ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ ШИНА
PNEUMATIC TIRE

Настоящее изобретение относится к пневматической шине, более конкретно к конструкции, обеспеченной на внешней поверхности боковины, которая может способствовать удалению воздуха, находящегося между пресс-формой для вулканизации шины и сырой шиной, для предотвращения неприлегания резины к пресс-форме, а именно образования полостей на внешней поверхности вулканизированной шины.
В основном пневматическую шину изготавливают вулканизацией сырой шины, помещенной в разъемную пресс-форму. В идеале внешняя поверхность сырой шины находится в плотном контакте с внутренней поверхностью пресс-формы, и между ними отсутствует воздух, захватываемый при сборке разъемной пресс-формы. Однако это почти невозможно. В действительности плотного контакта достигают путем накачки камеры, помещенной в полость сырой шины в пресс-форме.
Грубо говоря, в ходе накачки камеры, внешняя поверхность шины вступает в контакт с внутренней поверхностью пресс-формы от радиально-внешней стороны к радиально-внутренней стороне шины, и в результате относительно высокой жесткости борта контакт определенной области радиально внутри в месте максимальной ширины сечения сырой шины происходит в последнюю очередь. Таким образом, воздух может скапливаться в этой области. Если захваченный воздух остается после вулканизации, это приводит к неприлеганию резины со стороны внешней поверхности боковины, и процент выхода годных изделий снижается.
Чтобы предотвратить неприлегание резины, широко применяют проходящие в продольном направлении вентиляционные канавки, расположенные на внутренней поверхности пресс-формы для вулканизации. В частности, такая вентиляционная канавка образует так называемую вентиляционную линию, выступающую на внешней поверхности вулканизированной шины. Таким образом, небольшое ребро, сформированное на внешней поверхности шины, можно рассматривать как отпечаток вентиляционной канавки, сформированной в пресс-форме для вулканизации шины.
С другой стороны, при изготовлении пневматических шин часто требуется изготовление различных видов шин по существу одинакового внешнего вида (включающего рисунок протектора, профиль/контур шины, размер шины), но с различными техническими характеристиками, приспособленными для района или страны эксплуатации (в частности, учитывающих особенности климата, температуры, поверхности дороги и т.п.), путем применения одной и той же пресс-формы для вулканизации.
В таком случае существует вероятность, что в одних и тех же элементах шины используют различные резиновые смеси и/или для одних и тех же элементов шины предусмотрены различные размеры. Соответственно, жесткость сырой шины изменяется локально, и существует вероятность, что также изменяются места, в которых накапливается воздух между сырой шиной и пресс-формой.
Это приводит к тому, что в определенных видах шин возникает неприлегание резины к пресс-форме, хотя оно не возникает в других видах шин.
Таким образом, основной целью настоящего изобретения является обеспечение пневматической шины, в которой неприлегание резины к пресс-форме со стороны внешней поверхности шины эффективно предотвращено.
Другой целью настоящего изобретения является предотвращение возникновения неприлегания резины к пресс-форме в нижней части боковины, даже если жесткость данной части изменяется.
В соответствии с одним из аспектов настоящего изобретения пневматическая шина включает:
протектор,
пару боковин,
пару бортов,
каркас, проходящий между бортами через протектор и боковины,
внешнюю поверхность шины, снабженную на радиально-внутренней области внутри максимально широкой части m каркаса вентиляционными линиями 9, проходящими в продольном направлении шины, где вентиляционные линии 9 включают радиально-внутреннюю первую вентиляционную линию 9А и радиально-внешнюю вторую вентиляционную линию 9В,
зубчатую область 11, обеспеченную между первой вентиляционной линией 9А и второй вентиляционной линией 9В, где зубчатая область 11 включает расположенные на расстоянии друг от друга в продольном направлении небольшие ребра 10, и ребра 10 проходят от первой вентиляционной лини 9А ко второй вентиляционной линии 9В,
зубчатая область 11 содержит самые глубокие участки 11u и самые мелкие участки 11h, где
самые мелкие участки 11h расположены внутри уровня толстой кромки 9h каждой вентиляционной линии 9А и 9В, а
самые глубокие участки 11u расположены на том же уровне, что и мнимая внешняя поверхность 3g шины, или снаружи этой поверхности, при этом мнимая внешняя поверхность 3g шины представляет собой поверхность, ровно соединяющую внешнюю поверхность шины, расположенную непосредственно радиально внутри радиально-внутренней первой вентиляционной линии 9А, и внешнюю поверхность шины, расположенную непосредственно радиально снаружи радиально-внешней второй вентиляционной линии 9В.
Здесь максимально широкая часть m представляет собой положение в радиальном направлении, где проходит ширина максимального поперечного сечения каркаса 6 шины в нормально накачанном ненагруженном состоянии.
Нормально накачанное ненагруженное состояние означает такое состояние, при котором шину устанавливают на стандартный обод и накачивают до нормального внутреннего давления, но не нагружают стандартной нагрузкой.
Стандартный обод означает обод колеса, официально принятый для шин организациями стандартизации, т.е. JATMA (Японская ассоциация производителей автомобильных шин, Япония и Азия), TRA (Ассоциация по ободам и покрышкам, Северная Америка), ETRTO (Европейская техническая организация по ободам и шинам, Европа), STRO (Скандинавская техническая организация по ободам и шинам, Скандинавия) и подобными организациями. Нормальное давление и стандартная нагрузка шины представляют собой максимальное давление воздуха и максимальную нагрузку для шины, установленные теми же организациями в таблице давление воздуха/максимальная нагрузка или в подобной спецификации. Например, стандартный обод колеса представляет собой "стандартный обод" в системе JATMA, "мерное колесо" в системе ETRTO, "модель шины" в TRA или тому подобное. "Нормальное внутреннее давление", представляет собой "максимальное давление воздуха" в системе JATMA, "давление накачки" в ETRTO, максимальные величины давления, представленные в таблице "Пределы нагрузок шин при различных давлениях холодной накачки" в TRA или т.п. Стандартная нагрузка представляет собой "максимальную грузоподъемность" в системе JATMA, "грузоподъемность" в ETRTO, максимальные величины, представленные в указанной выше таблице в TRA или т.п. Однако в случае шин для легковых автомобилей нормальное давление единообразно устанавливают равным 180 кПа.
В данной заявке различные размеры, позиции и т.п. для шины относятся к условиям нормально накачанного ненагруженного состояния шины, если не указано иное.
Как описано выше, вентиляционные линии и небольшие ребра соответствуют вентиляционным канавкам, сформированным на внутренней поверхности пресс-формы для вулканизации. Таким образом, при изготовлении пневматической шины воздух, находящийся между первой и второй вентиляционными линиями (или вентиляционными канавками), отводится в первую и вторую вентиляционные линии через ребра (или вентиляционные канавки) в зубчатой области и выпускается. Таким образом, неприлегание резины может быть предотвращено в широкой области между первой и второй вентиляционными линиями, поэтому, даже если места, в которых может оставаться воздух меняются в широких пределах, неприлегание резины может быть надежно предотвращено. В результате различные виды шин с различными техническими характеристиками могут быть изготовлены с высоким процентом выхода годного продукта.
Краткое описание чертежей
На Фиг.1 представлено поперечное сечение пневматической шины в соответствии с настоящим изобретением.
На Фиг.2 представлен вид сбоку пневматической шины.
На Фиг.3 представлен неполный вид сбоку пневматической шины, демонстрирующий первую и вторую вентиляционные линии и ребра.
На Фиг.4(А) представлен вид в перспективе, демонстрирующий часть Х на Фиг.3.
На Фиг.4(В) представлено поперечное сечение, взятое по линии А-А на Фиг.4(А).
На Фиг.4(С) представлено поперечное сечение, взятое по линии В-В на Фиг.4(А).
На Фиг.5(А) представлена часть, соответствующая первой и второй вентиляционным линиям и ребрам, представленным на Фиг.4(С) в ходе вулканизации, где стрелками показаны потоки воздуха.
На Фиг.5(В) представлено поперечное сечение, взятое по линии Z-Z на Фиг.5(А).
На Фиг.6 представлено неполное увеличенное поперечное сечение пресс-формы для вулканизации шины в соответствии с настоящим изобретением, где показаны вентиляционные канавки, соответствующие вентиляционным линиям, сформированным на внешней поверхности шины и вентиляционные отверстия, выходящие в вентиляционные канавки.
На Фиг.7 и Фиг.8 представлены фронтальные виды, каждый из которых демонстрирует другие примеры зубчатой области.
На Фиг.9(а) представлено поперечное сечение, демонстрирующее зубчатую область испытательной шины сравнительного примера 2, используемой в указанных ниже сравнительных испытаниях.
На Фиг.9(b) представлено поперечное сечение, демонстрирующее зубчатую область испытательной шины сравнительного примера 1, используемой в указанных ниже сравнительных испытаниях.
Воплощения настоящего изобретения далее описаны более подробно со ссылками на прилагаемые чертежи.
Пневматическая шина 1 в соответствии с настоящим изобретением содержит протектор 2 с краями протектора, пару боковин 3, проходящих радиально внутрь от краев протектора, и пару бортов 4, расположенных на радиально-внутренних концах боковин 3, как показано на Фиг.1 и 2.
В данном воплощении пневматическая шина 1 представляет собой радиальную шину для легковых автомобилей. Отношение высоты профиля шины к его ширине составляет не менее 50%. Обычно обсуждаемое неприлегание резины в нижней части боковины возникает при таком низком отношении высоты профиля шины к его ширине.
Пневматическая шина 1 включает бортовое кольцо 5, расположенное в каждом борту 4, каркас 6, проходящий между бортами 4 через протектор 2 и боковины 3, брекерный пояс, усиливающий протектор и расположенный радиально снаружи каркаса 6 в протекторе, резину 12 боковины, расположенную аксиально снаружи каркаса 6 в каждой боковине 3 и резину 13 бортовой ленты, расположенную в каждом борту 4 с образованием поверхности борта, контактирующей с ободом колеса (не показан).
Каркас 6 состоит из по меньшей мере одного слоя 6А кордов каркаса, проходящего между бортами 4 через протектор 2 и боковины 3 и загнутого вокруг бортового кольца 5 в каждом борту 4 от внутренней стороны к внешней стороне с образованием пары загибов 6b и основной части 6а между ними.
Каркас 6 в данном воплощении состоит только из одного слоя 6А каркаса.
Каждый из бортов 4 между загибом 6b и основной частью 6а снабжен наполнителем 8 борта, изготовленным из твердой резины и проходящим радиально снаружи бортового кольца 5 конусообразно, чтобы увеличить жесткость при изгибе борта 4.
Брекерный пояс 7 включает брекер и, при необходимости, бандаж. Брекер состоит из по меньшей мере двух пересекающихся слоев брокера из параллельных стальных кордов, расположенных под углом от 10 до 35 градусов относительно экватора С шины. Бандаж состоит из по меньшей мере одного слоя бандажа, выполненного из по меньшей мере одного корда, спирально намотанного вокруг брокера.
Брекерный пояс 7 в данном воплощении состоит только из двух пересекающихся слоев брокера.
Область внешней поверхности шины, которая находится с радиально-внутренней стороны от максимально широкой части (m), снабжена первой и второй вентиляционными линиями 9А и 9В. Первая и вторая вентиляционные линии 9А и 9В проходят в продольном направлении шины. Вторая вентиляционная линия 9В расположена радиально снаружи первой вентиляционной линии 9А на определенном расстоянии от нее.
Как показано на Фиг.3, область между первой и второй линиями 9А и 9В сформирована в виде зубчатой области 11.
Зубчатая область включает расположенные на определенном расстоянии друг от друга в продольном направлении небольшие ребра 10, проходящие от первой вентиляционной линии 9А ко второй вентиляционной линии 9В.
Пневматическую шину 1 изготавливают путем вулканизации сырой шины в пресс-форме М для вулканизации.
Первая и вторая вентиляционные линии 9А и 9В и ребра 10 сформированы вентиляционными канавками Mg1 и Mg2, обеспеченными на внутренней поверхности Ms пресс-формы М для вулканизации, как показано на Фиг.5(А) и Фиг.5(В). Вентиляционные канавки Mg1 соответствуют первой и второй вентиляционным линиям 9А и 9В. Вентиляционные канавки Mg2 соответствуют ребрам 10. Перед вулканизацией шины воздух, находящийся между шиной и пресс-формой, можно направить в вентиляционные канавки Mg1 через вентиляционные канавки Mg2, как показано стрелкой S на Фиг.5(А). Для удаления воздуха, как показано на Фиг.6, вентиляционные отверстия 14, выходящие наружу пресс-формы М и соединяющиеся с вакуумным насосом, доступны со стороны вентиляционных канавок Mg1, формирующих вентиляционные линии 9А и 9В.
Вентиляционное отверстие 14 содержит часть 14а небольшого диаметра и часть 14b большого диаметра. Часть 14а небольшого диаметра расположена вблизи внутренней поверхности пресс-формы и доступна со стороны внешней поверхности шины, при диаметре от 0,5 до 3,0 мм. Часть 14b большого диаметра продолжает часть 14а небольшого диаметра и проходит наружу пресс-формы. Часть 14а небольшого диаметра образована сквозным отверстием в съемной заглушке 15, завинчивающейся в часть вентиляционного отверстия 14, снабженную резьбой.
Вентиляционные отверстия 14 предпочтительно расположены с постоянным шагом в продольном направлении, например, более конкретно, на регулярном угловом расстоянии от 25 до 35 градусов вокруг оси вращения шины.
На начальной стадии вулканизации шины невулканизированная резина внешней поверхности сырой шины течет, заполняя вентиляционные канавки Mg2 и образуя ребра 10, а затем заполняя вентиляционные канавки Mg1, образуя вентиляционные линии 9. В результате формируются вентиляционные линии 9А и 9В и ребра 10, образуя зубчатую область 11.
В то же время, резина вытекает через вентиляционные отверстия 14 вместе с воздухом, и в результате образуются наплывы 16 на внешней поверхности шины, более конкретно, на вентиляционной линии 9А или 9В или на вентиляционных линиях 9А и 9В.
Таким образом, в данном воплощении наплывы 16 расположены на угловом расстоянии от 25 до 35 градусов вокруг оси вращения шины.
Как описано выше, может быть эффективно предотвращено задерживание воздуха в области между первой и второй вентиляционными линиями 9А и 9В и может быть полностью предотвращено неприлегание резины в данной области.
Места, в которых возникает неприлегание резины, а именно места, в которых между шиной и пресс-формой может оставаться воздух, очень зависят от высоты наполнителя борта, используемых резиновых смесей и подобных характеристик, влияющих на жесткость борта сырой шины.
Но такие места концентрируются в вышеупомянутых областях радиально внутри максимально широкой части (m), поэтому первая и вторая вентиляционные линии 9А и 9В сформированы радиально внутри данной области.
Первая и вторая вентиляционные линии 9А и 9В расположены вблизи радиально-внешнего конца 8А наполнителя 8 борта. Радиально-внешняя вторая вентиляционная линия 9В расположена радиально снаружи внешнего конца 8А, и радиально-внутренняя вентиляционная линия 9А расположена радиально внутри внешнего конца 8А, как показано на Фиг.4. В результате воздух может быть наиболее надежно удален.
Если расстояние W между первой и второй вентиляционными линиями 9А и 9В слишком большое, сопротивление потоку выходящего воздуха возрастает и трудно отводить скопившийся воздух. Таким образом, предпочтительно расстояние W составляет не более 30 мм, более предпочтительно, не более 25 мм, при измерении радиально вдоль внешней поверхности шины.
Однако, если расстояние W слишком мало, воздух может захватываться снаружи зубчатой области 11. Таким образом, важно, чтобы расстояние W составляло по меньшей мере 8 мм, предпочтительно по меньшей мере 10 мм.
Зубчатая область 11 содержит самые глубокие участки 11u и самые мелкие участки 11h. Более конкретно, самые мелкие участки 11h в данном воплощении представляют собой выступы ребер 10. Самые глубокие участки 11u в данном воплощении представляют собой дно прорезей зубчатой области, сформированных между соседними ребрами 10.
Самые глубокие участки 11h должны быть расположены на том же уровне или, в качестве альтернативы, снаружи мнимой внешней поверхности 3g шины.
Мнимая внешняя поверхность 3g шины представляет собой поверхность, ровно соединяющую внешнюю поверхность шины, расположенную непосредственно радиально внутри радиально-внутренней первой вентиляционной линии 9А, и внешнюю поверхность шины, расположенную непосредственно радиально снаружи радиально-внешней второй вентиляционной линии 9В. Таким образом, в поперечном сечении шины, включающем ось вращения шины, хотя существует вероятность, что мнимая внешняя поверхность 3g шины слегка изогнута или прямая, мнимую внешнюю поверхность 3g шины можно считать по существу прямой.
С другой стороны, самые мелкие участки 11h должны быть расположены внутри уровня толстых кромок 9h вентиляционных линий 9А и 9В. Другими словами, выступающая высота самых мелких участков 11h ниже, чем высота толстых кромок 9h, причем каждую высоту измеряют от дна, образованного прорезями зубчатой области.
В примере, представленном на Фиг.4(В)-4(С), самые глубокие участки 11u расположены на том же уровне, что и мнимая внешняя поверхность 3g шины.
Более того, толстые кромки 10h ребер 10 сформированы по существу плоской поверхностью меньшей ширины, чем ширина 10W дна ребра 10. Самые глубокие участки 11h сформированы по существу плоской поверхностью определенной ширины, равной шагу Р за вычетом ширины 10W. Толстые кромки 9h вентиляционных линий 9А и 9В сформированы по существу плоской поверхностью такой же ширины, что и ширина нижней части этих линий. Эти плоские поверхности (10h, 11u, 9h) по существу параллельны мнимой внешней поверхности 3g шины.
Если самые глубокие участки 11u расположены внутри уровня мнимой внешней поверхности 3g шины, как показано на Фиг.9(А), формующая поверхность Mt пресс-формы между вентиляционными канавками Mg2 вступает в контакт с внешней поверхностью сырой шины сначала в этой области, и воздух может удерживаться формующей поверхностью Mt. Более того, снижается жесткость вентиляционных линий и они могут отрываться.
Если самые мелкие участки 11h расположены не внутри толстых кромок 9h вентиляционных линий 9А и 9В, как показано на Фиг.9(В), затруднен выпуск воздуха из зубчатой области через вентиляционные канавки Mg2 в вентиляционные канавки Mg1, и в результате может возникать неприлегание резины в зубчатой области.
Если ширина 9w и высота 9v вентиляционных линий 9А и 9В (соответствующие ширине 9w и глубине 9v вентиляционных канавок Мg1) слишком малы, трудно эффективно отводить захваченный воздух. Таким образом, предпочтительно ширина 9w составляет от 0,2 до 2,0 мм, а высота 9v составляет от 0,3 до 2,0 мм от поверхности 3g.
Могут быть использованы различные формы поперечного сечения вентиляционных линий 9А и 9В, такие как трапециевидная, прямоугольная и треугольная, но желательно использовать такую форму, чтобы обеспечить наклонную боковую поверхность, которая способствовала бы удалению пресс-формы после завершения вулканизации шины.
Ребра 10 расположены с шагом Р, как показано на Фиг.4. Шаг Р предпочтительно составляет от 1,5 до 2,5 максимальной ширины 10W ребер 10. Если шаг Р составляет менее 1,5 указанной ширины, трудно обеспечить высококачественное формование. Если шаг составляет более 2,5 указанной ширины, трудным эффективно отводить захваченный воздух. С точки зрения стоимости производства и внешнего вида шины, предпочтительно шаг Р является постоянным.
С точки зрения формуемости, предпочтительно ребро 10 имеет трапециевидную форму поперечного сечения, перпендикулярного продольному направлению ребра 10, так что ширина постепенно уменьшается в направлении наружу шины.
Особенно предпочтительно, угол альфа, образующийся между двумя боковыми поверхностями ребра 10, составляет не более 90 градусов, более предпочтительно, не более 80 градусов.
С другой стороны, если угол альфа слишком мал, трудно полностью заполнить канавку Mg2 резиной, таким образом, угол альфа предпочтительно составляет не менее 40 градусов, более предпочтительно, не менее 60 градусов.
Более того, высота 10В ребра 10 предпочтительно составляет от 0,2 до 0,5 мм, а максимальная ширина 10W ребра 10 предпочтительно составляет от 0,2 до 0,8 мм, чтобы заполнить канавку Mg2 резиной.
Угол наклона тета ребра 10 относительно радиального направления шины составляет от 0 до 45 градусов, предпочтительно, не более 30 градусов.
Если угол наклона тета составляет более 45 градусов, так как длина L ребер 10 или поток воздуха, проходящий в вентиляционные канавки Mg1, возрастает, трудно плавно отводить захваченный воздух в вентиляционные канавки Mg1.
С точки зрения эффекта отвода воздуха, наиболее предпочтительно первая и вторая вентиляционные линии 9А и 9В проходят непрерывно вокруг оси вращения шины, описывая концентрическую окружность, и в результате, зубчатая область 11 сформирована непрерывно вокруг оси вращения шины. Но это не всегда необходимо. Возможно, что первая и вторая вентиляционные линии 9А и 9В проходят дискретно вокруг оси вращения шины подобно дугам концентрических окружностей, как показано на Фиг.3, 7 и 8, а также дугам эксцентрических окружностей (не показано).
При дискретном формировании, поскольку первая и вторая вентиляционные линии 9А и 9В содержат два конца, два конца первой вентиляционной линии 9А соединены с двумя концами второй вентиляционной линии 9В, соответственно, двумя радиальными вентиляционными линиями 9S, тем самым зубчатая область окружена полученной замкнутой вентиляционной линией 9. В данном случае желательно, чтобы общая продольная длина зубчатой области или областей 11 составляла по меньшей мере 50% от общей длины.
На Фиг.7 дополнительно обеспечена радиальная вентиляционная линия 9Sm между двумя радиальными вентиляционными линиями 9S в продольном направлении, посредством чего окруженная зубчатая область дополнительно разделена на две зубчатые области. Таким образом, можно дополнительно обеспечить отведение воздуха, захваченного вблизи радиальных вентиляционных линий.
На Фиг.8 сформированы зубчатые области, окруженные непрерывной вентиляционной линией 9, во многих местах в продольном направлении вокруг оси вращения шины. При этом направление наклона ребер в одной зубчатой области отличается от этого направления в другой зубчатой области.
Сравнительные испытания
Радиальные шины размера 195/65R15 для легковых автомобилей изготовили в качестве испытательных шин и подвергали визуальному осмотру.
В испытательных шинах первая и вторая вентиляционные линии расположены радиально внутри и снаружи радиально-внешнего конца наполнителя борта (постоянная высота), соответственно, и равноудалены от него в радиальном направлении шины, ширина 9w первой и второй вентиляционных линий составляет 1,0 мм, высота 9v первой и второй вентиляционных линий составляет 0,5 мм, высота 10 В ребер составляет 0,3 мм и максимальная ширина 10W ребер 10 составляет 0,6 мм.
Изменяли только следующие параметры: расположение самых глубоких участков 11u и самых мелких участков 11h зубчатой области, расстояние W между первой и второй вентиляционными линиями, угол тета ребер, угол альфа между боковыми поверхностями ребра и шаг ребер.
Технические характеристики представлены в таблице 1.
При визуальном осмотре считали число возникших неприлеганий резины и классифицировали на четыре ранга А (несколько), В, С, и D (много). Результаты представлены в таблице 1.
Кроме того, внешний вид первой и второй вентиляционных линий, ребер и зоны вблизи зубчатой области шины оценивали 10 обычных людей. Результаты представлены в таблице 1, исходя из показателя сравнительного примера 1, принятого за 100, при этом чем больше величина, тем лучше внешний вид.