ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ ШИНА
PNEUMATIC TYRE

Настоящее изобретение относится к пневматической шине, более конкретно к однонаправленному рисунку протектора, позволяющему улучшить характеристики на влажном дорожном покрытии и характеристики на заснеженном дорожном покрытии без ухудшения стабильности вождения.
Чтобы улучшить характеристики на влажном дорожном покрытии и характеристики на заснеженном дорожном покрытии пневматической шины с рисунком протектора блочного типа, предлагают увеличивать ширину канавок протектора для улучшения дренажа и самопроизвольного выбрасывания снега из канавок протектора. В решениях с увеличением ширины канавок протектора соответственно уменьшается площадь контакта с грунтом, таким образом, снижается жесткость рисунка и ухудшается стабильность вождения.
Описание изобретения
Таким образом, целью настоящего изобретения является обеспечение пневматической шины, в которой характеристики на влажном дорожном покрытии и характеристики на заснеженном дорожном покрытии могут быть улучшены без ухудшения стабильности вождения.
В соответствии с настоящим изобретением пневматическая шина включает:
протектор, снабженный однонаправленным рисунком протектора с заданным направлением вращения шины,
где с каждой стороны от экватора шины протектор снабжен продольной канавкой, проходящей непрерывно в продольном направлении, и основными наклонными канавками, каждая из которых проходит от края протектора к продольной канавке с наклоном в заданном направлении вращения шины, и угол их наклона постепенно снижается относительно продольного направления с образованием ряда расположенных в продольном направлении блоков, каждый из которых ограничен в аксиальном направлении продольной канавкой и в продольном направлении ограничен основными наклонными канавками,
угол наклона каждой основной наклонной канавки, измеренный на краю протектора, составляет от 60 до 120° относительно продольного направления,
ширина каждой из основных наклонных канавок постепенно возрастает в направлении аксиально наружу от продольной канавки,
ширина продольной канавки меньше на концах с задней стороны плечевых блоков, чем на концах с передней стороны плечевых блоков, и
плечевые блоки снабжены вспомогательными наклонными канавками, каждая из которых проходит от одной из основных наклонных канавок в направлении заданного вращения шины и заканчивается на расстоянии от 2 до 7 мм от следующей основной наклонной канавки.
Пневматическая шина в соответствии с настоящим изобретением может дополнительно характеризоваться следующими признаками:
ширина продольной канавки на концах с передней стороны плечевых блоков составляет от 1,1 до 1,6 ширины продольной канавки на концах с задней стороны плечевых блоков;
край каждого из указанных плечевых блоков, прилегающих к продольной канавке, включает продольный отрезок, проходящий параллельно продольному направлению шины в направлении к концу с передней стороны указанного аксиально-внутреннего края, и наклонный отрезок, проходящий от конца с передней стороны продольного отрезка к концу с передней стороны указанного аксиально-внутреннего края, при наклоне к аксиально-внешней стороне;
угол пересечения вспомогательной наклонной канавки с основной наклонной канавкой составляет от 55 до 85° и
ширина вспомогательной наклонной канавки постепенно возрастает от закрытого конца к открытому концу.
Таким образом, благодаря вращению шины, основные наклонные канавки могут плавно отводить воду или снег, поступающие в них, в направлении краев и характеристики на влажном дорожном покрытии и характеристики на заснеженном дорожном покрытии могут быть улучшены. Этому способствует ширина основных наклонных канавок, постепенно возрастающая в направлении аксиально-внешней стороны от продольной канавки. Поскольку угол основных наклонных канавок на краях протектора ограничен особым образом, чтобы не снижать поперечную жесткость (твердость) протектора вблизи краев протектора, характеристики на влажном дорожном покрытии и характеристики на заснеженном дорожном покрытии могут быть улучшены и стабильность вождения может быть улучшена. Более того, вспомогательные наклонные канавки могут собирать воду, присутствующую между плечевым блоком и поверхностью дороги, и отводить ее в основные наклонные канавки, эффективно используя вращение шины. Более того, поскольку концы с задней стороны вспомогательных наклонных канавок закрыты, отведение воды в основные наклонные канавки может быть улучшено и снижение поперечной жесткости плечевого блока может быть ограничено, следовательно, стабильность вождения и характеристики на заснеженном дорожном покрытии могут быть улучшены при хорошем балансе. Поскольку ширина продольной канавки периодически снижается на концах с задней стороны плечевых блоков, вода из продольной канавки может быть отведена в основные наклонные канавки, благодаря вращению шины, и характеристики на влажном дорожном покрытии могут быть улучшены.
Здесь, в описании и формуле изобретения, различные размеры, позиции и т.п. шины относятся к нормально накаченному ненагруженному состоянию шины, если не указанное иное.
Нормально накаченное ненагруженное состояние представляет собой состояние, в котором шина установлена на стандартный обод и накачена до нормального давления, но не находится под нагрузкой.
Упоминаемое ниже нормально накаченное нагруженное состояние представляет собой состояние, в котором шина установлена на стандартный обод и накачена до нормального давления и нагружена стандартной нагрузкой.
Стандартный обод представляет собой обод колеса, официально утвержденный или рекомендованный для шины организациями стандартизации, т.е. JATMA (Япония и Азия), T&RA (Северная Америка), ETRO (Европа), TRAA (Австралия), STRO (Скандинавия), ALAPA (Латинская Америка), ITTAC (Индия) и т.п., которые действуют в регионе, в котором шину изготавливают, продают или используют. Нормальное давление и стандартная нагрузка шины представляют собой максимальное давление воздуха и максимальную нагрузку шины, определяемые такими организациями в таблице давление воздуха/максимальная нагрузка или в подобных перечнях. Например, стандартный обод колеса представляет собой «стандартный обод» определяемый 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 внутреннее давление представляет собой «максимальное давление воздуха» в системе JATMA, «давление накачки» в системе ETRTO, максимальную величину давления, приведенную в таблице «Пределы нагрузок шин при различных давлениях холодной накачки» в системе TRA, и т.п. Стандартная нагрузка представляет собой «максимальную грузоподъемность» в системе JATMA, «грузоподъемность» в системе ETRTO и максимальное значение, приведенное в вышеуказанной таблице в системе TRA, или т.п. Однако в случае легковых автомобилей нормальное давление и стандартная нагрузка шины единообразно определены значениями 180 кПа и 88% от максимальной нагрузки шины соответственно.
Края протектора Te представляют собой аксиально-внешние края пятна контакта с грунтом (угол развала=0) в нормально накаченном нагруженном состоянии.
Ширина TW протектора представляет собой аксиальное расстояние между краями Te протектора, измеренная в нормально накаченном ненагруженном состоянии шины.
Краткое описание чертежей
На Фиг.1 представлен развернутый вид протектора пневматической шины в соответствии с настоящим изобретением, демонстрирующий рисунок протектора.
На Фиг.2 представлен крупный план центральной части Фиг.1. На Фиг.3 представлен развернутый неполный вид протектора пневматической шины в соответствии с настоящим изобретением.
Описание воплощений
Далее воплощения настоящего изобретения описаны более подробно со ссылками на прилагаемые чертежи.
Настоящее изобретение может быть пригодно для нешипованной шины. На чертежах пневматическая шина в соответствии с настоящим изобретением представляет собой нешипованную радиальную шину для легковых автомобилей. Шина имеет однонаправленный рисунок протектора с заданным направлением R вращения. Обычно заданное направление R вращения указывают на боковине шины (не показано).
В данном воплощении, как показано на Фиг.1, одна половина однонаправленного рисунка протектора со стороны экватора С шины смещена в продольном направлении относительно половины с другой стороны экватора С шины, в остальном рисунок по существу симметричен относительно экватора С шины.
С каждой стороны экватора C шины протектор 2 снабжен продольной канавкой 3, проходящей непрерывно в продольном направлении шины, таким образом, в аксиальном направлении протектор 2 разделен на центральную область 5 между двумя продольными канавками 3 и на пару плечевых областей, каждая из которых расположена между продольной канавкой и краем Te протектора. Каждая плечевая область снабжена основными наклонными канавками 4, проходящими от продольной канавки 3 к краю Те протектора, разделяя в продольном направлении плечевую область на ряд 6R расположенных в продольном направлении плечевых блоков 6.
Как характерно для нешипованной шины, по всей площади протектора 2, включающей центральную область 5 и плечевые блоки 6, обеспечены ламели S. Ламели S в данном воплощении представляют собой зигзагообразные ламели. В общем, каждая ламель наклонена относительно аксиального направления шины и продольного направления.
Аксиально-внутренний край 3c продольной канавки 3 выполнен в виде прямолинейного края, параллельного продольному направлению шины, чтобы сгладить поток воды в продольной канавке 3, и сохранить жесткость центральной области 5, и тем самым улучшить характеристики на влажном дорожном покрытии и стабильность вождения при хорошем балансе. Аксиально-внешний край 3t продольной канавки 3 выполнен в виде зигзагообразного края, чтобы улучшить характеристики на заснеженном дорожном покрытии. Центральная по ширине линия 3G продольной канавки 3 соответственно имеет форму зигзага. Здесь ширину канавки измеряют перпендикулярно центральной по ширине линии канавки, если не указано иное.
Ширина продольной канавки 3 изменяется в продольном направлении шины таким образом, что ширина W1a, измеренная на концах с задней стороны 6s плечевых блоков 6, меньше, чем ширина W1b, измеренная на концах с передней стороны 6k плечевых блоков 6.
Предпочтительно, ширина W1b составляет не менее 1,1, более предпочтительно, не менее 1,2, но не более 1,6, более предпочтительно, не более 1,5 ширины W1a. Таким образом, используя вращение шины, воду в продольной канавке 3 направляют в основные наклонные канавки 4, чтобы отвести с краев протектора. Для улучшения данного эффекта, ширина W1b предпочтительно составляет от 4 до 7% ширины TW протектора.
Что касается положения продольной канавки 3, аксиальное расстояние La между экватором C шины и центральной по ширине линией 3G продольной канавки 3 составляет не менее 6%, предпочтительно, не менее 8%, но не более 14%, предпочтительно, не более 12% ширины TW протектора, чтобы оптимизировать баланс жесткости между центральной областью и плечевой областью для обеспечения стабильности вождения.
Чтобы плавно отводить воду или снег в основные наклонные канавки 4 в направлении к краям, используя вращение шины, и тем самым улучшать характеристики на влажном дорожном покрытии и характеристики на заснеженном дорожном покрытии, каждая основная наклонная канавка 4 изогнута в виде дуги, выпуклой в направлении, противоположном заданному направлению R вращения шины, так что угол 91 центральной по ширине линии основной наклонной канавки 4 относительно продольного направления шины постепенно возрастает от продольной канавки 3 к краю протектора. Угол θ1 составляет не менее 40°, предпочтительно, не менее 50°, но не более 140°, предпочтительно, не более 130°. Более того, на краю Te протектора угол 91 (или 911), предпочтительно, составляет не менее 60°, более предпочтительно, не менее 70°, еще более предпочтительно, не менее 80°, но не более 120°, более предпочтительно, не более 110°, еще более предпочтительно, не более 100°, чтобы не снижать поперечную жесткость (твердость) области протектора вблизи краев Te протектора, подвергающихся относительно большому давлению на грунт при движении на повороте.
Ширина W2 основных наклонных канавок 4 постепенно возрастает от центральной канавки 3 в направлении аксиально наружу. Чтобы обеспечить дренаж воды или снега из основных наклонных канавок 4 в направлении к краю протектора, ширина W2t основной наклонной канавки 4 на краю Te протектора предпочтительно составляет не менее 1,1, более предпочтительно, не менее 1,2, но не более 2,0, более предпочтительно, не более 1,8 ширины W2c основной наклонной канавки 4 в точке K пересечения основных наклонных канавок 4 с продольной канавкой 3. Если ширина W2t составляет более 2,0 ширины W2c, жесткость плечевого блока 6 может снижаться и стабильность вождения ухудшается. Ширина W2 предпочтительно составляет не менее 3,5 мм, более предпочтительно, не менее 4,0 мм, но не более 6,0 мм, более предпочтительно, не более 5,5 мм.
Аксиально-внутренний край 8 плечевого блока 6, граничащий с продольной канавкой 3 включает наклонный отрезок 10, проходящий от конца 10b с передней стороны края 8 в направлении к концу 8а с задней стороны края 8 с наклоном аксиально внутрь, и продольный отрезок 9, проходящий параллельно продольному направлению шины от конца 9b с задней стороны наклонного отрезка 10 в направлении к концу 8а с задней стороны 8а края 8 (в данном примере к концу 8а с задней стороны, как показано на Фиг.2). Таким образом, воду из продольной канавки 3 плавно отводят в основные наклонные канавки 4, поскольку шина вращается в предполагаемом направлении R шины.
Каждый из плевых блоков 6 снабжен вспомогательной наклонной канавкой 7, чтобы собирать воду, присутствующую между плечевыми блоками 6 и поверхностью дороги и отводить ее в основные наклонные канавки 4, благодаря вращению шины.
Вспомогательная наклонная канавка 7 проходит от основной наклонной канавки 4 с передней стороны блока в направлении заданного направления R вращения шины и заканчивается, не доходя до основной наклонной канавки 4 с задней стороны блока, чтобы ограничить направление потока воды в направлении, противоположном направлению R вращения шины, и таким образом улучшить дренаж. Расстояние LC до конца вспомогательной наклонной канавки 7 от основной наклонной канавки 4 с задней стороны составляет не более 7 мм, предпочтительно, не более 6 мм, чтобы эффективно собирать воду. Однако расстояние LC составляет не менее 2 мм, предпочтительно, не менее 3 мм, чтобы предотвратить излишнее снижение жесткости области между концом 7а и основной наклонной канавкой 4 и предотвратить повреждения данной области при эксплуатации шины.
Таким образом, плечевой блок 6 содержит внешнюю часть 6А блока со стороны края Te протектора вспомогательной наклонной канавки 7 и внутреннюю часть 6В блока со стороны экватора С шины вспомогательной наклонной канавки 7.
Угол 62 пересечения вспомогательной наклонной канавки 7 с основной наклонной канавкой 4 предпочтительно составляет не более 85°, более предпочтительно, не более 80°, чтобы сгладить дренаж из вспомогательной наклонной канавки 7 к основной наклонной канавке 4.
Однако угол θ2 предпочтительно составляет не менее 55°, более предпочтительно, не менее 60°, чтобы не снижать жесткость внутренней части 6В блока между вспомогательной наклонной канавкой 7 и основной наклонной канавкой 4 и тем самым предотвратить ухудшение стабильности вождения.
Предпочтительно вспомогательная наклонная канавка 7 наклонена к краю Te протектора от своего закрытого конца 7а к открытому концу, соединенному с основной наклонной канавкой 4, чтобы улучшить дренаж из вспомогательной наклонной канавки 7 к основной наклонной канавке 4 и не снизить жесткость внутренней части 6В блока, предотвращая уменьшение ширины внутренней части 6В блока.
Предпочтительно, ширина W3 вспомогательной наклонной канавки 7 постепенно увеличивается от конца с задней стороны к концу с передней стороны для обеспечения достаточной жесткости плечевого блока 6 и ограничения направления потока воды в направлении, противоположном направлению вращения шины.
Отношение W3b/W3a ширины W3b на конце с передней стороны к ширине W3a на конце с задней стороны предпочтительно составляет не менее 1,2, более предпочтительно, не менее 1,3, но не более 1,7, более предпочтительно, не более 1,6.
Ширина W3 предпочтительно составляет не менее 3,5 мм, более предпочтительно, не менее 4,0 мм, но не более 7,5 мм, более предпочтительно, не более 7,0 мм.
Расстояние Lu от края Te протектора до конца 7G1 центральной по ширине линии 7G вспомогательной наклонной канавки 7 предпочтительно составляет от 50 до 80% максимальной аксиальной ширины W6 плечевого блока 6, чтобы обеспечить жесткость внешней части 6А блока, подвергающейся воздействию относительно большой поперечной силы в ходе движения на повороте, и в то же время надежно отводить воду, присутствующую между поверхностью дороги и внутренней частью 6В блока, подвергающейся воздействию относительно большого давления на грунт в ходе прямолинейного движения.
Для обеспечения данных эффектов предпочтительно глубина продольной канавки 3 составляет от 7,0 до 8,5 мм и глубина основных наклонных канавок 4 составляет от 3,6 до 8,0 мм. А глубина вспомогательной наклонной канавки 7 составляет не менее 80%, предпочтительно, не менее 90%, но не более 120%, предпочтительно, не более 110% глубины основной наклонной канавки 4.
В центральной области 5 первая и вторая центральные наклонные канавки 13 и 14 расположены поочередно в продольном направлении шины и проходят от одной продольной канавки 3 к другой с наклоном относительно аксиального направления шины сначала в одном продольном направлении, а затем в другом продольном направлении, поочередно. Например, на Фиг.2, первые центральные наклонные канавки 13 проходят снизу вверх слева направо, а вторые центральные наклонные канавки 14 проходят сверху вниз слева направо.
Конец 14b с передней стороны второй центральной наклонной канавки 14 и конец 13а с задней стороны первой центральной наклонной канавки 13 расположены рядом и выходят в расположенную слева продольную канавку 3. Конец 13b с передней стороны первой центральной наклонной канавки 13 и конец 14а с задней стороны второй центральной наклонной канавки 14 расположены рядом и выходят в расположенную справа продольную канавку 3. Таким образом, центральная область 5 разделена на ряд 5А расположенных в продольном направлении треугольных блоков.
В данном воплощении ширина первой и второй наклонных канавок 13 и 14 постепенно возрастает от концов 13а и 14а с задней стороны к концам 13b и 14b с передней стороны. Концы 13b и 14b с передней стороны (открытые концы) первой и второй наклонных канавок 13 и 14 соответственно расположены на продолжении центральных по ширине линий 4G основных наклонных канавок 4, чтобы воду, находящуюся между центральной областью 5 и поверхностью дороги, эффективно отводить в основные наклонные канавки 4 из центральных наклонных канавок 13 и 14 и тем самым улучшить характеристики на влажном дорожном покрытии.
Для улучшения данного эффекта ширина W4 и W5 первой и второй наклонных канавок 13 и 14 на концах 13b и 14b с передней стороны предпочтительно составляет не менее 55%, более предпочтительно, не менее 65% ширины W2c основной наклонной канавки 4. Однако ширина W4 и W5 предпочтительно составляет не более 95%, более предпочтительно, не более 85% ширины W2c, чтобы предотвратить снижение жесткости центральной области 5 до недопустимого уровня.
На Фиг.3 представлена модификация вышеуказанной пневматической шины, которая является другим воплощением настоящего изобретения. В данном воплощении, чтобы эффективно отводить поток воды, находящейся в продольной канавке 3 (поток воды от задней стороны к передней стороне), в основные наклонные канавки 4, обеспечен направляющий выступ T на конце 8а с задней стороны аксиально-внутреннего края 8 каждого плечевого блока 6. Выступ T имеет треугольную форму. В результате, по сравнению с описанным выше воплощением, край 4е с задней стороны плечевого блока 6 (или край с передней стороны основной наклонной канавки 4) проходит дальше в продольную канавку 3, и аксиально-внутренний край 8 блока 6 дополнительно включает наклонный отрезок 15, соединяющий аксиально-внутренний конец 4е1 края 4е и указанный выше продольный отрезок 9, с наклоном относительно продольного направления шины.
Сравнительные испытания
На основании рисунка протектора, представленного на Фиг.1, пневматические шины размером 195/65R15 (размер обода 15×6JJ) с техническими характеристиками, представленными в таблице1, изготавливали и испытывали.
Общие технические характеристики были следующими:
ширина протектора TW: 178 мм
продольная канавка:
ширина W1a: 4,5% TW
глубина: 8,5 мм
позиция La: от 9 до 11% TW
основные наклонные канавки
ширина W2c: 2,8% TW
глубина: от 4,5 до 8,5 мм
вспомогательные наклонные канавки:
ширина W3a: 3,1% TW
глубина: 8,5 мм
позиция Lu: 70% ширины W6
первая и вторая центральные наклонные канавки:
ширина W4 и W5: 70% W2c
глубина: 2,5 мм
ламели
ширина: от 0,8 до 1,0 мм
глубина: от 2,3 до 7,0 мм
Испытания характеристик на заснеженном дорожном покрытии и стабильности вождения на сухом дорожном покрытии
3
Испытываемые шины устанавливали на легковой заднеприводной автомобиль с объемом двигателя 2000 см и прогоняли по заснеженному дорожному покрытию и сухому асфальтовому покрытию маршрута испытаний. Водитель-испытатель оценивал характеристики на заснеженном дорожном покрытии и чувствительность рулевого управления, ощущение жесткости, сцепление с дорогой и т.п. (Давление шины: 200 кПа). Результаты представлены в таблице 1 с использованием показателя, основанного на результатах сравнительного примера 1, принятого за 100, при этом чем больше величина, тем лучше характеристика.
Характеристики на влажном дорожном покрытии (поперечное аквапланирование)
Указанный выше испытываемый автомобиль прогоняли по замкнутому кругу радиусом 100 м с асфальтовым дорожным покрытием, снабженному лужами с водой глубиной 10 мм длиной 20 м, и измеряли боковую составляющую ускорения (боковую G) на передних колесах в ходе движения по лужам с водой, постепенно увеличивая скорость вхождения в лужу, чтобы получить среднее значение для диапазона скорости от 55 до 80 км/ч.
Результаты представлены в таблице 1, с использованием показателя, основанного на результатах сравнительного примера 1, принятого за 100. Чем больше величина, тем лучше характеристика.
Результаты испытаний подтверждают, что шины по воплощениям имеют улучшенные характеристики, при сравнении с шинами сравнительных примеров.
Таблица 1
Шина
Ср. пр.1
Пр.1
Пр.2
Пр.3
Ср. пр. 2
Ср. пр. 3
Пр.4
Пр.5
Рисунок протектора (№Фиг.)
1
1
1
1
1
1
1
угол θ1,°, на краю протектора
55
90
60
80
90
90
90
90
расстояние Lc, мм
3,5
3,5
3,5
3,5
0
1
2
6
отношение ширины W1b/W1a
1,4
1,4
1,4
1,4
1,4
1,4
1,4
1,4
угол пересечения 92,°
70
70
70
70
70
70
70
70
отношение ширины W3b/W3a
1,4
1,4
1,4
1,4
1,4
1,4
1,4
1,4
характеристики на заснеженном дорожном покрытии
100
110
105
110
104
103
112
108
характеристики на влажном дорожном покрытии
100
110
105
110
101
104
110
108
стабильность вождения
100
120
110
114
96
97
104
122
Шина
Пр.6
Ср. пр. 4
Ср. пр. 5
Ср. пр. 6
Пр.7
Пр.8
Пр.9
Пр.1 0
Рисунок протектора (№Фиг)
1
1
1
1
1
1
1
1
угол θ1,° на краю протектора
90
90
90
90
90
90
90
90
расстояние Lc, мм
7
8
3,5
3,5
3,5
3,5
3,5
3,5
отношение ширины W1b/W1a
1,4
1,4
0,9
1,0
1,1
1,6
1,7
1,4
угол пересечения θ2,°
70
70
70
70
70
70
70
50
отношение ширины W3b/W3a
1,4
1,4
1,4
1,4
1,4
1,4
1,4
1,4
характеристики на заснеженном дорожном покрытии
106
100
99
101
107
110
110
110
характеристики на влажном дорожном покрытии
106
96
96
98
108
111
112
112
стабильность вождения
122
122
120
120
120
110
106
116
Шина
Пр.11
Пр.12
Пр.13
Пр.14
Пр.15
Пр. 16
Пр.17
Пр.18
Рисунок протектора (№ Фиг.)
1
1
1
1
1
1
1
3
угол 01,°, на краю протектора
90
90
90
90
90
90
90
90
расстояние Lc, мм
3,5
3,5
3,5
3,5
3,5
3,5
3,5
3,5
отношение ширины W1b/W1a
1,4
1,4
1,4
1,4
1,4
1,4
1,4
1,4
угол пересечения θ2,°
55
85
88
70
70
70
70
70
отношение ширины W3b/W3a
1,4
1,4
1,4
1,1
1,2
1,7
1,8
1,4
характеристики на заснеженном дорожном покрытии
110
108
106
108
110
110
110
111
характеристики на влажном дорожном покрытии
110
106
104
104
108
111
110
114
стабильность вождения
117
120
120
118
120
116
115
118