ПРОТЕКТОР ПНЕВМАТИЧЕСКОЙ ШИНЫ И ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ ШИНА С ТАКИМ ПРОТЕКТОРОМ
PNEUMATIC TIRE TREAD AND PNEUMATIC TIRE WITH SUCH TREAD

Область техники
Настоящее изобретение относится к протектору пневматической шины и к пневматической шине, имеющей упомянутый протектор, и, в частности, настоящее изобретение относится к протектору пневматической шины, имеющему улучшенную производительность на снегу и производительность на льду вследствие усиливающей части, обеспеченной на фронтальной боковой стенке блока, и к пневматической шине с упомянутым проектором.
Уровень техники
Зимние шины, которые также называют нешипованными шинами, хорошо известны как шины, на которых можно перемещаться по поверхностям зимних дорог, покрытых снегом или льдом. Зимние шины обычно снабжены множеством узких разрезов, известных как ламели, которые открываются на контактной поверхности, и зимой сцепление с поверхностью дороги улучшается благодаря тому, что известно как эффект кромок и эффект удаления водяной пленки, а также благодаря использованию смеси, которая мягче, чем смесь, используемая для шин, которые не предназначены для зимнего использования.
Механизм, в результате которого в зимней шине создается сила трения с поверхностью дороги, различается в зависимости от того, является ли поверхность дороги заснеженной или ледяной, поэтому известно, что даже если используется мягкая смесь, и в блоках, которые являются контактирующими с землей элементами, выполнено большое количество узких разрезов, чтобы улучшать производительность на льду, то в результате будет снижение жесткости блоков, а это будет препятствовать какому-либо улучшению производительности на снегу.
Известно, что применение усиливающих частей на боковых стенках блоков эффективно в качестве средства достижения хорошей производительности на льду и хорошей производительности на снегу одновременно.
К примеру, в патентном документе 1 (в основном на фиг. 3) раскрывается пневматическая шина, в которой баланса между производительностью на снегу и производительностью на льду достигают путем обеспечения усиливающих частей, в которых применяется резина, имеющая твердость по стандартам JIS A от 80 до 95 единиц, на боковых стенках блоков, обращенных к поперечной канавке и вспомогательной поперечной канавке, где блок снабжен тремя узкими разрезами и одной вспомогательной канавкой.
Кроме того, в патентном документе 2 (в основном на фиг. 2) раскрыта технология, по которой баланса между производительностью на снегу и производительностью на льду достигают использованием состава, в котором, по меньшей мере, 50 весовых частей технического углерода и/или диоксида кремния сочетаются со 100 массовыми процентами диенового каучука, содержащего в себе 30 весовых долей или больше каучуковой составляющей, имеющей температуру стеклования -60°С или больше, и обеспечением на боковых стенках блоков усиливающих частей, в которых применяется резина, имеющая температуру хрупкости -30°С или меньше.
Также, в патентном документе 3 (в основном на фиг. 1), раскрыт протектор пневматической шины, в котором достигается баланс между производительностью на снегу и производительностью на льду благодаря тому, что на области, составляющей, по меньшей мере, 50% боковых стенок блоков, обеспечены усиливающие слои (усиливающие части) толщиной менее 0,5 мм, имеющие модуль материала (модуль упругости) 200 МПа или больше.
В качестве средства для одновременного достижения хорошей производительности на льду и производительности на снегу в патентном документе 4 (в основном на фиг. 3) раскрыта пневматическая шина, в которой достигается баланс между производительностью на снегу и производительностью на льду благодаря тому, что блоки наклонены в направлении вращения.
Документы предшествующего уровня техники
Патентный документ 1: JP 7-047814 A.
Патентный документ 2: JP 2010-105509 A.
Патентный документ 3: PCT/JP 2011/079188 (проспект WO 2013/088570).
Патентный документ 4: JP 2009-292229 A.
Задача, решаемая изобретением
Тем не менее, в пневматических шинах, описанных в патентных документах 1, 2, 3 и 4, трудно достичь высокого уровня баланса между производительностью на снегу и производительностью на льду, а улучшение производительности на снегу является, в частности, недостаточным, и существует необходимость в пневматической шине, в которой можно достигать более высокого уровня баланса между производительностью на снегу и производительностью на льду с точки зрения безопасности перемещения по поверхностям зимних дорог.
Настоящее изобретение направлено на устранение проблем предыдущего уровня техники, описанных выше, и его задача заключается в создании протектора пневматической шины, снабженного усиливающей частью на боковой стенке блока, которым можно достичь более высокого уровня баланса между производительностью на снегу и производительностью на льду, а также в обеспечении пневматической шины, имеющей такой протектор.
Средства решения задачи
Для решения вышеупомянутой задачи в настоящем изобретении обеспечивается протектор пневматической шины, образованный, по меньшей мере, одним резиновым составом, отличающийся тем, что: по меньшей мере, один резиновый состав имеет модуль Et упругости; протектор содержит: по меньшей мере, одну окружную основную канавку, множество вспомогательных канавок и множество блоков, которые определены окружной основной канавкой и вспомогательными канавками; по меньшей мере, один из блоков из числа множества блоков содержит: верхнюю поверхность, составляющую контактную поверхность, находящуюся, по меньшей мере, частично в контакте с поверхностью дороги, когда шина катится, две фронтальные боковые стенки, расположенные вдоль окружного направления шины, и две латеральные боковые стенки, расположенные вдоль осевого направления шины; верхняя поверхность блока имеет две фронтальные кромки, сформированные на местах пересечения с двумя фронтальными боковыми стенками; блок имеет усиливающую часть, обеспеченную на, по меньшей мере, одной из двух фронтальных боковых стенок; усиливающая часть образована материалом, имеющим модуль Ef упругости, и модуль Ef упругости усиливающей части и модуль Et упругости резинового состава имеют значения, получаемые из испытания на растяжение, определенного в стандарте ASTM D882-09, и модуль Ef упругости усиливающей части, по меньшей мере, в 20 раз больше модуля Et упругости резинового состава; усиливающая часть блока имеет среднюю толщину, находящуюся между 0,1 мм и 2,0 мм, и обеспечена таким образом, чтобы быть обращенной к, по меньшей мере, вспомогательной канавке на протяжении области, составляющей, по меньшей мере, 70% фронтальной боковой стенки; а две фронтальные боковые стенки выполнены так, что их углы относительно верхней поверхности, образуют углы Т1 и Т2, соответственно, при этом оба угла Т1 и Т2 меньше 90°.
Здесь канавка относится к пространству, имеющему ширину и глубину, которое создается путем соединения двух противолежащих поверхностей (поверхностей стенок, боковых стенок), которые при обычных условиях использования не вступают друг с другом в контакт, посредством другой поверхности (нижней поверхности).
Кроме этого основная канавка относится к канавке, которая отвечает в основном за отвод текучей среды и имеет сравнительно большую ширину среди различных типов канавок, сформированных в протекторе. Во многих случаях основная канавка означает канавку, простирающуюся линейно, зигзагообразно или волнообразно в окружном направлении шины, но канавка, имеющая сравнительно большую ширину, которая отвечает в основном за отвод текучей среды и простирается под углом к направлению вращения шины, тоже подходит.
Также, канавки, отличные от основной канавки, именуются вспомогательными канавками.
Кроме того, кромка относится к пересечению между верхней поверхностью блока и фронтальной боковой стенкой или латеральной боковой стенкой (кромочные части на верхней поверхности блока или граница на верхней поверхности блока с фронтальной боковой стенкой и латеральной боковой стенкой). Верхняя поверхность блока, которая формирует часть контактной поверхности, определяется такими кромками как эти. Если между верхней поверхностью и фронтальной боковой стенкой или латеральной боковой стенкой выполнена фаска, то скошенную часть понимают частью верхней поверхности. Пересечение между верхней поверхностью блока и фронтальной боковой стенкой в направлении вращения именуется фронтальной кромкой.
Кроме того, модуль упругости относится к модулю упругости при растяжении Е, вычисляемому по кривой результатов испытаний на растяжение, получаемой из испытания на растяжение, определенного в стандарте ASTM D882-09, то есть модуль Et упругости резинового состава и модуль Ef упругости усиливающей части вычисляют по кривой результатов испытаний на растяжение, получаемой из испытания на растяжение, определенного в стандарте ASTM D882-09. Модуль упругости при растяжении E имеет следующую взаимосвязь с модулем G упругого сдвига, как описывается, например, в POLYMER PHYSICS (ФИЗИКА ПОЛИМЕРОВ) (Oxford, ISBN 978-0-19-852059-7), Глава 7 стр. 296)
E=2G(1+v).
Здесь v - это коэффициент s Пуассона, где коэффициент s Пуассона резинового материала равен значению, очень близкому к 0,5.
2
Более того, когда утверждается, что модуль Ef упругости материала, образующего усиливающую часть, в, по меньшей мере, 20 раз больше модуля Et упругости резинового состава, формирующего протектор, то это утверждение можно также сделать путем использования вместо вышеупомянутых модуля Et упругости и модуля Ef упругости комплексного модуля М упругости (динамического модуля сдвига: G* материала). Модуль накопления упругой деформации, представленный G, и модуль потерь упругой деформации, представленный G, которые являются известными динамическими свойствами, измеряют посредством анализатора вязкости (вискоанализатора: Metravib VB4000), используя образец для испытания, сформованный из сырого состава, или образец для испытаний, который соединен с составом после вулканизации. Образец для испытаний, который используется, описан на фиг. Х2.1 (круговой метод) стандарта ASTM D 5992-96 (версия, опубликованная в сентябре 2006 года, первоначально одобренная в 1996 году). Диаметр d образца для испытаний составляет 10 мм (следовательно, образец для испытаний имеет круговое поперечное сечение 78,5 мм), толщина L каждой части резиновой смеси равна 2 мм, а отношение d/L (описанное в параграфе Х2.4 стандарта ASTM, в отличие от отношения d/L равного 2, рекомендованного в стандарте ISO 2856) составляет 5. В испытании реакцию образца для испытаний, содержащего вулканизированный каучуковый состав, подвергаемого простой чередующейся синусоидальной сдвигающей нагрузке, измеряют при частоте 10 Гц. Максимальное напряжение сдвига, прикладываемое во время испытания составляет 0,7 МПа. Измерение проводят при изменении температуры от Tmin, которой является температура, более низкая, чем температура (Tg) стеклования резинового материала, до Tmax около 100°C с шагом 1,5°С в минуту. Образец для испытания стабилизируют в течение, приблизительно, 20 минут при Tmin до начала испытания, чтобы получить в образце для испытаний достаточную равномерность температуры. Получаемыми результатами являются модуль (G) накопления упругой деформации и модуль (G) потерь упругой деформации при установленной температуре. Комплексный модуль G* упругости определен в абсолютных значениях модуля накопления упругой деформации и модуля потерь упругой информации, используя следующую формулу:
.
Согласно настоящему изобретению, имеющему описанную выше конфигурацию, оба угла Т1, Т2, образуемые фронтальными боковыми стенками и верхней поверхностью, меньше 90°, поэтому, когда шина перемещается по поверхности дороги, для которой коэффициент трения достаточен, чтобы вызывать деформацию контактирующих с землей элементов, такой как поверхность заснеженной дороги, то вследствие эффекта усиливающей части, обеспеченной на протяжении области, составляющей 70% или более, по меньшей мере, одной фронтальной боковой стенки, возможно предотвращать деформацию продольного изгиба блоков, и в результате этого возможно достигать локально высокого давления кромок. Это позволяет фронтальной кромке эффективно врезаться в снег, и в результате возможно улучшать производительность на снегу.
Помимо этого, согласно настоящему изобретению оба угла Т1, Т2, образованные фронтальными боковыми стенками и верхней поверхностью, меньше 90°, так что, когда шина перемещается по поверхности дороги, для которой коэффициент трения не достаточен, чтобы вызывать деформацию контактирующих с землей элементов, такой как поверхность ледяной дороги, то в окрестности фронтальной кромочной части блока в направлении, производящем уменьшение давления в области контакта с землей, может порождаться усилие момента. Соответственно, возможно предотвращать формирование водяной пленки между протектором и льдом, что, как хорошо известно, является причиной уменьшения коэффициента трения на льду, и в результате возможно улучшать производительность на льду.
Согласно настоящему изобретению как угол Т1, так и угол Т2 составляют предпочтительно 85° или меньше.
Согласно настоящему изобретению как угол Т1, так и угол Т2 составляют предпочтительно 60° или больше.
Согласно настоящему изобретению, имеющему описанную выше конфигурацию, возможно обеспечивать достаточную жесткость блоков для демонстрации различных аспектов производительности, требуемых от шины.
Согласно настоящему изобретению как угол Т1, так и Т2 угол составляют более предпочтительно 70° или больше.
Согласно настоящему изобретению Т1 и Т2 являются предпочтительно углами, которые отличаются друг от друга.
Согласно настоящему изобретению угол Т2 предпочтительно больше угла Т1.
Согласно настоящему изобретению, имеющему описанную выше конфигурацию, когда шина катится, фронтальная кромка на стороне угла Т2, который является сравнительно большим углом, позволяет сократить усилие момента в направлении, производящем уменьшение площади контактной поверхности блока, порождаемое в окрестности фронтальной кромки на задней стороне, особенно когда упомянутая фронтальная кромка лежит на задней стороне, таким образом, возможно эффективно увеличивать площадь контактной поверхности блока. В результате этого возможно улучшать производительность на льду.
Здесь фронтальная кромка передней стороны относится к фронтальной кромке на стороне направления вращения шины, когда она катится, тогда как фронтальная кромка задней стороны относится к фронтальной кромке на противоположной стороне в направлении вращения шины, когда она катится.
2
1
Согласно настоящему изобретению углы Т1 и Т2 предпочтительно удовлетворяют следующему отношению: T≥T+5°.
Согласно настоящему изобретению, имеющему описанную выше конфигурацию, возможно более эффективно добиваться баланса между производительностью на льду и производительностью на снегу.
Согласно настоящему изобретению угол Т1 равен предпочтительно 80° или меньше.
Согласно настоящему изобретению, имеющему описанную выше конфигурацию, когда шина перемещается по поверхности дороги, для которой коэффициент трения достаточен для того, чтобы вызывать деформацию контактирующих с землей элементов, такой как поверхность заснеженной дороги, производительность на снегу улучшается в результате того, что создается высокое давление кромок для обеспечения достаточного врезания фронтальной кромки в снег, особенно, если фронтальная кромка на стороне угла Т1 является фронтальной кромкой передней стороны, а когда шина перемещается по поверхности дороги, для которой коэффициент трения не достаточен для вызывания деформации контактирующих с землей элементами, такой как поверхность ледяной дороги, тогда возможно улучшать производительность на льду путем предотвращения порождения чрезмерно высокого давления в области контакта с землей у фронтальной кромки.
Согласно настоящему изобретению значение угла Т2 находится предпочтительно между 75° и 85°.
Согласно настоящему изобретению, имеющему описанную выше конфигурацию, когда шина катится, возможно сокращать усилие момента в направлении, производящем уменьшение площади контактной поверхности блока, порождаемое в окрестности фронтальной кромки задней стороны, особенно если фронтальная кромка на стороне угла Т2 является фронтальной кромкой задней стороны, так что возможно увеличивать площадь контактной поверхности блока, и в результате производительность на льду можно улучшить, а также можно предполагать улучшение производительности на снегу.
Согласно настоящему изобретению усиливающую часть, обеспечиваемую на фронтальной боковой стенке, обеспечивают предпочтительно, таким образом, чтобы она простиралась, по меньшей мере, частично в направлении ширины фронтальной кромки.
Согласно настоящему изобретению, имеющему описанную выше конфигурацию, возможно с большей надежностью производить высокое давление кромок у фронтальной кромочной части, когда шина перемещается по поверхности дороги, для которой коэффициент трения достаточен для вызывания деформации контактирующих с землей элементов, такой как поверхность заснеженной дороги, что означает, что можно сделать так, чтобы фронтальная кромка более надежно врезалась в снег, и в результате возможно дополнительно улучшить производительность на снегу.
Согласно настоящему изобретению усиливающую часть предпочтительно обеспечивают на протяжении области, по меньшей мере, равной 90%, по меньшей мере, одной фронтальной боковой стенки.
Согласно настоящему изобретению, имеющему описанную выше конфигурацию, возможно с большей надежностью производить высокое давление кромок у фронтальной кромочной части, когда шина перемещается по поверхности дороги, для которой коэффициент трения достаточен для вызывания деформации контактирующих с землей элементов, такой как поверхность заснеженной дороги, что означает, что можно сделать так, чтобы фронтальная кромка более надежно врезалась в снег. В результате этого возможно дополнительно улучшать производительность на снегу.
Согласно настоящему изобретению усиливающую часть более предпочтительно обеспечивают на протяжении всей области, по меньшей мере, одной фронтальной боковой стенки, а еще предпочтительней, когда усиливающую часть обеспечивают на протяжении всей области двух фронтальных боковых стенок.
Согласно настоящему изобретению, имеющему описанную выше конфигурацию, возможно более надежно улучшать производительность на снегу.
Преимущество изобретения
Протектор пневматической шины и пневматическая шина с таким протектором согласно настоящему изобретению позволяют достигать более высокого уровня баланса между производительностью на снегу и производительностью на льду.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 - вид в перспективе, на котором схематично показан протектор пневматической шины согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения;
Фиг. 2 - укрупнение поперечного разреза блока протектора пневматической шины по линии II-II с фиг. 1;
Фиг. 3 - вид в перспективе, на котором схематично показан протектор пневматической шины согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения;
Фиг. 4 - укрупнение поперечного разреза блока протектора пневматической шины по линии IV-IV с фиг. 3; и
Фиг. 5 - укрупнение поперечного разреза блока традиционного протектора пневматической шины.
Способ осуществления изобретения
Ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи будут описаны протектор пневматической шины и пневматическая шина, в которой применяется упомянутый протектор, согласно предпочтительным вариантам осуществления настоящего изобретения.
Прежде всего при помощи фиг. 1 и фиг. 2 будет описан протектор пневматической шины согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения. Фиг. 1 представляет собой вид в перспективе, на котором схематично показан протектор пневматической шины согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения, а фиг. 2 - укрупнение поперечного разреза блока протектора пневматической шины по линии II-II с фиг. 1.
Во-первых, как показано на фиг. 1, ссылочной позицией 1 обозначен протектор пневматической шины согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения. Следует заметить, что типоразмером пневматической шины, в которой применен протектор 1 пневматической шины, в этом примере является 205/55R16.
Общая конструкция протектора 1 будет описана далее при помощи фиг. 1 и фиг. 2.
Протектор 1, который состоит из резинового состава, имеющего модуль Et упругости, имеет контактную поверхность 2, которая вступает в контакт с поверхностью дороги, когда шина катится, и в нем сформированы две окружные основные канавки 3 и множество вспомогательных канавок 4. Окружные основные канавки 3 и вспомогательные канавки 4 определяют множество блоков 5.
Блоки 5 содержат: верхнюю поверхность 51, образующую часть контактной поверхности 2; две боковые стенки (фронтальные боковые стенки) 52, 53, которые расположены вдоль в окружном направлении и выполнены таким образом, чтобы быть обращенными к вспомогательным канавкам 4; и две боковые стенки (латеральные боковые стенки) 54, 55, которые расположены перпендикулярно в направлении оси вращения шины и выполнены таким образом, чтобы быть обращенными к окружным канавкам 3.
Фронтальные кромки 521, 531 выполнены на верхней поверхности 51 у кромочных частей, пересекающих фронтальные боковые стенки 52, 53.
Далее, на двух фронтальных боковых стенках 52, 53 обеспечена усиливающая часть 6, состоящая из материала, имеющего модуль Ef упругости, который, по меньшей мере, в 20 раз больше, а предпочтительно, по меньшей мере, в 50 раз больше модуля Et упругости резинового состава, образующего протектор 1. В этом варианте осуществления изобретения модуль Et упругости резинового состава, образующего протектор 1, равен 5,4 МПа. Значение модуля Et упругости находится предпочтительно между 1,5 Мпа и 15 МПа. Кроме того, в этом варианте осуществления модуль Ef упругости материала, образующего усиливающую часть 6, равен 270 МПа. Это означает, что модуль Ef упругости резинового состава, образующего протектор 1, подобран таким образом, чтобы в 50 раз превышать модуль Et упругости материала, образующего усиливающую часть 6.
Здесь, модуль Et упругости резинового состава, образующего протектор 1, и модуль Ef упругости материала, образующего усиливающую часть 6, можно вычислить по кривой результатов испытаний на растяжение, получаемой из испытания на растяжение, определенного в стандарте ASTM D882-09.
Размещение усиливающих частей 6 на блоках 5 протектора 1 будет описано далее.
Согласно этому варианту осуществления усиливающие части 6 обеспечивают таким образом, чтобы они были обращены к вспомогательным канавкам 4 на протяжении, по меньшей мере, 70% области фронтальных боковых стенок 52, 53, а предпочтительно на протяжении всей области фронтальных боковых стенок 52, 53. Кроме того, усиливающие части 6 обеспечивают таким образом, чтобы их средняя толщина t (показано на фиг. 2) составляла менее 2,0 мм, а предпочтительно менее 1,0 мм. Здесь толщина (t) усиливающих частей 6 является толщиной в направлении, перпендикулярном поверхности фронтальных боковых стенок 52, 53, на которых обеспечены усиливающие части 6, будучи обращенными к вспомогательным канавкам 4, а средней толщиной усиливающих частей 6 является среднее значение усиливающих частей 6, измеряемое от стороны нижней поверхности вспомогательных канавок 4 до стороны верхней поверхности 51 блоков 5, другими словами, среднее значение на протяжении, по существу, всей поверхности усиливающих частей 6. Согласно этому варианту осуществления изобретения усиливающие части 6 обеспечены на протяжении всей области (100%) фронтальных кромок 521, 531 и фронтальных боковых стенок 52, 53, а средняя толщина t составляет 0,5 мм. Здесь средняя толщина t усиливающих частей 6 предпочтительно, по меньшей мере, равна 0,2 мм.
Далее будет описана верхняя поверхность 51 блоков 5 протектора 1.
Верхняя поверхность 51 образует часть контактной поверхности 2 протектора 1, которая вступает в контакт с поверхностью дороги, когда шина катится, при этом верхнюю поверхность 51 определяют как область блока 5, которая может частично вступать в контакт с поверхностью дороги при определенных условиях. Верхняя поверхность 51 содержит две окружные кромки (фронтальные кромки (521, 531) в окружном направлении шины, и эта область верхней поверхности 51 ограничена окружными кромками 521, 531. Другими словами, верхняя поверхность 51 содержит две окружные кромки 521, 531 у каждого края на стороне окружного направления шины.
Дальше будет описано отношение размеров усиливающей части 6 блоков 5 протектора 1 и фронтальных боковых стенок 52, 53, на которых обеспечивают усиливающую часть 6.
Согласно этому варианту осуществления фронтальные боковые стенки 52, 53, на которых обеспечивают усиливающую часть 6, выполняют таким образом, чтобы расстояние между положением на самой дальней от середины стороне усиливающей части 6, измеряемое в радиальном направлении (кромочная часть с внешней стороны в радиальном направлении усиливающей части 6), и фронтальными кромками 521, 531 было меньше или равно 2,0 мм. Усиливающую часть 6 предпочтительно выполняют таким образом, чтобы она, по меньшей мере, частично включала в себя фронтальные кромки 521, 531, а еще предпочтительней, таким образом, чтобы включала в себя все фронтальные кромки 521, 531.
В примере, показанном на фиг. 2, расстояние между положением на самой дальней от середины стороне усиливающей части 6 в радиальном направлении и фронтальными кромками 521, 531 равно нулю (0 мм), и кромочные части на самой дальней от середины стороне в радиальном направлении усиливающей части 6, обеспеченной на фронтальных боковых стенках 52, 53, выполнены таким образом, чтобы присутствовать на протяжении всех фронтальных кромок 521, 531 в направлении ширины. С другой стороны, кромочные части на самой дальней от середины стороне в радиальном направлении усиливающей части 6, обеспеченной на фронтальных боковых стенках 52, 53, могут быть обеспечены таким образом, чтобы, по меньшей мере, частично присутствовать на фронтальных кромках 521, 531 в направлении ширины фронтальных кромок 521, 531.
Кроме этого усиливающая часть 6 обеспечена только на неполной области фронтальных боковых стенок 52, 53 на блоке 5 (эта неполная область составляет, по меньшей мере, 70% области фронтальных боковых стенок 52, 53, как описано выше), но предпочтительно, когда усиливающая часть 6 присутствует на протяжении всей области фронтальных боковых стенок 52, 53, чтобы доводить до максимума ее преимущество. Этот вид усиливающей части 6 был бы, безусловно, обеспечен таким образом, чтобы включать в себя все фронтальные кромки 521, 531 так же, как в этом варианте осуществления.
Отношение размеров верхней поверхности 51 блоков 5 и фронтальных боковых стенок 52, 53 будет описано далее с помощью фиг. 2.
В этом варианте осуществления углы Т1 и Т2 сформированы между верхней поверхностью 51 блока 5 и двумя фронтальными боковыми стенками 52, 53, как показано на фиг. 2, если смотреть на поперечный разрез, перпендикулярный оси вращения шины. Оба угла, Т1 и Т2, меньше 90° (исключая 90°). Более того, оба угла, Т1 и Т2, равны предпочтительно 85° или меньше предпочтительно оба - 70° или больше и предпочтительно оба - 60° или больше.
В примере, показанном на фиг. 2, оба вышеупомянутых угла Т1 и Т2 являются одинаковыми по 70°.
Здесь угол Т1 измеряют посредством угла между прямой линией на верхней поверхности 51, соединяющей одну из фронтальных кромок 521 и другую фронтальную кромку 531 в окружном направлении шины (прямая линия, видимая на поперечном разрезе на фиг. 2), и прямой линией, соединяющей фронтальную кромку 521 на передней поверхности стенки 52 и позицию на глубине 1,6 мм дальше внутрь в радиальном направлении, чем высота указателя износа протектора, в направлении, перпендикулярном фронтальной кромке 521.
Аналогично, угол Т2 измеряют посредством угла между прямой линией на верхней поверхности 51, соединяющей одну из фронтальных кромок 521 и другую фронтальную кромку 531 в окружном направлении шины (прямая линия, видимая на поперечном разрезе на фиг. 2), и прямой линией, соединяющей фронтальную кромку 531 на передней поверхности стенки 53 и позицию на глубине 1,6 мм дальше внутрь в радиальном направлении, чем высота указателя износа протектора, в направлении, перпендикулярном фронтальной кромке 531.
Следует заметить, что если, например, фронтальные кромки (521, 531) простираются наклонно относительно направления оси вращения шины (если вспомогательные канавки 4 простираются наклонно относительно направления оси вращения шины), то линии, соединяющей в окружном направлении шины, соответствует линия, соединяющая в направлении, перпендикулярном направлению простирания фронтальных кромок.
Более того, например, вышеупомянутый вариант осуществления применим также, если фронтальные кромки выполнены на блоке (5) таким образом, что одна из или обе фронтальные кромки (521, 531) содержат, по меньшей мере, две стороны, в случае чего измерение проводят по линии, соединяющей в окружном направлении шины, или по линии, соединяющей в направлении, перпендикулярном среднему направлению простирания фронтальных кромок, таким же образом, как в способе, описанном выше, беря в качестве ориентира среднее направление простирания двух сторон на верхней поверхности (51).
Кроме этого, указателем износа протектора является приспособление для показа предела износа шины.
Далее будут описаны действие и результат, обеспечиваемые протектором пневматической шины согласно вышеупомянутому первому варианту осуществления настоящего изобретения.
Когда к блокам (5), пока шина катится, прикладывается вертикальная нагрузка, блоки (5) подвергаются деформации продольного изгиба, например такой, что снижает давление кромок, оказываемое на фронтальных кромках (521, 531), что нежелательно для улучшения производительности на снегу. Это явление более выражено, когда шина перемещается по поверхности дороги, для которой коэффициент трения достаточен, чтобы вызывать деформацию контактирующих с землей элементов, такой как поверхность заснеженной дороги, вследствие движущей силы, порождаемой в направлении вращения шины, или силы торможения.
В свете этого явления усиливающую часть 6 обеспечивают на большей части области фронтальных боковых стенок 52, 53 протектора 1 согласно этому варианту осуществления, чтобы была возможность предотвращать порождение деформации продольного изгиба блоков 5 на поверхности заснеженной дороги, и при этом также была возможность создавать высокое давление кромок у фронтальных кромок 521, 531, и в результате этого была возможность улучшить производительность на снегу.
В то же время, когда шина перемещается по поверхности дороги, для которой коэффициент трения не достаточен, чтобы вызывать деформацию контактирующих с землей элементов, например по поверхности ледяной дороги, тогда, если прикладывается движущая сила, порождаемая в направлении вращения шины, или сила торможения, то существует ограничение на высокое давление кромок, порождаемое у фронтальных кромок 521, 531, даже если на большей части области фронтальной боковой стенки 52, 53 обеспечена усиливающая часть 6, как в этом варианте осуществления. Помимо этого, углы Т1 и Т2 выполнены таким образом, чтобы быть менее 90°, поэтому, когда шина перемещается по поверхности дороги, для которой коэффициент трения не достаточен, чтобы вызывать деформацию контактирующих с землей элементов, например, по поверхности ледяной дороги, блоки 5 подвергаются усилию момента, действующему в направлении, производящем в результате изменения геометрии уменьшение усилия на кромках у фронтальных кромочных частей 521, 531. Соответственно, благодаря протектору 1 согласно этому варианту осуществления возможно предотвращать формирование водяной пленки между протектором и льдом, что, как хорошо известно, является причиной уменьшения коэффициента трения на льду, и в результате возможно улучшать производительность на льду.
Далее будет описан другой пример протектора пневматической шины согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.
Средняя толщина t усиливающей части 6 составляет менее 2,0 мм, предпочтительно 1,0 мм или меньше, а еще предпочтительней - 0,5 мм или меньше. Средняя толщина t усиливающих частей 6 может отличаться для фронтальных боковых стенок 52, 53 на одном и том же блоке 5.
К тому же, усиливающие части 6, обеспечиваемые на области, по меньшей мере, равной 70% фронтальных боковых стенок 52, 53, как описано выше, могут обеспечиваться в разных соотношениях областей на фронтальных боковых стенках 52, 53 на одном и том же блоке 5.
Помимо вышеупомянутого материала на основе натуральной смолы (в том числе резинового материала), возможно равным образом использовать в качестве материала усиливающей части 6 материал, в котором волокна смешаны или пропитаны материалом на основе натуральной смолы, термопластичных смол или их слоев или смеси. Возможно также использовать вышеупомянутые материалы в сочетании с тканым материалом или нетканым материалом и т.д., пропитанным веществом на основе натуральной смолы для улучшения адгезии с блоками 5 или обеспечения дополнительного усиления блоков 5. Эти волокнистые материалы, такие как тканый материал или нетканый материал и т.д., пропитанные веществом на основе натуральной смолы, могут использоваться сами по себе в качестве усиливающей части 6. Кроме того, на одном и том же блоке 5 для фронтальных боковых стенок 52, 53 могут использоваться разные материалы.
При этом нижняя поверхность вспомогательных канавок 4 в этом варианте осуществления не покрыта усиливающей частью 6, но равным образом возможно применять конфигурацию, в которой кромочная часть усиливающей части 6 на внутренней стороне шины в радиальном направлении простирается так, что усиливающая часть 6 покрывает часть или всю нижнюю поверхность канавок 3, 4 для улучшения возможности изготовления и т.д., когда обеспечивают усиливающую часть 6.
Кроме того, в этом варианте осуществления изобретения усиливающие части 6 обеспечивают только на фронтальных боковых стенках 52, 53 блоков, обращенных к вспомогательным канавкам 4, но усиливающие части 6 можно также обеспечивать на боковых стенках (латеральных боковых стенках) 54, 55 блоков, обращенных к окружным основным канавкам 3, таким же образом. Это главным образом позволяет улучшать результат производительности на снегу в направлении ширины шины благодаря усиливающим частям 6, обеспеченным на латеральных боковых стенках 54, 55, и в частности позволяет улучшать управляемость.
Далее с помощью фиг. 3 и 4 будет описан протектор пневматической шины согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения. Фиг. 3 - вид в перспективе, на котором схематично показан протектор пневматической шины согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения, а фиг. 4 - укрупнение поперечного разреза блока протектора пневматической шины при взгляде вдоль линии IV-IV на фиг. 3.
Как показано на фиг. 3, протектор 1 согласно второму варианту осуществления содержит контактную поверхность 2, которая вступает в контакт с поверхностью дороги, когда шина катится, а две окружные основные канавки 3 и множество вспомогательных канавок 4 выполнены в нем так же, как в первом варианте осуществления, описанном выше. Окружные основные канавки и вспомогательные канавки определяют множество блоков 5. Блоки 5 содержат: верхнюю поверхность 51, образующую часть контактной поверхности 2; две боковые стенки (фронтальные боковые стенки) 52, 53, которые разделены в продольном направлении, соответствующем окружному направлению шины; и две боковые стенки (латеральные боковые стенки) 54, 55, которые разделены в поперечном направлении, соответствующем осевому направлению шины. Верхняя поверхность 51 пересекает фронтальные боковые стенки 52, 53, и на этих пересечениях сформированы фронтальные кромки 521, 531.
Кроме этого в блоке 5 протектора 1 согласно второму варианту осуществления выполнен узкий разрез 7, который открывается на верхней поверхности 51 и простирается в направлении ширины шины, простираясь также в радиальном направлении шины (или по существу в радиальном направлении). Узкий разрез 7 открывается также на латеральных боковых стенках 54, 55. Следует заметить, что узкий разрез 7 может простираться под заранее определенным углом относительно радиального направления в некоем диапазоне, чтобы, например, проявлялись различные функции. Здесь направление ширины шины означает направление, перпендикулярное окружному направлению шины в этом варианте осуществления, но также включает в себя направление, простирающееся наклонно под заранее определенным углом относительно окружного направления шины. Усиливающие части 6 обеспечены на двух фронтальных боковых стенках 52, 53.
Согласно этому варианту осуществления усиливающие части 6 обеспечивают таким образом, чтобы они были обращены к вспомогательным канавкам 4 на протяжении области, по меньшей мере, равной 70%, а предпочтительно, по меньшей мере, равной 90% фронтальных боковых стенок 52, 53. Кроме этого среднюю толщину t усиливающих частей 6 (см. фиг. 4) выполняют так, чтобы она была меньше 2,0 мм, а предпочтительно меньше 1,0 мм. Фронтальные боковые стенки 52, 53, на которых обеспечивают усиливающие части 6, выполняют таким образом, чтобы расстояние между положением на самой дальней от середины стороне усиливающих частей 6, измеренное в радиальном направлении, и фронтальными кромками 521, 531 было меньше или равно 2,0 мм. В примере, показанном на фиг. 3, усиливающая часть 6 обеспечена на протяжении всей области, т.е. 100% области, одной из фронтальных боковых стенок 52, и обеспечена на протяжении 90% области другой фронтальной боковой стенки 53. Ее средняя толщина t составляет 0,7 мм на одной из фронтальных боковых стенок 52 и 0,5 мм на другой фронтальной боковой стенке 53.
Фронтальные кромки 521, 531 выполнены на верхней поверхности 51 блоков 5 так же, как в первом варианте осуществления, описанном выше, и протяженность окружной области верхней поверхности 51 в окружном направлении шины ограничена двумя окружными кромками (фронтальными кромками) 521, 531, то есть верхняя поверхность 51 включает в себя две окружные кромки 521, 531 у ее кромочных частей на стороне окружного направления шины.
Согласно этому варианту осуществления изобретения, как показано на фиг. 4, блоки 5 выполнены таким же образом, как в первом варианте осуществления, то есть углы Т1 и Т2 сформированы между верхней поверхностью 51 блоков 5 и двумя фронтальными боковыми стенками 52, 53, если смотреть на поперечный разрез, перпендикулярный оси вращения шины. Углы Т1 и Т2 можно измерять как углы, которые образованы прямой линией, соединяющей две фронтальные кромки 521, 531, и прямой линией, соединяющей фронтальную кромку 521 или 531 и точку на фронтальных боковых стенках 52, 53, которая находится на 1,6 мм дальше внутрь в радиальном направлении, чем высота указателя износа протектора.
В этом варианте осуществления оба угла Т1 и Т2 меньше 90° (исключая 90°) и выполнены таким образом, чтобы отличаться друг от друга. В примере, показанном на фиг. 4, угол Т1 составляет 65°, а угол Т2 - 80°.
Таким образом, согласно этому варианту осуществления углы Т1 и Т2 отличаются друг от друга, причем угол Т2 предпочтительно больше угла Т1. Кроме того, угол Т1 составляет предпочтительно 80° или меньше, а значение угла Т2 находится предпочтительно между 75° и 85°.
2
1
Сверх того, углы Т1 и Т2 предпочтительно удовлетворяют следующему отношению: T≥T+5°.
Следует заметить, что символ обозначает единицы измерения угла, а именно градусы.
Далее будут описаны действие и результат, обеспечиваемые протектором пневматической шины согласно вышеупомянутому второму варианту осуществления настоящего изобретения.
Согласно этому варианту осуществления углы Т1 и Т2, образованные верхней поверхностью 51 и фронтальными боковыми стенками 52, 53, отличаются, при этом угол Т2 больше угла Т1. В результате этого, согласно второму варианту осуществления изобретения, помимо действия и результата первого варианта осуществления изобретения, описанного выше, возможно, к примеру, снижать усилие момента в направлении, которое производит уменьшение площади контактной поверхности блока 5, порождаемое, когда шина катится, в окрестности фронтальной кромки 521, когда фронтальная кромка 521 на стороне угла Т2, который является сравнительно большим углом, составляет фронтальную кромку задней стороны, и, следовательно, возможно увеличивать площадь контактной поверхности блока 5. В результате, когда шина перемещается по поверхности дороги, для которой коэффициент трения достаточно высок, чтобы вызывать деформацию блока 5, например поверхности заснеженной дороги, возможно достигать локально высокого давления кромок у фронтальной кромки 521 блока 5 вследствие эффекта усиливающей части 6, и в то же время, когда шина перемещается по поверхности дороги, для которой коэффициент трения недостаточен, чтобы вызывать деформацию блока 5, например поверхности ледяной дороги, возможно увеличивать площадь контактной поверхности верхней поверхности 51 блока 5, так что производительность на льду и производительность на снегу можно улучшать более эффективно.
По этой причине углы Т1 и Т2, образованные верхней поверхностью 51 и фронтальными боковыми стенками 52, 53, предпочтительно таковы, что сторона, которая подразумевается в качестве фронтальной кромки задней стороны, имеет больший угол.
Предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения были описаны выше, но настоящее изобретение не ограничено вариантами осуществления, показанными на чертежах, и может быть исполнен ряд различных вариантов.
Более того, фиг. 5 - укрупнение поперечного разреза, на котором схематично показан блок традиционного протектора пневматической шины. Блок 105 этого традиционного протектора 101 пневматической шины содержит верхнюю поверхность 151, образующую часть контактной поверхности 102, а на пересечении фронтальных боковых стенок 152, 153 сформированы фронтальные кромки 1521, 1531. В блоке 105 выполнен узкий разрез 107, который открывается на верхней поверхности 151 и простирается в поперечном направлении радиально внутрь шины. Усиливающие части 106 обеспечены на двух фронтальных боковых стенках 152, 153 таким образом, чтобы включать в себя все фронтальные кромки 1521, 1531. Средняя толщина t усиливающих частей 106 равна 0,5 мм, и усиливающие части 106 обеспечены так, чтобы быть обращенными к вспомогательным канавкам 104 на протяжении области, равной 84% фронтальных боковых стенок 152, 153.
Примерные варианты осуществления изобретения
Далее, чтобы прояснить преимущество настоящего изобретения, будут описаны результаты испытаний, проведенных, используя моделирование (метод конечных элементов), с применением доступного коммерческого машинного программного обеспечения, где испытания касаются блоков протектора пневматической шины согласно традиционному примеру, снабженных усиливающими частями, имеющими известную форму, и блоков трех типов протектора пневматической шины согласно примерным вариантам осуществления настоящего изобретения.
Примерный вариант осуществления 1 относится к модели блока, снабженного усиливающими частями согласно первому варианту осуществления, а примерные варианты осуществления 2 и 3 относятся к моделям блоков, снабженных усиливающими частями согласно второму варианту осуществления, причем угол, образованный между верхней поверхностью блоков и фронтальными боковыми стенками, равен сочетанию трех разных значений.
Четыре типа размера модели блока в традиционном примере и примерных вариантах осуществления были в каждом случае кубовидным блоком, имеющим короткую сторону длиной 10 мм, длинную сторону длиной 20 мм и высоту 10 мм, образованным, используя материал на основе резины (модуль упругости 5,4 МПа), при этом каждый узкий разрез имеет ширину 0,4 мм и глубину 7 мм и открывается на верхней поверхности блока. Усиливающие части были выполнены из того же материала (модуль упругости 270 МПа), и усиливающие части были обеспечены на всей области фронтальных боковых стенок со средней толщиной 0,5 мм, при этом модуль упругости материала усиливающих частей был в 50 раз больше модуля упругости материала на основе резины, образующего блоки.
При прикладывании к моделям блоков, установленным таким образом, подходящей нагрузки, были получены максимальное давление на землю, порождаемое контактирующими с землей элементами, в условиях поверхности дороги, соответствующих поверхности заснеженной дороги, и коэффициент трения в условиях поверхности дороги, соответствующих поверхности ледяной дороги. Результаты вычислений показаны в таблице 1. В таблице 1 вычисленные значения показаны как индекс, принимая за 100 традиционный пример, и более высокие числовые значения являются более благоприятными.
Таблица 1
Примерный вариант осуществления 1
Примерный вариант осуществления 2
Примерный вариант осуществления 3
Традиционный пример
Угол Т1 (градусы)
80
80
70
90
Угол Т2 (градусы)
80
85
85
90
Максимальное давление на землю на снегу (индекс)
175
174
187
100
Коэффициент трения на льду (индекс)
102
104
105
100
Как показано в таблице 1, можно утверждать, что протекторы пневматической шины согласно примерным вариантам осуществления 1-3 позволили эффективно добиться улучшенной производительности на снегу и производительности на льду.
Перечень ссылочных позиций
1 протектор пневматической шины
2 контактная поверхность
3 окружная основная канавка
4 вспомогательная канавка
5 блок
51 верхняя поверхность блока (часть которой включает в себя контактную поверхность 2)
52, 53 боковая стенка на стороне окружного направления, фронтальная боковая стенка
521, 531 фронтальная кромка
54, 55 боковая стенка на стороне направления ширины шины, боковая стенка боковой поверхности
6 усиливающая часть
7 узкий разрез (ламель)