Результат интеллектуальной деятельности: ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ ШИНА

Область техники

Настоящее изобретение относится к пневматической шине, которая может обеспечить улучшенные дренажные и шумовые характеристики.

Уровень техники

Обычно пневматическая шина содержит протектор, снабженный проходящей в продольном направлении непрерывной основной канавкой и поперечными канавками, соединенными с основной канавкой. В такой пневматической шине возникает резонансный шум столба воздуха из основной канавки в ходе движения, и он распространяется за пределы транспортного средства через поперечные канавки. Традиционно, чтобы снизить такой шум, создаваемый пневматической шиной, предлагают использовать поперечную канавку, включающую участок малой ширины. Поперечная канавка, содержащая участок малой ширины, может способствовать снижению шума посредством распределения резонанса столба воздуха.

К сожалению, поскольку участок поперечной канавки, имеющий малую ширину, может увеличивать сопротивление дренажу, дренажные характеристики шины могут ухудшаться.

Патентная литература

Патентный документ 1: JP H11-245625.

Краткое описание изобретения

Настоящее изобретение разработано в свете описанных выше проблем, и основной его задачей является обеспечение пневматической шины, которая имеет улучшенные дренажные и шумовые характеристики.

В соответствии с настоящим изобретением, обеспечивают пневматическую шину, включающую протектор, снабженный проходящей в продольном направлении непрерывной центральной основной канавкой на экваторе шины или с каждой стороны от экватора шины, парой проходящих в продольном направлении непрерывных плечевых основных канавок, расположенных аксиально снаружи от центральной основной канавки, и парой средних областей контакта с грунтом, каждая из которых расположена между центральной основной канавкой и плечевой основной канавкой с каждой стороны от экватора шины, причем средняя область контакта с грунтом, снабжена внутренними средними поперечными канавками и внешними средними поперечными канавками; каждая внутренняя средняя поперечная канавка включает первую наклонную часть, которая проходит аксиально наружу от центральной основной канавки под углом от 10 до 40° относительно продольного направления шины, и вторую наклонную часть, которая наклонена в противоположном направлении относительно первой наклонной части так, что проходит аксиально внутрь, не достигая центральной основной канавки, и изогнутую часть, соединяющую первую наклонную часть и вторую наклонную часть; каждая внешняя средняя поперечная канавка включает аксиально-внутренний конец, соединенный с внутренней средней поперечной канавкой, и аксиально-внешний конец, соединенный с плечевой основной канавкой; аксиально-внутренний конец внешней средней поперечной канавки соединен со второй наклонной частью аксиально-внутренней средней поперечной канавки, не включая аксиально-внешнюю кромку внутренней средней поперечной канавки, и аксиально-внешняя средняя поперечная канавка наклонена в том же направлении, что и первая наклонная часть внутренней средней поперечной канавки, под углом от 30 до 70° относительно продольного направления шины.

Пневматическая шина по настоящему изобретению позволяет обеспечить улучшенные дренажные и шумовые характеристики.

Краткое описание чертежей

На Фиг. 1 представлен развернутый вид протектора в соответствии с воплощением настоящего изобретения.

На Фиг. 2 представлен увеличенный вид левой стороны Фиг. 1.

Далее описано воплощение настоящего изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи. Как показано на Фиг,1, пневматическая шина (далее может просто упоминаться как «шина») в соответствии с настоящим воплощением, представлена как всесезонная шина для полноприводного транспортного средства. Шина 1 включает протектор 2.

Протектор 2 снабжен парой проходящих в продольном направлении непрерывных центральных основных канавок 3 с каждой стороны от экватора С шины и парой проходящих в продольном направлении непрерывных плечевых основных канавок 4, расположенных аксиально снаружи от каждой центральной основной канавки 3. Таким образом, протектор 2 разделен на области контакта с грунтом, которые включают центральную область 5 контакта с грунтом между центральными основными канавками 3 и 3, пару средних областей 6 контакта с грунтом, каждая из которых находится между центральной основной канавкой 3 и плечевой основной канавкой 4, и пару плечевых областей 7 контакта с грунтом, каждая из которых находится между плечевой основной канавкой 4 и краем Те протектора.

В данном описании края Те протектора являются аксиально-наружными краями пятна контакта с грунтом шины, которое возникает при нормально накаченном нагруженном состоянии шины, т.е. когда шина установлена на стандартный обод колеса (не показан) с углом развала колеса равным нулю, накачена до нормального давления и нагружена стандартной нагрузкой. Если не указано иное, различные размеры шины относятся к размерам, измеренным в нормально накаченном ненагруженном состоянии шины, при котором шина установлена на стандартный обод колеса и накачена до нормального давления, но не нагружена никакой нагрузкой. Ширину TW протектора определяют как аксиальную ширину между краями Те и Те протектора в нормально накаченном ненагруженном состоянии.

Стандартный обод колеса означает обод колеса, официально одобренный или рекомендованный для шины организациями стандартизации, например, стандартный обод колеса представляет собой «стандартный обод», определяемый JATMA (Японская ассоциация производителей автомобильных шин), «мерный обод» в ETRTO (Европейская техническая организация по ободам и шинам) и «расчетный обод» в TRA (Ассоциация по ободам и покрышкам) или т.п.

Нормальное давление означает «максимальное давление воздуха» в JATMA, «давление накачки» в ETRTO и максимальное давление, указанное в таблице «Пределы нагрузок шин при различных давлениях холодной накачки» в TRA, или т.п. Однако, в случае шин легковых автомобилей, стандартное давление единообразно установлено равным 180 кПа.

Стандартная нагрузка представляет собой «максимальную грузоподъемность» в JATMA, «грузоподъемность» в ETRTO и максимальную величину, представленную в вышеуказанной таблице в TRA, или т.п. Однако, в случае шин легковых автомобилей, стандартная нагрузка единообразно установлена равной 88% от максимальной нагрузки шины.

Как показано на Фиг. 2, центральная основная канавка 3 включает повторяющиеся дугообразные части 3а, центр каждой из которых расположен аксиально снаружи. Таким образом, центральная основная канавка 3 проходит волнообразно в продольном направлении шины при соединении дугообразных частей За друг с другом.

Центральная основная канавка 3 включает внешние выступающие части 3i, которые выступают аксиально наружу. Внешние выступающие части 3i представляют собой аксиально-внешние позиции аксиально-внешней кромки 3х канавки. Когда канавка присоединена к определенной позиции аксиально-внешней кромки 3x центральной основной канавки 3, в этой позиции определяют воображаемую невидимую аксиально-внешнюю кромку канавки, так что центральная основная канавка 3 содержит закрытую полость, получаемую посредством плавного продолжения видимой части аксиально-внешней кромки 3x канавки до этой позиции. Тогда внешнюю выступающую часть 3i определяют, используя аксиально-внешнюю кромку 3x канавки, описанную выше. В данном воплощении проиллюстрирована воображаемая внешняя кромка 14 канавки, проходящая от одного конца 13 дугообразной части 3а аксиально-внешней кромки 3x канавки, так что центральная основная канавка 3 содержит закрытую полость. В данном воплощении внешнюю выступающую часть 3i определяют как точку, в которой пересекаются воображаемая внешняя кромка 14 канавки и видимая аксиально-внешняя кромка 3x другой дугообразной части 3а.

Плечевая основная канавка 4 включает повторяющиеся дугообразные части 4а, центр каждой из которых расположен аксиально внутри. Таким образом, плечевая основная канавка 4 проходит волнообразно в продольном направлении шины, при соединении дугообразных частей 4а друг с другом.

Плечевая основная канавка 4 включает внутренние выступающие части 4i, которые выступают аксиально внутрь. Внутренние выступающие части 4i определяют таким же образом как выступающие части 31. А именно, внутренние выступающие части 4i представляют собой аксиально-внутренние позиции аксиально-внутренней кромки 4y канавки. Когда канавка присоединена к определенной позиции аксиально-внутренней кромки 4y плечевой основной канавки 4, в этой позиции определяют воображаемую невидимую аксиально-внутреннюю кромку канавки, так что плечевая основная канавка 4 содержит закрытую полость, получаемую посредством плавного продолжения видимой части аксиально-внутренней кромки 4y канавки до этой позиции. Тогда внутреннюю выступающую часть 4i определяют, используя аксиально-внутреннюю кромку 4y канавки, описанную выше. В данном воплощении проиллюстрирована воображаемая внутренняя кромка 16 канавки, проходящая от одного конца 15 дугообразной части 4а аксиально-внутренней кромки 4y канавки, так что плечевая основная канавка 4 содержит закрытую полость. В данном воплощении внутреннюю выступающую часть 4i определяют как точку, в которой пересекаются воображаемая внешняя кромка 16 канавки и видимая аксиально-внутренняя кромка 4y другой дугообразной части 4а.

Соответствующие дугообразные части За и 4а могут быть выполнены в форме дуги как единое целое. В другом варианте, дугообразные части могут быть выполнены так, что содержат в своем составе прямолинейные участки.

Центральная основная канавка 3 и плечевая основная канавка 4 позволяют обеспечить улучшенные дренажные характеристики, при снижении в них резонансного шума столба воздуха.

Чтобы улучшить вышеописанные преимущества, дугообразная часть За центральной основной канавки 3 предпочтительно имеет радиус R1 от 30 до 100 мм. Для тех же целей, дугообразная часть 4а плечевой основной канавки 4 предпочтительно имеет радиус R2 от 10 до 70 мм.

Предпочтительно центральная основная канавка 3 имеет ширину W1 от 3,0% до 7,0% ширины TW протектора и глубину от 9,0 до 13,0 мм. Предпочтительно плечевая основная канавка 4 имеет ширину W2 от 3,0% до 7,0% ширины TW протектора и глубину от 9,0 до 13,0 мм.

Как показано на Фиг. 1, центральная основная канавка 3 имеет зигзагообразную центральную линию 3G, которая предпочтительно находится на аксиальном расстоянии L1 от экватора С от 5% до 10% ширины TW протектора, чтобы дополнительно улучшить дренажные характеристики. Подобным образом, плечевая основная канавка 4 имеет зигзагообразную центральную линию 4G, которая предпочтительно находится на аксиальном расстоянии L2 от края Те протектора от 15% до 25% ширины TW протектора.

Средняя область 6 контакта с грунтом снабжена внутренними средними поперечными канавками 8 и внешними средними поперечными канавками 9.

Каждая внутренняя средняя поперечная канавка 8 проходит от центральной основной канавки 3. Внутренняя средняя поперечная канавка 8 соединена с плечевой основной канавкой 4 через внешнюю среднюю поперечную канавку 9. Таким образом, вода из центральной основной канавки 3 отводится в плечевые основные канавки 4 через такие поперечные канавки 8 и 9, что улучшает дренажные характеристики.

Как показано на Фиг. 2, каждая внутренняя средняя поперечная канавка 8 включает первую наклонную часть 10, вторую наклонную часть 12, наклоненную в противоположном направлении относительно первой наклонной части 10, и изогнутую часть 11, соединяющую первую наклонную часть 10 и вторую наклонную часть 12.

Первая наклонная часть 10 проходит, например, аксиально наружу от внешней выступающей части 3i центральной основной канавки 3. Первая наклонная часть 10 расположена под углом 91 от 10 до 40° относительно продольного направления шины. Когда угол 91 составляет менее 10°, труднее отводится вода из центральной основной канавки 3 к плечевой основной канавке. Когда угол 91 составляет более 40°, может увеличиваться сопротивление дренажу в ходе прямолинейного движения. Ввиду вышесказанного, угол 91 предпочтительно составляет от 15 до 35°

Вторая наклонная часть 12 наклонена в противоположном направлении относительно первой наклонной части 10 так, что проходит аксиально внутрь. Таким образом, внутренняя средняя поперечная канавка 8 изогнута. Поскольку внутренняя средняя поперечная канавка 8 предотвращает возникновение резонансного шума столба воздуха, можно снизить шум при движении.

Вторая наклонная часть 12 заканчивается, например, не достигая центральной основной канавки 3. Что касается двух соседних внутренних средних поперечных канавок 8, вторая наклонная часть 12 внутренней средней поперечной канавки 8 дополнительно соединена с первой наклонной частью 11 другой внутренней средней поперечной канавки 8, которая находится с нижней стороны на Фиг. 2. В данном воплощении воздух, проходящий через первую наклонную часть 10, разделяется на два потока, проходящие в плечевую основную канавку 4 и вторую наклонную часть 12. Поскольку количество воздуха в плечевой основной канавке 4, поступающего из внутренней средней поперечной канавки 8, снижается, можно дополнительно улучшить шумовые характеристики шины, благодаря уменьшению резонансного шума столба воздуха в плечевой основной канавке 4.

Аксиально-внешняя кромка 10х первой наклонной части 10 внутренней средней поперечной канавки 8 по настоящему воплощению плавно переходит в аксиально-внешнюю кромку 3x дугообразной части 3а. Таким образом, часть воды, протекающей в центральную основную канавку 3, плавно отводится во внутреннюю среднюю поперечную канавку 8. Более того, такая конфигурация кромки 10х канавки позволяет обеспечить высокую жесткость средней области 6 контакта с грунтом.

Внутренняя средняя поперечная канавка 8 имеет центральную линию 10e канавки. Центральная линия 10e имеет первую точку 10е пересечения и вторую точку 12е пересечения. Первая точка 10е пересечения представляет собой точку, в которой пересекаются центральная линия 10e и воображаемая внешняя кромка 14 центральной основной канавки 3. Вторая точка 12е пересечения представляет собой точку, в которой пересекаются центральная линия 10e и центральная линия 12 с второй наклонной части 12. Продольная длина La между первой и второй точками 10е и 12е пересечения составляет не менее 35%, более предпочтительно не менее 40%, но предпочтительно не более 85%, более предпочтительно не более 80% продольной длины Lb первой наклонной части 10. Таким образом, вода под средней областью 6 контакта с грунтом или из центральной основной канавки 3 эффективно отводится в плечевую основную канавку 4 и/или внутреннюю среднюю поперечную канавку 8. Более того, воздух, проходящий через вторую наклонную часть 12, может сталкиваться с аксиально-внутренней кромкой 10y первой наклонной части 10 внутренней средней поперечной канавки 8, так что можно уменьшить резонансный шум столба воздуха.

Чтобы улучшить дренажные характеристики второй наклонной части 12, она предпочтительно наклонена под углом 92 от 8 до 35°, более предпочтительно от 13 до 33°. Угол 62 предпочтительно меньше, чем угол 61.

Чтобы дополнительно улучшить дренажные характеристики шины, первая наклонная часть 10 и вторая наклонная часть 12 в данном воплощении проходят прямолинейно.

Изогнутая часть 11 проходит дугообразно с центром, расположенным аксиально внутри. Изогнутая часть 11 может способствовать улучшению жесткости средней области 6 контакта с грунтом, а также дренажных характеристик. Предпочтительно изогнутая часть 11 имеет центральную линию 11c с радиусом Ra от 15 до 90 мм. Когда радиус Ra слишком большой, трудно уменьшить резонансный шум столба воздуха. Когда радиус Ra слишком мал, может увеличиваться сопротивление дренажу. Более предпочтительно, радиус Ra составляет от 25 до 80 мм.

Ширина W3 внутренней средней поперечной канавки 8 предпочтительно составляет от 40% до 80% ширины W1 центральной основной канавки 3, чтобы дополнительно улучшить дренажные и шумовые характеристики, при сохранении жесткости средней области 6 контакта с грунтом. Из этих же соображений, глубина внутренней средней поперечной канавки 8 предпочтительно составляет от 8,0 до 12,0 мм.

Аксиально-внутренний конец 9i внешней средней поперечной канавки 9 соединен со второй наклонной частью 12 аксиально-внутренней средней поперечной канавки 8, не включая аксиально-внешнюю кромку 8е внутренней средней поперечной канавки 8. Аксиально-внешний конец 9е внешней средней поперечной канавки 9 соединен с плечевой основной канавкой 4. Внешняя средняя поперечная канавка 9 позволяет изменять давление воздуха во внутренней средней поперечной канавке 8 так, что уменьшается резонансный шум столба воздуха во внутренней средней поперечной канавке 8.

В данном воплощении внешняя средняя поперечная канавка 9 соединена с плечевой основной канавкой 4 так, что включает внутреннюю выступающую часть 4i. Предпочтительно аксиально-внутренняя кромка 9у внешней средней поперечной канавки 9 плавно соединена с аксиально-внутренней кромкой 4y дугообразной части 4а плечевой основной канавки 4, чтобы дополнительно улучшить дренажные характеристики.

Предпочтительно продольная длина Lc между аксиально-внутренней кромкой 9i внешней средней поперечной канавки 9 и аксиально-внешней кромкой 8е внутренней средней поперечной канавки 8 составляет не менее 0,5, более предпочтительно не менее 0,6, но предпочтительно не более 2,0, более предпочтительно не более 1,8 ширины W3 внутренней средней поперечной канавки 8. Когда длина Lc слишком мала, может уменьшаться эффект снижения резонансного шума столба воздуха. Когда длина Lc слишком велика, вода в первой наклонной канавке 10 трудно отводится в плечевую основную канавку 4.

Аксиально-внутренний конец внешней средней поперечной канавки 9 определяют как точку пересечения, в которой пересекаются центральная линия 9с внешней средней поперечной канавки 9 и воображаемая аксиально-внешняя кромка 8х внутренней средней поперечной канавки 8. Кроме того, аксиально-внешний конец 9о внешней средней поперечной канавки 9 определяют как точку пересечения, в которой пересекаются воображаемая аксиально-внешняя кромка 16 канавки и центральная линия 9с.

Внешняя средняя поперечная канавка 9 наклонена в том же направлении, что и первая наклонная часть внутренней средней поперечной канавки 8. Таким образом, вода в центральной основной канавке 3 эффективно отводится в плечевую основную канавку 4.

Внешняя средняя плечевая канавка 9 расположена под углом 93 от 30 до 70°, предпочтительно от 40 до 60° относительно продольного направления шины. Когда угол 93 составляет менее 30° или более 70°, может повыситься сопротивление дренажу в направлении плечевой основной канавки 4 из центральной основной канавки 3.

Чтобы дополнительно улучшить как дренажные, так и шумовые характеристики, абсолютная разность θ3-θ1 между углом θ3 внешней средней поперечной канавки 9 и углом 91 первой наклонной канавки 10 предпочтительно составляет не менее 5°, более предпочтительно не менее 10°, но предпочтительно не более 30°, более предпочтительно не более 25°. Когда абсолютная разность θ3-θ1 слишком мала, могут ухудшаться шумовые характеристики, поскольку воздух, проходящий во внешнюю среднюю поперечную канавку 9 и направляемый из первой наклонной части 10, вызывает резонансный шум столба воздуха в плечевой основной канавке 4. Когда абсолютная разность θ3-θ1 слишком велика, может возрастать сопротивление дренажу. Предпочтительно угол θ3 больше, чем угол θ1.

Предпочтительно ширина W4 внешней средней поперечной канавки 9 возрастает в направлении аксиально наружу, чтобы дополнительно улучшить дренажные характеристики в направлении плечевой основной канавки 4. Чтобы дополнительно улучшить шумовые характеристики, ширина W4 предпочтительно составляет от 20% до 75% ширины W2 плечевой основной канавки 4. Из этих же соображений, внешняя средняя поперечная канавка предпочтительно имеет глубину от 6,0 до 11,0 мм.

Центральная область 5 контакта с грунтом снабжена центральными лепестковыми канавками 20, которые проходят от обоих центральных основных канавок 3 в направлении аксиально внутрь, не достигая экватора С шины. Таким образом, центральная область 5 контакта с грунтом выполнена в виде ребра, проходящего непрерывно в продольном направлении шины.

Плечевая область 7 контакта снабжена плечевыми поперечными канавками 21, каждая из которых проходит от плечевой основной канавки 4 в направлении аксиально наружу за пределы края Те протектора, чтобы улучшить дренажные характеристики. Плечевая область 7 контакта с грунтом выполнена в виде ряда 7R плечевых блоков, включающего плечевые блоки 7 В, каждый из которых ограничен плечевой основной канавкой 4, плечевой поперечной канавкой 21 и краем Те протектора.

Плечевые поперечные канавки 21 предпочтительно имеют ширину W5 от 2,0 до 8,0 мм и глубину от 6,0 до 10,0 мм, чтобы улучшить дренажные и шумовые характеристики шины при хорошем балансе.

Хотя предпочтительные воплощения настоящего изобретения описаны подробно, настоящее изобретение не ограничено представленными воплощениями, но может быть модифицировано и реализовано в различных вариантах.

Сравнительные испытания

Изготавливали пневматические шины размером 275/55R20 с основным рисунком протектора, показанным на Фиг. 1, за исключением характеристик, указанных в таблице 1, и определяли их дренажные и шумовые характеристики. Основные технические характеристики шин приведены ниже.

Ширина TW протектора: 225 мм

Центральная основная канавка

Ширина W1 канавки: от 7,2 до 8,2 мм

Глубина канавки: 11,3 мм

Аксиальная длина U/ширина TW протектора: 7%

Плечевая основная канавка

Ширина W2 канавки: от 5,6 до 7,6 мм

Глубина канавки: 11,3 мм

Аксиальная длина L2/ширина TW протектора: 20%

Внутренняя средняя поперечная канавка

Глубина канавки: 8,0 мм

Внешняя средняя поперечная канавка

Глубина канавки: 9,8 мм

Определение дренажных характеристик

Каждую испытываемую шину, установленную на обод 29×9J с внутренним давлением 230 кПа, устанавливали на испытательное транспортное средство четырьмя ведущими колесами с объемом двигателя 5600 см³. Затем на испытательном транспортном средстве осуществляли движение по маршруту испытаний с лужей глубиной 10 мм и длиной 20 м на асфальтовом дорожном покрытии радиусом 100 м, при постепенном увеличении скорости. Затем измеряли поперечное ускорение (поперечное G) транспортного средства и рассчитывали среднее поперечное G передних колес при скоростях от 55 до 80 км/ч. Результаты расчета представлены в виде показателя, исходя из величины сравнительного примера 1, принятой за 100. Чем больше значение показателя, тем лучше характеристики.

Испытания шумовых характеристик

На вышеуказанном испытательном транспортном средстве осуществляли движение со скоростью 60 км/ч на дороге для измерения дорожного шума (грубое асфальтовое дорожное покрытие) и измеряли шум внутри транспортного средства помощью микрофона, установленного вблизи уха водителя со стороны окна, а затем уровень звукового давления при пиковом значении резонансного шума столба воздуха в узкой полосе частот около 240 Гц. Результаты оценки представлены в виде показателя, исходя из величины сравнительного примера 1, принятой за 100. Чем больше значение показателя, тем лучше характеристики.

Результаты представлены в таблице 1.

Результаты испытаний подтверждают, что шины согласно примерам по настоящему изобретению имеют улучшенные шумовые характеристики, так же как и улучшенные дренажные характеристики.

Перечень обозначений

2 - Протектор

3 - Центральная основная канавка

4 - Плечевая основная канавка

6 - Средняя область контакта с грунтом

8 - Внутренняя средняя поперечная канавка

8е - Внешняя кромка внутренней средней поперечной канавки

9 - Внешняя средняя поперечная канавка

10 - Первая наклонная часть

11 - Изогнутая часть

12 - Вторая наклонная часть