ПРОТЕКТОР ДЛЯ ШИНЫ ВЕДУЩЕЙ КОЛЕСНОЙ ОСИ БОЛЬШЕГРУЗНОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА И ШИНА
TREAD FOR TIRE OF DRIVING WHEEL AXLE OF HEAVY MOTOR TRUCKS AND TIRE

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится протекторам шин, в частности к протекторам шин для большегрузных транспортных средств. Более конкретно, протекторы в соответствии с изобретением предусмотрены для шин, предназначенных для ведущих колесных осей большегрузных транспортных средств.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Большегрузное транспортное средство содержит колесные оси, оснащенные шинами, причем эти оси подвергаются действию разных усилий: в случае ведущей оси, кроме нагрузки, на шины действуют движущие силы и силы торможения, причем эти силы действуют между дорожным покрытием и протекторами, которыми оснащены упомянутые шины. Как известно, эти протекторы содержат множество канавок продольного и поперечного направления, причем эти канавки ограничивают рельефные элементы в виде нервюр и/или блоков.
Эти канавки не смыкаются полностью во время прохождения в области контакта шины с дорогой и обеспечивают, таким образом, удаление воды из этой области контакта, в частности, во время дождя.
Для обеспечения хорошей моторики шин на ведущей оси, как известно, предпочтительно формируют протекторы, содержащие окружные нервюры, по меньшей мере, на центральной области, то есть за пределами аксиально наиболее наружных частей протекторов. Аксиально наиболее наружные части можно формировать в виде блоков, причем эти блоки могут быть локально соединены перемычками материала.
Как известно, к нервюрам добавляют также множество насечек, ширина которых предусмотрена для, по меньшей мере, частичного смыкания во время прохождения через область контакта, причем это смыкание обеспечивает нервюре отличную жесткость при сдвиге. Под по меньшей мере частичным смыканием следует понимать, что находящиеся друг против друга стенки, ограничивающие насечку, по меньшей мере, частично входят в контакт друг с другом, по меньшей мере, при прохождении через область контакта. Выполненные таким образом насечки имеют глубину, равную или близкую к глубине канавок, позволяющую им оставаться активными в течение всего времени эксплуатации шины (то есть до момента, когда необходимо заменить шину из-за износа или обновить протектор посредством процесса восстановления).
Известно, что насечки образуют дополнительные кромки материала, рассекающие водяную пленку, присутствующую на дорожном покрытии, поскольку эта пленка может оказаться между протектором и дорогой и стать причиной ухудшения сцепления шины во время качения.
Очевидно, что число насечек на одну нервюру следует выбирать тщательно, чтобы не ослабить упомянутую нервюру. Как известно, число насечек для нервюры данного размера (высоты, ширины) определяют таким образом, чтобы добиваться их по существу равномерной работы.
При эксплуатации было установлено, что в некоторых условиях при небольшой высоте пленки жидкости на гладком дорожном покрытии жидкость может скапливаться между дорожным покрытием и материалом протектора.
Определения:
Доля выемок рельефного рисунка равна соотношению между площадью выемок (в основном образованных канавками), ограниченных рельефными элементами (блоками, нервюрами) и общей площадью (контактная площадь рельефных элементов и площадь выемок). Низкая доля выемок свидетельствует о большой контактной площади протектора и о незначительной площади выемок между рельефными элементами.
Блок является рельефным элементом, сформированным на протекторе, причем этот элемент ограничен выемками или канавками, содержащими боковые стенки и контактную сторону, причем последняя предназначена для вхождения в контакт с дорожным покрытием во время качения.
Нервюра является рельефным элементом, сформированным на протекторе, причем этот элемент ограничен двумя канавками. Нервюра содержит две боковые стенки и контактную сторону, причем последняя предназначена для вхождения в контакт с дорожным покрытием.
Под радиальным направлением следует понимать направление, перпендикулярное к оси вращения шины (это направление соответствует направлению толщины протектора).
Под осевым направлением следует понимать направление, параллельное оси вращения шины.
Под окружным направлением следует понимать направление, касательное к любой окружности с центром на оси вращения. Это направление является одновременно перпендикулярным к осевому направлению и к радиальному направлению.
Разрез обозначает либо канавку, либо насечку и соответствует пространству, ограниченному стенками материала, находящимися друг против друга и отстоящими друг от друга на не равное нулю среднее расстояние. Именно это расстояние отличает насечку от канавки; в случае насечки это расстояние определяют таким образом, чтобы обеспечивать вхождение в контакт противоположных стенок во время прохождения через область контакта с дорогой. Для насечки это расстояние не превышает 2 миллиметров (2 мм). В случае канавки стенки этой канавки не могут входить друг с другом в контакт даже частично при обычных условиях качения.
Главное направление насечки соответствует среднему направлению, проходящему через наиболее удаленные точки насечки на поверхности качения нового не изношенного протектора.
Второстепенное направление определяют как направление, перпендикулярное к главному направлению насечки и проходящее в толщине протектора.
Условия эксплуатации шины, определенные в стандарте E.T.R.T.O., уточняют контрольное давление накачки, соответствующее грузоподъемности шины, определяемой ее индексом нагрузки и ее индексом скорости. Эти условия эксплуатации могут называться номинальными условиями или условиями использования.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задачей изобретения является усовершенствование таких протекторов с точки зрения сцепления на мокром покрытии, не ухудшая их характеристики в других условиях, в частности, не изменяя их износостойкость.
Для решения этой задачи предлагается протектор для шины, предназначенной для ведущей колесной оси большегрузного транспортного средства, причем этот протектор содержит множество окружных канавок, каждая из которых имеет глубину и ширину, ограничивающих, по меньшей мере, три нервюры, каждая из которых имеет высоту и ширину, измеренную в осевом направлении, при этом протектор ограничен в осевом направлении двумя боковыми рядами, при этом каждая нервюра имеет множество насечек, выполненных с возможностью, по меньшей мере, частичного смыкания во время прохождения через область контакта с дорожным покрытием, причем эти насечки открываются на каждую боковую сторону нервюры, образуя две кромки, и имеют глубину, по меньшей мере, равную 50% высоты нервюры, причем эти насечки попарно ограничивает элементарный объем нервюры, а также элементарную контактную поверхность.
Этот протектор отличается тем, что каждый элементарный объем, ограниченный двумя насечками одной нервюры, включает в себя объем выемки, открывающейся на контактную сторону в новом состоянии, причем этот объем выемки имеет общую площадь на поверхности качения не менее 0,4% и не более 1,5% площади элементарной поверхности этого объема выемки, причем этот объем выемки имеет глубину, по меньшей мере, равную половине глубины канавок, и тем, что определяют дополнительный объем выемки, которая должна оставаться открытой во время прохождения через область контакта для улавливания жидкости, которая может присутствовать на дороге. Эта жидкость отбрасывается на пределы области контакта за счет центробежной силы. Кроме того, объем выемки локализован в центральной части элементарного объема, причем эта центральная часть элементарного объема соответствует радиальному цилиндру, расположенному в этом элементарном объеме и радиально по касательной к насечкам, ограничивающим этот элементарный объем.
Предпочтительно минимальное расстояние между двумя насечками, ограничивающими элементарный объем, меньше осевой ширины упомянутого элементарного объема. Таким образом, радиальный цилиндр полностью заключен в элементарный объем.
Предпочтительно глубина выемок превышает 0,75 глубины канавок и еще предпочтительнее, по меньшей мере, равна глубине, соответствующей предельному износу протектора.
Преимуществом изобретения является то, что, не ухудшая жесткости каждого элементарного объема, оно позволяет создавать свободный объем выемки для улавливания, по меньшей мере, части жидкости, которая может находиться между поверхностью упомянутого объема и дорожным покрытием, причем предпочтительно в центральной части каждой контактной поверхности элементарных объемов. Действительно, поскольку насечки, ограничивающие каждый элементарный объем, смыкаются при прохождении через область контакта, необходимо создавать выемку в центральной части, которая оказывается наиболее удаленной от краев нервюры, в которой выполнены упомянутые насечки.
Благодаря изобретению, этот протектор предпочтительно обладает также пониженной чувствительностью к агрессивным воздействиям посторонних тел, так как дополнительные объемы выемок остаются очень ограниченными.
Согласно варианту изобретения, заявленный протектор выполнен таким образом, что объем выемки между двумя насечками одной нервюры образован объемом, по меньшей мере, двух полостей или глухих отверстий, при этом каждая полость или отверстие имеет среднюю глубину, по меньшей мере, равную 0,75 глубины канавок (эта глубина канавок соответствует высоте нервюр).
Предпочтительно каждая полость имеет сечение общей выпуклой формы и соответствует условию внешнего отношения 2/3<l/L<3/2, где "l" является максимальным размером полости в окружном направлении, и "L" является максимальным размером полости в поперечном направлении, чтобы каждая полость оставалась открытой во время прохождения области контакта.
Под общей выпуклой формой следует понимать, что вокруг контура каждой полости, если на поверхности качения начертить касательный круг меньшей площади, разность площадей между площадью этого круга и площадью, ограниченной контуром полости на поверхности качения, не превышает 30% площади упомянутого круга.
Это условие соблюдается, в частности, при сечениях круглой, треугольной или прямоугольной формы.
Чтобы облегчить дренаж жидкости внутрь дополнительных выемок, полости следует располагать таким образом, чтобы они находились на равном или по существу равном расстоянии от каждой из насечек, ограничивающих элементарный объем и отстоящих друг от друга на расстояние, равное или близкое к ширине нервюры, поделенной на число полостей и увеличенной на одну единицу.
В предпочтительном варианте изобретения протектор содержит центральную нервюру и с двух сторон, по меньшей мере, одну промежуточную нервюру, при этом каждая промежуточная нервюра имеет насечки, образующие отличный от нуля средний угол с осевым направлением, при этом углы насечек промежуточных нервюр определяют таким образом, чтобы протектор имел V-образную ориентацию элементарных элементов.
В этом последнем варианте можно комбинировать расположение, при котором насечки, выполненные на центральной нервюре, имеют стреловидную форму, чтобы следовать наклону насечек, выполненных с двух сторон от центральной нервюры.
В другом предпочтительном варианте изобретения каждый боковой ряд содержит множество блоков, отделенных друг от друга в окружном направлении канавками поперечного или по существу поперечного направления.
Чтобы еще больше ограничить уменьшение жесткости, связанное с присутствием поперечных канавок по бокам, предпочтительно боковые блоки соединяют рядом перемычек материала.
Предпочтительно в вариантах выполнения заявленного протектора шаг насечек, выполненных на нервюрах, является постоянным или по существу постоянным, и его определяют таким образом, чтобы он был, по меньшей мере, равным 18 мм и не превышал 52 мм. Этот выбор определяют в зависимости от глубины канавок, ограничивающих рассматриваемую нервюру; чем больше глубина, тем больше шаг насечек.
Другие отличительные признаки и преимущества изобретения будут более очевидны из нижеследующего описания не ограничительного примера варианта осуществления изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ФИГУР
Фиг. 1 изображает вид части поверхности качения протектора в соответствии с изобретением.
Фиг. 2 - вид в разрезе по линии II-II фиг. 1.
ОПИСАНИЕ ФИГУР
На фигурах, иллюстрирующих описание, можно использовать одинаковые обозначения для описания вариантов изобретения, если только эти обозначения относятся к элементам, подобным как структурно, так и функционально.
На фиг. 1 показана часть протектора для шины большегрузного транспортного средства. Эта шина размером 315/70R 22,5 предназначена для ведущей колесной оси большегрузного транспортного средства, предназначенного для движения по автодорогам. Этот протектор имеет ширину, равную 282 мм.
На этом протекторе 1 видны четыре канавки 2 общего окружного направления, имеющие зигзагообразную геометрию. Эти четыре канавки 2 имеют одинаковую глубину, равную 15 мм, и среднюю ширину, равную 10 мм. Эти канавки 2 ограничивают нервюры: две промежуточные нервюры 4, 6 шириной 45 мм и центральную нервюру 5 шириной, равной 47 мм. Кроме того, протектор 1 ограничен в осевом направлении двумя боковыми рядами 7, 8, каждый из которых состоит из множества блоков 70, 80 соответственно, причем эти блоки отделены друг от друга в окружном направлении наклонными канавками 3, образующими угол, равный или близкий к 71° с окружным направлением (представленным на чертеже направлением XX'). Блоки 70, 80 боковых рядов 7, 8 соединены между собой локальным выступом 9, который препятствует смыканию канавок 3 при контакте с дорожным покрытием, чтобы обеспечивать достаточное боковое удаление воды при движении во время дождя.
На центральной нервюре 5 выполнено множество насечек 51 шириной менее 1 мм, причем эту ширину определяют таким образом, чтобы обеспечивать почти полное смыкание упомянутых насечек при контакте с дорожным покрытием. Под почти полным смыканием следует понимать, что находящиеся друг против друга стенки, ограничивающие каждую насечку, по меньшей мере, частично входят друг с другом в контакт, что позволяет центральной нервюре 5 сохранять большую жесткость, по меньшей мере, для части нервюры, входящей в контакт с дорожным покрытием.
Насечки центральной нервюры имеют на поверхности качения V-образную геометрию и расположены со средним шагом 29 мм.
Каждая пара последовательных насечек ограничивает элементарный объем 50, имеющий контактную поверхность 500, образующую часть поверхности качения протектора.
3
На каждом элементарном объеме 50 выполнены две полости 52, имеющие в представленном случае круглое сечение диаметром 2,5 мм и глубину 12,5 мм. Эти две полости 52 представляют собой объем выемки, равный 120 мм, который может улавливать при прохождении области контакта объем жидкости, который может находиться между контактной поверхностью элементарного объема 50 и дорожным покрытием. Описанные в данном случае полости 52 направлены радиально, то есть их главное направление пересекает ось вращения шины, но, разумеется, их можно расположить таким образом, чтобы они имели не равный нулю угол с радиальным направлением. В данном случае обе полости 52, выполненные на центральной нервюре 5, расположены на одной линии с осевым (поперечным) направлением. На каждом элементарном объеме 50 расположена центральная часть 100, контур которой на контактной стороне 500 имеет форму окружности и является касательным к насечкам, ограничивающим этот элементарный объем. Эта окружность имеет диаметр 29 мм, то есть полностью вписана в элементарный объем. Эта центральная часть проходит радиально внутрь протектора. Полости 52 находятся внутри этой центральной части 100 элементарного объема, чтобы улучшать дренажные характеристики этой части элементарного объема.
На каждой промежуточной нервюре 4 или 6 видны насечки 41, 61 соответственно, продолжающие под таким же углом V-образные насечки 51 центральной нервюры 5. Эта конфигурация позволяет получить протектор с приоритетным направлением качения. Предпочтительно шина может содержать визуальное средство, указывающее на это приоритетное направление.
На этих промежуточных нервюрах 4, 6 шаг насечек 41, 61 является таким же, как и на центральной нервюре 5. Эти насечки (41, 61) открываются на каждую боковую сторону нервюр, образуя две кромки и попарно ограничивая элементарный объем (40, 60) нервюры, а также элементарную контактную поверхность (400, 600). Как и на центральной нервюре, полости 42, 62 находятся внутри центральной части элементарных объемов, чтобы улучшать дренажные характеристики этой части элементарного объема.
Глубина насечек промежуточных нервюр равна 12,5 мм; ширина насечек этих промежуточных нервюр равна 0,4 мм. Эти насечки ограничивают элементарные объемы 41 и 60 соответственно, поверхности контакта (400, 600) которых с дорожным покрытием имеют две полости 42, 62 соответственно. Эти полости 42, 62 имеют сходные размеры с полостями 52 центральной нервюры 5, если не считать того, что полости одного элементарного объема на промежуточной нервюре ориентированы в направлении, по существу параллельном среднему наклону насечек, ограничивающих этот элементарный объем.
На промежуточных нервюрах 4, 6 среднее расстояние между двумя насечками равно 29 мм; полости расположены на половине расстояния между насечками, то есть на 14 мм.
На фиг. 2 представлен вид в разрезе по плоскости разреза, пересечение которой с плоскостью фиг. 1 показано линией II-II.
На этой фиг. 2 показана промежуточная нервюра в плоскости разреза, проходящей через ось вращения шины. Эта нервюра имеет множество насечек, разрезающих нервюру на элементарные объемы 40, заключенные между насечками. Здесь же показаны полости постоянного сечения, имеющие глубину, немного меньшую глубины канавок 2. Разумеется, эти полости могут иметь любую форму и, в частности, форму, расширяющуюся в направлении глубины, или могут иметь постоянное сечение, заканчиваясь расширением, образующим дополнительный объем накопления жидкости. Здесь же показаны границы центральной части цилиндрической формы 100, внутри которой выполнены полости.
Чтобы наилучшим образом использовать эффект улавливания жидкости на контактной стороне элементарного объема, полости не должны находиться слишком близко друг от друга, но при этом должны быть распределены равномерно.
Описание изобретения имеет обобщенный характер, но понятно, что оно не ограничивается только одним вариантом. В него можно вносить различные изменения, не выходя за общие рамки настоящего изобретения.
Во всех представленных случаях специалист может адаптировать форму каждого глухого отверстия или полости, образующей выемку, которая не смыкается в области контакта. Предпочтительно каждое отверстие имеет круглое или треугольное, или прямоугольное сечение. Независимо от выбранной формы, следует соблюдать условие внешнего соотношения между шириной полости в продольном направлении и длиной полости в поперечном направлении, при котором это соотношение находится в пределах от 2/3 до 3/2.