ЗИМНЯЯ ШИНА

Настоящая полезная модель относится к зимней шине, содержащей протекторный браслет, блоки которого надлежащим образом выполнены с щелевидными дренажными канавками, выполненными с конфигурацией, обеспечивающей улучшение эксплуатационных характеристик шины на мокрых и сухих поверхностях, при определенных условиях использования, не ухудшая ее способность к держанию дороги на покрытой снегом или льдом поверхности.
В типовой конструктивной конфигурации зимняя шина содержит протекторный браслет, выполненный с множеством окружных и поперечных канавок, ограничивающих соответствующее множество блоков, на каждом из которых, в свою очередь, образовано множество щелевидных дренажных канавок. Как правило, щелевидные дренажные канавки проходят в блоке в радиальной базовой плоскости, по существу перпендикулярной поверхности протектора шины, и их наличие представляет собой один из более очевидных признаков, которые отличают - также с визуальной точки зрения - зимнюю шину от обычных летних шин.
Функция щелевидных дренажных канавок состоит в обеспечении дополнительных краев для сцепления с покрытой снегом поверхностью и удерживания внутри определенного количества снега, который, как известно, имеет более высокий уровень трения о снег на поверхности дороги, чем сам протекторный браслет.
Однако известно, что наличие щелевидных дренажных канавок в блоках протекторного браслета вызывает значительное ухудшение эксплуатационных характеристик шины, если поверхность дороги независимо от того, мокрая она или сухая, свободна от снега.
Считается, что данное ухудшение эксплуатационных характеристик обусловлено тем, что поскольку различные части блока, разделенные щелевидными дренажными канавками, имеют относительную свободу возвратно-поступательного движения, в частности, в радиальном направлении, они не способны в достаточной мере выдерживать касательные (или «срезывающие») напряжения, действующие на протекторный браслет во время ускорения, движения на повороте или торможения, что приводит к деформации указанного блока и уменьшению его поверхности контакта с поверхностью дороги.
Щелевидные дренажные канавки могут быть образованы в блоках с разными конфигурациями, возможно, в зависимости от эксплуатационных характеристик, которые требуются от шины, и могут, в частности, быть выполнены с конфигурацией, имеющей прямолинейный профиль, или конфигурацией, имеющей волнистый профиль, например, зигзагообразного типа.
Следует понимать, что в данном контексте термин «щелевидная дренажная канавка» означает углубление, выполненное в части протекторного браслета и имеющее ширину, составляющую от 0,1 до 1,5 мм, и глубину, составляющую от 1 до 15 мм, а термин просто «канавка» означает углубление, выполненное в части протекторного браслета и имеющее ширину, превышающую 1,5 мм, и глубину, превышающую 5 мм.
В данном описании и в приложенной формуле полезной модели термин «по существу прямолинейный» в том случае, когда он относится к щелевидной дренажной канавке или к профилю поверхности части блока, определяемому щелевидной дренажной канавкой, означает кривую, которая может отклоняться от состояния идеально прямой линии самое большее на величину, равную одной двадцатой от ее общей протяженности в продольном направлении.
Кроме того, в данном описании и в приложенной формуле полезной модели утверждается, что поверхность имеет «волнистый» профиль, когда на ней можно идентифицировать чередующуюся последовательность вогнутых и выпуклых участков. Таким образом, любое сечение поверхности порождает в общем кривую линию, образованную чередующейся последовательностью первых и вторых участков с противоположной вогнутостью.
Как особый случай волнистой поверхности, указанные вогнутые и выпуклые участки могут быть образованы последовательностью по-разному расположенных инцидентных плоскостей, при этом линия сечения представлена многоугольной цепью в виде зигзагообразной линии, содержащей первые и вторые прямолинейные отрезки, ориентированные в разных направлениях.
Кроме того, в случае поверхности с волнистым профилем каждый первый и второй отрезок линии сечения имеет «вершину», понимаемую как точка, наиболее удаленная от базовой плоскости, вдоль которой проходит щелевидная дренажная канавка, и каждый вогнутый или выпуклый участок имеет «гребень», то есть линию, образованную всеми вершинами отрезков линии сечения, идентифицированных при изменении плоскости сечения.
Путем наблюдений было установлено, что волнообразные щелевидные дренажные канавки имеют неоспоримые преимущества по сравнению с простыми прямолинейными щелевидными дренажными канавками, включая то, что при той же протяженности в продольном направлении они имеют бóльшую линейную развертку по сравнению с прямолинейной конфигурацией и, следовательно, сцепляющийся край на покрытой снегом поверхности, который обладает большей протяженностью и имеет бóльшую способность к удерживанию снега. Дополнительное преимущество конфигурации с волнистым профилем по сравнению с прямолинейной конфигурацией заключается в том, что она имеет большее сопротивление срезывающим напряжениям, параллельным продольному направлению щелевидной дренажной канавки, в результате взаимодействия между частями блока, разделенными щелевидной дренажной канавкой, при их возвратно-поступательном перемещении.
Также было установлено то, что выполнение щелевидных дренажных канавок с волнистым профилем обеспечивает возможность получения шин, характеристики которых, обеспечивающие держание дороги, как правило, лучше при движении на повороте по сравнению с характеристиками при использовании щелевидных дренажных канавок с прямолинейным профилем, при этом все остальные условия сохраняются теми же.
Тем не менее, в результате наблюдений было установлено, что в условиях экстремальной нагрузки срезывающие напряжения могут вызвать интенсивный абразивный износ блоков в месте расположения щелевидных дренажных канавок, что до некоторой степени уменьшает преимущества, перечисленные выше, и наносят вред визуальному воздействию, создаваемому блоками. Данные недостатки, в частности, наблюдались во время испытания для оценки поведения шин при держании дороги в боковом направлении, в котором транспортное средство на высокой скорости подвергается резкому и внезапному отклонению от курса (что известно как испытание при «смене ряда движения» на сухой поверхности дороги), когда указанные испытания проводились с особенно тяжелыми спортивными автомобилями.
Заявитель удостоверился в том, что данный абразивный износ был вызван взаимодействием выпуклых и вогнутых участков соответствующих частей блоков, разделенных каждой щелевидной дренажной канавкой, при их возвратно-поступательном перемещении.
Тем не менее, одной из причин высокой степени возникающего абразивного износа могли быть чрезмерные пределы перемещения частей блока в продольном направлении, обусловленные геометрической конфигурацией щелевидных дренажных канавок с волнистым профилем, который создает возможность как будто продольного и поперечного растягивания указанных частей блока типа «гармошки» или «сильфона».
Таким образом, для устранения или, по меньшей мере, ограничения проявления данного недостатка потенциальное относительное перемещение частей блока, разделенных щелевидной дренажной канавкой, должно быть ограничено, в особенности в ее продольном направлении.
В завершение было установлено, что относительное перемещение частей блока, разделенных щелевидной дренажной канавкой, в продольном и поперечном направлениях может быть ограничено посредством выполнения внутренней в радиальном направлении части щелевидной дренажной канавки с по существу прямолинейным профилем, что может предотвратить возникновение эффекта «гармошки» или «сильфона» для частей блоков, ограниченных щелевидными дренажными канавками с волнистым профилем.
В частности, в соответствии с ее первым аспектом, полезная модель относится к шине, содержащей протекторный браслет, в котором образованы множество канавок, по меньшей мере, один блок, ограниченный указанным множеством канавок, по меньшей мере, одна щелевидная дренажная канавка, образованная в указанном, по меньшей мере, одном блоке и проходящая между верхней частью указанной щелевидной дренажной канавки, которая открывается на поверхности протектора, наружной в радиальном направлении указанного протекторного браслета, и нижней частью указанной щелевидной дренажной канавки, внутренней в радиальном направлении указанного протекторного браслета, при этом указанная, по меньшей мере, одна щелевидная дренажная канавка выполнена с такой формой, чтобы образовать в каждой из частей блока, которые разделены указанной щелевидной дренажной канавкой:
- первую поверхность, которая обращена к другой части блока и проходит от указанной верхней части до промежуточной глубины, которая задана в указанной щелевидной дренажной канавке между указанной верхней частью и указанной нижней частью, и имеет волнистый профиль, и
- вторую поверхность, которая обращена к другой части блока, соединена с указанной первой поверхностью, проходит от указанной промежуточной глубины до указанной нижней части и имеет по существу прямолинейный профиль.
Заявитель считает, что при щелевидных дренажных канавках, выполненных с такой формой, части блоков, разделенные указанными щелевидными дренажными канавками, будут иметь меньшую подвижность друг относительно друга в продольном направлении, в результате чего уменьшаются отрицательные эффекты, обусловленные их взаимодействием при возвратно-поступательном перемещении в случае экстремальных срезывающих напряжений. В то же время то обстоятельство, что наружная в радиальном направлении часть щелевидной дренажной канавки по-прежнему выполнена с волнистым профилем, позволяет сохранить все преимущества волнообразной конфигурации с точки зрения держания дороги в боковом направлении и эксплуатационных характеристик при движении по покрытым снегом поверхностям.
Настоящая полезная модель в ее вышеупомянутом аспекте может включать, по меньшей мере, один из предпочтительных признаков, описанных ниже.
В соответствии с первым предпочтительным вариантом осуществления волнистый профиль образует по существу синусоидальную линию, когда указанная первая поверхность разрезается инцидентной плоскостью.
В соответствии с альтернативным предпочтительным вариантом осуществления волнистый профиль образует многоугольную цепь в виде зигзагообразной линии, когда указанная первая поверхность разрезается инцидентной плоскостью.
Щелевидная дренажная канавка предпочтительно проходит в указанном блоке в продольном направлении, которое параллельно плоскости, касательной к указанной поверхности протектора, и имеет наклон как относительно аксиального направления, так и относительно направления вдоль окружности, которые заданы в указанном протекторном браслете.
Таким образом, действие по ограничению относительного смещения указанных частей блока в продольном направлении может иметь место, по меньшей мере, по отношению к его одному компоненту как в случаях срезывающих напряжений, действующих в направлении вдоль окружности, например, вследствие резкого торможения, так и в случаях срезывающих напряжений, действующих в аксиальном направлении, например, вследствие внезапного поворота.
Более предпочтительно, если указанная многоугольная цепь в виде зигзагообразной линии содержит чередующуюся последовательность соответствующих первых прямолинейных участков и вторых прямолинейных участков, которые по существу параллельны соответственно аксиальному направлению и направлению вдоль окружности, которые заданы в указанном протекторном браслете.
В результате выполнения данной конфигурации каждый участок части блока будет обращен в направлении вдоль окружности или в аксиальном направлении для проявления его способности к держанию дороги на покрытой снегом поверхности дороги наилучшим возможным образом как при повороте, так и при торможении или ускорении.
Кроме того, посредством задания определенной длины первых и вторых отрезков можно регулировать различное держание дороги, обеспечиваемое шиной, наиболее подходящим образом в соответствии с действующими в направлении вдоль окружности или в аксиальном направлении, срезывающими напряжениями, отдавая приоритет одним или другим в зависимости от намеченного типа использования.
Щелевидная дренажная канавка предпочтительно открывается на ее противоположных определяемых в продольном направлении концах в две канавки, ограничивающие указанный блок, так, что она проходит через указанный блок на всей его ширине.
В частности, предпочтительно, чтобы указанная первая поверхность была образована в продольном направлении в центральной зоне указанной щелевидной дренажной канавки и была расположена между плоскими поверхностями, которые образованы у противоположных определяемых в продольном направлении концов указанной щелевидной дренажной канавки.
Кроме того, указанные плоские поверхности предпочтительно находятся в одной плоскости с указанной второй поверхностью.
В предпочтительном варианте осуществления указанная щелевидная дренажная канавка проходит в указанном блоке в продольном направлении, параллельном плоскости, касательной к указанной поверхности протектора, при этом первая поверхность содержит последовательность вогнутых участков и выпуклых участков, каждый из которых имеет соответствующий гребень, расстояние от которого до базовой плоскости, в которой лежит указанная вторая поверхность, постепенно уменьшается от указанной верхней части к промежуточной глубине.
Для каждого из указанных вогнутых участков и указанных выпуклых участков расстояние от указанного гребня до указанной базовой плоскости предпочтительно равно нулю на указанной промежуточной глубине.
В одном варианте осуществления для каждого из указанных вогнутых участков и указанных выпуклых участков расстояние от указанного гребня до указанной базовой плоскости уменьшается линейно от указанной верхней части к промежуточной глубине.
Это облегчает операцию извлечения шины из пресс-формы.
Указанные вогнутые участки и указанные выпуклые участки предпочтительно расположены с противоположных сторон указанной базовой плоскости.
Более предпочтительно, если указанные вогнутые участки и указанные выпуклые участки расположены симметрично относительно указанной базовой плоскости.
В предпочтительном варианте осуществления промежуточная глубина находится на расстоянии от указанной верхней части, составляющем от приблизительно 1,5 мм до приблизительно 10 мм.
В предпочтительном варианте осуществления промежуточная глубина находится на расстоянии от указанной нижней части, составляющем от приблизительно 2,5 мм до приблизительно 5 мм.
Промежуточная глубина предпочтительно находится на расстоянии от указанной нижней части, составляющем приблизительно 4 мм.
Это обеспечивает оптимальный баланс между обеспечивающими держание дороги характеристиками первой поверхности, имеющей волнистой профиль, и обеспечивающими ограничение протяженности в продольном направлении характеристиками второй поверхности, имеющей по существу прямолинейный профиль.
Щелевидная дренажная канавка проходит в блоке в продольном направлении, и указанная первая поверхность проходит в продольном направлении на расстоянии, составляющем от приблизительно 50% до приблизительно 100% от всей протяженности щелевидной дренажной канавки в продольном направлении.
Другие преимущества и признаки полезной модели станут очевидными из нижеследующего подробного описания предпочтительного варианта ее осуществления, приведенного со ссылкой на приложенные чертежи, которые представлены исключительно в качестве неограничивающего примера и на которых:
фиг.1 - схематический вид в перспективе спереди существенной части зимней шины, выполненной в соответствии с настоящей полезной моделью;
фиг.2 - выполненный в увеличенном масштабе и в перспективе, схематический вид части блока шины с фиг.1, имеющей щелевидную дренажную канавку;
фиг.3 - выполненный в увеличенном масштабе и в перспективе вид части блока с фиг.2; и
фиг.4 - выполненный в увеличенном масштабе вид сверху части блока, имеющей щелевидную дренажную канавку, образованную в соответствии с вариантом осуществления шины с фиг.1.
Сначала рассматриваются фиг.1-3, на которых шина в целом, выполненная в соответствии с настоящей полезной моделью, обозначена ссылочной позицией 1.
Шина 1 предпочтительно содержит каркасную конструкцию, расположенную подобно тору вокруг оси Z, брекерный конструктивный элемент, расположенный в радиальном направлении снаружи по отношению к указанной каркасной конструкции, и протекторный браслет 2, который расположен в радиальном направлении снаружи по отношению к брекерному конструктивному элементу и на котором образована поверхность 3 протектора, определяемая как наружная в радиальном направлении поверхность протекторного браслета 2, при этом указанная поверхность предназначена для входа в контакт с поверхностью дороги, по которой должна катиться указанная шина 1.
Протекторный браслет 2 выполнен с множеством канавок, которые все обозначены в общем ссылочной позицией 4 и которые ограничивают множество блоков 5, расположенных последовательно в направлении Y вдоль окружности протекторного браслета 2.
Одна или множество щелевидных дренажных канавок 6 выполнены в каждом блоке 5 и проходят в продольном направлении Х, которое в предпочтительном варианте осуществления, описанном в данном документе, имеет наклон как относительно аксиального направления Z, так и относительно направления Y вдоль окружности согласно определению.
Следует понимать, что альтернативные варианты осуществления, в которых форма блоков 5 и расположение щелевидных дренажных канавок 6 выполнены по-другому на протекторном браслете для удовлетворения определенных эксплуатационных требований, могут быть легко получены специалистом в данной области техники.
Каждая щелевидная дренажная канавка 6 предпочтительно открывается на ее противоположных определяемых в продольном направлении концах 6а, 6b в две канавки 4, ограничивающие блок 5, так, что она проходит через блок по всей его ширине.
Кроме того, каждая щелевидная дренажная канавка 6 проходит между верхней частью 7 щелевидной дренажной канавки, открытой на поверхности 3 протектора, и нижней частью 8 щелевидной дренажной канавки, внутренней в радиальном направлении протекторного браслета 2, и образует первую и вторую части блока, обозначенные соответственно ссылочными позициями 9 и 10, отделенные друг от друга щелевидной дренажной канавкой 6 и расположенные на расстоянии друг от друга, которое является по существу постоянным вдоль протяженности развертки щелевидной дренажной канавки 6.
Каждая часть 9, 10 блока, в частности, имеет первую поверхность 11, обращенную к другой части блока и проходящую от верхней части 7 до промежуточной глубины Р, заданной в щелевидной дренажной канавке 6 между верхней частью 7 и нижней частью 8, и вторую поверхность 12, также обращенную к другой части блока, соединенную с первой поверхностью 11 и проходящую от промежуточной глубины Р до нижней части 8 щелевидной дренажной канавки 6.
Вторая поверхность 12 является по существу плоской и, следовательно, имеет по существу прямолинейный профиль.
Напротив, первая поверхность 11 имеет волнистый профиль и содержит последовательность вогнутых участков 13 и выпуклых участков 14, расположенных симметрично с противоположных сторон по отношению к базовой плоскости А, в которой лежит вторая поверхность 12, предпочтительно совпадающей с радиальной плоскостью шины 1.
Соответствующий гребень 13а, 14а образован на каждом вогнутом участке 13 и выпуклом участке 14, при этом расстояние от указанного гребня до базовой плоскости А уменьшается постепенно линейным образом от верхней части 7 к промежуточной глубине Р, где данное расстояние становится нулевым.
Вогнутые участки 13 и выпуклые участки 14 выполнены с такой формой, что когда первая поверхность 11 разрезается любой плоскостью, инцидентной к ней, получают по существу синусоидальную линию.
В результате постепенного приближения вогнутых и выпуклых участков к базовой плоскости А, синусоиды, полученные на разных расстояниях от верхней части 7, будут иметь одну и ту же длину волны, но все более уменьшающуюся амплитуду по мере их приближения к промежуточной глубине Р, где синусоида становится аналогичной прямой линии.
Наибольшую амплитуду синусоиды получают в верхней части 7 щелевидной дренажной канавки, где расстояние от гребней 13а, 14а до базовой плоскости А составляет от приблизительно 0,5 мм до приблизительно 2 мм, предпочтительно от приблизительно 1 мм до приблизительно 1,5 мм.
Промежуточная глубина Р предпочтительно расположена на расстоянии от верхней части 7, составляющем от приблизительно 1,5 мм до приблизительно 10 мм, и на расстоянии от нижней части 8, составляющем от приблизительно 2,5 мм до приблизительно 5 мм. Более предпочтительно, если глубина Р расположена на расстоянии от верхней части 7, составляющем от приблизительно 2 мм до приблизительно 6 мм, и на расстоянии от указанной нижней части 8, составляющем приблизительно 4 мм.
Первая поверхность 11 проходит в продольном направлении Х на расстоянии, составляющем от приблизительно 50% до приблизительно 100% от всей протяженности щелевидной дренажной канавки 6 в продольном направлении, при этом любая остающаяся часть ее протяженности поделена поровну между плоскими поверхностями 16 и 17.
Первая поверхность 11 предпочтительно образована в центральной зоне щелевидной дренажной канавки 6 и расположена между плоскими поверхностями 16, 17, которые образованы у противоположных определяемых в продольном направлении концов 6а, 6b щелевидной дренажной канавки 6 так, что они лежат в одной плоскости со второй поверхностью 12.
Фиг.4 показывает вариант шины 1, обозначенный в целом ссылочной позицией 100, в схематическом виде.
Детали, аналогичные варианту осуществления, описанному выше, имеют те же ссылочные позиции.
Шина 100 отличается от шины 1 вследствие другой формы волнистого профиля щелевидной дренажной канавки, обозначенной в данном случае ссылочной позицией 106.
Щелевидная дренажная канавка 106 отличается от щелевидной дренажной канавки 6 тем, что когда первая поверхность 11 разрезается любой плоскостью, инцидентной к ней, первая поверхность 11 образует многоугольную цепь в виде зигзагообразной линии, которую можно отчетливо видеть на виде сверху с фиг.4, где профиль поверхности 11 разрезается поверхностью 3 протектора.
Первая поверхность 11 выполнена с такой формой, что указанная многоугольная цепь в виде зигзагообразной линии содержит чередующуюся последовательность первых и вторых прямолинейных отрезков, показанных соответственно ссылочными позициями 101 и 102, которые соединены вместе так, что указанная многоугольная цепь имеет скругленные вершины.
Первые и вторые прямолинейные отрезки 101, 102 проходят почти параллельно аксиальному направлению Z и направлению Y вдоль окружности, заданных в шине. Кроме того, все первые отрезки 101 имеют по существу постоянную протяженность, например, составляющую от приблизительно 1,5 мм до приблизительно 10 мм, предпочтительно от приблизительно 2 мм до приблизительно 6 мм, так же, как все вторые отрезки 102. Таким образом, щелевидная дренажная канавка 6 может проходить в прямом продольном направлении Х, имеющем угол наклона, составляющий приблизительно 45°, относительно направления Y вдоль окружности и аксиального направления Z. За счет варьирования соотношения между протяженностями первых и вторых отрезков 101, 102 различным образом, получают щелевидные дренажные канавки, которые проходят в продольных направлениях, имеющих разные степени наклона относительно аксиального направления Z и направления Y вдоль окружности.