ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ ШИНА
AIR TIRE

Данная заявка притязает на преимущества приоритета предварительной заявки на патент США №61/096 303, поданной 11 сентября 2008, и включает в себя данную заявку путем ссылки.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к пневматической шине. Более точно, изобретение относится к рисунку протектора, который изменяется по мере износа шины для сохранения эксплуатационных характеристик.
Предпосылки создания изобретения
По мере износа шины объем протектора уменьшается вследствие фрикционного контакта с поверхностью дороги. По мере износа шины объем канавок уменьшается при увеличении отношения площади протекторной резины, входящей в контакт с поверхностью дороги, к площади протектора в отпечатке шины, включая неконтактирующие участки, такие как канавки. В конце концов потребуется замена шины.
При уменьшении объема канавок снижается способность шины направлять воду из отпечатка шины, что приводит к ухудшению эксплуатационных характеристик шины на мокрой дороге. У некоторых конфигураций протектора даже в том случае, если протектор шины не износился до допустимой минимальной не вызывающей скольжения глубины, эксплуатационные характеристики шины на мокрой дороге могут быть серьезно ограничены.
По мере износа шины тормозная характеристика на сухом покрытии, как правило, улучшается, в то время как тормозная характеристика на мокром покрытии может ухудшиться.
Таким образом, желательно разработать шину, имеющую отличные характеристики для управления и эксплуатации, когда она новая, и обеспечивающую поддержание приемлемых характеристик шины в течение ее срока службы.
Сущность изобретения
Здесь раскрыт протектор шины, предназначенный для того, чтобы иметь изменяющийся рисунок протектора. Рисунок протектора изменяется по мере износа для достижения аналогичных характеристик, обеспечиваемых протектором для шины, как в то время, когда она новая, так и тогда, когда она изношена. Изменяющийся рисунок обеспечивает оптимизацию характеристик изношенной шины для поддержания эксплуатационных характеристик шины на мокром покрытии.
Определения
«Выступающий элемент» означает выступ в пресс-форме для вулканизации шин, который образует часть рисунка протектора. Выступ образует соответствующее углубление в протекторе готовой шины.
«Канавка» означает удлиненную пустую зону в протекторе, которая может проходить в направлении вдоль окружности или в боковом направлении вокруг протектора прямолинейно, криволинейно или зигзагообразно. Простирающиеся в направлении вдоль окружности и в боковом направлении канавки иногда имеют общие участки и могут быть классифицированы как «широкие» или «узкие». «Узкая канавка» имеет ширину, превышающую ширину щелевидной дренажной канавки, но составляющую ширину менее или равную приблизительно 4,0 мм, и «широкая канавка» имеет ширину, превышающую приблизительно 4,0 мм. Ширина канавки равна площади поверхности протектора, занятой канавкой или частью канавки, ширина которой рассматривается деленной на длину такой канавки или части канавки; таким образом, ширина канавки представляет собой ее среднюю ширину на ее длине.
Термины «радиальный» и «радиально» используются для обозначения радиальных направлений к или от оси вращения шины.
«Ребро» означает проходящую по направлению окружности полоску резины протектора, которая ограничена, по меньшей мере, одной окружной канавкой и/или второй окружной канавкой, или боковым краем, при этом полоска не разделена канавками полной глубины.
Термин «щелевидные дренажные канавки» относится к канавкам с очень малой шириной, отформованным в элементах протектора шины, которые разделяют элементы протектора. Щелевидные дренажные канавки имеют ширину в диапазоне от приблизительно 0,3 мм до приблизительно 1,0 мм. Ширина щелевидной дренажной канавки такова, что щелевидная дренажная канавка имеет тенденцию к полному «закрытию» на отпечатке шины.
Краткое описание чертежей
Изобретение будет описано в качестве примера и со ссылкой на сопровождающие чертежи, в которых:
фиг.1 представляет собой вид в перспективе первого варианта осуществления шины по настоящему изобретению;
фиг.2 представляет собой вид спереди шины по фиг.1;
фиг.3 представляет собой вид спереди крупным планом протектора шины по фиг.2; и
фиг.4 представляет собой частичное сечение участка протектора шины;
фиг.5А-5С иллюстрируют дополнительные частичные сечения дополнительных вариантов осуществления участка протектора шины;
фиг.6 представляет собой вид в перспективе выступающего элемента для образования щелевидной дренажной канавки в виде замочной скважины;
фиг.7 представляет собой вид в перспективе выступающего элемента для образования углубленной канавки;
фиг.8-11 иллюстрируют протектор шины, показывающий различные степени износа;
фиг.12 иллюстрирует шину, показанную на фиг.1, с 50%-м износом протектора; и
фиг.13 иллюстрирует отпечаток шины с износом протектора, составляющим 50% или более, при этом на отпечатке проиллюстрированы каналы для отвода воды.
Подробное описание изобретения
Фиг.1-4 иллюстрируют первый вариант осуществления пневматической шины, пригодный для использования в качестве шины для пассажирского или грузового автомобиля и в особенности для использования в условиях мокрой дороги. Шина 10 имеет протектор 12 с глубиной D, препятствующей скольжению. Протектор 12 спроектирован так, что он видоизменяется по мере износа шины с выявлением скрытых или утопленных канавок, так что характеристики, определяющие сопротивление проскальзыванию на мокрой дороге, и характеристики, определяющие сопротивление аквапланированию, не ухудшаются до неприемлемых уровней.
Шина 10 содержит каркас 14, который включает в себя две боковины 16, которые проходят в радиальном направлении вниз от протектора. Кроме того, каркас 14 шины включается в себя один или множество слоев (непоказанных) с радиальным расположением нитей корда, при этом указанные слои простираются от двух кольцевых бортов (непоказанных) и предпочтительно намотаны вокруг данных двух кольцевых бортов или прикреплены иным образом к данным двум кольцевым бортам. Если требуется, шина может дополнительно включать в себя вершину (непоказанную). Загиб слоя в зоне борта, если требуется, может быть усилен измельчителем 23, намотанным вокруг слоя борта. Кроме того, шина 10 может включать в себя герметизирующий слой, а также крыльевые ленты, измельчители, вершины (непоказанные) и другие компоненты шины, известные специалистам в данной области техники.
Двойная структура протектора шины
Сечение, иллюстрирующее расположение протектора невулканизованной шины, показано на фиг.4а и фиг.5а-5 с.Фиг.4b иллюстрирует вулканизованный протектор. Протектор 12 состоит из верхнего резинового слоя двухслойного протектора, состоящего из комбинации радиально наружного, верхнего слоя 13 протектора (или бегового слоя 1) и радиально внутреннего, верхнего слоя 15 протектора (или бегового слоя 2) вместе с расположенным под ним основным резиновым слоем 17 протектора, который расположен под сдвоенным (двухслойным) верхним слоем протектора. Как показано на чертежах, зона 19 пересечения бегового слоя 1 и бегового слоя 2 имеет острые, пилообразные края в протекторе невулканизованной шины, как показано на фиг.4а. После вулканизации острые пилообразные края становятся скругленными, поскольку резина «течет» в форме, как показано на фиг.4b. Предпочтительно, чтобы имелся, по меньшей мере, один выступ, расположенный в каждом блоке протектора или ребре в протекторе невулканизованной или вулканизованной шины. Предпочтительно имеются два или более выступов в протекторе невулканизованной или вулканизованной шины. Более предпочтительно, если имеются, по меньшей мере, три выступа в протекторе невулканизованной/вулканизованной шины между окружными канавками. Волнообразный профиль на вулканизованном протекторе гарантирует то, что по мере износа протектора внутренний слой 15, представляющий собой беговой слой 2, будет постепенно открываться для воздействия, так что будет отсутствовать большое ступенчатое изменение свойств составного элемента. Предпочтительно слой 15, представляющий собой беговой слой 2, проходит в радиальном направлении наружу от нижних частей окружных канавок протектора, так что беговой слой 2 проходит в блок или ребро протектора.
Альтернативно слой, представляющий собой беговой слой 1 и беговой слой 2, может иметь ступенчатую форму в невулканизованном или вулканизованном протекторе с плоской вершиной.
Наружный беговой (верхний) резиновый слой 13 протектора может представлять собой любой желательный компаунд (смесь) для протектора, выбранный, например, для того, чтобы способствовать низкому сопротивлению движению и хорошему сцеплению с сухой дорогой. Внутренний беговой слой 15 протектора состоит из более мягкого богатого кремнеземом резинового компаунда, что способствует сцеплению с мокрой дорогой для беговой поверхности протектора, когда наружный беговой слой протектора изнашивается, что сопровождается открытием более мягкого внутреннего бегового слоя протектора. В одном примере для летней шины беговые слои протектора могут иметь свойства, подобные описанным в приведенной ниже таблице. Беговые слои протектора могут быть совместно экструдированы.
Беговой слой 1 протектора
Беговой слой 2 протектора
Разница в %
Пластичность по Муни
48
58
17
RPA G' 1%
3,6
5,8
37
Упругость по отскоку в холодном состоянии
24
17
-43
Расположение ребер и щелевидных дренажных канавок протектора шины
Протектор 12 шины, подобный показанному на фиг.3, симметричен относительно окружной плоскости или продольной оси. Протектор 12 шины имеет, по меньшей мере, один выровненный по окружности ряд ребер 20, предпочтительно два выровненных по окружности ряда ребер 20 и 22. Ребра 20 и 22 предпочтительно являются непрерывными в направлении вдоль окружности и расположены рядом с продольной осью. Протектор 12 дополнительно содержит два выровненных по окружности ряда блоков 24 и 26 плечевых зон. Ширина блоков плечевых зон предпочтительно больше ширины внутренних ребер 20, 22 и превышает в 1,5-3,5 раза ширину внутренних ребер. Блоки плечевых зон разделены боковыми канавками.
Между ребрами 20, 22 расположена центральная окружная канавка 27, предпочтительно непрерывная. Окружная канавка 27 является широкой и расположена в диаметральной плоскости шины. Вторая окружная канавка 28 расположена между блоком 24 плечевой зоны и ребром 20. Третья окружная канавка 31 расположена между ребром 22 и блоком 26 плечевой зоны. Таким образом, в данном конкретном варианте осуществления имеются три окружные канавки 27, 28, 31. Самые дальние от середины канавки 28, 31 предпочтительно имеют немного большую ширину, чем центральная канавка 27. Два центральных ребра 20, 22 имеют щелевидные дренажные канавки 30, 32, расположенные под углом относительно аксиального направления. Углы находятся в диапазоне от приблизительно 30 до приблизительно 50 градусов, если измерять их от аксиального направления шины. Более предпочтительно, если угол наклона щелевидных дренажных канавок варьируется от приблизительно 40 до приблизительно 50 градусов. Более предпочтительно, если щелевидные дренажные канавки имеют волнообразную форму.
Предпочтительно щелевидные дренажные канавки 30, 32 образованы выступающим элементом 40, показанным на фиг.7. Щелевидные дренажные канавки 30, 32 имеют утопленную канавку 30', 32', которая расположена под щелевидной дренажной канавкой (узкой прорезью) и которая открывается по направлению к поверхности протектора шины, когда протектор шины изнашивается во время использования. Утопленная канавка 30', 32' может быть прямолинейной, когда верхняя часть выступающего элемента, который образует щелевидную дренажную канавку, является прямолинейной или волнообразной. Альтернативно, щелевидные дренажные канавки 30, 32 могут быть заменены углубленной канавкой. Щелевидные дренажные канавки и/или утопленная канавка расположены так, что по мере износа протектора утопленные канавки 30', 32 постепенно открываются. Будучи открытыми по направлению к поверхности протектора, углубленные канавки 30', 32' способствуют отводу воды по направлению к окружным канавкам, как показано на фиг.13. Когда утопленные канавки открыты по направлению к поверхности протектора, ребра 20, 22 преобразуются в окружной ряд блоков 20', 22' протектора. Фиг.9-11 иллюстрируют протектор с разными степенями износа. Чертежи иллюстрируют щелевидную дренажную канавку 30, 32, расширяющуюся во время износа и в конце концов заменяемую канавкой, которая соединяет окружные канавки 28, 27. Фиг.12 иллюстрирует протектор при степени износа, составляющей 50%.
Утопленные канавки могут находиться на разных глубинах и могут простираться на большей глубине, чем канавки между блоками или ребрами протектора. Канавки могут быть утоплены ниже поверхности протектора на глубину, находящуюся в диапазоне от 30 до 110% от глубины, препятствующей скольжению. Предпочтительно утопленные канавки простираются в слой, представляющий собой беговой слой 2.
Блоки 24, 26 плечевых зон протектора могут дополнительно содержать утопленные канавки 40 или щелевидную дренажную канавку с утопленной канавкой под ней. Утопленные канавки, будучи открытыми по направлению к поверхности протектора, расположены для обеспечения сообщения с окружными канавками 28, 30 с целью облегчения отвода воды для обеспечения сопротивления аквапланированию. Комбинация щелевидной дренажной и утопленной канавок может быть образована посредством выступающего элемента, предназначенного для образования щелевидной дренажной канавки в виде замочной скважины, подобного показанному на фиг.6.
Фиг.8-12 иллюстрируют различные степени износа протектора. Фиг.8 показывает поверхность нового протектора или протектора в неизношенном состоянии. Фиг.9 показывает поверхность протектора в немного изношенном состоянии со щелевидными дренажными канавками 30, 32, 33, еще не поврежденными. Небольшая часть слоя, представляющего собой беговой слой 2, была открыта для воздействия. Фиг.10 иллюстрирует дальнейший износ протектора шины. Утопленные канавки 30', 32' стали открытыми по направлению к поверхности протектора, так что ребра 20, 22 превратились в выровненные в направлении вдоль окружности ряды блоков, разделенных канавками 30', 32'. Открытые для воздействия, углубленные канавки 30', 32' взаимодействуют с выровненными в направлении вдоль окружности канавками 27, 28, 31 для отвода воды с целью обеспечения улучшенного сцепления на мокрой дороге. Фиг.10 также иллюстрирует увеличенную площадь слоя, представляющего собой беговой слой 2 и имеющего композицию протектора, выбранную для получения свойств, обеспечивающих сцепление на мокрой дороге. Фиг.11 и 12 иллюстрируют еще больший износ протектора, при этом боковые канавки в плечевой зоне полностью открыты для воздействия.
Фиг.13 иллюстрирует окружные канавки 60, 62 в блоках 24, 26 плечевых зон, открывающиеся при износе.
Утопленные канавки 30', 32', 33' могут быть расположены ниже поверхности протектора на глубине, находящейся в диапазоне от 30 до 110% от глубины, препятствующей скольжению.
Возможны изменения в настоящем изобретении в свете его описания, представленного здесь. Несмотря на то что некоторые показательные варианты осуществления и детали были показаны в целях иллюстрации рассматриваемого изобретения, для специалистов в данной области техники будет очевидно, что в нем могут быть выполнены различные изменения и модификации без отхода от объема рассматриваемого изобретения. Следовательно, следует понимать, что в конкретных описанных вариантах осуществления могут быть выполнены изменения, которые будут находиться в пределах полного заданного объема изобретения, определенного нижеприведенной приложенной формулой изобретения.