ШИНА ДЛЯ АВТОМОБИЛЯ
AUTOMOTIVE TIRE

3
Настоящее изобретение относится к шине для автомобиля, в частности к зимней шине для автомобилей, имеющих средний литраж двигателя, например, 1000-2000 см.
Под зимней шиной понимается шина, снабженная протектором, пригодным для движения по поверхностям, отличающимся уменьшенной плотностью, в частности по проезжим частям дорог, покрытым снегом.
Обычно шины данного типа, помимо отличных эксплуатационных характеристик при движении по снегу, должны иметь также эксплуатационные характеристики при движении по мокрым и сухим поверхностям, аналогичные летним шинам или только немного более низкие по сравнению с летними шинами.
Кроме того, шины данного класса должны иметь вместе с отличными характеристиками сцепления шины с дорогой при приложении тягового усилия, при торможении и управляемости на покрытых снегом проезжих частях дорог также хорошие характеристики сцепления шины с дорогой при приложении тягового усилия и торможении и характеристики управляемости при движении по сухим и мокрым поверхностям и удовлетворительную износостойкость.
Упомянутые характеристики могут быть достигнуты посредством образования в протекторном браслете соответствующих поперечных и окружных канавок, имеющих соответствующие размер и ориентацию.
Пересечение канавок вызывает образование блоков, которым придана форма в соответствии с различными очертаниями, которые имеют соответствующую конструкцию и расположены в окружных рядах, расположенных рядом друг с другом.
Окружные канавки могут влиять на характеристики направленности и устойчивости шины при движении по отношению к боковым усилиям (усилиям сдвига/сноса), которые направлены параллельно оси вращения шины.
Поперечные канавки, в свою очередь, могут влиять на характеристики сцепления шины с дорогой, то есть способность передачи на поверхность дороги тангенциальных усилий, параллельных направлению движения, во время ускорения и торможения автомобиля.
Окружные и поперечные канавки также могут влиять на отвод воды в зоне контакта с поверхностью дороги (в зоне отпечатка) во время движения по мокрой поверхности дороги.
Кроме того, зимние шины отличаются наличием плотно расположенных щелевидных дренажных канавок. Щелевидные дренажные канавки представляют собой малые канавки или разрезы, особенно узкие по сравнению с остальными канавками, которые обеспечивают возможность захвата и удерживания снега, в результате чего обеспечивается большее сцепление шины с дорогой на снегу, поскольку трение снега о снег больше трения резины о снег.
В публикации ЕР0968847 описана шина, предназначенная для использования в зимних условиях, с протекторным браслетом, который разделен поперечными и окружными канавками на профильные элементы, такие как блоки или ряды блоков или ребра, проходящие в направлении вдоль окружности. Некоторые профильные элементы, предпочтительно все из них, имеют сетку V-образных канавок, которые расположены в пределах профильных элементов в соответствии с сотовой конфигурацией. Одно ребро расположено в центральной зоне, в частности, так, что оно проходит вдоль экваториальной плоскости. Подобное ребро образовано из ряда частей блоков с прямоугольной формой или формой параллелограмма.
В публикации ЕР1106393 описана шина для транспортных средств, в частности, предназначенная для использования в зимних условиях движения, содержащая блоки, которые расположены в центральном ряду блоков и соединены с другим рядом блоков, расположенным рядом с окружной канавкой. В то же время каждый блок разделен посредством по существу окружной канавки на две части, которые имеют по существу одинаковый размер и соединены друг с другом.
Как было отмечено, большое число поперечных канавок с увеличенной шириной обеспечивает улучшение сцепления шины с дорогой особенно на мокрых поверхностях и гарантирует хорошую гибкость самого блока, однако их широкое использование может привести к ухудшению эксплуатационных характеристик при движении по сухим поверхностям и увеличению шума от качения шины. Действительно, одна из основных причин шума - это непрерывная последовательность ударов краев блоков о поверхность дороги.
Для обеспечения возможности поддержания высокого уровня безопасности при любых условиях использования, в частности в случае зимних шин, шина должна дополнительно иметь отличные характеристики при торможении (как на сухих, так и на мокрых поверхностях и на снегу), а также обладать сопротивлением аквапланированию, при этом данные два свойства вступают в противоречие друг с другом, поскольку для торможения требуется малый коэффициент пустотности, а для обеспечения хорошего отвода воды также требуется соответствующее количество канавок и прежде всего ширина (и, следовательно, большой коэффициент пустотности).
Кроме того, было обращено внимание на увеличенный коэффициент пустотности в центральной части зимних шин по предшествующему уровню техники по сравнению с летними шинами. Данный выбор по существу обусловлен необходимостью улучшения отвода воды на мокрых поверхностях и обеспечения хорошей гибкости подобной части. Тем не менее, увеличенный коэффициент пустотности может привести к ухудшению эксплуатационных характеристик при движении по сухим поверхностям, а также к увеличенному шуму от качения шины и износу шины.
Было обнаружено, что вышеупомянутые проблемы, связанные с взаимно противоположными требованиями, могут быть решены посредством конструкции протектора, имеющего в самой центральной части рядом с экваториальной плоскостью малый коэффициент пустотности и содержащего окружные канавки с волнообразным профилем, при этом волнообразные профили канавок совпадают по фазе друг с другом.
Более точно, в соответствии с одним его аспектом настоящее изобретение относится к шине для автомобиля, имеющей протектор, содержащий центральную часть (L1), охватывающую с двух сторон экваториальную плоскость, и две плечевые части, при этом центральная часть (L1) отделена от плечевых частей протектора двумя первыми окружными канавками, при этом, по меньшей мере, две вторые окружные канавки имеются в центральной части (L1), характеризующейся тем, что
- вторые окружные канавки определяют границы центрального окружного ребра, содержащего множество щелевидных дренажных канавок, расположенных параллельно друг другу;
- центральное ребро (10) имеет коэффициент пустотности, составляющий менее 0,1;
- вторые окружные канавки простираются с волнообразным профилем, в основном совпадая по фазе друг с другом, вдоль протяженности шины в направлении вдоль окружности.
Применительно к настоящему изобретению протяженность окружных и/или поперечных канавок, а также их профиля можно определить, взяв за базу среднюю линию краев, наружных в радиальном направлении.
Кроме того, для настоящего изобретения выражение «в основном совпадающие по фазе друг с другом», относящееся к окружным канавкам, имеющим волнообразный профиль, означает, что расстояние в аксиальном направлении между двумя канавками является в основном постоянным вдоль протяженности шины в направлении вдоль окружности.
Малый коэффициент пустотности вместе с уменьшенным размером щелевидных дренажных канавок обеспечивает придание протекторному браслету в его самой центральной части большой конструкционной плотности для обеспечения отличных характеристик управляемости как на покрытых снегом поверхностях, так и на мокрых и/или на сухих поверхностях.
В настоящем описании и в последующей формуле изобретения под «коэффициентом пустотности» понимается величина соотношения, определяемого на площади отпечатка между участками протектора, на которых имеются разрезы и/или канавки (пустоты) и которые, следовательно, не имеют физического контакта с грунтом, и величиной площади самого отпечатка.
В то же время вторые волнообразные окружные канавки делают центральную часть менее жесткой в продольном направлении. Это позволяет повысить поперечную устойчивость и улучшить эксплуатационные характеристики шины при движении на поворотах в условиях покрытой снегом дороги как за счет уменьшения воздействия на управление поворотом при входе в поворот, так и за счет уменьшения потери сцепления задних шин с дорогой при выходе из поворота, когда пользователь снова начинает ускорять движение.
В соответствии с вышеупомянутым аспектом настоящее изобретением может иметь, по меньшей мере, один из предпочтительных признаков, описанных ниже.
Для уменьшения наличия мест с высокой концентрацией напряжений вторые окружные канавки могут простираться вдоль протяженности шины в направлении вдоль окружности в виде синусоиды.
Предпочтительно, если существует функциональная зависимость между длиной λ волны синусоиды и шагом протекторного рисунка шины.
Вторые окружные канавки предпочтительно могут иметь ширину, составляющую менее 12 мм.
Вторые окружные канавки предпочтительно могут иметь глубину, составляющую более 5 мм.
Первые и вторые окружные канавки предпочтительно определяют в центральной части (L1) границы двух рядов центральных блоков, при этом каждый ряд расположен сбоку относительно центрального ребра.
Центральное ребро предпочтительно может иметь коэффициент пустотности, составляющий менее 0,07, предпочтительно менее 0,06.
Каждый ряд центральных блоков предпочтительно содержит множество центральных блоков и множество по существу поперечных канавок. Поперечные канавки выполнены с возможностью ограничения центральных блоков в направлении вдоль окружности.
По существу поперечные канавки предпочтительно могут проходить, по меньшей мере, на 50% ширины ряда центральных блоков.
В настоящем описании и в последующей формуле изобретения под протяженностью поперечных канавок понимается длина проекции вышеупомянутой канавки на прямой линии, перпендикулярной к экваториальной плоскости и пересекающей окружной ряд.
Для создания части, пригодной для захвата снега и обеспечения хорошего отвода воды, по существу поперечные канавки могут иметь переменную ширину вдоль их протяженности с поперечным сечением, уменьшающимся по направлению к центральному ребру.
Поперечные канавки предпочтительно могут иметь ширину, составляющую менее 10 мм.
Каждый центральный блок из ряда центральных блоков ограничен в аксиальном направлении участком одной из первых окружных канавок и участком одной из вторых окружных канавок и ограничен в направлении вдоль окружности двумя по существу поперечными канавками.
В соответствии с особо предпочтительным аспектом центральные блоки могут иметь закругленные края для создания передних частей, обеспечивающих захват снега.
Плавное сопряжение краев центральных блоков, помимо усиления захвата снега и, таким образом, обеспечения лучшего сцепления шины с дорогой при приложении тягового усилия и торможении, обеспечивает придание жесткости блоку на его крае для устранения или во всяком случае уменьшения неравномерного износа, который может отрицательно повлиять на данные части шины.
Каждая плечевая часть предпочтительно содержит, по меньшей мере, один ряд боковых блоков, содержащий множество блоков плечевой зоны.
Каждый блок плечевой зоны предпочтительно ограничен в направлении вдоль окружности двумя по существу поперечными канавками и ограничен в аксиальном направлении участком одной из первых окружных канавок.
По существу поперечные канавки предпочтительно проходят, по меньшей мере, на 50% ширины ряда блоков плечевой зоны.
Блоки плечевой зоны предпочтительно имеют закругленные края для создания передних частей, обеспечивающих захват снега.
Захватывающие передние части центральных блоков совместно с захватывающими передними частями блоков плечевых зон предпочтительно создают в зоне пересечения между первыми окружными канавками и по существу поперечными канавками участки первых поперечных канавок, имеющие более широкое поперечное сечение для захвата снега.
Для обеспечения отличного сцепления с дорогой на покрытых снегом грунтах каждый ряд блоков может иметь множество щелевидных дренажных канавок.
Щелевидные дренажные канавки могут иметь волнообразный профиль. Щелевидные дренажные канавки предпочтительно имеют синусоидальный профиль.
Щелевидные дренажные канавки имеют глубину от 2 до 10 мм, например равную 8 мм, и ширину, составляющую менее 2 мм.
Подобный профиль и размеры щелевидных дренажных канавок обеспечивают одновременно отличные свойства сцепления шины с дорогой при приложении тягового усилия и торможении при любых условиях движения шины на прямых участках и/или на поворотах.
Щелевидные дренажные канавки предпочтительно расположены по существу параллельно друг другу. Щелевидные дренажные канавки предпочтительно расположены на расстоянии друг от друга, которое зависит от шага протекторного рисунка шины.
Щелевидные дренажные канавки центральных ребер предпочтительно проходят в направлении, по существу перпендикулярном экваториальной плоскости.
Щелевидные дренажные канавки центральных блоков и блоков плечевых зон предпочтительно проходят в центральных блоках и блоках плечевых зон с заданием направления, противоположного наклону по существу поперечных канавок, определяющих границы блоков, которые содержат их.
Кроме того, предусмотрено, что в настоящем описании и в последующей формуле изобретения каждый угол, пригодный для отображения наклона канавки или захватывающей передней части, задан как угол, образованный между плоскостью, параллельной к экваториальной плоскости, проходящей через ближайшую в аксиальном направлении окружную канавку, и плоскостью, которой принадлежит упомянутая канавка или захватывающая передняя часть.
Шина согласно изобретению имеет хорошее сцепление с дорогой, отличные характеристики сцепления шины с дорогой при торможении и приложении тягового усилия при движении по мокрым или покрытым снегом поверхностям дорог, очень низкие уровни шума, обеспечивает высокий уровень комфортности и проявляет отличное поведение при движении по сухим поверхностям дорог.
Признаки и преимущества изобретения будут представлены далее со ссылкой на варианты осуществления, показанные в качестве неограничивающих примеров на прилагаемых чертежах, на которых
фиг.1 - вид в перспективе шины, имеющей протектор, выполненный в соответствии с одним примером изобретения;
фиг.2 - вид в плане протектора шины с фиг.1;
фиг.2а - увеличенное сечение протектора с фиг.2;
фиг.2b - вид в плане увеличенной части протектора шины с фиг.2;
фиг.3 - вид в плане варианта протектора с фиг.2;
фиг.3а - увеличенное сечение протектора с фиг.3; и
фиг.4 - спектры шумов от качения шины в соответствии с изобретением и контрольной шины, измеренных внутри автомобиля.
На фиг.1, 2, 2b показана шина 1 с первым вариантом осуществления протектора 2 в соответствии с изобретением.
Конструкция шины 1 сама по себе представляет собой конструкцию обычного типа и включает в себя каркас, протекторный браслет, размещенный поверх каркаса, две боковины, противоположные в аксиальном направлении и заканчивающиеся бортами, которые усилены бортовыми кольцами и соответствующими бортовыми усилительными ленточками. Шина также предпочтительно содержит брекерный конструктивный элемент, расположенный между каркасом и протекторным браслетом. Каркас содержит один или более слоев каркаса, прикрепленных к бортовым кольцам, в то время как брекерный конструктивный элемент содержит две брекерные ленты, расположенные в радиальном направлении одна поверх другой. Брекерные ленты образованы отрезками прорезиненного текстильного материала, включающего в себя металлические корды, которые параллельны друг другу в пределах каждой ленты и имеют ориентацию с перекрещиванием по отношению к кордам соседних лент, с предпочтительно симметричными наклонами относительно экваториальной плоскости. Брекерный конструктивный элемент предпочтительно также содержит третью брекерную ленту, расположенную в радиальном направлении наиболее далеко от центра и предусмотренную с кордами, ориентированными по существу параллельно экваториальной плоскости.
Шина 1 предпочтительно имеет отношение Н/С высоты в перпендикулярном поперечном сечении к максимальной ширине поперечного сечения, составляющее от 0,35 до 0,80.
Для обеспечения большого пробега в милях и одновременно высоких эксплуатационных характеристик во время всего срока службы шины, в особенности тех, которые связаны с управляемостью, протектор 2 имеет в целом коэффициент пустотности, который является малым при рассмотрении его для зимней шины, то есть составляет менее 0,35, предпочтительно менее 0,34, например он равен приблизительно 0,32.
Протектор 2 выполнен с окружными канавками 3, 4, 5 и 6 (фиг.1-2b), проходящими в продольном направлении.
Протектор 2 включает в себя центральную часть L1 и две плечевые части L2, L3.
Протектор 2 имеет рисунок направленного типа, другими словами, рисунок протекторного браслета является по существу зеркально подобным относительно экваториальной плоскости, и по существу поперечные канавки, которые расположены, начиная от центральной части L1, в направлении плечевых частей и определяют направление качения шины 1, указанное стрелкой F на фиг.2.
Под «по существу зеркально подобным» в определении, приведенном непосредственно выше, понимается зеркальное отражение в широком смысле, которое может охватывать небольшие различия в некоторых деталях и/или расположение части шины со смещением и/или части с правой стороны экваториальной плоскости относительно части с левой стороны.
Более подробно, центральная часть L1 имеет два окружных ряда 9 и 11 блоков и центральное ребро 10, ограниченное в аксиальном направлении двумя вторыми окружными канавками 4, 5. Наличие окружных канавок 4, 5 в целом делает центральную часть L1 протекторного браслета 2 менее жесткой в продольном направлении при одновременном сохранении большого количества резины у грунта в самой центральной части рядом с экваториальной плоскостью 7 шины 1. Для этого центральное ребро 10 имеет коэффициент пустотности, составляющий менее 0,1.
Плечевая часть L2 отделена от ряда 9 окружной канавкой 3.
Ряд 9 расположен между окружными канавками 3 и 4. Ряд 10 расположен между окружными канавками 4 и 5. Ряд 11 расположен между окружными канавками 5 и 6. Плечевая часть L3 отделена от ряда 11 блоков первой окружной канавкой 6.
Первые окружные канавки 3 и 6 предпочтительно имеют ширину в диапазоне от приблизительно 5 мм до приблизительно 16 мм, более предпочтительно от 7 до 11 мм. Первые окружные канавки 3 и 6 предпочтительно имеют глубину в диапазоне от приблизительно 5 мм до 11 мм.
Вторые окружные канавки 4 и 5 имеют ширину, которая меньше ширины первых окружных канавок. Вторые окружные канавки 4, 5 предпочтительно имеют ширину от 1,2 до 12 мм.
Вторые окружные канавки 4 и 5 могут иметь постоянную ширину на всей их глубине.
Вторые канавки 4 и 5 предпочтительно могут иметь переменную ширину на их глубине. В качестве примера в варианте осуществления, показанном на фиг.2 и 2а, вторые канавки 4 и 5 имеют вдоль их протяженности в радиальном направлении два участка с разной шириной: первый участок в части протекторного браслета, самой дальней от центра в радиальном направлении, который имеет большую ширину, находящуюся в диапазоне от 6 до 12 мм, например равную приблизительно 8 мм, и второй участок, самый близкий к центру в радиальном направлении и имеющий ширину от 1,2 мм до 5 мм, например равную приблизительно 2 мм.
Вторые окружные канавки 4, 5 могут иметь глубину, составляющую менее 10 мм, предпочтительно составляющую более 5 мм, например равную 8 мм.
В альтернативном варианте первые и вторые окружные канавки 3, 6, 4, 5 могут все иметь одинаковую ширину и/или глубину без отхода от объема защиты настоящего изобретения.
Боковые стенки первых окружных канавок 3, 6 могут иметь асимметричный наклон относительно прямой линии, перпендикулярной поверхности протекторного браслета, в соответствии с самими канавками.
Например, как можно видеть на фиг.2а, боковая стенка 308 окружной канавки 3 имеет угол наклона, составляющий приблизительно 10°, в то время как противоположная стенка 309 имеет угол наклона, составляющий приблизительно 5°, относительно перпендикуляра к той же канавке 3.
Аналогичным образом, боковая стенка 612 окружной канавки 6 имеет угол наклона, составляющий приблизительно 10°, в то время как противоположная стенка 608 имеет угол наклона, составляющий приблизительно 5°, относительно перпендикуляра к той же канавке 6.
Боковые стенки 408, 412 второй окружной канавки 4 могут иметь симметрично зеркально подобные наклоны относительно центральной линии канавки. Более подробно, боковая стенка 408, а также боковая стенка 412 окружной канавки 4 имеют угол наклона, составляющий приблизительно 5°, относительно ее центральной линии.
Кроме того, боковые стенки 508, 512 второй окружной канавки 5, подобно боковым стенкам 408, 412 второй окружной канавки 4, могут иметь симметрично зеркально подобные наклоны относительно центральной линии канавки.
Более подробно, боковая стенка 508, а также боковая стенка 512 окружной канавки 5 имеют угол наклона, составляющий приблизительно 5°, относительно ее центральной линии.
В завершение, окружная канавка 6 может иметь глубину, составляющую менее 10 мм, предпочтительно более 5 мм, например равную 8 мм.
Боковые стенки канавок 3, 4, 5, 6 могут иметь углы наклона относительно их центральных линий, отличающиеся от тех, которые были упомянуты выше, без отхода от объема защиты настоящего изобретения.
Для повышения поперечной устойчивости шины и, следовательно, для улучшения эксплуатационных характеристик шины при движении на поворотах в условиях покрытых снегом дорог вторые окружные канавки 4, 5 имеют волнистый профиль.
Окружные канавки 4, 5 предпочтительно имеют среднюю линию, проходящую в виде криволинейного профиля/контура вдоль протяженности шины в направлении вдоль окружности. Например, в варианте осуществления, показанном на фиг.1, 2, 2а, 2b, вторые окружные канавки 4, 5 имеют среднюю линию, проходящую в виде синусоидального профиля вдоль протяженности шины в направлении вдоль окружности.
Чередование вогнутостей синусоидального профиля относительно плоскости, параллельной к экваториальной плоскости 7, обеспечивает отличный баланс характеристик сцепления шины с дорогой при приложении тягового усилия и торможении прежде всего при движении на поворотах и в то же время обеспечивает уменьшение наличия мест с высокой концентрацией напряжений.
Для увеличения количества резины у грунта в центральном ребре 10 вторые окружные канавки 4, 5 в основном совпадают по фазе друг с другом вдоль протяженности шины в направлении вдоль окружности. Данный признак обеспечивает большое количество «резины у грунта» в центральном ребре 10, следовательно, малый коэффициент пустотности и, как следствие, отличные характеристики управляемости и малый шум.
Средние линии вторых окружных канавок 4, 5 проходят вдоль протяженности шины в направлении вдоль окружности в виде синусоидального профиля, определяемого длиной λ волны и амплитудой α волны.
Отношение амплитуды к длине волны α/λ предпочтительно составляет более 0,07.
Даже более предпочтительно, если указанное отношение составляет менее 0,15.
Подобные размеры еще в большей степени способствуют образованию по существу окружной канавки с почти полным отсутствием мест с высокой концентрацией напряжений.
В варианте осуществления, показанном на фиг.2-2b, имеется значительное соответствие между длиной λ волны и шагом протекторного рисунка шины, которое в данном конкретном случае равно единице. Другими словами, вдоль протяженности в направлении вдоль окружности длина λ волны по существу равна каждому шагу протекторного рисунка шины 1 (следовательно, изменение длины волны соответствует изменению шага).
Как было предусмотрено ранее, первые окружные канавки 3, 6 отделяют центральную часть L1 протектора от плечевых частей L2, L3, в то время как вторые окружные канавки 4, 5 определяют в центральной части L1 протектора границы двух центральных окружных рядов 9, 11 блоков и центрального ребра 10. Центральное ребро 10 предпочтительно охватывает с двух сторон экваториальную плоскость 7.
По меньшей мере, один из центральных рядов 9, 11 блоков содержит по существу поперечные канавки 15, 16, проходящие, по меньшей мере, на 50% ширины самого ряда.
В варианте осуществления, показанном на фиг.2-2b, по существу поперечные канавки 15, 16 предпочтительно проходят на всей ширине центральных рядов 9, 11 блоков, определяя границы центральных блоков 13, 14.
Более подробно, ряд 9 имеет последовательность блоков 13, и ряд 11 содержит последовательность блоков 14.
В примере по фиг.2 протектор 2 имеет коэффициент пустотности, равный приблизительно 0,18 в ряду 8 блоков плечевой зоны; коэффициент пустотности, равный приблизительно 0,13 в окружном ряду 9 блоков; коэффициент пустотности, равный приблизительно 0,08 в окружном ряду 10 блоков; коэффициент пустотности, равный приблизительно 0,13 в окружном ряду 11 блоков, и коэффициент пустотности, равный приблизительно 0,18 в ряду 12 блоков плечевой зоны.
Совпадающие коэффициенты пустотности в рядах 8, 12 плечевых зон способствуют улучшению характеристик автомобиля при движении на мокрой поверхности дороги, в особенности тогда, когда шины смонтированы на автомобиле, имеющем средний литраж двигателя.
Каждый блок 13 из окружного ряда 9 ограничен в аксиальном направлении участком 103 первой окружной канавки 3 и участком 104 второй окружной канавки 4 и ограничен в направлении вдоль окружности двумя следующими друг за другом в направлении вдоль окружности поперечными канавками 16.
Как было упомянуто ранее, в предпочтительном варианте осуществления, показанном на фиг.1-2b, каждая поперечная канавка 16 проходит от самой дальней от центра в аксиальном направлении окружной канавки 3 до соседней окружной канавки 4. Каждая поперечная канавка 16 имеет среднюю линию, имеющую наклон относительно экваториальной плоскости 7 для образования угла β, составляющего менее 80°, предпочтительно более 30°, например равного приблизительно 65°.
Каждая поперечная канавка 16 может иметь ширину от 3 до 10 мм, предпочтительно от 3,5 до 7 мм, например равную 4 мм.
Поперечные канавки 16 имеют переменную ширину вдоль их протяженности. Для облегчения захвата снега канавки 16 образованы двумя по существу прямолинейными участками, из которых самый дальний от центра в аксиальном направлении участок 16а имеет большую ширину и самый близкий к центру в аксиальном направлении участок 16b имеет ширину, уменьшающуюся по направлению к экваториальной плоскости 7.
Поперечные канавки 16 могут иметь глубину, составляющую менее 12 мм, предпочтительно менее 10 мм, например равную 8 мм.
Для обеспечения большей прочности в центральной части L1 поперечные канавки 16 не имеют постоянной глубины на всей их протяженности, вместо этого они имеют постоянную глубину на определенном самом дальнем от центра в аксиальном направлении участке и глубину, плавно уменьшающуюся по мере приближения ко второй окружной канавке 4.
Каждый блок 14 из окружного ряда 11 ограничен в аксиальном направлении участком 106 первой окружной канавки 6 и участком 105 второй окружной канавки 5 и ограничен в направлении вдоль окружности двумя следующими друг за другом в направлении вдоль окружности поперечными канавками 15.
Блоки 14 из ряда 11 имеют такую же форму, как блоки 13 из ряда 9, но расположены с небольшим смещением в направлении вдоль окружности относительно них.
Как было упомянуто ранее, в предпочтительном варианте осуществления, показанном на фиг.1-2b, каждая поперечная канавка 15 проходит от самой дальней от центра в аксиальном направлении первой окружной канавки 6 до соседней окружной канавки 5. Каждая поперечная канавка 15 имеет среднюю линию, имеющую наклон относительно экваториальной плоскости 7 для образования угла β, составляющего менее 80°, предпочтительно более 30°, например равного приблизительно 65°.
Каждая поперечная канавка 15 может иметь ширину от 3 до 10 мм, предпочтительно от 3,5 до 7 мм, например равную 4 мм.
Поперечные канавки 15, как и канавки 16, имеют переменную ширину вдоль их протяженности. Действительно, для облегчения захвата снега канавки 15 образованы двумя по существу прямолинейными участками 15а, 15b, из которых самый дальний от центра в аксиальном направлении участок 15а имеет большую ширину и самый близкий к центру в аксиальном направлении участок 15b имеет ширину, уменьшающуюся по направлению к экваториальной плоскости 7.
Поперечные канавки 15 имеют глубину, составляющую менее 12 мм, предпочтительно менее 10 мм, например равную 8 мм.
Для обеспечения большей прочности в центральной части L1 поперечные канавки 15 не имеют постоянной глубины на всей их протяженности, вместо этого они имеют постоянную глубину на определенном самом дальнем от центра в аксиальном направлении участке и глубину, плавно уменьшающуюся по мере приближения ко второй окружной канавке 5.
Для улучшения свойств сцепления шины с дорогой при приложении тягового усилия и торможении при движении по снегу в особенности тогда, когда автомобиль совершает небольшой поворот, центральные блоки 13 и 14 не имеют острых краев, а скорее имеют закругленные края, в результате чего создаются передние стороны, обеспечивающие захват снега (см. фиг.2b).
Более подробно, наружная в аксиальном направлении часть каждого центрального блока 13, соответственно 14, плавно сопрягается с нижней стенкой канавки 16, соответственно 15, для образования верхней захватывающей передней стороны 43, соответственно 44. Края верхних захватывающих передних сторон 43, 44 определяются плоскостями, образующими острые углы друг с другом.
Наружная в аксиальном направлении часть каждого центрального блока 13, соответственно 14, плавно сопрягается с верхней стенкой канавки 16, соответственно 15, для образования нижней захватывающей передней стороны 45, соответственно 46. Края нижних захватывающих передних сторон 45, 46 определяются плоскостями, образующими тупые углы друг с другом.
Плавное сопряжение краев центральных блоков 13, 14, помимо улучшения захватывания снега и, таким образом, обеспечения большей силы сцепления шины с дорогой при приложении тягового усилия и при торможении, придает жесткость блоку 13 на его крае для устранения или в любом случае уменьшения явлений неравномерного износа.
Для обеспечения очень хорошего сцепления шины с грунтом на покрытых снегом грунтах блоки 13, 14, а также ребро 10 содержат множество щелевидных дренажных канавок 20, 21.
Щелевидные дренажные канавки 20, 21 имеют волнообразный профиль, предпочтительно синусоидальный.
Щелевидные дренажные канавки 20, 21 могут иметь глубину, составляющую от 2 до 10 мм, например равную 8 мм, и ширину, составляющую менее 2 мм.
Щелевидные дренажные канавки 20 предпочтительно проходят в центральном ребре 10 с заданием среднего направления их протяженности, по существу перпендикулярного к экваториальной плоскости 7 шины 1.
Щелевидные дренажные канавки 21 предпочтительно проходят в центральных блоках 13, 14 с заданием среднего направления их протяженности, по существу противоположного наклону средней линии поперечных канавок 15, 16.
Среднее направление протяженности щелевидных дренажных канавок 21 и направление наклона поперечных канавок 15, 16, ограничивающих центральные блоки 13, 14, предпочтительно образуют угол, составляющий менее 90°, более предпочтительно угол, составляющий менее 75°, например угол, составляющий приблизительно 40°.
Как было предусмотрено ранее, две плечевые части L2, L3 отделены в аксиальном направлении от центральной части L1 протектора 2 соответственно первыми канавками 3 и 6.
Каждая плечевая часть L2 и L3 содержит поперечные канавки 56, соответственно 66.
Поперечные канавки 56, соответственно 66, повторяются в направлении вдоль окружности.
Поперечные канавки 56, соответственно 66, имеют среднюю линию, имеющую наклон относительно экваториальной плоскости 7.
В частности, средняя линия канавок 56 образует с экваториальной плоскостью 7 угол ω, который составляет менее 90°.
В варианте осуществления, показанном на фиг.2-2b, угол ω составляет более 45° и предпочтительно равен 80°.
Каждая канавка 56, соответственно 66, проходит от канавки 3, соответственно 6, самой близкой к центру в аксиальном направлении, до зоны вблизи соответствующего самого дальнего от центра в аксиальном направлении края протекторного браслета 2.
Рядом с соответствующим самым дальним от центра в аксиальном направлении краем протекторного браслета 2 каждая канавка 56, соответственно 66, посредством по существу продольного участка 156, 166 соединена со следующей за ней в направлении вдоль окружности поперечной канавкой 56, соответственно 66.
Канавки 56, 66 не имеют постоянной глубины, а скорее имеют переменную глубину. Для повышения конструкционной прочности блоков плечевых зон продольные канавки 56, 66 имеют переменную глубину, которая уменьшается на соответствующих концах, что вызывает образование уступов.
В частности, каждая продольная канавка 56, 66 в центральной части имеет в основном постоянную глубину, превышающую 3 мм и составляющую менее 10 мм, предпочтительно равную 8 мм.
В концевых частях продольные канавки 56, 66 имеют глубину, составляющую от 1 мм до 5 мм, предпочтительно равную 2 мм.
Тем не менее, продольные канавки 56, 66 могут иметь разную глубину без отхода от объема защиты настоящего изобретения.
Посредством их контура и совместно с первой окружной канавкой 3 канавки 56 определяют границы ряда 8 блоков плечевой части L2. Ряд 8 блоков имеет множество блоков 23 плечевой зоны.
Таким образом, каждый блок 23 плечевой зоны ограничен в направлении вдоль окружности двумя по существу поперечными канавками 56, следующими друг за другом в направлении вдоль окружности, и ограничен в аксиальном направлении участком первой окружной канавки 3 и по существу продольным участком 156.
Аналогичным образом, канавки 66 совместно с первой окружной канавкой 6 определяют границы ряда 12 блоков плечевой части. Ряд 12 блоков имеет множество блоков 24 плечевой зоны.
Таким образом, каждый блок 24 плечевой зоны ограничен в направлении вдоль окружности двумя по существу поперечными канавками 66, следующими друг за другом в направлении вдоль окружности, и ограничен в аксиальном направлении участком первой окружной канавки 6 и по существу продольным участком 166.
Для улучшения свойств сцепления шины с дорогой при приложении тягового усилия и при торможении при движении по снегу блоки 23 и 24 также и в данном случае не имеют острых краев, а скорее имеют закругленные края, в результате чего создаются передние стороны, обеспечивающие захват снега.
Более подробно, внутренняя в аксиальном направлении часть каждого блока 23 плавно сопрягается с нижней стенкой канавки 56 для образования нижней захватывающей передней стороны 47. Края верхней захватывающей передней стороны 47 определяются плоскостями, образующими тупой угол друг с другом.
Внутренняя в аксиальном направлении часть каждого блока 23 плавно сопрягается с верхней стенкой канавки 56 для образования нижней захватывающей передней стороны 48. Края нижней захватывающей передней стороны 48 определяются плоскостями, образующими острый угол друг с другом.
Плавное сопряжение краев блока 23, помимо улучшения захватывания снега и, таким образом, обеспечения большей силы сцепления шины с дорогой при приложении тягового усилия и при торможении, придает жесткость блоку 23 на его крае для устранения или в любом случае уменьшения возникновения явлений неравномерного износа.
В каждом месте пересечения, образованном первой канавкой 3 и поперечными канавками 56 и 16, нижняя захватывающая передняя сторона 48 блока 23 имеет наклон, по существу параллельный наклону верхней захватывающей передней стороны 43 блока 13, в то время как верхняя захватывающая передняя сторона 47 блока 23 имеет наклон, по существу параллельный наклону нижней захватывающей передней стороны 45 блока 13.
Таким образом, в каждом месте пересечения имеется расширяющаяся часть первой канавки 3, которая образует зону захвата снега, которая обеспечивает увеличение трения снега о снег и, таким образом, трения шины о грунт и обеспечивает значительное увеличения силы сцепления шины с дорогой при приложении тягового усилия и при торможении на покрытой снегом поверхности.
То же самое имеет место для блоков 24.
Более подробно, внутренняя в аксиальном направлении часть каждого блока 24 плавно сопрягается с нижней стенкой канавки 66 для образования верхней захватывающей передней стороны 49. Края верхней захватывающей передней стороны 49 определяются плоскостями, образующими тупой угол друг с другом.
Внутренняя в аксиальном направлении часть каждого блока 24 плавно сопрягается с верхней стенкой канавки 66 для образования нижней захватывающей передней стороны 50. Края нижней захватывающей передней стороны 50 определяются плоскостями, образующими острый угол друг с другом.
Плавное сопряжение краев блока 24, помимо улучшения захватывания снега и, таким образом, обеспечения большей силы сцепления шины с дорогой при приложении тягового усилия и при торможении, придает жесткость блоку 24 на его крае для устранения или в любом случае уменьшения возникновения явлений неравномерного износа.
В каждом месте пересечения, образованном первой канавкой 6 и поперечными канавками 66 и 15, плоскость, определяемая нижней захватывающей передней стороной 50 блока 24 плечевой зоны, имеет наклон, по существу параллельный наклону плоскости, определяемой верхней захватывающей передней стороной 44 центрального блока 14, в то время как плоскость, определяемая верхней захватывающей передней стороной 49 блока 24, имеет наклон, по существу параллельный наклону плоскости, определяемой нижней захватывающей передней стороной 46 центрального блока 14. Таким образом, в каждом месте пересечения имеется расширяющаяся часть первой канавки 6, которая образует зону захвата снега.
Для дополнительного усиления сцепления шины с грунтом на покрытых снегом грунтах блоки 23, 24 плечевых зон, аналогично центральным блокам 13, 14, «покрыты» щелевидными дренажными канавками 22.
Щелевидные дренажные канавки 22 имеют волнообразный профиль, предпочтительно синусоидальный. Щелевидные дренажные канавки 22 могут иметь глубину, составляющую от 2 до 10 мм, например равную 8 мм, и ширину, составляющую менее 2 мм.
Для обеспечения лучшего баланса между характеристиками сцепления шины с дорогой при приложении тягового усилия и при торможении щелевидные дренажные канавки 22 проходят в блоках 23, соответственно 24, с наклоном, противоположным по отношению к наклону канавок 56, соответственно 66.
Основное направление протяженности щелевидных дренажных канавок 22 и направление наклона поперечных канавок 56, 66, ограничивающих центральные блоки 23, 24, образуют угол, составляющий менее 90°, предпочтительно угол, составляющий менее 75°, например угол, равный приблизительно 45°.
Волнообразность щелевидных дренажных канавок 22 и их наклон, противоположный по отношению к наклону канавок 56, 66, обеспечивают придание блоку 23, соответственно 24, более высокой прочности.
Действительно, обеспечивается противодействие деформации блока во время движения на повороте.
На фиг.3 показан протектор, который представляет собой вариант протектора по фиг.2 и в котором соответствующие элементы обозначены теми же ссылочными позициями. Протектор 202 полностью аналогичен протектору 2 за исключением протяженности поперечных канавок 16, 15 центральной части L1 и вида волнообразного профиля вторых канавок 4, 5.
Действительно, в данном случае поперечные канавки 15 и 16 проходят не на всей ширине ряда 9 и 11 блоков, а только на ее части.
Каждая поперечная канавка 14, соответственно 15, проходит от первой окружной канавки 3, соответственно 6, по направлению к соседней второй окружной канавке 4, соответственно 5, с протяженностью, равной, по меньшей мере, 50% от ширины указанного ряда 9; 11 блоков, предпочтительно с протяженностью, равной, по меньшей мере, 70%.
Вторые окружные канавки 4, 5 в данном случае также имеют волнообразный профиль.
Окружные канавки 4, 5 предпочтительно имеют среднюю линию, проходящую вдоль протяженности шины 1 в направлении вдоль окружности в виде криволинейного профиля. Кроме того, в варианте осуществления по фиг.3 вторые окружные канавки 4, 5 имеют среднюю линию, проходящую вдоль протяженности шины в направлении вдоль окружности в виде синусоидального профиля.
Для увеличения количества резины у грунта в центральном ребре 10 вторые окружные канавки 4, 5 в основном совпадают по фазе друг с другом вдоль протяженности шины в направлении вдоль окружности. Данный признак обеспечивает большое количество «резины у грунта» в центральном ребре 10, следовательно, малый коэффициент пустотности и, как следствие, отличные характеристики управляемости и малый шум.
По сравнению с синусоидальным рисунком протекторного браслета, показанным на фиг.2-2а, синусоиды, определяемые средними линиями вторых канавок 4, 5, имеют меньшую амплитуду и большую длину λ волны. Средние линии вторых окружных канавок 4, 5 действительно проходят вдоль протяженности шины в направлении вдоль окружности в виде синусоидального профиля, определяемого длиной λ волны и амплитудой α волны. Отношение α/λ амплитуды к длине волны предпочтительно составляет более 0,03.
Отношение α/λ амплитуды к длине волны предпочтительно составляет менее 0,015.
Кроме того, отношение длины волны синусоиды к шагу протекторного рисунка шины модифицировано, в данном случае длина волны и шаг находятся в соотношении, составляющем приблизительно 1:2. Другими словами, одна длина λ волны соответствует каждым двум шагам.
Увеличенная длина λ волны обеспечивает придание шине большей силы сцепления с дорогой при движении на поворотах, поскольку она обеспечивает увеличение опорной поверхности, обеспечиваемой вторыми канавками.
В варианте осуществления, показанном на фиг.3, 3а, вторые окружные канавки 4, 5 имеют ширину, которая превышает ширину вторых окружных канавок 4, 5 в варианте осуществления, показанном на фиг.2, 2а, 2b. Действительно, в данном случае вторые окружные канавки 4, 5 могут иметь ширину в диапазоне от 8 мм до 12 мм.
Напротив, в варианте осуществления по фиг.2, 2а, 2b вторые окружные канавки 4, 5 предпочтительно имеют ширину в диапазоне от 1,2 мм до 5 мм.
Вариант осуществления, показанный на фиг.2, 2а, 2b, особенно пригоден для шин, имеющих уменьшенную ширину (хорду) в поперечном сечении, например шин, имеющих номинальную ширину в поперечном сечении, составляющую до 195. Напротив, вариант осуществления, показанный на фиг.3, 3а, особенно пригоден для шин, имеющих большую ширину в поперечном сечении.
Образец шины согласно изобретению, имеющей протектор по фиг.1-2, был изготовлен и подвергнут испытаниям для сравнения с шиной, изготавливаемой заявителем и имеющей отличные характеристики при эксплуатации ее на покрытых снегом, мокрых и сухих поверхностях, и разрешенной для использования для автомобилей со средним литражом двигателя.
Обе шины имели размер 195/65 R15 с ободом 7JX16 и внутреннее давление в шине, составляющее 2,2 бар.
Автомобиль Volkswagen Golf 5 был сначала снабжен четырьмя шинами по изобретению, а затем четырьмя сравниваемыми шинами.
Были проведены испытания на аквапланирование на прямом участке дороги и на повороте, на сухой и мокрой поверхности дороги, испытания на сцепление шины с дорогой при приложении тягового усилия и при торможении, испытания для определения характеристик при движении по покрытой снегом поверхности дороги, испытания на шум внутри и снаружи автомобиля и испытания для определения комфортности.
Испытание на аквапланирование на прямом участке было проведено на прямом участке гладкого асфальта с заданной длиной (100 м), покрытом слоем воды с заданной постоянной высотой (7 мм), который автоматически восстанавливался после каждого прохода испытываемого автомобиля. Для испытания вход на участок осуществлялся с постоянной скоростью (приблизительно 70 км/ч) при условиях полного сцепления с дорогой, и затем выполняли ускорение до достижения состояния полной потери сцепления с дорогой.
Испытание на аквапланирование на повороте было проведено на участке траектории с гладким и сухим асфальтом на повороте с постоянным радиусом (100 м), имеющем заданную длину и включающем в себя в его концевой части зону с заданной длиной (20 м), затопленную слоем воды с заданной глубиной (6 мм). Испытание проводили при постоянной скорости для разных значений скорости.
Во время испытания были определены максимальная центробежная сила и максимальная скорость автомобиля, соответствующие полному аквапланированию.
Испытание при приложении тягового усилия было проведено на прямом покрытом снегом участке, при этом тяговое усилие определяли во время ускорения от 70 до 100 км/ч. Тяговое усилие определяли как среднее арифметическое из множества данных последовательных измерений.
Испытание при торможении было проведено на прямом участке на покрытом снегом грунте, при этом определяли замедление при торможении от заданной исходной скорости, как правило составляющей 80 км/ч, до приблизительно 5 км/ч. Замедление при торможении определяют как среднее арифметическое из множества данных последовательных измерений.
Испытание для определения поведения при движении в условиях покрытой снегом, сухой и мокрой поверхности проводят на заданных участках, как правило треках, приближенных по характеристикам к дорогам с движением транспорта. Посредством имитации некоторых характерных маневров (таких как изменение полосы движения, обгон, «слалом» между конусами дорожного ограждения, вход в поворот и выход из поворота) при постоянной скорости, а также во время ускорения и замедления водитель-испытатель оценивает эксплуатационные характеристики шины посредством выставления баллов поведению последней во время вышеупомянутых маневров.
Шкала оценок представляет собой субъективную оценку, сделанную водителем-испытателем, который оценивает технические средства одно за другим.
Результаты испытаний воспроизведены в Таблице 1, в которой балльные оценки выражены в процентах, при этом за 100 приняты оценки, относящиеся к сравниваемой шине.
Таблица 1
Сравниваемая шина
Шина по изобретению
Аквапланирование на повороте
100
102
Аквапланирование на прямом участке
100
100
Торможение на снегу
100
101
Приложение тягового усилия на снегу
100
103
Поведение при движении по сухой поверхности
100
103
Поведение при движении по мокрой поверхности
100
104
Поведение при движении по покрытой снегом поверхности
100
104
В Таблице 1 величины, превышающие 100, указывают на улучшение по отношению к контрольной шине.
Результаты испытаний показывают, что шина согласно изобретению имеет в целом лучшее поведение по сравнению с контрольной шиной.
На фиг.4 показаны графики зависимости интенсивности (дБ (А)) шума, измеренной внутри пассажирского салона автомобиля, от частоты для шины по изобретению (линия В) и для сравниваемой шины (линия А).
Графики по фиг.4 показывают, что шина по изобретению оказалась в среднем менее «шумной», чем сравниваемая шина, приблизительно на 2 дБ(А), в особенности при скоростях, меньших чем 80 км/ч, то есть как раз при тех скоростях, которые в наибольшей степени интересуют пользователя автомобиля.