УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ДОРОЖКИ ПРОТЕКТОРА ШИНЫ
TIRE TREAD PROTECTOR

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к шинам для большегрузных автомобилей и, главным образом, к протекторам для этих шин.
Предшествующий уровень техники
Шина для большегрузного автомобиля содержит протектор, радиально-внешняя поверхность которого образует беговую поверхность, предназначенную для контакта с шоссе в процессе автомобильных перевозок. Этот протектор шины традиционно снабжен дорожками, образующими при контакте с шоссе объемы, предназначенные для дренирования воды, находящейся на шоссе при дождливой погоде.
Особенностью шин для большегрузного автомобиля является толщина протектора, довольно значительная по сравнению с шиной туристического автомобиля, что позволяет получить весьма значительный пробег шины (многие сотни тысяч километров).
Из необходимости использования такой толщины и способности достаточного дренирования даже после частичного износа протектора шины следует, что специалист должен изготавливать дорожки, глубина которых на новой шине (то есть перед началом автомобильных перевозок) должна быть относительно значительной и близкой к толщине протектора шины. Эта значительная глубина приводит к существенному уменьшению жесткости, по меньшей мере, совершенно нового протектора и, следовательно, вызывает ухудшение некоторых характеристик.
Заявитель разработал дорожку нового типа, которая является объектом заявки на патент, не опубликованной на дату реализации настоящего изобретения. Этот тип дорожки изображен на фиг.1 настоящего документа.
В соответствии с изобретением протектор 1 шины для шины большегрузного автомобиля снабжен, по меньшей мере, одной дорожкой 2, ограниченной расположенными одна напротив другой боковыми стенками, причем эта дорожка 2 дискретно открывается на беговую поверхность 10 множеством открытых наружу частей шины, при этом боковые стенки соединены частью, образующей днище дорожки. Эти открытые части 21 содержат два края, которые продолжаются под беговой поверхностью первых каналов 22, 23, причем каналы 22 имеют входы, связанные с открытыми частями 21. Каждая из этих дорожек 2 обладает дренирующей способностью в новом состоянии благодаря непрерывности каналов 22, 23; эта дренирующая способность сохраняется в изношенном состоянии, так как в комбинации с этими первыми каналами 22, 23 вторые непрерывные каналы (не изображенные в данном случае) полностью выполнены под беговой поверхностью, и эти вторые каналы связаны или не связаны с первыми каналами 22, 23. Таким образом, можно ограничить уменьшение жесткости протектора шины, в частности жесткости при напряжениях сдвига под действием тангенциальных сил, возникающих в контакте с шоссе при движении с сохранением соответствующей способности дорожек к удалению воды, находящейся на шоссе.
В случае дорожек, полностью открытых на беговую поверхность, известно, что объекты (такие как щебень) могли бы внедриться в эти дорожки и нанести ущерб днищу упомянутых дорожек, и поэтому были предложены решения, заключающиеся в выполнении в днище упомянутых дорожек непрерывного зубчатого орнамента или множества зубчатых орнаментов, разделенных для того, чтобы помешать упомянутым объектам проникнуть в днища дорожек и повредить усилительную структуру и даже арматуру каркаса шины. Под непрерывным зубчатым орнаментом понимают рельефную часть, выполненную на днище дорожки, высота которой, самое большее, составляет 20% от глубины упомянутой дорожки.
В случае дорожек, частично открытых на беговую поверхность и содержащих части, образующие каналы под беговой поверхностью - эти части предназначены для того, чтобы становиться открытыми на беговой поверхности после частичного износа, - проблема заключается, по меньшей мере когда беговая поверхность является новой, в обеспечении хорошей циркуляции воды по всей дорожке и в особенности в частях этих дорожек, находящихся под беговой поверхностью, то есть в частях, образующих внутренние каналы протектора.
Сущность изобретения
Задачей изобретения является исключение влияния на циркуляцию жидкости в дорожках попадания радиально внутрь частей, образующих каналы под беговой поверхностью, инородных тел или посторонних материалов.
Объектом изобретения является шина для большегрузного автомобиля, содержащая протектор шины с беговой поверхностью, предназначенной для осуществления контакта с шоссе, причем этот совершенно новый протектор содержит, по меньшей мере, дорожку, разделенную расположенными одна напротив другой боковыми стенками, причем эти боковые стенки связаны между собой днищем дорожки, которая содержит в новом состоянии множество открытых наружу протектора частей и частей, образующих каналы под беговой поверхностью, при этом каждая открытая часть имеет два конца и продолжается под беговой поверхностью каналами, имеющими входы, связанные соответственно с концами открытых частей, при этом входы каждого канала имеют среднюю площадь S, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, один вход каждого канала снабжен устройством частичного закрывания для частичного закрывания сечения входов каналов в процессе движения шины и сохранения незакрытого прохода, это закрывающее устройство содержит, по меньшей мере, один выступ, выполненный, по меньшей мере, на стенке, разделяющей дорожку, при этом закрывающее устройство предназначено для перекрывания, по меньшей мере, 40% площади S и не более 70% этой площади S.
Благодаря такому устройству частичного закрывания концов каждой части дорожки, образующей канал под беговой поверхностью, возможно сохранение соответствующего дренирования жидкости при противодействии проникновению посторонних тел таких размеров, что эти тела не могут быть удалены из каналов.
Следует понимать, что изложение изобретения применимо также к случаю, когда каналы одной и той же дорожки не все имеют одинаковую площадь сечения S, то есть входы каналов могут изменяться от одного канала к другому.
Предпочтительно, для обеспечения прохода воды устройство закрывания выполнено таким образом, чтобы обеспечить проход, образующий отверстие между устройством закрывания и днищем канавки, этот проход имеет сечение, по меньшей мере, равное 30% площади сечения S входов каналов.
Предпочтительно, чтобы каждое устройство закрывания, по меньшей мере, одной дорожки содержало два выступа, отделенных один от другого в направлении ширины канавки на минимальное расстояние D, при этом каждый выступ расположен на стенке дорожки и отделен от противоположной стенки этой дорожки минимальным расстоянием А. Устройство закрывания, кроме того, выполнено таким образом, что минимальное расстояние D между двумя выступами меньше минимального расстояния А. Предпочтительно, минимальное расстояние D между выступами не является нулевым в совершенно новом состоянии.
В варианте реализации устройства закрывания последнее образовано двумя выступами в виде полусфер, каждая из которых выступает из стенки, образующей дорожку.
Во всех случаях устройство по изобретению использует механизм, работающий в момент осуществления контакта с дорогой: изменение кривизны наружной поверхности протектора шины, а также изменения напряжений внутри усиливающих структур шины, приводящие к поперечному сжатию (то есть в направлении, параллельном оси вращения шины) протектора шины в центральной части контактного следа. Под центральной частью контактного следа в данном случае, по существу, понимают часть, находящуюся по вертикали под осью вращения. Вследствие этого происходит уменьшение ширины дорожек, ориентированных по окружности от начала следа к середине этого следа; затем увеличение ширины к выходу этого следа. Благодаря этому механизму, неотделимому от деформации при сжатии шины и от движения, устройство по изобретению является особенно эффективным, так как часть этого устройства, наиболее чувствительная к подбиранию инородных тел, еще больше перекрывает входное и выходное сечения каналов.
Если же, несмотря на наличие устройства закрывания, в часть, формирующую канал под беговой поверхностью, попадают посторонние частицы, размеры последних не должны превышать в целом сечение канала. В результате в каждом из каналов поддерживается требуемый уровень дренажа.
В варианте изобретения устройство закрывания, по меньшей мере, одного входа каждого канала, по меньшей мере, одной и той же дорожки, содержащей дискретные отверстия на беговой поверхности в совершенно новом состоянии, образовано, по меньшей мере, одним выступом, при этом каждый выступ выполнен в процессе литья под давлением на стенке канала, причем этот выступ образован для связи с днищем упомянутого канала, а отверстие выполнено сбоку каждого выступа и над каждым выступом.
Предпочтительно, чтобы боковая часть отверстия, образованная устройством закрывания каждого канала, имела ширину L1, которая равна и даже, по существу, равна ширине L2 части того же отверстия, размещенной над каждым выступом устройства закрывания.
В соответствии с предпочтительным вариантом ширина L1 близка или равна нулю: в этом случае это приводит к устранению связи путем своего рода отделения выступа от части протектора шины, размещенной сверху (то есть от части протектора шины, заключенной между совершенно новой беговой поверхностью и каналом).
В другом предпочтительном варианте, используемом в шине с предпочтительным направлением движения, обозначенным на шине с помощью видимого индикатора, каждое устройство закрывания образовано на единственном входе каждого канала, этот вход соответствует части каждого канала, входящей первой в контакт, когда шина движется по шоссе. Таким образом, препятствуют попаданию посторонних тел большой величины в канал в предпочтительном направлении входа для закрывания упомянутого канала и уменьшению возможности дренирования. Под большой величиной подразумевают тело, размеры сечения которого близки или превышают размеры сечения входов каналов. Кроме того, размещение в каждом канале только одного закрывающего устройства позволяет удалить через другой вход инородные тела, возможно попавшие через отверстие, расположенное со стороны, где расположено устройство частичного закрывания.
Краткое описание чертежей
В дальнейшем изобретение поясняется нижеследующим описанием, не являющимся ограничительным, со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:
фиг.1 изображает частичный вид протектора шины, содержащего дорожку, включающую части, открывающиеся на беговую поверхность, и нижележащие части;
фиг.2 изображает вид спереди дорожки, изображенной на фиг.1 и содержащей устройство по первому варианту изобретения;
фиг.3 изображает разрез по линии III-III фиг.2;
фиг.4А изображает в разрезе другой вариант устройства по изобретению, содержащего расположенные напротив один другого два выступа;
фиг.4В изображает в разрезе вариант по фиг.4А в процессе движения в контакте с шоссе;
фиг.5 изображает вид спереди другого варианта устройства по изобретению, содержащего выступы, разнесенные один относительно другого в основном направлении дорожки;
фиг.6 изображает вид спереди другого варианта устройства по изобретению, содержащего два выступа, разнесенных один относительно другого одновременно в основном направлении и в направлении глубины дорожки;
фиг.7 изображает разрез по линии VII-VII фиг.6;
фиг.8 изображает вид части беговой поверхности варианта протектора шины по изобретению;
фиг.9 изображает вид в разрезе по плоскости разреза, след которой обозначен линией IX-IX на фиг.8;
фиг.10 изображает вид в разрезе по плоскости разреза, след которой обозначен линией Х-Х на фиг.9.
Детальное описание чертежей
Для упрощения чтения чертежей для обозначения структурно- или функционально-одинаковых элементов использованы одинаковые позиции.
Фиг.1 изображает частичный вид протектора 1 шины, содержащего беговую поверхность 10, предназначенную для контакта с шоссе в процессе движения шины, снабженной таким протектором. Этот протектор шины содержит, по меньшей мере, одну дорожку 2, предназначенную, в частности, для дренирования воды, находящейся на шоссе в дождливую погоду. Дорожка 2 выполнена таким образом, что она имеет множество открытых частей 21 на беговой поверхности 10, когда протектор является новым, то есть когда она еще не изношена движением (соответствующим его состоянию по окончании литья под давлением). Эти части 21, открытые на беговую поверхность, соединены между собой каналами 22, 23, отлитыми под упомянутой поверхностью для обеспечения непрерывности дорожки 2. Каждая дорожка 2 ограничена двумя стенками 20, 20', расположенными одна напротив другой и соединенными между собой днищем 200 дорожки.
Для облегчения изъятия из литьевой формы каждая часть дорожки, образующая канал 22, 23 под беговой поверхностью, продлена к беговой поверхности 10 разрезом 30. Под разрезом в данном случае понимают пространство, ограниченное расположенными одна напротив другой стенками, разделенными расстоянием, меньшим 2 мм, и предназначенными для контактирования между собой в обычных условиях использования.
От совершенно нового протектора и до исчезновения открытых частей 21, первоначально открывающихся на беговую поверхность, такой тип дорожки 2, содержащей части, открывающиеся на беговую поверхность, соединенные между собой каналами 22, 23, расположенными под беговой поверхностью, позволяет осуществить дренирование воды, так как различные части этой дорожки соединены между собой. Польза этого типа дорожки заключается в ограничении максимальной глубины дорожки в новом состоянии, так как эта максимальная глубина соответствует глубине частей, открывающихся на беговую поверхность, и эта глубина меньше глубины наиболее глубоких точек 2 протектора шины. Эти точки соответствуют точкам днища каналов.
Фиг.2 изображает часть протектора 1 шины, содержащего дорожку 2, как изображено на фиг.1, эта дорожка содержит множество устройств закрывания по изобретению. На фиг.2 видна открытая часть, образующая полость 21, открывающуюся на беговую поверхность 10. Эта полость 21 содержит концы 211, 212, разнесенные один от другого в основном направлении дорожки. На каждом из своих концов 211, 212 полость 21 продолжается каналом 22, выполненным в толще протектора шины. Каждый канал содержит вход 221, 222, соединенный с концом 211, 212 полости 21, открывающейся на беговую поверхность, этот вход имеет площадь поперечного сечения S. В месте соединения между каждым каналом 22 и каждой полостью 21 на беговой поверхности образовано устройство 4 для частичного закрывания сечения входов 221, 222 каналов 22 при движении шины и сохранения незакрытого прохода 5 независимо от условий движения (этот проход виден на фиг.3, которая показывает поперечный разрез по линии III-III фиг.2). В настоящем случае устройство 4 закрывания содержит выступ 41 полусферической формы, причем этот выступ 41 образован на стенке 20, 20' дорожки 2 при литье. В представленном случае выступ 4, по существу, наполовину образован в полости 21, открывающейся на беговую поверхность, а вторая половина размещена в канале 22, продолжающем эту полость. Кроме того, выступы 4 выполнены таким образом, чтобы попеременно оказываться на конце стенки дорожки и на противоположной стенке другого конца. На беговой поверхности 10 выполнены также разрезы 30, образованные между каналами 22, 23 и упомянутой беговой поверхностью.
Как изображено на фиг.3, показывающей разрез в толще протектора шины по линии III-III на фиг.2, между днищем 200 дорожки и выступом сохраняется проход 5. Этот проход 5 открыт независимо от уровня износа протектора и, по меньшей мере, составляет 30% площади S входов каналов. В настоящем случае площадь сечения S входа 221 канала 22 равна площади концов полостей 21, открывающихся на беговую поверхность. Пунктирной линией изображено сечение канала 23, который после частичного износа открывается на новую беговую поверхность.
Следовательно, несмотря на то что этот выступ входит в контакт с противоположной стенкой, благодаря проходу 5 остается возможным дренирование воды.
Устройство закрывания, изображенное на фиг.2 и 3, в поперечном сечении занимает площадь, равную, по меньшей мере, 40% площади сечения S входов каналов и максимально 70% этой площади S.
Фиг.4А изображает в разрезе другой вариант устройства по изобретению, содержащего два выступа 41, 42, расположенных на каждом конце частей дорожки, открывающихся на совершенно новую беговую поверхность. В представленном варианте выступы 41, 42 имеют усеченную полусферическую форму. Под усечениями понимают, что каждый из них содержит плоскую часть 410, 420 и что эти плоские части расположены в дорожке одна напротив другой. В процессе движения плоские части 410, 420 сближаются и входят в контакт одна с другой для частичного формирования входного сечения каналов, продолжающих части дорожки, открывающиеся на беговую поверхность.
Фиг.4В изображает тот же вариант в процессе вхождения в контакт. Расположенные напротив одна другой стенки 410, 420 выступов находятся в контакте. Разумеется, между выступами 41, 42 и днищем 200 дорожки сохраняется проход 5 для обеспечения дренирования воды.
Фиг.5 изображает на виде спереди другой вариант устройства по изобретению, содержащего два выступа 41, 42, разнесенные один относительно другого в основном направлении XX' дорожки, которое соответствует в данном случае направлению по окружности.
Шина, снабженная таким протектором, предназначена для оборудования большегрузных автомобилей и имеет размер 315/70 R 22.5. Этот протектор содержит дорожку, включающую множество открытых частей 21 на беговой поверхности, образующих полости 21, причем эти полости продолжены на своих концах каналом 22, выполненным под упомянутой поверхностью.
Полости, открывающиеся на совершенно новую беговую поверхность, имеют среднюю длину, равную 150 мм.
Части, образующие канал 22 между двумя полостями 21, открывающимися на беговую поверхность, имеют общую длину в 140 мм. Эти части, образующие канал, включают наклонные части с углом в 23 градуса и части, по существу, параллельные беговой поверхности (как это изображено на фиг.1).
Полости 21 имеют среднюю ширину в 12 мм, и стенки образуют угол в 15 градусов с перпендикуляром к беговой поверхности. Глубина этих полостей равна 7 мм.
Каналы 22, продолжающие эти полости, открывающиеся на беговую поверхность, имеют среднюю ширину, равную 9 мм, и высоту, равную 7 мм.
Устройство закрывания содержит первый выступ 41 и второй выступ 42, при этом каждый из этих выступов имеет толщину, измеренную в направлении глубины дорожки, равную 5,2 мм, длину L в основном направлении ХХ' дорожки, равную 8,5 мм, и ширину R в направлении ширины дорожки, равную 5 мм. В части 21 дорожки, открывающейся на беговую поверхность 10, расстояние А между первым выступом 41 и противоположной стенкой дорожки в этой части дорожки равно 7 мм. Для второго выступа расстояние А', отделяющее этот второй выступ 42 от противоположной стенки канала, равно 4 мм.
Минимальное расстояние D между двумя выступами равно 2 мм.
Фиг.6 изображает другой вариант устройства, содержащего два выступа 41, 42, разнесенных один относительно другого в основном направлении ХХ' дорожки. В этом варианте выступы 41, 42 имеют геометрию, идентичную геометрии выступов, показанной на фиг.4А и 4В. Преимущество этого варианта заключается в защите более значительной области промежуточной зоны. Действительно, благодаря разнесению выступов защищаемая длина дорожки является большей и, следовательно, промежуточная зона, образованная между частями 21 дорожки, открывающимися на беговую поверхность, и частями 22, образующими каналы, которые выполнены в толще протектора, лучше защищена от попадания нежидких инородных предметов.
Фиг.7 изображает разрез, выполненный по линии VII-VII на фиг.6. В данном случае два полувыступа 41, 42 выполнены на разных глубинах и разнесены в направлении дорожки. Предпочтительно, минимальное расстояниеD,разделяющее два полувыступа, меньше, чем минимальное расстояниеА, отделяющее каждый полувыступ от противоположной стенки дорожки. Таким образом, улучшают течение жидкости при ограничении перемещения в дорожке твердых инородных тел.
Предпочтительно, каждое устройство для закрывания должно располагаться наиболее близко к входу в канал для обеспечения эффективности. Так, каждый выступ устройства закрывания должен располагаться в части дорожки, по меньшей мере, на 50% и максимум на 80% своей длины в части дорожки, открывающейся на беговую поверхность. Это приводит к тому, что каждый выступ простирается, по меньшей мере, на 20% своей длины в часть длины, образующей канал и продолжающей часть дорожки, открывающейся на беговую поверхность.
В соответствии с другим предпочтительным вариантом устройство закрывания каждого канала образовано единственным выступом, отлитым на стенке канала и связанным с днищем упомянутого канала так, чтобы образовать незакрытое пространство одновременно сбоку упомянутого выступа и сверху упомянутого выступа. В этом варианте устройство закрывания полностью расположено в этом канале.
Этот вариант изображен на фиг.8-10, которые представляют протектор шины для большегрузного автомобиля, причем этот совершенно новый протектор содержит, по меньшей мере, одну дорожку, дискретно открывающуюся на беговую поверхность протектора, то есть образующую попеременно открытые полости на упомянутой поверхности, и части канала, лежащие под упомянутой поверхностью. Кроме того, описанный вариант соответствует шине, имеющей предпочтительное направление вращения, это направление указано на шине для пользователя в виде индикатора; этим индикатором может являться, известным образом, стрелка.
На фиг.8 изображена часть беговой поверхности 10 протектора шины и дорожка 2, открывающаяся на эту беговую поверхность. На этой дорожке 2 изображены две полости 21, открытых на беговую поверхность 10, эти две полости связаны между собой каналом, расположенным под упомянутой поверхностью. Этот канал продолжается до беговой поверхности разрезом 30, ширина которого служит одновременно для обеспечения заливки в форму и освобождения от формы такого канала и для смыкания в процессе контакта с шоссе при движении. После частичного износа этого протектора каждый канал 23 открывается на беговую поверхность и образует новые кромки. На этой фиг.8 изображено, что вход 221 канала 23 выполнен с выступом 6, образующим устройство закрывания, другой вход 222 лишен устройства закрывания.
Как можно видеть на фиг.9, изображающей разрез, след плоскости разреза обозначен линией IX-IX на фиг.8, а предпочтительное направление движения шины обозначено стрелкой R. На фиг.9 изображены две полости 21, связанные между собой каналом 23, расположенным под беговой поверхностью на расстоянии, соответствующем, по существу, половине глубины полостей 21. Этот канал 23 содержит боковые стенки 231, 232, связанные днищем 200, и снабжен на одной из боковых стенок 231 выступом 6, отлитым на этой боковой стенке и на днище 200 канала.
Выступ 6 полностью расположен внутри канала 23 и имеет длину L, измеренную в основном направлении канала (параллельно направлению R), которое выбрано достаточным, чтобы не прогибаться под действием давления жидкости, циркулирующей в дорожке в дождливую погоду, и которое ограничено для сохранения объема соответствующего канала. На практике этот выступ 6 имеет длину L, по меньшей мере, равную трем миллиметрам, для шин, предназначенных для большегрузных автомобилей. Кроме того, предусмотрено пространство открывания, вытянутое одновременно сбоку этого выступа (то есть между выступом и противоположной стенкой) с шириной L1 и сверху этого выступа 6 (то есть между выступом и частью протектора, находящейся со стороны совершенно новой беговой поверхности 10). Последнее пространство шириной L2 особенно полезно для облегчения извлечения из литьевой формы этого варианта дорожки в протекторе шины. Ширина L2 может быть малой и даже нулевой: необходимо только, чтобы не было механической связи между выступом 6 и частью беговой поверхности, заключенной между беговой поверхностью и упомянутым выступом.
В представленном здесь варианте ширина L1 равна ширине L2, преимуществом чего является ограничение для данной площади открывания максимального размера инородных тел, которые могут циркулировать в дорожке и в особенности в каждом канале.
На фиг.10, изображающей ту же часть протектора шины в плоскости разреза, след которого обозначен на фиг.9 линией Х-Х, видно, что пространство над выступом (то есть между частью совершенно нового протектора шины и выступом) шириной L12, по существу, равно пространству, предусмотренному сбоку между тем же выступом 6 и боковой противоположной стенкой 232 (эта стенка соответствует стенке канала, не имеющей выступа).
В не представленном варианте выступ может быть соединен с днищем канала, а также с частью протектора шины, которая расположена над ним, то есть в части, расположенной в сторону совершенно новой беговой поверхности. Этот случай является менее предпочтительным с точки зрения извлечения из литьевой формы по сравнению с вариантом, который был описан со ссылками на фиг.8-10.
От описанного в данном случае варианта с единственным выступом на входе каждого канала можно отказаться так, чтобы каждое устройство частичного закрывания было образовано двумя выступами, расположенными напротив один другого и ограничивающими отверстие между ними.
Можно также выполнить вход каждого канала с таким устройством частичного закрывания, если шина не имеет предпочтительного заранее заданного направления движения.
Изобретение не ограничено описанными и представленными вариантами, и в него могут быть внесены различные изменения без выхода за его рамки.