ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ ШИНА (ВАРИАНТЫ)
PNEUMATIC TIRE (VERSIONS)

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к ошипованной пневматической шине.
Уровень техники
Обычно шипы вставляются в протектор зимней шины (здесь и далее «протектор») для обеспечения ее сцепления с заснеженным дорожным покрытием.
Чаще всего шипы вставляются в гнезда для шипов, находящиеся на протекторе. При этом диаметр такого гнезда увеличивается, и шип настолько плотно в нем фиксируется, что не выпадает под действием движущей или тормозящей силы, а также боковых сил, возникающих при взаимодействии вращающейся шины с дорожным покрытием.
Известна ошипованная пневматическая шина, на протекторе которой имеется множество блоков со вставленными шипами, разделенными канавками, проходящими в направлении ширины и окружном направлении шины, и у которой уменьшена частота выпадения шипов из-за скольжения при прохождении поворотов, разгоне или торможении, при этом хорошие эксплуатационные характеристики ошипованной шины могут сохраняться на протяжении длительного времени (патентный документ №1).
В частности, на протекторе ошипованной пневматической шины имеется множество блоков со вставленными шипами, разделенными канавками, проходящими в направлении ширины и окружном направлении шины. На контактной поверхности блоков расположены щелевидные канавки, а на областях, прилегающих к шипам, имеются участки без щелевидных канавок, на которых находятся прорези глубиной 3,0-7,5 мм, прямолинейно и/или изогнуто отходящие от периметра шипа в направлении, пересекающем вектор с началом в центре шипа.
Документы, относящиеся к известному уровню техники. Ссылки.
Патентный документ №1: выложенная японская патентная заявка №2008-230259.
Раскрытие изобретения
Техническая задача
Ошипованные зимние шины используются для езды не только по заснеженному дорожному покрытию, но и по дорогам с асфальтовым и бетонным покрытиями, поверхность которых жестче, чем у покрытия, занесенного снегом, что довольно часто приводит к выпадению шипов.
Даже в вышеупомянутых ошипованных пневматических шинах выпадение шипов часто происходит вследствие действия на шину силы реакции поверхности дороги при разгоне, торможении и прохождении поворотов на асфальтовом или бетонном дорожном покрытии. В результате, в отношении вышеупомянутых ошипованных пневматических шин требуется дальнейшее совершенствование их конструкции для предотвращения выпадения шипов.
Целью настоящего изобретения, соответственно, является создание пневматической шины с улучшенными эксплуатационными характеристиками при движении по обледенелому дорожному покрытию с уменьшенной частотой выпадения шипов по сравнению с обычными ошипованными пневматическими шинами.
Средства, используемые для решения вышеуказанных задач
Один аспект изобретения состоит в том, что пневматическая шина содержит протектор шины, на котором выполнено множество гнезд для вставки шипов в наружную поверхность протектора пневматической шины; и множество шипов, вставленных в эти гнезда.
На виде контура каждого гнезда с внешней стороны наружной поверхности протектора каждое гнездо имеет область фиксации для крепления шипа, примыкающую к периметру шипа, а также прорезь, не примыкающую к периметру шипа, при этом прорезь выполнена таким образом, что гнездо проходит от области фиксации в форме щели так, что часть протектора шины вырезана.
Другой аспект изобретения состоит в том, что пневматическая шина содержит протектор шины, на котором выполнено множество гнезд для вставки шипов в наружную поверхность протектора пневматической шины; и множество шипов, вставленных в эти гнезда.
Каждое гнездо имеет две области фиксации для крепления шипа, примыкающие к периметру шипа, и две прорези, не примыкающие к периметру шипа и выполненные таким образом, что они проходят от области фиксации так, что часть протектора шины вырезана. На виде указанных гнезд с внешней стороны наружной поверхности протектора две прорези расположены напротив друг друга между двумя областями фиксации.
Технический результат изобретения
Применение вышеуказанной пневматической шины характеризуется улучшенными эксплуатационными характеристиками шины при движении по обледенелому дорожному покрытию и уменьшенной частотой выпадения шипов по сравнению с применением обычных шин.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 показывает разрез пневматической шины, соответствующей варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.2 показывает двухмерный эскиз рисунка протектора пневматической шины, соответствующей варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.3 показывает гнездо и шип согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.4А и 4В показывают формы гнезд, изображенных на фиг.2.
Фиг.5 показывает первый вариант осуществления гнезда для шипа, проделываемого в пневматической шине, соответствующей варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.6 показывает второй вариант осуществления гнезда для шипа, проделываемого в пневматической шине, соответствующей варианту осуществления настоящего изобретения.
Осуществление изобретения
Общие сведения о шине
Ниже приведено описание пневматической шины, соответствующей осуществлению настоящего изобретения. На фиг.1 показан разрез пневматической шины 10 (далее называемой «шина»), соответствующей варианту осуществления настоящего изобретения. Шина 10 является ошипованной шиной, в протектор которой вставлены шипы.
Шина 10 может быть, например, шиной для пассажирского автомобиля. Шина для пассажирского автомобиля соответствует шине, указанной в разделе А ежегодника JATMA (стандарты японской ассоциации производителей автомобильных шин, издание за 2010 год). Кроме того, шина 10 может также применяться для легких грузовых автомобилей, согласно описанию в разделе В, или для грузовиков и автобусов, согласно описанию в разделе С.
Размеры элементов рисунка протектора, указанные в нижеприведенном описании, приведены в качестве примера размерных параметров шин для пассажирского автомобиля, при этом пневматическая шина, соответствующая осуществлению настоящего изобретения, не ограничивается этими параметрами.
Окружное направление шины соответствует направлению, в котором перемещается наружная поверхность протектора при вращении шины 10 вокруг оси вращения шины. Радиальное направление шины соответствует направлению, в котором проходит радиус шины, перпендикулярный оси вращения шины. Внешняя сторона в радиальном направлении шины соответствует стороне, удаленной от оси вращения шины в радиальном направлении шины. Направление ширины шины соответствует направлению, параллельному направлению оси вращения шины, а внешняя сторона в направлении ширины шины соответствует одной из двух сторон, удаленных от центральной линии CL (от англ. «central line») шины 10.
Конструкция шины
Шина 10 содержит следующие опорные элементы: составной каркасный слой 12, ленточный слой 14 и бортовое кольцо 16. Кроме того, вокруг опорных элементов в шине 10 имеются резиновый протектор 18, резиновая боковина 20, резиновый наполнитель 22 борта, бортовая лента 24 и внутренний резиновый герметизирующий слой 26.
Составной каркасный слой 12 охватывает пару бортовых колец 16, имеет тороидальную форму и содержит каркасные слои 12а, 12b, состоящие из обрезиненных органических волокон. В шине 10, показанной на фиг.1, составной каркасный слой 12 содержит два каркасных слоя 12а, 12b, но может состоять только из одного каркасного слоя. Ленточный слой 14, расположенный между двумя ленточными элементами 14а, 14b, находится с внешней стороны составного каркасного слоя 12 в радиальном направлении шины. Ленточный слой 14 состоит из обрезиненных стальных кордов, уложенных под определенными углами, например, под углами 20-30 градусов к окружному направлению шины. Нижний ленточный элемент 14а шире верхнего ленточного элемента 14b в направлении ширины шины. Стальные корды двух слоев ленточных элементов 14а, 14b уложены в противоположных друг другу направлениях. При этом слои ленточных компонентов 14а, 14b перехлестываются и ограничивают растяжение составного каркасного слоя 12, возникающее под действием давления сжатого воздуха, которым наполнена шина.
Резиновый протектор 18 находится с внешней стороны ленточного слоя 14 в радиальном направлении шины. Два конца резинового протектора 18 переходят на боковые области шины и соединены с резиновыми боковинами 20. Резиновый протектор 18 состоит из двух резиновых слоев - верхнего слоя 18а резинового протектора, находящегося с внешней стороны в радиальном направлении шины, и нижнего слоя 18b резинового протектора, находящегося с внутренней стороны в радиальном направлении шины. На концах резиновых боковин 20 с внутренней стороны в радиальном направлении шины находятся резиновые бортовые ленты 24, проходящие по линии стыка с ободом и предназначенные для монтажа шины 10. С внешней стороны бортового кольца 16 в радиальном направлении шины находится резиновый наполнитель 22 борта, заключенный между частями составного каркасного слоя 12, охватывающими бортовое кольцо 16, и частью составного каркасного слоя 12, расположенной поверх части, охватывающей бортовое кольцо 16. На внутренней поверхности шины 10, обращенной в полость шины, заполненную воздухом и ограниченную ободом и шиной, находится внутренний резиновый герметизирующий слой 26.
Кроме того, шина 10 содержит ленточные накладки 28, изготовленные из обрезиненных органических волокон и покрывающие ленточный слой 14 с внешней стороны ленточного слоя 14 в радиальном направлении шины.
Шина 10 имеет вышеуказанную структуру, однако конструкция пневматической шины в рамках настоящего изобретения не ограничивается структурой шины, показанной на фиг.1.
Рисунок протектора
На фиг.2 показан двухмерный эскиз рисунка 30 протектора пневматической шины, соответствующей варианту осуществления настоящего изобретения.
Как показано на фиг.2, направление R вращения указывает на определенное направление вращения, соответствующее окружному направлению шины. Направление R вращения шины наносится или указывается в виде цифры, буквы и т.п. на внешней стороне боковины шины 10.
Как показано на фиг.2, рисунок 30 протектора состоит, главным образом, из косых канавок 32 и поперечных канавок 34.
Косые канавки 32 представляют собой канавки, расположенные под углом к окружному направлению шины, проходящие во внешнюю сторону в направлении ширины шины и проходящие (по направлению вверх, как показано на фиг.2) противоположно направлению R вращения с обеих сторон от центральной линии CL шины. Косые канавки 32 прерываются на середине отрезка между центральной линией CL шины и границей Е рисунка протектора. Косые канавки 32 располагаются на определенных интервалах друг от друга в окружном направлении шины, формируя, таким образом, множество косых канавок 32.
Поперечные канавки 34 представляют собой канавки, расположенные под углом к окружному направлению и проходящие во внешнюю сторону в направлении ширины шины и противоположно направлению R вращения с обеих сторон от центральной линии CL шины, и, в конечном итоге, доходящие до границ Е рисунка протектора с обеих сторон. Поперечные канавки 34 располагаются на определенных интервалах друг от друга в окружном направлении шины, формируя, таким образом, множество поперечных канавок 34.
Угол между косыми канавками 32 и окружным направлением шины меньше угла между поперечными канавками 34 и окружным направлением шины при рассмотрении данных канавок на одинаковых точках линии направления ширины шины. В результате, поперечные канавки 34 пересекаются с косыми канавками 32.
Ширина косых канавок 32 и поперечных канавок 34 лежит в диапазоне, например, 5,0-15,0 мм, а глубина - в диапазоне 7-10 мм.
Центральный участок 36 беговой дорожки, непрерывно проходящий в окружном направлении шины в центральной части протектора, соответствующей расположению центральной линии CL шины, образован множеством косых канавок 32 и множеством поперечных канавок 34, расположенных в окружном направлении через определенные интервалы. Внешние участки 40 беговой дорожки, содержащие на внешней стороне косых канавок 32 в направлении ширины шины множество блоков 38 различной формы, образованы множеством косых канавок 32 и множеством поперечных канавок 34. Другими словами, внешние участки 40 беговой дорожки представляют собой участки беговой дорожки протектора, находящиеся на внешней стороне в направлении ширины центрального участка 36 беговой дорожки шины, расположенного между косыми канавками 32.
На центральном участке 36 беговой дорожки и на внешних участках 40 беговой дорожки расположено множество щелевидных канавок 42, 44, проходящих в направлении ширины шины. Несмотря на то, что при рассмотрении с внешней стороны наружной поверхности протектора большая часть каждой щелевидной канавки 42, 44 имеет зигзагообразную форму, часть канавки может иметь линейную форму. На форму щелевидных канавок 42, 44 при рассмотрении с внешней стороны наружной поверхности протектора не накладывается каких-либо ограничений. Щелевидные канавки 42, 44 могут иметь трехмерную структуру, характеризующуюся неравномерностью толщины щелевидных канавок на участках, пролегающих внутри наружной поверхности протектора в радиальном направлении шины.
Согласно варианту осуществления настоящего изобретения толщина щелевидной канавки может быть не более 1,5 мм, может иметь форму желоба глубиной 5,0-9,0 мм и с точки зрения размеров может отличаться от косых канавок 32, поперечных канавок 34 и т.п.
Косые канавки 32 проходят во внешнюю сторону в направлении ширины шины и имеют небольшой изгиб, выгнутый по направлению к центральной линии CL шины. Косые канавки 32 также пересекаются как минимум с двумя поперечными канавками 34. В данном случае под словом «пересекаются» подразумевается положение двух канавок, при котором они пересекают друг друга. В частности, как показано на фиг.2, косые канавки 32 пересекаются с двумя поперечными канавками 34. Конец 32а косой канавки 32 на внешней стороне в направлении ширины шины расположен внутри внешнего участка 40 беговой дорожки, а конец 32b косой канавки 32 на внутренней стороне в направлении ширины шины расположен внутри центрального участка 36 беговой дорожки. Ширина косой канавки 32 постепенно увеличивается от конца 32а на внешней стороне в направлении ширины шины к концу 32b на внутренней стороне.
Поперечная канавка 34 проходит во внешнюю сторону в направлении ширины шины и немного выгнута в направлении, противоположном направлению R вращения. Поперечная канавка 34 проходит до границы Е рисунка, при этом конец 34b находится на внутренней стороне в направлении шины на центральном участке 36 беговой дорожки или в косой канавке 32. В данном случае расположение конца 34b поперечной канавки 34 на внутренней стороне в направлении ширины шины в косой канавке 32 означает, что поперечная канавка 34 сообщается с косой канавкой 32, но не пересекает косую канавку 32. В частности, конец 34b одной из двух соседних поперечных канавок 34 расположен на центральном участке 36 беговой дорожки, а конец 34b второй из двух соседних поперечных канавок 34 расположен в косой канавке 32, при этом поперечные канавки 34, концы 34b которых расположены по-разному, следуют друг за другом в окружном направлении шины. Как показано на фиг.2, несмотря на то, что конец 34b одной из двух соседних поперечных канавок 34 расположен на центральном участке 36 беговой дорожки, а конец 34b второй из двух соседних поперечных канавок 34 расположен в косой канавке 32, при этом поперечные канавки 34, концы 34b которых расположены по-разному, следуют друг за другом в окружном направлении шины, две поперечные канавки 34, концы 34b которых расположены на центральном участке 36 беговой дорожки, и одна поперечная канавка, конец 36b которой расположен в косой канавке 32, могут следовать друг за другом в окружном направлении шины, или одна поперечная канавка 34, конец 34b которой расположен на центральном участке 36 беговой дорожки, и две поперечные канавки, концы 36b которых расположены в косой канавке 32, могут следовать друг за другом в окружном направлении шины.
Таким образом, на рисунке 30 протектора имеется ребристый центральный участок 36 беговой дорожки, содержащий множество щелевидных канавок 42, непрерывно проходящий в окружном направлении шины и находящийся в центральной части протектора, которая соответствует расположению центральной линии CL шины. Следовательно, в отличие от блоков протектора, разделенных канавками в окружном направлении шины, блоки резинового протектора на центральном участке 36 беговой дорожки, разделенные щелевидными канавками 42, имеют большую сопротивляемость силам реакции поверхности дороги при разгоне и торможении, а также силам реакции поверхности дороги, действующим в поперечном направлении. В результате, увеличивается сила трения скольжения между дорожным покрытием и шиной 10, что характеризуется улучшением ее эксплуатационных характеристик при движении по обледенелому дорожному покрытию.
На рисунке 30 протектора данного типа содержится множество гнезд 46 для вставки шипов, находящихся на наружной поверхности протектора между косыми канавками 32 на внешних участках 40 беговой дорожки, расположенных на внешней стороне в направлении ширины шины. В каждое гнездо 46 вставлен шип 48 (см. фиг.3). На фиг.2 шипы 48 не показаны, зато показаны гнезда 46, размеры которых позволяют вставлять в них шипы 48. На фиг.3 показаны шип 48 и гнездо 46.
Гнездо 46 для вставки шипа 48 может быть проделано в протекторе при вулканизации шины во время ее изготовления путем формирования в пуансоне выпуклости, форма которой соответствует форме гнезда 46. Кроме того, гнездо 46 может быть проделано после вулканизации шины путем сверления. Диаметр гнезда 46 меньше диаметра шипа 48. Шип 48 запрессовывается в гнездо 46 посредством инструмента, который на чертеже не показан.
На вышеуказанном рисунке 30 протектора гнезда 46 могут быть распределены в направлении ширины шины на внешних участках 40 беговой дорожки, образованных косыми канавками 32 и поперечными канавками 34, расположенными с обеих сторон центральной линии CL шины. Характер рисунка 30 протектора, показанного на фиг.2, и места расположения гнезд 46 для вставки шипов 48, показанные на фиг.2, приведены для примера, при этом на характер рисунка 30 протектора и места расположения гнезд 46 не накладывается каких-либо ограничений.
Предпочтительное количество мест расположения гнезд 46 для вставки шипов 48 на внешних участках 40 протектора в направлении ширины шины - не менее семи, еще более предпочтительное количество мест - от семи до десяти. При этом предпочтительно, что гнезда 46 распределены в направлении ширины шины. В результате, при вращении шины шипы 48, вставленные в гнезда 46 и распределенные в направлении ширины шины, зацепляются за обледенелое или заснеженное дорожное покрытие, что способствует стабилизации сил, возникающих при разгоне и торможении, а также улучшению сцепления шины с обледенелым покрытием.
Как показано на фиг.3, шип 48 вставлен в расширенное гнездо 46 так, что его дисковидный фланец 48а занимает весь объем дна 46а гнезда 46. Высота шипа 48 и глубина гнезда 46 таковы, что после вставки шипа 48 в гнездо 46 конец 48b шипа 48 выступает над наружной поверхностью протектора на 0,7-1,2 мм.
На фиг.4А и 4В показаны формы гнезд 46 (дно 46а не приведено), изображенных на фиг.2.
Как показано на фиг.4В, при рассмотрении контура гнезда 46 с внешней стороны наружной поверхности протектора каждое гнездо 46 имеет область 50 фиксации для крепления шипа 48, границы которой примыкают к периметру шипа 48, а также прорезь 52, проделанную таким образом, что гнездо 46 вытянуто от области 50 фиксации в форме щели, при этом часть протектора шины вырезана.
Область 50 фиксации имеет цилиндрическую форму, соответствующую форме тела вращения шипа 48, и форму дуги окружности при рассмотрении контура гнезда 46 с внешней стороны наружной поверхности протектора.
Прорезь 52, в частности, выступает наружу от дуги окружности области 50 фиксации при рассмотрении контура гнезда 46 с внешней стороны наружной поверхности протектора. Выбор такой конфигурации области 50 фиксации и прорези 52 гнезда 46 объяснен ниже. В частности, при воздействии на шип 48 сил реакции поверхности дороги при разгоне и торможении, а также сил реакции поверхности дороги, действующих в поперечном направлении, шип 48 немного перемещается. В этот момент, благодаря прорези 52 гнезда 46, часть блока (здесь и далее данный блок также называется «резиновый блок, окружающий шип») из резинового материала, окружающего шип 48 и разделенного поперечными канавками 34 и щелевидными канавками 44, расположенного на внешних участках 40 беговой дорожки, также может перемещаться вместе с шипом 48. В результате, сохраняется целостность группы, состоящей из шипа 48 и резинового блока, окружающего шип, что способствует уменьшению частоты выпадения шипов 48 и улучшению эксплуатационных характеристик шины при движении по обледенелому дорожному покрытию по сравнению с применением обычных шин. При обычном способе вставки и фиксации шипов 48 в протекторе, при котором граница гнезда 46 проходит по всему периметру шипа 48, перемещение шипа 48 под действием силы реакции поверхности дороги не сопровождается перемещением резинового блока, окружающего шип, что часто приводит к вытаскиванию шипа из протектора.
В настоящем варианте осуществления изобретения прорезь 52 при рассмотрении с внешней стороны наружной поверхности протектора имеет треугольную форму, образованную двумя отрезками прямых, выходящих наружу из дуги области 50 фиксации и соединяющихся передними концами. Однако прорезь 52 не ограничивается треугольной формой и может иметь прямоугольную форму. Тем не менее, согласно вышеприведенному описанию, для упрощения перемещения резинового блока, окружающего шип, его ориентация может локально определяться треугольной формой прорези 52 при рассмотрении ее с внешней стороны наружной поверхности протектора. Резиновый блок легко перемещается в направлении, перпендикулярном направлению, в котором проходит прорезь 52. В частности, жесткость резинового блока, окружающего шип, может быть локально уменьшена в направлении силы торможения, так как под действием большой силы реакции поверхности дороги шип 48 может легко выпасть. Таким образом, резиновый блок, окружающий шип, может легко двигаться по одной линии с направлением перемещения шипа, двигающегося под действием силы торможения, возникающей при реакции поверхности дороги. В результате, далее может быть уменьшена частота выпадения шипов 48.
Вследствие того, что шип 48 может легко выпасть при разгоне или торможении, предпочтительно, чтобы направление прорези 52, проходящей от области 50 фиксации, раскладывалось на составляющие, как минимум одна из которых ориентирована в направлении ширины шины, чтобы резиновый блок, окружающий шип, перемещался по той же линии, по которой перемещается шип 48. Таким образом, прорезь 52 проходит в направлении, находящемся под углом к окружному направлению шины. Для уменьшения частоты выпадения шипов 48 и улучшения эксплуатационных характеристик шины при торможении на обледенелых дорожных покрытиях предложена конфигурация элементов шины, в которой резиновый блок, окружающий шип, может легко перемещаться вместе с шипом 48 при торможении шины 10, при этом предпочтительный угол между направлением, в котором проходит прорезь 52, и направлением ширины шины лежит в диапазоне 0-45 градусов.
Кроме того, для обеспечения легкости перемещения резинового блока, окружающего шип, без выпадения шипа 48 желательно наличие прорези 52 в части наружной поверхности протектора, проходящей в направлении глубины гнезда 46, как показано на фиг.4А. Наличие прорези 52 в части наружной поверхности протектора подразумевает непрерывное прохождение прорези 52 от наружной поверхности протектора до внутренней части протектора и не подразумевает наличие прорези 52 в части наружной поверхности протектора, находящейся глубже внутренней части протектора. При этом для уменьшения частоты выпадения шипов 48 и улучшения эксплуатационных характеристик шины при торможении на обледенелых дорожных покрытиях предпочтительная глубина (см. фиг.4А) прорези 52, проходящей в направлении глубины гнезда 46, лежит в диапазоне 0,5-2,0 мм. Более предпочтительная глубина прорези 52 лежит в диапазоне 1,0-1,5 мм. При изготовлении шины трудно сформировать прорезь 52 глубиной менее 0,5 мм. При глубине прорези 52 свыше 2,0 мм чрезмерно уменьшается жесткость резинового блока, окружающего шип, что приводит к ухудшению эксплуатационных характеристик шины при торможении на обледенелых дорожных покрытиях.
Кроме того, как показано на фиг.4В, для уменьшения частоты выпадения шипов 48 и улучшения эксплуатационных характеристик шины при торможении на обледенелых дорожных покрытиях предпочтительное отношение d/D лежит в диапазоне 0,05-0,40 мм, где D - диаметр дуги окружности области 50 фиксации, d - длина высоты выступающей треугольной прорези 52. Предпочтительная длина высоты d выступающей треугольной прорези 52 лежит в диапазоне 0,5-2,0 мм. Более предпочтительная длина высоты d выступающей треугольной прорези 52 лежит в диапазоне 1,0-1,5 мм. При изготовлении шины трудно сформировать прорезь 52 с длиной высоты d выступающего треугольного контура менее 0,5 мм. При длине высоты d выступающего треугольного контура прорези 52 свыше 2,0 мм чрезмерно уменьшается жесткость резинового блока, окружающего шип, что приводит к ухудшению эксплуатационных характеристик шины при торможении на обледенелых дорожных покрытиях.
Кроме того, как показано на фиг.4В, для уменьшения частоты выпадения шипов 48 и улучшения эксплуатационных характеристик шины при торможении на обледенелых дорожных покрытиях предпочтительное отношение W/D лежит в диапазоне 0,05-0,40, где W - длина основания треугольной прорези 52, выступающей от дуги окружности области 50 фиксации. Длина W основания треугольной прорези 52 может лежать, например, в диапазоне 0,3-1,5 мм. Предпочтительная длина W основания треугольной прорези 52 лежит в диапазоне 0,5-1,0 мм. При изготовлении шины трудно сформировать прорезь 52 с длиной W основания треугольной прорези 52 менее 0,3 мм. При длине W основания треугольной прорези 52 свыше 1,5 мм чрезмерно уменьшается жесткость резинового блока, окружающего шип, что приводит к ухудшению эксплуатационных характеристик шины при торможении на обледенелых дорожных покрытиях.
Вариант осуществления изобретения 1
На фиг.5 показана форма (дно 46а не приведено) гнезда 46 шины 10 первого варианта осуществления изобретения. Гнездо 46 в первом варианте осуществления изобретения содержит две области 50 фиксации для крепления шипа 48, границы которых примыкают к периметру шипа 48, а также две прорези 52, границы которых не примыкают к периметру шипа 48, причем прорези 52 проделаны таким образом, что гнездо вытянуто от областей 50 фиксации, при этом часть протектора шины вырезана.
При рассмотрении с внешней стороны наружной поверхности протектора две прорези 52 расположены зеркально напротив друг друга между двумя областями 50 фиксации. При этом, благодаря такому расположению прорезей 52, под воздействием сил реакции поверхности дороги при разгоне и торможении, а также сил реакции поверхности дороги, действующих в поперечном направлении, резиновый блок, окружающий шип, может с большей легкостью двигаться за шипом 48 в направлении, перпендикулярном ориентации обеих прорезей 52. В результате, может быть уменьшена частота выпадения шипов 48.
В данном варианте настоящего изобретения предпочтительными являются следующие аспекты:
направление прорезей 52, проходящих от области 50 фиксации, раскладывается на составляющие, как минимум одна из которых ориентирована в направлении ширины шины;
угол между направлением, в котором проходят прорези 52, и направлением ширины шины лежит в диапазоне 0-45 градусов;
прорези 52 находятся в части наружной поверхности протектора, проходящей в направлении глубины гнезда 46;
глубина прорезей 52, проходящих в направлении глубины гнезда 46, лежит в диапазоне 0,5-2,0 мм;
при рассмотрении контура гнезда 46 с внешней стороны наружной поверхности протектора области 50 фиксации имеют форму дуги окружности, а прорези 52 выступают наружу от дуги окружности области 50 фиксации;
при рассмотрении с внешней стороны наружной поверхности протектора контур каждой прорези 52 имеет треугольную форму, образованную двумя отрезками прямых, выходящих наружу из дуги области 50 фиксации и соединяющихся передними концами;
отношение d/D лежит в диапазоне 0,05-0,40 мм, где D - диаметр вышеуказанной дуги окружности области 50 фиксации, d - длина высоты каждой вышеуказанной выступающей треугольной прорези 52;
отношение W/D лежит в диапазоне 0,05-0,40, где W - длина основания каждой треугольной прорези 52, выступающей от дуги окружности области 50 фиксации.
Вариант осуществления изобретения 2
На фиг.5 показана форма гнезда 46 шины 10 второго варианта осуществления изобретения. При рассмотрении с внешней стороны наружной поверхности протектора гнездо 46 второго варианта изобретения, изображенное на фиг.6, и гнездо 46, показанное на фиг.4В имеют одинаковые контуры, однако во втором варианте осуществления изобретения при удалении от области 50 фиксации гнезда 46 глубина прорези 52 уменьшается. При этом благодаря такому расположению прорезей 52, под воздействием сил реакции поверхности дороги при разгоне и торможении, а также сил реакции поверхности дороги, действующих в поперечном направлении, резиновый блок, окружающий шип, может с большей легкостью двигаться за шипом 48 в направлении, перпендикулярном ориентации прорезей 52, что в свою очередь, уменьшает частоту выпадения шипов 48.
В данном варианте настоящего изобретения предпочтительными являются следующие аспекты:
направление прорези 52, проходящей от области 50 фиксации, раскладывается на составляющие, как минимум одна из которых ориентирована в направлении ширины шины;
угол между направлением, в котором проходит прорезь 52, и направлением ширины шины лежит в диапазоне 0-45 градусов;
прорезь 52 находится в части наружной поверхности протектора, проходящей в направлении глубины гнезда 46;
глубина прорези 52, проходящей в направлении глубины гнезда 46, лежит в диапазоне 0,5-2,0 мм;
при рассмотрении контура гнезда 46 с внешней стороны наружной поверхности протектора область 50 фиксации имеет форму дуги окружности, а прорезь 52 выступает наружу от дуги окружности области 50 фиксации;
при рассмотрении с внешней стороны наружной поверхности протектора контур прорези 52 имеет треугольную форму, образованную двумя отрезками прямых, выходящих наружу из дуги области 50 фиксации и соединяющихся передними концами;
отношение d/D лежит в диапазоне 0,05-0,40 мм, где D - диаметр вышеуказанной дуги окружности области 50 фиксации, d - длина высоты вышеуказанной выступающей треугольной прорези 52;
отношение W/D лежит в диапазоне 0,05-0,40, где W - длина основания треугольной прорези 52, выступающей от дуги окружности области 50 фиксации.
Примеры
3
Для анализа эффектов шины 10 согласно вариантам осуществления настоящего изобретения были исследованы сопротивляемость выпадению шипов 48 и эксплуатационные характеристики при торможении шины 10 с различными размерами гнезд 46 в протекторе. Перед проведением исследований шина 10 была установлена на пассажирском автомобиле (с передним приводом) с объемом цилиндров двигателя 2000 см.
Шины 10, использованные в исследованиях, имели конструкцию, изображенную на фиг.1, и рисунок 30 протектора, показанный на фиг.2. Были изготовлены четыре стандартные шины и четыре шины для каждого из двадцати примеров шин, имеющих разные формы гнезд 46. Каждая изготовленная шина 10 имела размер 205/55R16. Шины 10 были установлены на ободы, регламентируемые ежегодником JATMA (издание за 2010 год). Шины 10 были наполнены сжатым воздухом при давлении, соответствующем максимально допустимой нагрузке, указанной в табличных данных нагрузочной характеристики, приведенной в ежегоднике JATMA (издание за 2010 год). Прикладываемая к шине 10 нагрузка соответствовала весу двух пассажиров.
Ввиду того, что выпадение шипов при езде по обледенелому покрытию маловероятно, производился подсчет количества шипов 48, выпавших из протектора после пробега 10000 км по сухому дорожному покрытию, в том числе по асфальтовому и бетонному покрытию. Результаты исследований представлены в виде численных показателей, обратных по отношению к количеству выпавших шипов и отсчитываемых от числа 100, соответствующего стандартному примеру, описанному ниже. Большее значение данного показателя свидетельствует о меньшем количестве выпавших шипов 48, что соответствует более высокой сопротивляемости выпадению шипов.
Усредненный параметр, соответствующий эксплуатационным характеристикам шины при торможении, был получен по результатам множества измерений тормозного пути при полном включении тормоза пассажирского автомобиля, двигающегося на скорости 40 км/ч. Результаты исследований представлены в виде численных показателей, отсчитываемых от числа 100, соответствующего усредненному параметру стандартного примера, описанному ниже. Большее значение данного показателя свидетельствует о лучших эксплуатационных характеристиках шины при торможении.
Стандартный пример, примеры 1-5
Стандартный пример соответствует примеру, в котором гнезда для шипов содержат только область 50 фиксации и не содержат прорезь 52. Как показано в таблице 1, в примерах 1-5 глубина, отношение длины d к диаметру D и отношение длины W к диаметру D одинаковы, а направления, в котором проходят прорези 52, разные. В ячейках подстроки «Количество» строки «Прорезь» в таблице 1 приведено количество прорезей 52. «Количество» для примера, изображенного на фиг.4А, равно 1. «Количество» для примера, изображенного на фиг.5, равно 2. Глубина всех гнезд 46 в примерах 1-20 равна 9 мм, длина всех шипов 48 в этих примерах равна 10 мм. Характеристики и результаты исследований приведены в таблице 1.
Таблица 1
Стандартный пример
Пример 1
Пример 2
Пример 3
Пример 4
Пример 5
Прорезь
Количество
отсутств.
1
1
1
1
1
Угол относительно направления ширины шины, градусы
нет
20
0
45
60
90
Глубина, мм
нет
1,0
1,0
1.0
1,0
1,0
d/D
нет
0,167
0,167
0,167
0,167
0,167
W/D
нет
0,167
0,167
0,167
0,167
0,167
Результаты исследований
Сопротивляемость выпадению шипов
100
120
120
110
105
103
Эксплуатационные характеристики шины при торможении
100
112
115
108
105
103
Как видно из результатов исследований, приведенных в таблице 1, предпочтительна конфигурация, в которой направление прорези 52, проходящей от области 50 фиксации, раскладывается на составляющие, как минимум одна из которых ориентирована в направлении ширины шины, или, другими словами, конфигурация, в которой направление прорези 52 не совпадает с окружным направлением шины. Данная конфигурация позволяет улучшить сопротивляемость выпадению шипов и эксплуатационные характеристики шины при торможении, при этом более предпочтительно, чтобы угол между направлением прорези 52 и направлением ширины шины лежал в диапазоне 0-45 градусов.
Примеры 1, 6-9
В примерах 6-9 глубина прорези 52 гнезд 46, использованных в примере 1, изменяется в диапазоне 0,3-2,2 мм. Характеристики и результаты исследований приведены в таблице 2.
Таблица 2
Пример 1
Пример 6
Пример 7
Пример 8
Пример 9
Прорезь
Количество
1
1
1
1
1
Угол относительно направления ширины шины, градусы
20
20
20
20
20
Глубина, мм
1,0
0,3
0,5
2,0
2,2
d/D
0,167
0,167
0,167
0,167
0,167
W/D
0,167
0,167
0,167
0,167
0,167
Результаты исследований
Сопротивляемость выпадению шипов
120
105
110
115
103
Эксплуатационные характеристики шины при торможении
112
103
110
105
105
Как видно из результатов исследований, приведенных в таблице 2, предпочтительная глубина прорези 52 лежит в диапазоне 0,5-2,0 мм, что позволяет далее улучшить сопротивляемость выпадению шипов и эксплуатационные характеристики шины при торможении.
Примеры 1, 10-13
В примерах 10-13 отношение d/D для прорези 52 гнезд 46, использованных в примере 1, изменяется в диапазоне 0,04-0,42. Характеристики и результаты исследований приведены в таблице 3.
Таблица 3
Пример 1
Пример 10
Пример 11
Пример 12
Пример 13
Прорезь
Количество
1
1
1
1
1
Угол относительно направления ширины шины, градусы
20
20
20
20
20
Глубина, мм
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
d/D
0,167
0,04
0,05
0,40
0,42
W/D
0,167
0,167
0,167
0,167
0,167
Результаты исследований
Сопротивляемость выпадению шипов
120
105
110
115
103
Эксплуатационные характеристики шины при торможении
112
103
105
110
105
Как видно из результатов исследований, приведенных в таблице 3, предпочтительное отношение d/D для прорези 52 лежит в диапазоне 0,05-0,40, что позволяет далее улучшить сопротивляемость выпадению шипов и эксплуатационные характеристики шины при торможении.
Примеры 1, 14-17
В примерах 10-13 отношение W/D для прорези 52 гнезд 46, использованных в примере 1, изменяется в диапазоне 0,04-0,42. Характеристики и результаты исследований приведены в таблице 4.
Таблица 4
Пример 1
Пример 14
Пример 15
Пример 16
Пример 17
Прорезь
Количество
1
1
1
1
1
Угол относительно направления ширины шины, градусы
20,0
20,0
20,0
20,0
20,0
Глубина, мм
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
d/D
0,167
0,167
0,167
0,167
0,167
W/D
0,167
0,04
0,05
0,40
0,42
Результаты исследований
Сопротивляемость выпадению шипов
120
105
115
110
103
Эксплуатационные характеристики шины при торможении
112
103
105
110
105
Как видно из результатов исследований, приведенных в таблице 4, предпочтительное отношение W/D для прорези 52 лежит в диапазоне 0,05-0,40, что позволяет далее улучшить сопротивляемость выпадению шипов и эксплуатационные характеристики шины при торможении.
Примеры 18-20
В примерах 10-13 количество прорезей 52 гнезда 46 отличается от количества прорезей гнезда 46 примера 1. В примерах 18 и 19 используются две прорези 52. В примерах 18 и 19 гнездо 46 имеет форму, изображенную на фиг.5.
В примере 18 глубина прорезей 52 равна 0,5 мм, а угол между направлением прорезей 52 и направлением ширины шины - 20 и 200 градусов. С учетом длины W оснований прорези 52 располагались под углами к направлению ширины шины, лежащими в диапазонах 0-40 градусов и 180-220 градусов. Две прорези 52 располагались зеркально напротив друг друга между двумя областями 50 фиксации. Параметры в примере 19 совпадали с параметрами в примере 18 за исключением глубины прорезей 52, равной 1,0 мм. В примере 20 количество прорезей 52 было равно трем, а прорези 52 располагались под углами 30, 150 и 270 градусов, разделяя окружность на три равные части. С учетом длины W оснований прорези 52 располагались под углами к направлению ширины шины, лежащими в диапазонах 10-50 градусов, 130-170 градусов и 250-290 градусов. Характеристики и результаты исследований приведены в таблице 5.
Таблица 5
Пример 18
Пример 19
Пример 20
Прорезь
Количество
2
2
,3^
Угол относительно направления ширины шины, градусы
20,0 200,0
20,0 200,0
30,0 150,0 270,0
Глубина, мм
0,5
1,0
1,0
d/D
0,167
0,167
0,167
W/D
0,167
0,167
0,167
Результаты исследований
Сопротивляемость выпадению шипов
115
125
110
Эксплуатационные характеристики шины при торможении
112
115
105
Пример 19 отличается от примера 1 только количеством прорезей 52. По сравнению с результатами для примера 1, приведенными в таблице 1, пример 19 характеризуется лучшей сопротивляемостью шипов выпадению и лучшими эксплуатационными характеристиками шины при торможении. При наличии трех прорезей 52, как в варианте осуществления изобретения, соответствующем примеру 20, увеличивается деформация блока протектора, окружающего шип 48, при этом эксплуатационные характеристики шины при торможении ухудшаются. Как следует из характеристик вариантов осуществления изобретения, соответствующих примерам 18-20, наличие двух прорезей 52, расположенных зеркально напротив друг друга между двумя областями 50 фиксации, является предпочтительным с точки зрения улучшения сопротивляемости выпадению шипов и эксплуатационных характеристик шины при торможении.
Согласно вышеприведенным результатам исследований достигается полезный эффект настоящего варианта осуществления изобретения и других вариантов осуществления изобретения.
Описание позиционных обозначений
10 - пневматическая шина.
12 - составной каркасный слой.
12а, 12b - каркасный слой.
14 - ленточный слой.
14а, 14b -  материал.
16 - бортовое кольцо.
18 - резиновый протектор.
18а - верхний слой резинового протектора.
18b - нижний слой резинового протектора.
20 - резиновая боковина.
22 - резиновый наполнитель борта.
24 - резиновая бортовая лента.
26 - внутренний резиновый герметизирующий слой.
28 - ленточная накладка.
30 - рисунок протектора.
32 - косая канавка.
32а, 32b - конец косой канавки.
34 - поперечная канавка.
36 - центральный участок беговой дорожки,
38 - блок.
40 - внешний участок беговой дорожки.
42, 44 - щелевидная канавка.
46 - гнездо.
46а - дно.
48 - шип.
48а - дисковидный фланец.
48b - конец шипа.
50 - область фиксации.
52 - прорезь.