ЗИМНЯЯ ШИНА С УЛУЧШЕННЫМ ТЯГОВЫМ УСИЛИЕМ НА ЗАСНЕЖЕННЫХ ПОВЕРХНОСТЯХ
WINTER TIRE WITH HIGHER GRIP AT SNOW-CLAD SURFACES

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к зимней шине с улучшенным тяговым усилием на заснеженных поверхностях.
Уровень техники
Одной из наиболее важных характеристик зимней шины является ее сцепление с заснеженными поверхностями (т.е. с поверхностями, полностью покрытыми снегом), а именно, ее способность создавать соответствующее трение при движении транспортного средства по заснеженной поверхности.
Трение, создаваемое между зимней шиной и заснеженной поверхностью, определяется совокупностью краевого эффекта, создаваемого протектором шины, проникающим в снежный покров, и усилия сдвига, вызванного трением между снегом, захваченным протектором шины (в частности канавками протектора), и снежным покровом.
Усилие сдвига можно увеличить за счет увеличения захвата снега канавками протектора шины, а увеличить краевой эффект шины можно за счет множества кромок в рисунке протектора, способных создавать пики давления на заснеженную поверхность дороги для проникновения в снежный покров.
Чтобы увеличить захват снега канавками протектора зимней шины, было предложено боковые поверхности блоков, определяющих канавки, формировать зигзагообразными. Таким образом, канавки протектора будут захватывать больше снега, в связи с тем, что зигзагообразные боковые поверхности блоков будут способствовать налипанию снега.
В патентной заявке W003013881 A1 предлагается зимняя шина, наиболее подходящая для заснеженной поверхности, на боковых поверхностях блоков протектора которой сформированы треугольные или стреловидные канавки, глубина которых изменяется (наименьшая глубина в вершине канавки), и которые, что особенно важно, вытянуты по направлению к центральным канавкам.
Эффективность указанных технических решений состоит в захвате большего объема снега канавками протектора зимних шин и, таким образом, в повышении усилия сдвига, однако указанные технические решения не позволяют увеличить краевой эффект и достичь хороших рабочих характеристик зимней шины на заснеженных поверхностях.
Раскрытие изобретения
Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить зимнюю шину с улучшенным тяговым усилием на заснеженных поверхностях, которая не обладает вышеупомянутыми недостатками и обеспечивает превосходное сцепление на заснеженных поверхностях, а также будет дешевой и легкой в изготовлении.
Таким образом, предлагается зимняя шина согласно настоящему изобретению, обладающая улучшенным тяговым усилием на заснеженных поверхностях, в соответствии с пунктами прилагаемой формулы изобретения.
Краткое описание чертежей
Неограничительный вариант осуществления настоящего изобретения будет описан посредством примера со ссылкой на прилагаемые чертежи.
Фиг.1 - схематичный вид в плане участка протектора зимней шины согласно настоящему изобретению, причем для упрощения чертежа детали не показаны.
Фиг.2 - вид сбоку в увеличенном масштабе блока протектора шины, представленного на фиг.1.
Фиг.3-7 - виды сбоку в увеличенном масштабе трех вариантов блока протектора, представленного на фиг.2.
Фиг.8 - схематичный вид в плане участка протектора зимней шины согласно дополнительному варианту осуществления настоящего изобретения, причем для упрощения чертежа детали не показаны.
Фиг.9 - вид сбоку в увеличенном масштабе блока протектора шины, представленного на фиг.8.
Фиг.10-16 - виды сбоку в увеличенном масштабе трех вариантов блока протектора шины, представленного на фиг.8.
Осуществление изобретения
На фиг.1 ссылочной позицией 1 обозначена зимняя шина в целом, содержащая протектор 2 с тороидальной базовой поверхностью 3, продолжающейся вокруг центральной оси вращения.
Протектор 2 имеет рельефный рисунок, образованный множеством продольных или кольцевых канавок 4 (т.е. продолжающихся вдоль окружности протектора и расположенных поперечно оси вращения) и множеством поперечных канавок 5 (т.е. параллельных оси вращения и располагаемых перпендикулярно продольным канавкам 4.). Продольные канавки 4 и поперечные канавки 5 разграничивают блоки 6, которые выступают радиально из базовой поверхности 3 протектора 2 и формируют четыре продольных ряда. Каждый блок 6 имеет приблизительно форму параллелепипеда с прямоугольным поперечным сечением и имеет две продольные боковые поверхности 7, которые являются границами, соответственно, двух продольных канавок 4, и две поперечные боковые поверхности 8, которые являются границами, соответственно, двух поперечных канавок 5.
Каждый блок 6 имеет боковые каналы 9, каждый из которых сформирован на продольной боковой поверхности 7 блока 6 и продолжается от базовой поверхности 3 протектора 2 до верхней поверхности 10 блока 6. Согласно варианту осуществления изобретения, представленному на фиг.1, каждый блок 6 имеет восемь боковых каналов 9, равномерно распределенных по обеим противоположным продольным боковым поверхностям 7. Как вариант, боковые каналы 9 могут быть сформированы только на одной продольной боковой поверхности 7 и на поперечных боковых поверхностях 8, либо только на поперечных боковых поверхностях 8.
Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения, в каждом блоке 6 сформированы зигзагообразные ламели, проходящие радиально через верхнюю поверхность 10 блока 6.
Каждый боковой канал 9 предназначен препятствовать радиальному вытягиванию захваченного снега и, конкретнее, удерживать внутренний слой захваченного снега, предотвращая его радиальное вытягивание. Другими словами, снег вытягивается из наружного участка бокового канала 9 (т.е. участка, приближенного к верхней поверхности 10 блока 6), тогда как внутренний участок бокового канала 9 (т.е. участок, приближенный к базовой поверхности 3 протектора 2) остается заполненным снегом. В результате наружный участок бокового канала 9, который освобожден от снега, при контакте с заснеженной поверхностью стремится проникнуть и врезаться в снежный покров (таким образом увеличивая краевой эффект шины 1), а во внутреннем участке бокового канала 9, который при контакте с заснеженной поверхностью заполняется снегом, создается контакт снег-снег, способствующий увеличению усилия сдвига шины 1.
Другими словами, поскольку при движении транспортного средства шина 1 катится, каждый блок 6 циклически вступает в контакт с заснеженной поверхностью. Когда блок контактирует с поверхностью снега, освобожденный от снега наружный участок каждого бокового канала 9 врезается в снежный покров и заполняется снегом, тогда как в заполненном снегом внутреннем участке бокового канала 9 создается контакт снег-снег. Кроме того, при вращении шины блоки протектора циклически не вступают в контакт с заснеженной поверхностью, в результате чего из наружного участка каждого бокового канала 9 снег вытягивается, в то время как внутренний участок бокового канала 9 остается заполненным снегом.
Согласно одному из предпочтительных вариантов осуществления изобретения, каждый боковой канал 9 имеет неоднородность, препятствующую радиальному вытягиванию из внутреннего участка бокового канала 9 захваченного снега, и которая в некоторых вариантах осуществления изобретения формирует четкую границу между внутренним участком и наружным участком бокового канала 9.
Благодаря вышеупомянутому свойству, шина 1 на заснеженных поверхностях обладает как большим краевым эффектом, так и большим усилием сдвига, в результате чего общее трение, создаваемое предлагаемой шиной, значительно превышает общее трение, создаваемое известными зимними шинами, реализуемыми на рынке в настоящее время.
Как показано на фиг.2 и 3, каждый боковой канал 9 является прямолинейным и наклонен относительно радиального направления 11. Наклон каждого бокового канала 9 относительно радиального направления 11 уменьшает компонент центробежной силы (радиальный), который вытягивает снег из бокового канала 9 и таким образом препятствует радиальному вытягиванию из внутреннего участка бокового канала 9 захваченного снега.
Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения, угол наклона каждого бокового канала 9 относительно радиального направления 11 составляет примерно от 20 до 60°, в частности, от 30 до 45° (при увеличении угла наклона количество снега, вытянутого из бокового канала 9, уменьшается). Указанный угол наклона должен иметь такую величину, чтобы должным образом обеспечивалось частичное освобождение боковых каналов 9, т.е. удаление снега из наружного участка каждого бокового канала 9 и поддержание внутреннего участка каждого бокового канала 9 полностью заполненным снегом, поскольку при вращении шины соответствующий блок 6 контактирует с заснеженной поверхностью циклически.
Согласно варианту, представленному на фиг.2, направление наклона каждого бокового канала 9 совпадает с направлением 12 вращения шины 1, тогда как согласно варианту, представленному на фиг.3, направление наклона каждого бокового канала 9 является противоположным направлению 12 вращения шины 1. Если направление наклона боковых каналов 9 противоположно направлению 12 вращения шины 1 (фиг.3), то усиливается врезание кромок в снежный покров, но из каналов удаляется больше снега, в связи с чем требуется больший угол наклона и более сложная геометрия блоков 6. В противоположность этому, если направление наклона боковых каналов 9 соответствует направлению 12 вращения шины 1 (фиг.2), то уменьшается врезание кромок в снежный покров, но в каналах лучше удерживается снег, в связи с чем требуется меньший угол наклона и менее сложная геометрия блоков 6.
Согласно вариантам, представленным на фиг.4 и 5, каждый боковой канал 9 имеет зигзагообразную форму с двумя последовательными противоположно наклоненными участками. На фиг.4 и 5 показаны боковые каналы 9, которые по-разному ориентированы относительно направления 12 вращения шины 1, и изменение наклона бокового канала 9 определяет указанную неоднородность бокового канала 9.
Согласно вариантам, представленным на фиг.6 и 7, каждый боковой канал 9 является криволинейным, принимая тангенциальное направление на базовой поверхности 3 протектора 2 и радиальное направление на верхней поверхности 10 блока 6. На фиг.6 и 7 показаны боковые каналы 9, которые по-разному ориентированы относительно направления 12 вращения шины 1, и изменение наклона бокового канала 9 определяет указанную неоднородность бокового канала 9.
Согласно вариантам, представленным на фиг.8-16, каждый боковой канал 9 имеет сужение 13, которое локально уменьшает поперечное сечение бокового канала 9 и формирует указанную неоднородность в боковом канале 9, и, как правило, определяется, по меньшей мере, одним выступом 14 внутри бокового канала 9.
Согласно варианту, представленному на фиг.9, сужение 13 каждого бокового канала 9 определяется двумя обращенными друг к другу выступами 14 (т.е. имеющими одинаковое радиальное расположение).
Согласно варианту, представленному на фиг.10, сужение 13 каждого бокового канала 9 определяется двумя парами выступов 14, располагаемыми одна выше другой.
Согласно варианту, представленному на фиг.11, сужение 13 каждого бокового канала 9 определяется двумя выступами 14, имеющими разное радиальное расположение (т.е., смещенными радиально относительно друг друга).
Согласно вариантам, представленным на фиг.9-11, каждый выступ 14 является прямоугольным. Согласно вариантам, представленным на фиг.12-14, каждый выступ 14 имеет форму прямоугольного треугольника (или клина) или треугольника со скругленной вершиной (дугообразной или эллипсообразной), либо имеет форму равнобедренного или равностороннего треугольника (с заостренной вершиной), соответственно.
Согласно вариантам, представленным на фиг.9-14, боковые каналы 9 являются прямолинейными и радиально направленными (т.е. не имеют наклона относительно радиального направления 11). Альтернативно, боковые каналы 9 могут иметь любую форму, описанную ранее и представленную на фиг.2-7. Например, согласно варианту, представленному на фиг.15, каждый боковой канал 9 имеет зигзагообразную форму и имеет два последовательных противоположно наклоненных участка; а согласно варианту, представленному на фиг.16, каждый боковой канал 9 является прямолинейным и наклонен относительно радиального направления 11.
Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения каждый боковой канал 9 имеет прямоугольное поперечное сечение. Альтернативно, каждый боковой канал 9 может иметь поперечное сечение другой формы, например, треугольное, полукруглое либо трапециевидное.
Описанная зимняя шина 1 имеет множество преимуществ. Во-первых, шина является дешевой и легкой в изготовлении, поскольку боковые каналы 9 могут быть соответственно выполнены в обычной пресс-форме для вулканизации шины и, таким образом, при изготовлении предлагаемой шины не возникают дополнительные расходы по сравнению с изготовлением обычной шины. Во-вторых, посредством боковых каналов 9, выполненных в блоках 6 шины 1, на заснеженных поверхностях создается большой краевой эффект и большое усилие сдвига, в результате чего общее трение, создаваемое предлагаемой шиной, значительно превышает общее трение, создаваемое известными зимними шинами, реализуемыми на рынке в настоящее время.