ШИНА НЕОШИПОВАННАЯ
TIRES WITHOUT SPIKES

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к неошипованной шине, имеющей брекер, состоящий из двух брекерных слоев, которые расположены таким образом, что их стальные корды наклонены во взаимно противоположных направлениях относительно экваториальной плоскости между слоями. В частности, задачей настоящего изобретения является усовершенствование характеристик на льду за счет применения простой конфигурации.
Уровень техники
Для улучшения управляемости на обледенелых и заснеженных дорожных поверхностях неошипованную шину снабжают множеством канавок и/или выполняют из очень мягкой резины для компенсации жесткости протектора. Также предлагается, например, выполнять боковину из двух слоев резины (см. документ JP 2001206022 А).
Раскрытие изобретения
Однако шина с такой конфигурацией имеет недостаток, заключающийся в том, что производственные затраты неизбежно возрастают из-за сложности конструкции шины и применяемого материала. Настоящее изобретение направлено на устранение этого недостатка и на разработку ношипованной шины, способной повысить характеристики на льду без усложнения конструкции и материала.
1. Неошипованная шина по изобретению имеет брекер, состоящий из двух брекерных слоев, причем брекерные слои расположены таким образом, что их стальные корды наклонены во взаимно противоположных направлениях относительно экваториальной плоскости между слоями, и отличается тем, что ширина расположенного снаружи в радиальном направлении слоя брекера указанных слоев брекера составляет 60-70% максимальной ширины шины.
2. У неошипованной шины, описанной в пункте 1, ширина расположенного внутри в радиальном направлении брекерного слоя на 24-36 мм больше, чем ширина расположенного снаружи в радиальном направлении брекерного слоя.
3. У неошипованной шины, описанной в пункте 1 или 2, ширина протектора составляет 105-125% ширины расположенного снаружи в радиальном направлении брекерного слоя.
Согласно описанию шины, приведенному в пункте 1, ширина расположенного снаружи в радиальном направлении брекерного слоя указанного брекера составляет 60-70% максимальной ширины шины, так что передний угол, который представляет собой угол между поверхностью дороги и передней стороной периферии протектора на виде шины сбоку в разрезе, уменьшается за счет снижения жесткости брекера, при этом сохраняется устойчивость движения. Это препятствует поступлению воды, образующейся в контакте шины с дорожной поверхностью при движении по обледенелым дорогам, в выемки протектора. Когда ширина расположенного снаружи в радиальном направлении брекерного слоя составляет менее 60% максимальной ширины шины, жесткость брекера снижается до нежелательной величины, за счет чего ухудшается устойчивость движения. С другой стороны, когда ширина расположенного снаружи в радиальном направлении брекерного слоя составляет более 70% максимальной ширины шины, жесткость брекера становится недопустимо высокой, что исключает эффект препятствования поступлению воды.
Согласно описанию шины, приведенному в пункте 2, ширина расположенного внутри в радиальном направлении брекерного слоя на 24-36 мм больше ширины расположенного снаружи в радиальном направлении брекерного слоя. Такое соотношение выбрано потому, что при разнице менее 24 мм ширина расположенного внутри в радиальном направлении брекерного слоя становится настолько мала, что происходит снижение общей жесткости брекера, приводящее к ухудшению устойчивости движения. С другой стороны, когда разница составляет более 36 мм, ширина расположенного внутри в радиальном направлении брекерного слоя становится настолько большой, что происходит избыточное увеличение общей жесткости брекера, в результате передний угол становится недостаточно малым. Кроме того, концевые участки расположенного внутри в радиальном направлении брекерного слоя совершают значительные перемещения при изменении формы сечения шины при каждом обороте при движении на дороге, что потенциально может привести к отделению концов брекера.
Согласно описанию шины, приведенному в пункте 2, ширина протектора составляет 105-125% ширины расположенного снаружи в радиальном направлении брекерного слоя, в результате шина, описанная в пункте 1, у которой жесткость брекера уменьшена для увеличения длины контакта шины с опорной поверхностью по сравнению с длиной контакта стандартной шины, может иметь меньшую ширину контакта с опорной поверхностью при сохранении площади контакта с опорной поверхностью. Таким образом, клиновой эффект на заснеженных дорогах может быть увеличен, что позволяет повысить сцепные свойства. Когда соотношение составляет менее 105%, ширина протектора становится настолько малой, что происходит снижение жесткости протектора и ухудшение устойчивости движения. С другой стороны, когда соотношение составляет более 115%, ширина протектора становится настолько малой, что вышеупомянутый клиновой эффект не может быть получен. Краткое описание чертежей
Фиг.1 - вид в сечении неошипованной шины в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения, выполненном плоскостью, проходящей через центральную ось шины;
фиг.2 - схематичный вид шины, контактирующей с опорной поверхностью.
Принятые обозначения
1 - протекторный участок;
2 - боковинный участок;
3 - бортовой участок;
4 - бортовое крыло;
5 - радиальный каркас;
5а - основной участок каркаса 5;
5b - обернутый участок каркаса 5;
6 - наполнительный шнур бортового крыла;
7 - протектор;
8 - брекер;
10 - неошипованная шина;
11 - первый брекерный слой;
12 - второй брекерный слой;
20 - шкальный индикатор;
θ - передний угол.
Подробное описание изобретения
На фигуре 1 показан вид в сечении неошипованной шины согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения плоскостью, проходящей через центральную осевую линию. Неошипованная шина 10 имеет протекторный участок 1, два боковинных участка 2, соединенных с торцевыми участками протекторного участка 1 и идущих внутрь в радиальном направлении, бортовые участки 3, расположенные на внутренней периферии боковинных участков 2, и бортовые крылья 4, встроенные в соответствующие бортовые участки 3. Радиальный каркас, состоящий, по меньшей мере, из одного слоя каркаса, образует тор, расположенный между бортовыми крыльями, а каждый концевой участок радиального каркаса обернут вокруг бортового крыла наружу в радиальном направлении. Наполнительный шнур 6 бортовых крыльев расположен между основным участком 5а и обернутым участком 5b и примыкает к внешней периферии бортового крыла. Протекторный участок 1 снабжен протектором 7, образующим площадку контакта с опорной поверхностью, радиальный каркас 5 и брекер 8 расположен между радиальным каркасом 5 и протектором 7.
Брекер 8 образован двумя расположенными один над другим в радиальном направлении брекерными слоями, корды которых расположены под наклоном во взаимно противоположных направлениях по отношению к экваториальной плоскости между слоями. Всюду далее брекерный слой 11, расположенный внутри в радиальном направлении, будет называться брекерным слоем, а брекерный слой 12, расположенный снаружи в радиальном направлении, называется вторым брекерным слоем.
Настоящее изобретение основано на шине, имеющей вышеупомянутую конфигурацию и отличающейся тем, что ширина 2W второго брекерного слоя 12 составляет 60-70% максимальной ширины MW шины. Поскольку ширина второго брекерного слоя 12 составляет 70% или менее, жесткость брекера существенно снижена для уменьшения переднего угла, который представляет собой угол θ между опорной поверхностью G и периферией протектора с передней стороны на виде шины сбоку, показанном на фиг.2. Это препятствует попаданию воды, образующейся в контакте между шиной и поверхностью дороги при движении по заснеженным дорогам, в углубленные участки протектора.
Когда ширина 2W второго брекерного слоя составляет более 70% максимальной ширины MW шины, передний угол становится недопустимо большим, в результате чего не обеспечивается сохранение характеристик, необходимых для движения по обледенелым дорогам. С другой стороны, когда соотношение становится менее 60%, происходит нежелательное увеличение жесткости брекера, что ухудшает устойчивость движения.
Следует заметить, что максимальная ширина MW шины, ширины 1W, 2W брекерных слоев представляют собой ширины, замеренные при установке шины на заданный обод при заданном внутреннем давлении. Ширины 1W, 2W брекерных слоев представляют собой прямолинейные расстояния, замеренные от одного края брекерного слоя до другого края брекерного слоя в направлении, перпендикулярном экваториальной плоскости, а не вдоль брекерного слоя.
В связи с этим следует указать, что заданные внутренне давление и обод определяются следующим образом. Заданное внутреннее давление определяется по давлению воздуха, соответствующему заданной применимой для данной размерности нагрузке, и определяется заданным промышленным стандартом, а заданный обод соответствует стандартному ободу (или допустимому ободу, или рекомендованному ободу) подходящего размера, определяемому тем же промышленным стандартом. Вышеупомянутая заданная нагрузка соответствует максимальной нагрузке (максимальной грузоподъемности) одиночного колеса подходящего размера, определяемой тем же промышленным стандартом.
Что касается промышленного стандарта, то действующий стандарт установлен в каждом регионе, в котором изготавливается или применяется шина. Примерами таких стандартов являются "Ежегодник корпорации Ассоциация производителей шин и ободьев" (включающий рекомендации по конструкции), издаваемый в США, "Справочник стандартов Европейской технической организации производителей шин и ободьев", издаваемый в Европе, и "Ежегодник JATMA", издаваемый в Японии Ассоциацией производителей шин.
Причина, по которой диапазон ширин второго брекерного слоя 12 определяется не на основании ширины протектора или ширины первого слоя 11, а на основании максимальной ширины шины, заключается в том, что максимальная ширина шины является базовым размером шины по ширине и может быть четко определена по размерности шины. Жесткость брекера, полученная из ширины второго брекерного слоя 12, влияет на вышеупомянутый передний угол не в комплексе с другими материалами, а непосредственно. По этой причине размер однозначно определен, когда заданный размер используется в качестве стандарта.
У неошипованной шины 10 ширина 1W первого брекерного слоя 11 на 24-36 мм больше, чем ширина 2W второго брекерного слоя 12. Это означает, что ширина 2W второго брекерного слоя 12 меньше, чем ширина стандартной шины, а ширина 1W первого брекерного слоя по существу такая же, что и ширина стандартной шины. В результате обеспечивается оптимальное поддержание жесткости всего брекера 8. Когда разница между шириной 1W первого брекерного слоя 11 и шириной 2W второго брекерного слоя 12 меньше 24 мм, жесткость брекера становится настолько большой, что передний угол получается слишком большим для обеспечения приемлемых характеристик на льду. С другой стороны, когда разница составляет более 36 мм, ширина расположенного внутри в радиальном направлении брекерного слоя становится настолько большой, что общая жесткость брекера получается избыточной, в результате чего передний угол имеет недостаточно малую величину. Кроме того, концевые участки расположенного внутри в радиальном направлении брекерного слоя совершают существенные перемещения при изменениях формы сечения шины при каждом обороте во время движения по дорогое, что потенциально может привести к отделению концов брекера.
Кроме того, ширина 2W второго брекерного слоя предпочтительно составляет 80-95% ширины TW протектора. Когда соотношение составляет менее 80%, TW ширина протектора становится настолько малой, что происходит снижение давления на опорную поверхность и ухудшение сцепных свойств на снегу. С другой стороны, когда соотношение составляет более 95%, ширина протектора становится настолько малой, что снижается устойчивость движения на сухих дорогах.
Кроме того, модуль динамической упругости протектора 7 вышеупомянутой шины предпочтительно составляет 3-20 МПа. Модуль динамической упругости протектора 7 летней шины, которая не предназначена для движения по заснеженным и обледенелым дорогам, находится в диапазоне 25-50 МПа. Когда модуль динамической упругости протекторного участка неошипованной шины, которая предназначена для движения по обледенелым и заснеженным дорогам, составляет менее 20 МПа, протектор 7 может легко подвергаться деформации. В результате происходит увеличение площади контакта с опорной поверхностью и повышение коэффициента трения на льду. Однако когда модуль динамической упругости составляет менее 3 МПа, протектор становится чрезмерно мягким, что существенно ухудшает устойчивость движения. Примеры
Для проведения экспериментов были подготовлены неошипованные шины с различной шириной 2W второго брекерного слоя, для которых были произведены испытания по определению передних углов, поведения на льду, тормозных характеристик на льду, устойчивости при движении по прямой и устойчивости при вождении. Ширины 2W второго брекерного слоя, отношения 2W/MW в % ширины 2W второго брекерного слоя к максимальной ширине MW шины и результаты испытаний приведены в таблице.
Подготовленные для испытаний шины имели следующие общие параметры:
размер шины: 195/65R15;
максимальная ширина шины: 198 мм;
ширина первого брекерного слоя 1W: 153 мм;
ширина протектора TW: 153 мм;
угол наклона нитей корда брекерного слоя относительно экваториальной плоскости: 24 градуса;
корд брекера: стальной (переплетенной структуры 1×3).
Передний угол замерялся следующим образом. Шкальный индикатор 20 перемещался вдоль опорной поверхности для получения профиля от не находящегося в контакте с опорной поверхностью участка шины до находящегося в контакте участка шины расстояния от опорной поверхности G до шины, и на основании полученного профиля вычислялся передний угол.
Вышеупомянутые тесты проводились для шины, установленной на заданный обод, накаченной заданным внутренним давлением и установленной на реальный автомобиль. Поведение на льду оценивалось водителем на основании тормозных характеристик, характеристик трогания с места, характеристик прямолинейного движения и характеристик входа в поворот.
Тормозные характеристики при торможении на льду оценивались путем замера тормозного пути при торможении со скорости 20 км/ч при полном включении тормозов. Результаты указаны в баллах в таблице, в которой результат сравнительного примера 2 принят за 100 баллов.
Устойчивость при движении оценивалась водителем на основании реакции и устойчивости при воздействии на рулевое колесо во время прямолинейного движения по сухому испытательному участку. Результаты приведены в балах в таблице, в которой результат сравнительного примера 2 принят за 100 баллов.
Сравнительный пример 1
Пример 1
Пример 2
Пример 3
Сравнительный пример 2
Ширина 2W второго брекрного слоя (мм)
116
119
129
139
141
2W/MW (%)
59
60
65
70
71
Передний угол (градусы)
2
2
6
11
12
Поведение на льду
105
105
102
100
100
Характеристика торможения на льду
106
106
104
102
100
Устойчивость движения
90
98
98
100
100