ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ ШИНА
PNEUMATIC TYRE

Настоящее изобретение относится к пневматической шине, которая включает протектор, пару боковин, непрерывно продолжающихся от протектора внутрь в радиальном направлении шины, а также пару бортов, непрерывно связанных с боковинами внутри в радиальном направлении шины.
Существует потребность в пневматической радиальной шине для большегрузных транспортных средств, таких как грузовики и автобусы, пригодной для применения на покрытых льдом и снегом дорогах и обеспечивающей заданные ходовые качества, такие как характеристики сцепления, в частности, при движении по дорогам, покрытым глубоким снегом настолько, что шина зарывается в снег по боковину протектора, расположенную между протектором и боковиной шины.
Поэтому было предложено, как и в Патентном документе 1, создать, например, некоторое количество выступов на поверхности боковины протектора, выступающих над поверхностью боковины протектора и продолжающихся в радиальном направлении шины от боковины шины к краю протектора.
Характеристики сцепления при движении по заснеженным дорогам улучшаются при соприкосновении поверхности боковины протектора со снежной поверхностью благодаря эффекту сцепления выступов со снежной поверхностью, т.е. так называемому краевому эффекту.
В пневматической шине, раскрытой в Патентном документе 1, «плечевой блок имеет образованный на нем выступ и прямоугольный участок, причем выступ выступает от поверхности боковины протектора в осевом направлении шины и включает коническую фаску на контактирующей с дорожным покрытием стороне, непрерывной по отношению к контактирующей с дорожным покрытием области плечевого блока, а прямоугольный участок включает ступенчатый край протектора спереди и сзади выступа в круговом направлении». В предлагаемой пневматической шине «при движении по колее на заснеженной или подобной дороге эта коническая фаска снижает силу противодействия, вначале приходя в соответствие с дорожной поверхностью колесной колеи, и дополнительное усиление сцепления достигается вследствие царапающего и скребущего действия, обеспечиваемого обращенной в направлении движения стороной выступа, выступающего от поверхности боковины протектора. Сила сцепления также обеспечивается ступенчатым прямоугольным участком».
Патентный документ 1: JP Н7-329510А.
В шине, раскрытой в Патентном документе 1, выступ, обеспечиваемый на поверхности боковины протектора, продолжается от стороны боковины шины до края протектора. Поэтому проблема заключается в том, что когда шина вращается под прилагаемой к ней нагрузкой и если, например, на поверхности протектора в области контактирующего с дорожным покрытием участка или в области, близкой к краю протектора, при наезде шины на камень или выступ дороги образуется трещина или подобный дефект, то по мере эксплуатации шины эта трещина легко распространяется на боковину шины через пограничную область между выступом, продолжающимся до края протектора, и смежной поверхностью боковины протектора или подобным участком. Это может привести к разрыву шины.
Настоящее изобретение преодолевает эту проблему с применением обычных технологий и предлагает пневматическую шину, которая посредством обеспечения выступа на поверхности боковины протектора может эффективно улучшить характеристики сцепления на заснеженной дороге, в то же время предотвращая разрастание образовавшихся на поверхности протектора трещин на боковую поверхность шины.
Пневматическая шина согласно настоящему изобретению применяется с определенным направлением вращения и включает протектор, пару боковин, непрерывно продолжающихся от протектора внутрь в радиальном направлении шины, а также пару бортов, непрерывно связанных с боковинами внутри в радиальном направлении шины. Поверхность боковины протектора продолжается от края протектора поверхности протектора, образованной на протекторе до боковины шины. Этот выступ продолжается от стороны боковины поверхности боковины протектора по направлению к краю протектора и заканчивается, не достигая края протектора. Выступ включает поверхность с крутым наклоном, имеющую высокий градиент относительно поверхности боковины протектора, наклоненную в направлении вращения, и поверхность с умеренным наклоном, имеющую более умеренный градиент, чем поверхность с крутым наклоном, наклоненную в направлении, обратном направлению вращения.
В вышеупомянутой шине «поверхность протектора» относится к участку шины, который контактирует с плоской плитой, когда шина монтируется на подходящем ободом с определенным прикладываемым давлением, а затем размещается перпендикулярно на плоской плите и оставляется в покое под нагрузкой, соответствующей предельной допустимой нагрузке. «Край протектора» относится к самому дальнему положению поверхности протектора в направлении ширины шины.
Для целей настоящего изобретения «подходящий обод» относится к ободу, определяемому указанными ниже стандартами в соответствии с размером шины, «определенное давление» относится к давлению воздуха, установленному указанными ниже стандартами в соответствии с максимальной допустимой нагрузкой, а «максимальная допустимая нагрузка» относится к максимальной массе, которую допускается нести шине в соответствии с указанными ниже стандартами.
Эти стандарты определены действующими промышленными стандартами для региона, в котором шины произведены или применяются, такими как «Ежегодник Ассоциации автошин и колесных дисков» ("The Tire and Rim Association, Inc. Year Book") в Соединенных Штатах Америки, «Руководство по стандартам Европейской технической организации по вопросам пневматических шин и ободьев колес (ЕТОПОК)» ("The European Tyre and Rim Technical Organisation Standards Manual") в Европе и «Ежегодник JATMA» Ассоциации производителей автомобильных шин Японии.
Настоящее изобретение поясняется чертежами, на которых представлено следующее:
фиг. 1 - вид в перспективе боковины протектора пневматической шины согласно одному воплощению настоящего изобретения;
фиг. 2 - вид в перспективе основных частей пневматической шины согласно другому воплощению настоящего изобретения;
фиг. 3 - вид в разрезе выступов по линии «II-II» по фиг. 1;
фиг. 4 - вид в разрезе, подобный фиг. 3, иллюстрирующий модификацию выступов; и
фиг. 5 - частичный теоретический чертеж, иллюстрирующий рисунок протектора шины по фиг. 1.
Далее представлены описания воплощений настоящего изобретения на основе прилагаемых чертежей.
На фиг. 1 протектор шины в одном воплощении настоящего изобретения обозначается ссылочной позицией 1, одна из пары боковин, соответственно, непрерывно продолжающаяся от боковых стенок протектора 1 внутрь в радиальном направлении шины обозначается ссылочной позицией 2 и поверхность протектора, образованная на протекторе 1, обозначается ссылочной позицией 3.
При том, что подробности на фигурах опущены, в дополнение к протектору 1 и боковинам 2 эта пневматическая шина также, как и обычная шина, включает пару бортов, непрерывно связанных с боковинами 2 внутри в радиальном направлении шины, каркас на внутренней части, проходящий тороидально между парой бортов, при этом каркас имеет, например, радиальную конструкцию, а также брекер, протекторную резину и другие подобные, обеспечиваемые на внешней стороне каркаса в радиальном направлении шины.
В настоящем воплощении по меньшей мере один выступ обеспечивается на поверхности 4 боковины протектора, в этом случае два выступа 5 и 6 расположены рядом друг с другом и выровнены по одной линии в круговом направлении протектора, причем каждый выступ продолжается линейно, например, от стороны боковины 2 поверхности 4 боковины протектора в направлении края Ε протектора, который является наиболее удаленным внешним краем поверхности 3 протектора по направлению ширины шины. Поверхность 4 боковины протектора является областью наружной поверхности между краем Ε протектора и крайним положением боковины 2 в радиальном направлении шины.
Краевой эффект благодаря таким выступам 5 и 6 обеспечивается на поверхности 4 боковины протектора, которая может погружаться в снег, например, при движении по дорогам с глубоким снегом, и благодаря образованию этих выступов 5 и 6, этот краевой эффект улучшает характеристики сцепления на заснеженных дорогах. Следует заметить, что могут также обеспечиваться один, или три, или более располагающихся на одной линии выступов. Каждый выступ может искривляться при продолжении от стороны боковины 2 в направлении края Ε протектора или может быть изогнутым в одном или более местах. Каждый выступ может продолжаться зигзагообразно или подобным способом.
В данном изобретении, когда шина вращается под приложенной к ней нагрузкой, может образоваться трещина в таком месте, как поверхность участка, контактирующего с дорожным покрытием, от поверхности 3 протектора до края Ε протектора, или нижней части щелевидной канавки, образованной на поверхности участка, контактирующего с дорожным покрытием, например, при наезде поверхности 3 протектора на выступ на поверхности дороги. Для подавления роста такой трещины в направлении боковины 2 шины выступы 5 и 6, продолжающиеся в направлении края Ε протектора, заканчиваются, как показано на чертежах, не достигая края Ε протектора.
Таким образом, благодаря выступам 5 и 6, не достигающим края Ε протектора, рост вышеописанной трещины в направлении боковины 2 может быть остановлен в области поверхности 4 боковины протектора краем Ε протектора, на котором отсутствуют выступы 5 и 6, что предотвращает разрыв шины из-за достижения трещиной боковины 2.
В воплощении, представленном на фиг. 1, обеспечивается по меньшей мере одно углубление на поверхности 4 боковины протектора, два углубления 7 и 8 на фиг. 1 в области, примыкающей к краю Ε протектора. Каждое углубление заглубляется в направлении внутренней части протектора 1 от поверхности 4 боковины протектора и выходит на поверхность 3 протектора. Посредством обеспечения этих углублений 7 и 8 возможно дальнейшее улучшение характеристик сцепления на заснеженной дороге на основе краевого эффекта, обеспечиваемого углублениями 7 и 8, и сопротивления сдвигу снежной толщи благодаря уплотнению снега в углублениях 7 и 8. Следует отметить, что могут также обеспечиваться одно, или три, или более углублений, однако данное углубление не является существенным признаком настоящего изобретения.
Как показано на фигурах, углубления 7 и 8 предпочтительно обеспечиваются независимо от выступов 5 и 6, поскольку это обеспечивает эффективное подавление роста в направлении боковины 2 трещины, которая может возникнуть в углублениях 7 и 8 в ходе применения шины, а также создает сопротивление сдвигу снежной толщи из-за снега в углублениях 7 и 8 независимо от сопротивления сдвигу снежной толщи на выступах 5 и 6, тем самым еще больше улучшая характеристики сцепления на заснеженной дороге.
В этом случае углубление 8 обеспечивается независимым от выступов 5 и 6 образом. Поэтому между углублением 8 и выступами 5 и 6 имеется ступенька 8а, плавно соединяющая нижнюю часть углубления 8 с поверхностью 4 боковины протектора или выступами 5 и 6, как показано на фиг. 1, участок 4b поверхности боковины протектора, как показано на развернутом представлении на фиг. 2, или узкая канавка, или другое подобное, не представленное на фигурах. В настоящем воплощении изобретения благодаря смещению в направлении по окружности шины положения, в котором образовано углубление 7 относительно положений выступов 5 и 6, углубление 7 становится независимым от выступов 5 и 6.
Фиг. 2 иллюстрирует эти два углубления 7 и 8, расположенные рядом в круговом направлении протектора, отделенные в круговом направлении протектора друг от друга и в области в направлении края Ε протектора от выступов 5 и 6, между двумя углублениями 7 и 8 располагается беговой участок, соединяющийся в круговом направлении протектора с другими беговыми участками между углублениями 7 и 8 и описываемыми ниже поперечными канавками участка 4b поверхности боковины протектора. Эта структура является предпочтительной, поскольку она более эффективно предотвращает разрастание трещин.
Эта шина согласно настоящему изобретению применяется с определенным направлением вращения при установке шины на транспортное средство таким образом, чтобы при движении транспортного средства вперед шина вращалась в направлении, указанном стрелкой X на фиг. 1. Шины такого типа, у которых обеспечивается разное функционирование в зависимости от направления вращения, могут снабжаться гравировкой или другой индикацией (не показано) на боковине или другом подобном месте для указания направления вращения (направление стрелки X на фиг. 1).
Как показано в сечении на фиг. 3 когда выступы 5 и 6 включают поверхности 5а и 6а с крутым наклоном, имеющие высокий градиент относительно поверхности 4 боковины протектора, и наклоненные вперед в направлении вращения X (влево на фиг. 3) под более значительным углом, чем поверхность 4 боковины протектора, и поверхности 5b и 6b с умеренным наклоном, имеющие более умеренный градиент, чем поверхности с крутым наклоном 5а и 6а, и наклоненные противоположно направлению вращения X (вправо на фиг. 3), тогда в соответствии с направлением вращения шины возможно еще большее улучшение характеристик сцепления на заснеженной дороге, а также улучшение характеристик противодействия скольжения по снегу, что способствует высвобождению шины при ее зарывании в снег.
Величины крутизны градиентов поверхностей 5b и 6b с умеренным наклоном и поверхностей с крутым наклоном 5а и 6а являются относительно сравнимыми. Например, в данном проиллюстрированном воплощении поверхности 5b и 6b с умеренным наклоном имеют умеренный градиент относительно поверхности 4 боковины протектора по сравнению с поверхностями с крутым наклоном 5а и 6а, наклоненными под углом 90° относительно поверхности 4 боковины протектора.
В настоящем воплощении в выступах 5 и 6 поверхности 5а и 6а с крутым наклоном и умеренно наклоненные поверхности 5b и 6b являются плоскими и соединяются, а там, где поверхности 5а и 6а с крутым наклоном и поверхности 5b и 6b с умеренным наклоном пересекаются на виде в разрезе вдоль кругового направления протектора, образуются вершины 5с и 6с.
С такими выступами 5 и 6, обеспечиваемыми на поверхности 4 боковины протектора, при движении по дороге с глубоким снежным покровом достигается краевой эффект благодаря вершинам 5с и 6с выступов 5 и 6 на поверхности 4 боковины протектора, которые могут зарываться в снег, и, помимо этого, достигается значительное сопротивление сдвигу толщи снега благодаря тому, что снег захватывается и уплотняется спереди, в направлении вращения X, круто наклоненных поверхностей 5а и 6а с большим градиентом. В результате оказывается возможным эффективное улучшение характеристик сцепления на заснеженной дороге. Требуемый краевой эффект может достигаться даже в случаях, когда вершины 5с и 6с искривляются с относительно малым радиусом кривизны на иллюстрируемом сечении вдоль кругового направления протектора.
Когда шина глубоко зарывается в снег и застревает, то посредством вращения шины в направлении, противоположном направлению вращения X, ухудшение характеристик скольжения на снегу, возникающее из-за обеспечения выступов на поверхности 4 боковины протектора, подавляется благодаря малому сопротивлению выступов 5 и 6 по отношению к окружающему снегу вследствие умеренного градиента умеренно наклоненных поверхностей 5b и 6b. Таким образом облегчается высвобождение застрявшей шины. Другими словами, когда стороны выступов, обращенные противоположно направлению вращения X, имеют крутой градиент, то при вращении шины в направлении, противоположном направлению вращения X, в случае буксования шины эти обращенные противоположно направлению вращения X стороны выступов оказывают сильное сопротивление снежному покрову и создают силу, действующую в направлении, тянущем и погружающем шину дальше в снег, таким образом, возможно, приводя к снижению скольжения по снегу.
В настоящем воплощении изобретения, как показано на фиг. 3, описанные выше выступы 5 и 6 обеспечиваются в области А поверхности 4 боковины протектора, которая является участком поверхности 4 боковины протектора глубже (в направлении вниз на фиг. 3) в направлении по ширине шины, со ступенчатым участком 9 между ними, и спереди поверхности 5а с большим углом наклона в направлении вращения X образован участок углубления 4а, который углублен внутрь в направлении ширины шины относительно поверхности 4 боковины протектора. При движении по дорогам с глубоким снежным покровом, как описано выше, эта конструкция также увеличивает краевой эффект и сопротивление сдвигу толщи снега на поверхности 4 боковины протектора, тем самым улучшая характеристики сцепления на снегу. Однако эта конструкция не является существенной для данного изобретения.
В выступах 5 и 6, показанных на фиг. 3, угол наклона α каждой из поверхностей 5а и 6а с большим уклоном относительно поверхности 4 боковины протектора составляет 90°, и этого достаточно для того, чтобы угол наклона α был больше угла наклона β поверхностей 5b и 6b с умеренным углом наклона относительно поверхности 4 боковины протектора. Поэтому, как показано на фиг. 4, на поверхности 4 боковины протектора могут быть также образованы выступы 25 и 26, имеющие круто наклоненные поверхности 25а и 26а, для которых угол наклона β составляет, например, менее 90°. Как показано на фиг. 3., на иллюстрируемом сечении вдоль кругового направления шины угол наклона β относится к углу менее 180° между круто наклоненной поверхностью 5а выступа 5 и условной линией, проходящей через граничную точку Р1 круто наклоненной поверхности 5а в нижней части фиг. 3, далее проходит через выступ 5 и является параллельной поверхности 4 боковины протектора. Угол наклона β определяется аналогично.
Как показано на фиг. 4, поверхность 29а ступеньки ступенчатого участка 29 от поверхности 4 боковины протектора также имеет угол наклона относительно поверхности 4 боковины протектора менее 90°.
Угол наклона α круто наклоненных поверхностей 5а и 6а относительно поверхности 4 боковины протектора может, например, составлять от 70° до 100°. В допущении, что аналогичный угол наклона β поверхностей 5b и 6b с умеренным наклоном является меньшим, чем угол наклона α поверхностей 5а и 6а с крутым углом наклона, угол наклона β может, например, составлять от 5° до 30°. При измерении углов наклона α и β шина устанавливается на подходящий обод, прикладывается определенное давление и не прикладывается нагрузка.
В иллюстрируемом воплощении изобретения угол наклона α является одинаковым для обеих поверхностей 5а и 6а, имеющих крутой угол наклона, и угол наклона β также является одинаковым для обеих поверхностей 5b и 6b с умеренным углом наклона. Хотя это не показано на чертежах, угол наклона имеющих крутой наклон поверхностей и/или угол наклона имеющих умеренный наклон поверхностей выступов, расположенных рядом в круговом направлении шины, могут отличаться.
Для того чтобы еще больше увеличить упомянутое выше сопротивление сдвигу толщи снега, обеспечиваемое с помощью выступов 5 и 6, участок выступов 5 и 6 в направлении края Ε протектора на виде сбоку шины предпочтительно наклонен относительно радиального направления шины вперед в направлении вращения X.
Другими словами, когда выступы 5 и 6 продолжаются в радиальном направлении шины, а участок выступов 5 и 6 у края Ε протектора наклонен против направления вращения X, то при движении по дорогам с глубоким снегом снег, накапливаемый спереди, в направлении вращения X, поверхностей 5а и 6а с крутым наклоном выступов 5 и 6, легко высвобождается в направлении края Ε протектора при вращении шины, что может не обеспечивать достаточного сопротивления сдвигу снежной толщи на выступах 5 и 6.
Угол наклона θ участка выступов 5 и 6 в направлении края Ε протектора по отношению к радиальному направлению шины таков, что этот участок обращен вперед в направлении вращения X, и составляет, например, предпочтительно от 10° до 30° в описанном выше состоянии без прилагаемой к шине нагрузки.
В воплощении изобретения, показанном на фиг. 1, несколько поперечных канавок 10 образованы на поверхности 3 протектора, как проиллюстрировано на теоретическом чертеже рисунка протектора на фиг. 5. Поперечные канавки 10 продолжаются в направлении экваториальной плоскости С шины с наклоном относительно кругового направления протектора, искривляются, возвращаясь назад перед достижением экваториальной плоскости С шины с образованием дуги, и далее продолжаются в направлении края Ε протектора до его достижения. Эти поперечные канавки выровнены в ряд в круговом направлении шины и соединяются друг с другом таким образом, чтобы образовывать центральное ребро 11, непрерывно продолжающееся в круговом направлении шины вдоль экваториальной плоскости С. Обеспечивая такие поперечные канавки 10, центральное ребро 11 продолжается зигзагообразно в круговом направлении протектора по сторонам поперечных канавок 10 и ограничивается зигзагообразными кольцевыми участками поперечных канавок 10.
В представленном выполнении на каждом беговом участке, ограничиваемом между несколькими поперечными канавками 10, с наклоном относительно кругового направления протектора обеспечиваются две линейные сообщающиеся канавки 12, открывающиеся в каждую из поперечных канавок 10, примыкающих в круговом направлении протектора, так, чтобы расстояние между сообщающимися канавками 12 увеличивалось в направлении верха фигуры. Эти сообщающиеся канавки 12 делят каждый беговой участок, расположенный между несколькими поперечными канавками 10 на протекторе в направлении ширины протектора, на три блока с 13 по 15, т.е. так, чтобы образовать центральный блок 13 в направлении экваториальной плоскости С, плечевой блок 15 в направлении края Ε протектора и промежуточный блок 14 между ними.
На центральном ребре 11 и на каждом блоке с 13 по 15 образовано некоторое количество линейных или по меньшей мере частично зигзагообразных щелевидных канавок 16, открывающихся по меньшей мере с одной стороны в окружающие поперечные 10 или сообщающиеся канавки 12.
В настоящем изобретении поперечные канавки 10 предпочтительно продолжаются в направлении ширины шины и, как показано на фиг. 5, пересекают край Ε протектора, продолжаясь по поверхности 4 боковины протектора.
На поверхности 4 боковины протектора расширенный участок 10а каждой поперечной канавки 10 предпочтительно изгибается в сторону от направления вращения X с одновременным расширением и, как проиллюстрировано на фиг. 1 и 3, от вышеописанных выступов 5 и 6, обеспечиваемых на поверхности 4 боковины протектора, и предпочтительно достигает имеющую крутой наклон поверхность 5а выступа 5, в этом случае расположенной спереди в направлении вращения X.
Таким образом, как показано на фиг. 1 и 3, круто наклоненная поверхность 5а, которая блокирует расширенный участок 10а в верхней точке места 10b изгиба расширенного участка 10а, также служит для уплотнения снега, который поступает с поверхности 3 протектора через поперечные канавки 10 спереди в направлении вращения X, увеличивая сопротивление сдвигу толщи снега в этом месте и тем самым еще больше улучшая характеристики сцепления на снежной дороге.
Кроме того, в данном воплощении изобретения, в направлении по ширине расширенного участка 10с расширенного участка 10а, на противоположной месту 10b перегиба стороне, т.е. сзади по направлению вращения X, образован выступающий участок 10d канавки, который продолжается в направлении, несколько отклоняющемся от направления по ширине расширенного участка 10с, как показано на фиг. 1. В результате объем снега, накапливаемый на продолженном участке 10а и уплотняемый на круто наклоненной поверхности 5а, увеличивается благодаря увеличенной емкости участка канавки, образованного выступающим участком канавки 10d, таким образом, еще больше увеличивая сопротивление сдвигу толщи снега.
Следует учесть, что на фиг. 1 обеспечивается мелкая канавка 17, располагающаяся рядом с углублением 7, которая представляет собой углубление, далее отходящее назад в направлении вращения X от углублений 7 и 8, обеспечиваемых на поверхности 4 боковины протектора в области, примыкающей к краю Ε протектора. Мелкая канавка 17 обеспечивается по направлению вовнутрь от углубления 7 в радиальном направлении шины и продолжается в круговом направлении протектора, чтобы достичь выступа 6 и расширенного участка 10а.
Перечень ссылочных позиций
1 - Протектор;
2 - Боковина;
3 - Поверхность протектора;
4 - Поверхность боковины протектора;
4а - Участок углубления;
4b - Участок поверхности боковины протектора;
5, 6, 25, 26 - Выступ;
5а, 6а, 25а, 26а - Круто наклоненная поверхность;
5b, 6b, 25b, 26b - Умеренно наклоненная поверхность;
5с, 6с - Вершина;
7, 8 - Углубление;
9, 29 - Участок ступеньки;
10 - Поперечная канавка;
10а - Расширенный участок поперечной канавки;
10b - Место изгиба;
10с - Расширенный участок в направлении по ширине;
10d - Выступающий участок канавки;
11 - Центральное ребро;
12 - Сообщающаяся канавка;
13 - Центральный блок;
14 - Промежуточный блок;
15 - Плечевой блок;
16 - Щелевидная канавка;
17 - Мелкая канавка;
X - Направление вращения;
Ε - Край протектора;
С - Экваториальная плоскость шины;
А - Участок поверхности боковины протектора;
P1, Р2 - Граничная точка круто наклоненной поверхности и умеренно наклоненной поверхности;
α, β - Угол наклона круто наклоненной поверхности и умеренно наклоненной поверхности;
θ - Угол наклона выступа.