УСОВЕРШЕНСТВОВАННЫЙ ПРОТЕКТОР
IMPROVED PROTECTOR

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к протекторам шин, предназначенных для большегрузных транспортных средств (большого веса или большой грузоподъемности), независимо от того, находятся ли шины на ведущем мосту или на ведомой оси, и, в частности, к протекторам, содержащим, по меньшей мере, одну канавку, которая исчезает до того, как протектор будет полностью изношен, при этом данное состояние полного износа соответствует законодательно установленному, максимально допустимому износу, за пределами которого шина должна быть заменена или подвергнута восстановлению протектора.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Компании заявителя разработали новые шины, снабженные протекторами, которые видоизменяются по мере износа протектора. В таких протекторах образован объем полостей, которые в неизношенном состоянии открываются на поверхности протектора, которая имеется у протектора и соответствует той поверхности протектора, которая предназначена для входа в контакт с дорожным полотном во время движения. В тех же протекторах также образован объем пустот, которые не открываются на поверхности протектора в неизношенном состоянии, но открываются на поверхности протектора при определенной степени износа. Канавки, в частности, служат для обеспечения возможности прохода воды при одновременном удерживании материала, из которого образован протектор, в контакте с указанным дорожным полотном.
Для дополнительного улучшения эксплуатационных характеристик при движении по мокрому дорожному полотну известной практикой является выполнение протекторов с множеством щелевидных дренажных канавок, которые образуют дополнительные краевые углы, при этом щелевидные дренажные канавки по меньшей мере частично закрываются, когда они входят в пятно контакта, для ограничения потери жесткости, связанной с каждой щелевидной дренажной канавкой.
В документе US 2821231 раскрыт протектор, содержащий четыре окружные (то есть продольные) канавки, ограничивающие пять ребер. Ребра выполнены с множеством поперечно ориентированных щелевидных дренажных канавок, при этом указанные щелевидные дренажные канавки открываются в канавки. Кроме того, щелевидные дренажные канавки образованы так, что по меньшей мере, в центральной части протектора они проходят в радиальном направлении ниже днищ канавок. Несмотря на то что подобная конструкция является предпочтительной, тем не менее, остается фактом то, что она не является полностью удовлетворительной, в особенности в отношении жесткости протектора в поперечном направлении.
Определения
Доля поверхности пустот рисунка протектора равна соотношению между площадью поверхности пустот (в основном образованных канавками), ограниченных выступающими элементами (блоками, ребрами), и общей площадью поверхности (площадью поверхности контакта выступающих элементов и площадью поверхности пустот). Низкая доля пустот указывает на большую площадь поверхности контакта протектора и малую площадь поверхности пустот между выступающими элементами.
Доля объема пустот рисунка протектора в протекторе в неизношенном состоянии равна соотношению между объемом пустот (в частности, образованных канавками, полостями), ограниченных выступающими элементами (блоками, ребрами), и общим объемом протектора, включая изнашиваемый объем материала и объем пустот. Низкая доля объема пустот указывает на малый объем пустот по отношению к объему протектора. Объем пустот также может быть определен для каждого уровня износа.
Экваториальная средняя плоскость - это плоскость, перпендикулярная оси вращения и проходящая через те точки шины, которые являются самыми дальними от указанной оси в радиальном направлении.
Блок представляет собой выступающий элемент, который образован в протекторе и который ограничен пустотами или канавками и содержит боковые стенки и поверхность контакта, предназначенную для входа в контакт с дорожным полотном.
Ребро представляет собой выступающий элемент, образованный в протекторе, при этом данный элемент проходит в направлении вдоль окружности и образует полную окружность шины. Ребро содержит две боковые стенки и поверхность контакта, при этом последняя предназначена для входа в контакт с дорожным полотном во время движения.
Радиальное направление в настоящем документе означает направление, которое перпендикулярно оси вращения шины (данное направление соответствует направлению толщины протектора).
Поперечное или аксиальное направление означает направление, параллельное оси вращения шины.
Направление вдоль окружности или продольное направление означает направление, касательное любой окружности с центром на оси вращения. Данное направление перпендикулярно как аксиальному направлению, так и радиальному направлению.
«В аксиальном направлении наружу» означает направление, ориентированное наружу по отношению к внутренней полости шины.
«В радиальном направлении внутрь» означает направление, ориентированное по направлению к оси вращения шины.
Общая толщина Е протектора измеряется в экваториальной плоскости шины, снабженной данным протектором, между поверхностью протектора и самой дальней от центра в радиальном направлении частью усилителя коронной зоны в неизношенном состоянии.
Протектор имеет максимальную толщину PMU изнашиваемого материала, который может быть изношен во время эксплуатации, при этом данная максимальная толщина PMU, как правило, меньше общей толщины Е.
Обычные условия, при которых эксплуатируется шина, или нормальные условия эксплуатации — это условия, определяемые стандартом Европейской технической организации по шинам и ободьям (ETRTO); указанные условия эксплуатации определяют стандартное давление накачивания, соответствующее несущей способности шины, которая указана ее грузоподъемностью и категорией скорости. Данные условия использования также могут быть названы «номинальным режимом» или «условиями эксплуатации».
«Прорезь в общем» означает или канавку, или щелевидную дренажную канавку и соответствует пространству, ограниченному стенками из материала, которые обращены друг к другу и расположены на ненулевом расстоянии друг от друга (данное расстояние называют «шириной прорези»). Именно это расстояние отличает щелевидную дренажную канавку от канавки: в случае щелевидной дренажной канавки данное расстояние таково, что оно обеспечивает возможность входа противоположных стенок, которые ограничивают указанную щелевидную дренажную канавку, в по меньшей мере частичный контакт, когда щелевидная дренажная канавка входит в пятно контакта, в котором шина находится в контакте с дорожным полотном. В случае канавки стенки канавки не могут входить в контакт друг с другом при нормальных условиях эксплуатации. Каждая прорезь имеет глубину, которая меньше толщины Е протектора для сохранения некоторого количества материала в радиальном направлении поверх усилителя коронной зоны.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задачей настоящего изобретения является получение протектора для шины, предназначенной для транспортных средств большого веса или большой грузоподъемности, который содержит рисунок протектора, который, как утверждается, изменяется и восстанавливается по мере постепенного износа протектора при одновременном выполнении жизненно важных функций, требуемых для хорошей безопасности движения, в частности хорошего держания дороги при движении на повороте в сухую погоду и по поверхности дороги, покрытой стоячей водой, и при хороших характеристиках изнашивания.
Для этого одним предметом изобретения является протектор, имеющий толщину PMU изнашиваемого материала, при этом указанную толщину PMU измеряют между поверхностью протектора в неизношенном состоянии (указанная поверхность протектора предназначена для нахождения в контакте с дорожным полотном) и пределом износа.
Указанный протектор содержит:
- по меньшей мере, две основные канавки с глубиной Р1, близкой к PMU или равной PMU, при этом указанные основные канавки ограничивают выступающий элемент;
- в указанном выступающем элементе, по меньшей мере, одну вспомогательную канавку, проходящую непрерывно через весь выступающий элемент, при этом указанная вспомогательная канавка имеет ширину L2 и имеет дно канавки, удаленное от поверхности протектора в неизношенном состоянии на расстояние Р2, которое меньше глубины Р1 основных канавок, при этом каждая из основных и вспомогательных канавок ориентирована в основном направлении вдоль окружности или в основном направлении, близком к направлению вдоль окружности и соответствующем среднему направлению потока жидкости в каждой канавке;
- множество щелевидных дренажных канавок, образованных в указанном выступающем элементе, при этом каждая из указанных щелевидных дренажных канавок ориентирована наклонно или поперек и содержит боковые части, образованные по одной с каждой стороны вспомогательной канавки, при этом указанные боковые части соединены друг с другом соединительной частью, при этом указанная соединительная часть образована в радиальном направлении внутрь по отношению к протектору от дна вспомогательной канавки и до глубины, превышающей глубину Р2 дна вспомогательной канавки;
- при этом каждая из указанных щелевидных дренажных канавок имеет максимальную глубину, которая меньше общей толщины Е протектора (при этом указанную максимальную глубину измеряют в самых близких к центру точках протектора).
Указанный протектор отличается тем, что соединительная часть содержит, по меньшей мере, один участок щелевидной дренажной канавки, ориентированный в направлении вспомогательной канавки, а именно образующий угол, равный самое большее 30°, относительно указанного направления. Направление канавки следует интерпретировать в данном случае как означающее среднее направление потока воды при движении по дорожному полотну, покрытому стоячей водой, в частности, в дождливую погоду.
Глубина соединительных частей предпочтительно равна, по меньшей мере, 90% от глубины Р1 основных канавок.
Протектор предпочтительно таков, что глубина вспомогательных канавок равна, по меньшей мере, 50% от толщины (PMU) изнашиваемого материала и равна самое большее 90% от той же толщины PMU.
В одном альтернативном варианте изобретения протектор отличается тем, что участок каждой щелевидной дренажной канавки, ориентированный в основном направлении или по существу в основном направлении вспомогательной канавки, ограничен противоположными стенками, при этом указанные стенки предусмотрены со средствами, ограничивающими подвижность, в результате чего ограничивается уменьшение жесткости протектора, вызываемое наличием щелевидных дренажных канавок.
Само собой разумеется, существует возможность выполнения всех стенок, которые ограничивают каждую щелевидную дренажную канавку, со средствами, ограничивающими подвижность: с зигзагообразной формой, с наличием полостей и рельефов, которые взаимодействуют друг с другом.
Для уменьшения концентрации нагрузки в концевой части щелевидной дренажной канавки, расположенной в радиальном направлении под днищами вспомогательных канавок, целесообразно предусмотреть выполнение каждой соединительной части с расширением на ее конце, внутреннем в радиальном направлении. Данное расширение имеет ширину, превышающую ширину щелевидной дренажной канавки, и может принимать любую форму в поперечном сечении.
Для ограничения уменьшения жесткости протектора в соответствии с изобретением предпочтительно, чтобы боковые части проходили на расстоянии, измеренном по отношению к поверхности протектора в неизношенном состоянии, которое равно самое большее глубине вспомогательной канавки.
Для того чтобы воздействие на жесткость было заметным, целесообразно, чтобы длина каждой соединительной части в основном направлении или по существу в основном направлении вспомогательной канавки была равна, по меньшей мере, 5 мм и еще более предпочтительно была равна, по меньшей мере, 10 мм.
В другом альтернативном варианте изобретения протектор отличается тем, что он снабжен, по меньшей мере, одним приспособлением для индикации законодательно установленного предела износа, и тем, что каждая соединительная часть щелевидных дренажных канавок проходит до глубины, соответствующей местоположению законодательно установленного предела износа, определяемого указанным приспособлением. «Соответствующая местоположению предела износа» означает глубину, по меньшей мере, равную указанному пределу.
Конструкция, указанная последней, предпочтительна всякий раз, когда отсутствует необходимость в образовании щелевидных дренажных канавок, которые во всех своих частях имеют глубину, близкую к толщине PMU. Таким образом, существует возможность ограничения уменьшения жесткости, связанного с наличием множества щелевидных дренажных канавок. Наличие соединительной части щелевидной дренажной канавки, открывающейся на дне вспомогательных канавок, означает, что после исчезновения вспомогательных канавок хорошие характеристики сцепления шины с дорогой в мокрую погоду будут сохраняться как в поперечном направлении, так и в продольном направлении.
Изобретение также относится к шине, предназначенной для установки на транспортном средстве большого веса или большой грузоподъемности, при этом указанная шина снабжена протектором, описанным в настоящем документе.
Другие признаки и преимущества изобретения станут очевидными из описания, приведенного в дальнейшем со ссылкой на приложенные чертежи, которые посредством неограничивающих примеров показывают некоторые варианты осуществления предмета изобретения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 - вид в перспективе части протектора в соответствии с изобретением;
фиг. 2 - вид в плане протектора с фиг. 1 в неизношенном состоянии;
фиг. 3 - вид в плане протектора, показанного на фиг. 1, после того, как износ вызвал полное исчезновение вспомогательной канавки; и
фиг. 4 - вид в перспективе другого альтернативного варианта протектора в соответствии с изобретением.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Для облегчения понимания чертежей одни и те же ссылочные позиции используются для описания альтернативных вариантов изобретения там, где данные ссылочные позиции относятся к элементам одного и того же типа или в отношении конструкции, или в отношении функций.
Фиг. 1 показывает вид в перспективе части протектора в соответствии с изобретением. В этом первом альтернативном варианте окружное ребро 2, ограниченное двумя окружными основными канавками 3, 4 с глубиной Р1, равной в данном случае 16 мм, может быть образовано на протекторе 1. Протектор 1 имеет общую толщину Е, равную 22 мм, и толщину PMU материала, подлежащего износу, которая равна 14 мм. Толщину PMU измеряют от поверхности 20 протектора в неизношенном состоянии. Как правило, толщина PMU изнашиваемого материала является подходящей для поддержания достаточной и ненулевой толщины между дном 30, 40 соответствующих основных канавок 3, 4 и усилителем (не показанным) коронной зоны шины, на котором размещен протектор 1.
Ребро 2 имеет поверхность 20 контакта, образующую часть поверхности протектора, при этом поверхность 20 контакта предназначена для входа в контакт с дорожным полотном во время движения.
Кроме того, ребро 2 содержит вспомогательную канавку 5 с шириной L2 и глубиной Р2, равной в данном случае 12 мм. Вспомогательная канавка 5 является непрерывной и ориентирована в направлении вдоль окружности и разделяет поверхность 20 контакта на две части одинаковой ширины. В ребре 2 в поперечном направлении прорезано множество щелевидных дренажных канавок 6, только одна из которых была показана на этом чертеже. Каждая из щелевидных дренажных канавок 6 содержит две боковые части 61, 62, расположенные по одной с каждой стороны вспомогательной канавки 5, при этом указанные боковые части щелевидной дренажной канавки имеют среднюю глубину, равную глубине Р2 вспомогательной канавки 5.
Основные канавки 3, 4 имеют среднюю ширину, равную 8 мм, и вспомогательная канавка 5 имеет меньшую среднюю ширину (в данном случае равную 6 мм). Средняя ширина ребра 2 равна в среднем 66 мм; данная ширина варьируется от 65 мм до 68 мм.
Боковые части 61, 62 щелевидной дренажной канавки соединены вместе за счет того, что щелевидная дренажная канавка образует соединительную часть 63, открывающуюся на дне 50 вспомогательной канавки 5 и проходящую в радиальном направлении внутрь протектора. Соединительная часть 63 проходит вглубь в направлении толщины протектора до уровня, соответствующего днищам 30, 40 основных канавок 3, 4. На дне 30 канавки 3 можно видеть индикатор 7, предназначенный для предупреждения пользователя о законодательно установленном пределе износа протектора.
Фиг. 2 показывает вид в плане протектора, показанного на фиг. 1, в неизношенном состоянии. На фиг. 2 на поверхности контакта ребра можно видеть линию краевых углов, образованных щелевидной дренажной канавкой, которая в данном случае имеет ширину, составляющую 0,4 мм. Можно видеть, что на дне 50 вспомогательной канавки 5 соединительная часть 63 щелевидной дренажной канавки 6 содержит ориентированный участок 630, образующий угол А, равный самое большее 30°. Угол А может варьироваться от 14° до 27° в соответствии с промежутком между блоками рисунка в рисунке протектора. Ориентированный участок 630 расположен в центральной части дна вспомогательной канавки 5, и его продолжением являются боковые части 631, 632, соединенные с соответствующими частями 61 и 62 щелевидной дренажной канавки 6.
Фиг. 3 представляет собой вид в плане протектора, показанного на фиг. 1 и фиг. 2, после того, как износ вызвал полное исчезновение вспомогательной канавки 5. Можно отметить, что только соединительная часть 63 щелевидной дренажной канавки 6 по-прежнему имеется и открывается на поверхности протектора в изношенном состоянии. Наличие данной части 6 щелевидной дренажной канавки усиливает индикацию, обеспечиваемую индикатором предела износа протектора и указывающую на то, что протектор не был изношен полностью до предела его износа, требующего вывода его из эксплуатации для обновления путем восстановления протектора или замены на новую шину.
Фиг. 4 показывает вид в перспективе другого альтернативного варианта протектора 1 в соответствии с изобретением. В данном альтернативном варианте соединительная часть 63 щелевидной дренажной канавки 6 содержит участок 630, выровненный в направлении вдоль окружности (соответствующем направлению XX’ основных и вспомогательных канавок). Участок 630 образован зигзагообразной геометрической формой в направлении глубины. Кроме того, и для ограничения механического воздействия сосредоточенных нагрузок, которые могут вызывать разрывы в материале, находящемся рядом с самым близким к центру концом соединительной части, образовано расширение 65, которое в показанном случае имеет форму круга с диаметром, превышающим в три раза ширину щелевидной дренажной канавки 6.
При необходимости такое же расширение также может быть образовано как непрерывное на всей длине дна щелевидной дренажной канавки.
Изобретение, которое было описано с помощью показанных примеров, не следует ограничивать данными примерами, и очевидно, что могут быть выполнены различные модификации изобретения без отхода, тем не менее, от объема, определяемого формулой изобретения.