% и, более предпочтительно, не более 6,5% от ширины TW протектора. Кроме того, глубина (не показана) основных канавок 3 короны предпочтительно составляет не менее 7,0 мм, более предпочтительно, не менее 7,3 мм, более предпочтительно, не более 8,5 мм и, еще более предпочтительно, не более 8,2 мм.

Центральная линия 3G каждой основной канавки 3 короны предпочтительно расположена на аксиальном расстоянии от 2,5 до 20% ширины TW протектора от экватора С шины для поддержания хорошо сбалансированной жесткости протектора 2. Чтобы дополнительно улучшить жесткость протектора 2 при хорошем балансе, центральная линия 3G канавки предпочтительно расположена на аксиальном расстоянии от 5 до 15% ширины TW протектора от экватора С шины.

Наклонные поперечные канавки 4 проходят аксиально с внешней стороны шины от каждой основной канавки 3 короны к каждому краю протектора в направлении, противоположном направлению вращения шины. Такие наклонные поперечные канавки 4 позволяют отводить воду и снег, попадающие в них или в основные канавки 3 короны, в направлении краев Te протектора при вращении шины, и тем самым можно улучшить дренажные свойства и ходовую характеристику на заснеженных дорогах при хорошем балансе.

В данном воплощении, на виде сверху, каждая наклонная поперечная канавка 4 плавно изогнута в направлении, противоположном направлению вращения шины. Такие наклонные поперечные канавки 4 позволяют увеличить поперечную жесткость вокруг краев Te протектора, и таким образом можно улучшить стабильность рулевого управления при поддержании дренажных свойств и ходовой характеристики на заснеженных дорогах при хорошем балансе.

Наклонные поперечные канавки 4 имеют угол наклона 01 от 45 до 85° относительно продольного направления шины. Если углы 01 составляют менее 45°, жесткость плечевых блоков 6 может снижаться, и поэтому тяговое усилие, достигаемое плечевыми блоками, также может снижаться. С другой стороны, если углы 01 составляют более 85°, сопротивление отводу воды наклонных поперечных канавок может увеличиться, и может легко возникать явление аквапланирования. С этой точки зрения, углы 01 предпочтительно составляют от 50 до 80°.

В данном воплощении ширина W2 наклонных поперечных канавок 4 плавно возрастает от каждой основной канавки 3 короны в направлении аксиально наружу шины. Соответственно, воду или снег в наклонных поперечных канавках 4 плавно отводят наружу шины с краев Te протектора.

Чтобы улучшить вышеописанные эффекты, ширина W2 предпочтительно составляет не менее 5 мм, более предпочтительно, не менее 8 мм, более предпочтительно, не более 15 мм и, более предпочтительно, не более 12 мм. Кроме того, глубина (не показана) наклонных поперечных канавок 4 предпочтительно составляет от 6 до 12 мм. Каждый плечевой блок 6 включает заднюю кромку 6s и переднюю кромку 6k, которая вступает в контакт с дорогой позже, чем задняя кромка 6s, когда шина вращается в заданном направлении R вращения. На виде сверху задняя кромка 6s плавно изогнута, причем в воплощении представлена единственная дуга. Такая задняя кромка 6s позволяет поддерживать жесткость плечевого блока 6 и снизить сопротивление отводу воды наклонной поперечной канавки 4, и тем самым можно улучшить стабильность рулевого управления, дренажные свойства и ходовую характеристику на обледенелой и заснеженной дороге при хорошем балансе.

Как показано на Фиг.2, задняя кромка 6s проходит от первого конца 7а, пересекая аксиально внешнюю стенку 3t канавки основной канавки 3 короны, ко второму концу 7b, пересекая край Te протектора, через среднюю точку 7c, которая является центральной относительно первого конца 7а и второго конца 7c в аксиальном направлении шины. Единственная дуга Ku, которая проходит через первый конец 7а, второй конец 7b и среднюю точку 7c, близка или совпадает по форме с задней кромкой 6s.

Радиус кривизны Ra единственной дуги Ku, которая проходит через первый конец 7а, второй конец 7b и среднюю точку 7c, составляет от 150 до 250 мм. Когда радиус кривизны Ra составляет менее 150 мм, ходовые характеристики на обледенелой и заснеженной дороге и жесткость плечевых блоков 6 ухудшаются. С другой стороны, когда радиус кривизны Ra составляет более 250 мм, ухудшаются дренажные свойства. При радиусе кривизны Ra от 150 до 250 мм, можно дополнительно улучшить стабильность рулевого управления, дренажные свойства и ходовые характеристики на обледенелой и заснеженной дороге при хорошем балансе. Также, чтобы улучшить вышеописанные эффекты, радиус кривизны Ra предпочтительно составляет от 170 до 230 мм.

На каждом плечевом блоке 6 отсутствуют ламели, содержащие концы, соединенные с задней кромкой 6s. Более того, на каждом плечевом блоке 6 отсутствуют канавки, содержащие концы, соединенные с задней кромкой 6s. А именно, все ламели S, обеспеченные на плечевых блоках 6, заканчиваются без соединения с задними кромками 6s. Такие плечевые блоки 6 обеспечивают высокое тяговое усилие, благодаря высокой жесткости вокруг задних кромок 6s, и поэтому можно улучшить стабильность рулевого управления и ходовые характеристики на обледенелой и заснеженной дороге.

Чтобы дополнительно улучшить вышеописанные эффекты, каждый плечевой блок 6 в соответствии с настоящим воплощением содержит заднюю часть 6Е в пределах продольной длины 4 мм, более предпочтительно, 6 мм от задней кромки 6s, где отсутствует ламель или канавка.

Каждый плечевой блок 6 согласно настоящему воплощению снабжен дополнительной канавкой 8, которая проходит от передней кромки 6k к задней кромке 6s и заканчивается в плечевом блоке 6. Такая дополнительная канавка 8 может отводить воду или снег в направлении, противоположном направлению вращения шины, что улучшает дренажные свойства.

Как показано на Фиг.2, если наименьшее расстояние L2 между концом 8а дополнительной канавки 8 и задней кромкой 6s слишком велико, дренажные свойства ухудшаются. С другой стороны, если расстояние L2 слишком мало, снижается жесткость блока. С этой точки зрения, расстояние L2 составляет от 8 до 23% продольной длины L3 плечевого блока 6 на краю Te протектора.

Каждая дополнительная канавка предпочтительно наклонена аксиально наружу шины в направлении, противоположном направлению вращения шины, для улучшения дренажных свойств, поскольку воду с протектора отводят аксиально наружу шины при вращении шины.

В данном воплощении дополнительная канавка 8 имеет ширину W3 (показано на Фиг.1), которая постепенно возрастает в направлении, противоположном направлению вращения шины. Соответственно, воду из дополнительной канавки 8 плавно отводят в направлении, противоположном направлению вращения шины.

Ширина W3 дополнительной канавки 8 предпочтительно составляет от 3,5 до 7,5 мм для хорошо сбалансированного улучшения дренажных свойств и стабильности рулевого управления. Здесь, указанная выше ширина W3 представляет собой ширину, измеренную в центральной части в продольном направлении дополнительной канавки 8. Кроме того, глубина D3 (показано на Фиг.3(b)) дополнительной канавки 8 в центральной части составляет от 3,5 до 8,5 мм.

Как показано на Фиг.2, каждый плечевой блок 6 виртуально разделяют на аксиально-внутреннюю часть 10 блока и аксиально-внешнюю часть 11 блока воображаемой дополнительной канавкой 8v, которая проходит от конца 8а дополнительной канавки 8 к задней кромке 6s, равномерно продолжая каждую стенку 8е. Внешняя часть 11 блока характеризуется аспектным отношением La/Wa ее максимальной продольной длины La к ее максимальной аксиальной ширине Wa, а внутренняя часть 10 блока характеризуется аспектным отношением Lb/Wb ее максимальной продольной длины Lb к ее максимальной аксиальной ширине Wb. При этом, аспектное отношение La/Wa внешней части 11 блока предпочтительно составляет от 0,45 до 0,75 аспектного отношения Lb/Wb внутренней части 10 блока. Если аспектное отношение La/Wa внешней части 11 блока слишком велико по сравнению с этим отношением внутренней части 10 блока, жесткость внешней части 11 блока снижается, и, таким образом, стабильность рулевого управления может ухудшаться. С другой стороны, если аспектное отношение La/Wa внешней части 11 блока слишком мало по сравнению с этим отношением внутренней части 10 блока, жесткость внутренней части 10 блока и дренажные свойства могут ухудшаться. С этой точки зрения, аспектное отношение La/Wa внешней части 11 блока предпочтительно составляет от 0,50 до 0,70 аспектного отношения Lb/Wb внутренней части 10 блока.

Как показано на Фиг.1, ламели S включают зигзагообразные ламели S1, проходящие в форме зигзага, и прямолинейные ламели S2, проходящие прямолинейно. Каждая прямолинейная ламель S2 расположена в ближайшей позиции от краев Te протектора, а именно прямолинейные ламели S2 расположены с аксиально внешней стороны от зигзагообразных ламелей S1.

Зигзагообразные ламели S1 согласно настоящему воплощению сформированы в виде полуоткрытых ламелей или полностью открытых ламелей, каждая из которых имеет по меньшей мере один конец, соединенный с основной канавкой 3 короны или дополнительной канавкой 8. Поскольку зигзагообразные ламели S1 имеют длинные кромки по сравнению с прямолинейными ламелями, можно улучшить ходовую характеристику на обледенелых дорогах.

Как показано на Фиг.3(a), зигзагообразная ламель S1 согласно настоящему воплощению имеет трехмерную конфигурацию, называемую «миура-ори», которая имеет открытый верхний конец, выходящий на поверхность протектора 2 с зигзагообразной частью, и открытая сверху зигзагообразная часть проходит к нижней части протектора, образуя зигзаг вдоль направления длины ламели. Поскольку части блока, обращенные друг к другу через ламель, могут жестко зацепляться, ламель «миура-ори» улучшает жесткость плечевых блоков 6, и тем самым также можно улучшить стабильность рулевого управления.

Как показано на Фиг.2, зигзагообразные ламели S1 на каждом плечевом блоке 6 (здесь и далее данные ламели также называют «плечевые зигзагообразные ламели 15») расположены в продольном направлении шины 1, на расстоянии друг от друга, и проходят вдоль наклонных поперечных канавок 4. Поскольку, благодаря плечевым зигзагообразным ламелям 15, каждый плечевой блок 6 хорошо сцепляется с обледенелой дорогой можно улучшить ходовую характеристику на обледенелых дорогах.

Как показано на Фиг.3(a) и 3(b), по меньшей мере одна плечевая зигзагообразная ламель 15 предпочтительно снабжена перемычкой 16 в центральной части в направлении длины, что уменьшает ее глубину. Перемычка 16 позволяет предотвратить закупоривание ламели 15, и, таким образом, можно дополнительно улучшить ходовую характеристику на обледенелых дорогах. В частности, перемычка 16 предпочтительно обеспечена на плечевых зигзагообразных ламелях 15а (показано на Фиг.2), расположенных с внешней стороны в продольном направлении блока 6.

Чтобы улучшить вышеописанный эффект, глубина D4b зигзагообразной ламели 15а на перемычке 16 предпочтительно составляет от 0,25 до 0,55 максимальной глубины D4a плечевой зигзагообразной ламели 15а, а длина W4 перемычки 16 предпочтительно составляет от 0,1 до 0,3 всей длины L4 плечевой зигзагообразной ламели 15а.

Каждая прямолинейная ламель S2 согласно настоящему воплощению сформирована в виде закрытой с обоих концов ламели и заканчивается в плечевом блоке 6. При использовании таких прямолинейных ламелей S2 с закрытыми концами вблизи края Te протектора, где действует большая боковая сила в ходе движения на повороте, возрастает жесткость аксиально-внешней части плечевого блока 6, и тем самым можно улучшить стабильность рулевого управления. Однако прямолинейные ламели S2 могут быть заменены зигзагообразными ламелями типа «миура-ори».

Как показано на Фиг.1, область 5 контакта с грунтом короны снабжена поперечными канавками 13 короны.

Поперечные канавки 13 короны включают первые поперечные канавки 13а короны, наклоненные в одну сторону (вверх направо в данном воплощении) относительно продольного направления шины, и вторые поперечные канавки 13b короны, наклоненные в другую сторону (вверх налево в данном воплощении) относительно продольного направления шины. Также первая и вторая поперечные канавки 13а, 13b короны поочередно расположены в продольном направлении шины. Благодаря этому, как видно на виде сверху, в области 13 контакта с грунтом короны обеспечены блоки треугольной формы.

Ширина как первой поперечной канавки 13а короны, так и второй поперечной канавки 13b короны постепенно возрастает в направлении, противоположном направлению вращения. Каждая первая поперечная канавка 13а короны плавно соединена с каждой наклонной поперечной канавкой 4, показанной с правой стороны на Фиг.1, через основную канавку 3 короны. Также каждая вторая поперечная канавка 13b короны плавно соединена с каждой наклонной поперечной канавкой 4, показанной с левой стороны на Фиг.1, через основную канавку 3 короны, а именно продолжение центральной линии 4G каждой наклонной поперечной канавки 4 проходит через каждую поперечную канавку 13 короны, соответственно. Поскольку воду в области контакта с грунтом короны непрерывно и плавно отводят из поперечных канавок 13 короны в наклонные поперечные канавки 4, можно улучшить дренажные свойства.

Чтобы улучшить вышеописанные эффекты, при поддержании как стабильности рулевого управления, так и ходовой характеристики на обледенелой дороге ширина W5 поперечных канавок 13 короны предпочтительно составляет от 55 до 95% ширины W2 наклонных поперечных канавок 4. Также глубина D5 (не показана) поперечных канавок 13 короны предпочтительно составляет от 2 до 8 мм.

Настоящее изобретение более конкретно описано и пояснено посредством последующих примеров и сравнительных примеров. Следует понимать, что настоящее изобретение не ограничено данными примерами.

Сравнительные испытания

Были изготовлены пневматические шины размером 195/65R15 идентичной внутренней конструкции и с одинаковым рисунком протектора, как показано на Фиг.1, за исключением элементов, представленных в таблице 1. Общие технические характеристики и методы испытания приведены ниже.

Ширина протектора TW: 150 мм

Основная канавка короны

Отношение W1/TW: от 5,0 до 6,5%

Глубина: 8,5 мм

Наклонная поперечная канавка

Ширина W2: от 5 мм до 15 мм

Глубина: от 4,5 мм до 8,5 мм

Дополнительная канавка:

Ширина W3: от 3,5 до 7,5 мм

Глубина D3: 7,5 мм

Поперечная канавка короны:

Глубина D3: 3,5 мм

Ламель:

Максимальная глубина D4a: от 4,0 мм до 8,0 мм

Ходовые характеристики на заснеженной, обледенелой и сухой дорогах

Испытываемые шины монтировали на обода колес 15×6JJ с внутренним давлением 210 кПа и устанавливали на автомобиль (автомобиль FF с объемом двигателя 2000 см³), водитель-испытатель проводил испытания автомобиля на заснеженной, обледенелой и сухой (асфальтовое покрытие) дорогах, соответственно, и оценивал стабильность рулевого управления в показателях чувствительности при движении на повороте, жесткости шин и характеристики сцепления. Результаты представлены в таблице 1 с помощью показателя, основанного на результате, полученном для сравнительного примера 1, принятом за 100, при этом чем больше величина, тем лучше характеристика.

Испытания тягового усилия на заснеженных дорогах

Вышеуказанный испытательный автомобиль прогоняли по прямолинейному маршруту длиной 50 м на заснеженной дороге и измеряли время пробега для каждой испытываемой шины. Обратная величина от времени пробега представлена в таблице 1 с помощью показателя, основанного на результате, полученном для сравнительного примера 1, принятом за 100, при этом чем больше величина, тем лучше характеристика.

Испытания ходовой характеристики на влажном дорожном покрытии (испытания поперечного аквапланирования)

Вышеуказанный испытательный автомобиль прогоняли по круговому маршруту радиусом 100 м на асфальтированной дороге с лужами глубиной 10 мм и длиной 20 м, при постепенном увеличении скорости. Затем измеряли поперечную составляющую ускорения (поперечное G) автомобиля и рассчитывали среднее поперечное G передних колес при скорости от 55 до 80 км/ч. Результаты расчетов представлены с помощью показателя, где за 100 принята величина, полученная для сравнительного примера 1. Чем больше величина, тем лучше характеристика.

Как видно из результатов испытаний, характеристики шин по примерам согласно настоящему изобретению эффективно улучшены по сравнению с такими характеристиками шин по сравнительным примерам.