ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО
TRANSPORT FACILITY

Область техники
Настоящее изобретение относится к транспортному средству, и более конкретно к технологическим приемам, позволяющим замедлить тепловыделение в пневматической шине при движении и улучшить долговечность шины.
Уровень техники
В резиновых элементах шины при движении периодически возникают деформации, часть их энергии преобразуется в теплоту, и выделяется тепло. В особенности, когда транспортное средство движется при пониженном давлении воздуха в шине, деформации различных частей возрастают и также возрастает тепловыделение. Если температура резины шины превосходит определенную величину, начинается разрушение резины. Таким образом, чтобы улучшить долговечность шины, эффективным является снижение температуры в ходе движения шины.
В последние годы, для улучшения комфортности и безопасности и для расширения внутреннего пространства транспортного средства, широкое распространение получили самонесущие шины. Хорошо известны самонесущие шины с усиленной боковиной, включающие усиливающий боковой слой резины с поперечным сечением в форме полумесяца внутри каждой боковины (см. например, патентный документ 1 ниже). В самонесущей шине, даже если шина проколота, усиливающий боковой слой резины выдерживает нагрузку шины вместо давления воздуха, и прогиб боковины ограничен. Это замедляет тепловыделение в шине. Таким образом, даже если самонесущая шина проколота, возможно непрерывное движение на расстояние приблизительно от 50 до 100 км со скоростью от 60 до 80 км/ч (такое движение здесь и далее также называют «движение на спущенной шине»).
Однако, во время движения на спущенной шине, когда давление воздуха снижено, даже самонесущая шина выделяет тепло в усиливающем боковом слое резины, пропорционально дистанции пробега, и если дистанция пробега превосходит предел, усиливающий боковой слой резины разрушается вследствие тепловыделения.
Патентный документ 1: опубликованная патентная заявка Японии №2006-182318.
Описание изобретения
Для замедления разрушения шины, вызываемого тепловыделением при движении на спущенной шине или движении при низком давлении воздуха, эффективным является повышение жесткости различных частей шины и снижение деформации. Однако, усиленная таким способом шина имеет недостаток в том, что вертикальная упругость излишне возрастает, комфортность движения ухудшается и возрастает масса шины.
Следовательно, настоящее изобретение направлено на устранение указанных недостатков, и основной целью изобретения является обеспечение транспортного средства, способного подавлять тепловыделение при движении и повысить долговечность шины без ухудшения комфортности вождения и без увеличения массы шины.
В первом аспекте настоящего изобретения обеспечено транспортное средство с пневматическими шинами, где на внешней поверхности по меньшей мере одной из боковин каждой пневматической шины сформированы углубления, и транспортное средство включает устройство охлаждения, которое выпускает газ для охлаждения снаружи пневматической шины.
Во втором аспекте изобретения обеспечено транспортное средство с пневматическими шинами, где по меньшей мере часть внешней поверхности каждой боковины каждой пневматической шины выполнена из резины с хорошей теплопроводностью, обладающей теплопроводностью 0,40 Вт/(м·К) или более, и транспортное средство включает устройство охлаждения, которое выпускает газ по направлению к внешней поверхности боковины, снабженной резиной с хорошей теплопроводностью, тем самым охлаждая шину снаружи.
В первом и втором аспектах предпочтительно устройство охлаждения выпускает газ по направлению к пневматической шине, когда давление воздуха в пневматической шине становится равным или меньше заранее заданной величины.
В первом и втором аспектах предпочтительно устройство охлаждения включает воздуховод, и воздуховод на одном конце снабжен отверстием для отбора воздуха, в которое поступает воздух, а на другом конце - выпускным отверстием, из которого воздух выходит по направлению к пневматической шине.
В первом и втором аспектах предпочтительно устройство охлаждения включает воздуховод, и воздуховод на одном конце снабжен отверстием для отбора воздуха, в которое поступает воздух, а на другом конце - выпускным отверстием, из которого воздух выходит по направлению к тормозному устройству, и устройство охлаждения также включает переключатель, который обеспечивает выпуск по меньшей мере части воздуха, проходящего через воздуховод, по направлению к пневматической шине, когда давление в пневматической шине снижается.
Согласно первому аспекту изобретения, на внешней поверхности боковины пневматической шины сформированы углубления. Площадь поверхности боковины возрастает благодаря углублениям, и рассеяние тепла от шины в атмосферу эффективно ускоряется. Углубления создают турбулентный поток воздуха вокруг шины. Турбулентный поток также способствует рассеянию тепла от шины в атмосферу. Более того, транспортное средство изобретения снабжено устройством охлаждения, которое выпускает газ для охлаждения снаружи пневматической шины, обладающей превосходными характеристиками рассеяния тепла.
Согласно второму аспекту изобретения, по меньшей мере часть внешней поверхности боковины пневматической шины выполнена из резины с хорошей теплопроводностью, обладающей теплопроводностью 0,40 Вт/(м·К). Таким образом, выделяющееся при движении тепло предпочтительно передается к внешней поверхности боковины через резину с хорошей теплопроводностью. Транспортное средство по изобретению снабжено устройством охлаждения, которое выпускает газ для охлаждения снаружи боковины, снабженной резиной с хорошей теплопроводностью. Поэтому, тепло шины эффективно отводится.
Таким образом, согласно первому и второму аспектам, возможно эффективно подавлять тепловыделение в шине при движении, без излишнего увеличения коэффициента вертикальной упругости шины. В особенности, возможно замедлить тепловыделение в шине, когда транспортное средство движется при низком давлении воздуха, и улучшить долговечность шины. В особенности, когда пневматическая шина является самонесущей шиной, возможно существенно увеличить дистанцию пробега на спущенной шине и/или скорость движения на спущенной шине.
Краткое описание чертежей
На Фиг.1 представлена горизонтальная проекция, демонстрирующая воплощение транспортного средства согласно первому аспекту изобретения.
На Фиг.2 представлен увеличенный вид существенной части переднего правого колеса и его внешнего оборудования.
На Фиг.3 представлено поперечное сечение, взятое по линии А-А на Фиг.2.
На Фиг.4 представлен вид поперечного сечения пневматической шины, используемой в транспортном средстве по первому аспекту изобретения.
На Фиг.5 представлен увеличенный неполный боковой вид боковины шины.
На Фиг.6 предоставлен неполный вид в перспективе углублений боковины.
На Фиг.7 представлен вид поперечного сечения, взятый по линии А-А на Фиг.5.
На Фиг.8 представлен вид сбоку пневматической шины для иллюстрации потока воздуха, проходящего через углубления.
На Фиг.9(а) и (b) представлен вид поперечного сечения, демонстрирующий другое воплощение углублений.
На Фиг.10 представлен вид горизонтальной проекции, демонстрирующий другое воплощение транспортного средства по первому аспекту изобретения.
На Фиг.11 представлен увеличенный вид существенной части переднего правого колеса и его внешнего оборудования.
На Фиг.12 представлен график зависимости показателя пройденного расстояния от внутренней температуры шины.
На Фиг.13 представлен схематический вид горизонтальной проекции воплощения транспортного средства согласно второму аспекту изобретения.
На Фиг.14 представлен увеличенный вид существенной части переднего правого колеса и его внешнего оборудования.
На Фиг.15 представлен вид поперечного сечения, взятый по линии А-А на Фиг.14.
На Фиг.16 представлен вид поперечного сечения пневматической шины, используемой в транспортном средстве по второму аспекту изобретения.
На Фиг.17 представлен вид поперечного сечения, демонстрирующий другое воплощение пневматической шины, используемой в транспортном средстве по второму аспекту изобретения.
Перечень условных обозначений
1А, 1В - транспортное средство
1а - кузов транспортного средства
2, 2FR, 2FL, 2RR, 2RL - колеса
3А, 3В - пневматическая шина
3b - боковина
7 - устройство для отслеживания давления воздуха
8 - устройство охлаждения
9 - воздуховод
9i - отверстие для отбора воздуха
9о - выпускное отверстие
10 - переключатель
11 - привод
13 - углубление
14 - устройство управления
15 - переключательный клапан
SG - резина боковины
G - газ.
Описание воплощений
Воплощение настоящего изобретения описано далее на основе чертежей.
На Фиг.1 представлена горизонтальная проекция, демонстрирующая воплощение транспортного средства 1А согласно первому аспекту изобретения. Транспортное средство 1А представляет собой четырехколесный автомобиль (легковой автомобиль), и четыре колеса 2 установлены на кузов 1а автомобиля. Четыре колеса 2 представляют собой переднее правое колесо 2FR, переднее левое колесо 2FL, заднее правое колесо 2RR и заднее левое колесо 2RL.
На Фиг.2 представлен боковой вид переднего правого колеса 2FR для иллюстрации типичной шины, а на Фиг.3 представлен его вид в горизонтальной проекции. Каждое колесо 2 включает пневматическую шину 3А и обод 4 колеса, на который установлена пневматическая шина 3А.
Как показано на Фиг.4 в увеличенном виде, пневматическая шина 3А включает протектор 3А, который вступает в контакт с поверхностью дороги, пару боковин 3b, проходящих радиально внутрь шины с обоих концов протектора 3а, борта 3с, соединенные с соответствующими боковинами 3b и размещенные на ободе 4 колеса, и каркас 3е, выполненный из слоев каркаса, которые представляют собой корды из органического волокна. Оба конца каркаса 3е загнуты вокруг неэластичных бортовых колец 3d, внедренных в борта 3с. Пневматическая шина 3А также включает слой 3f брекерного пояса из металлических кордов, расположенный снаружи каркаса 3е и с внутренней стороны от протектора 3а.
Пневматическая шина 3А по воплощению представляет собой самонесущую шину, в которой усиливающий боковой слой 3g резины с поперечным сечением по существу в форме полумесяца расположен в каждой боковине ЗЬ с внутренней стороны каркаса 3е. Резиновую смесь на основе относительно твердого каучука используют в качестве материала бокового усиливающего слоя 3g резины для предотвращения сильного ухудшения комфортности вождения при нормальном движении, для улучшения жесткости при изгибе боковины 3b и для подавления вертикального изгиба шины при движении на спущенной шине. Твердость по дюрометру типа А, в соответствии со стандартом JIS, бокового усиливающего слоя 3g резины предпочтительно составляет 60° или более и, более предпочтительно, 65° или более, и верхний предел предпочтительно составляет 95° или менее и, более предпочтительно, 90° или менее. Внутренняя оболочка с отличной воздухонепроницаемостью расположена на поверхности 3i полости шины.
Благодаря самонесущей шине, даже когда она проколота, транспортное средство не может сразу же потерять способность к движению, и транспортное средство может пройти определенное расстояние (например, приблизительно от 50 до 100 км) до безопасного места для парковки, такого как, например ближайшая бензоколонка, с высокой скоростью, например, 80 км/ч. Однако, для транспортного средства 1А по настоящему изобретению самонесущая шина не является обязательным требованием конструкции.
Углубления 13 сформированы на внешней поверхности по меньшей мере одной боковины 3b (обе боковины 3b в воплощении) пневматической шины 3А.
Для удобства, внешнюю поверхность боковины 3b определяют как область, которая видна, если смотреть на шину 3, установленную на обод 4 колеса, в ее аксиальном направлении.
«Углубления» явно отличаются от «канавок». Поскольку канавка имеет большую длину относительно ее ширины, если смотреть сверху, воздух имеет тенденцию застаиваться внутри нее. С другой стороны, углубление имеет небольшое отношение большого диаметра к малому диаметру, если смотреть сверху, и возникает преимущество в том, что меньше вероятность застаивания воздуха, в отличие от канавки. Застаивание воздуха ухудшает рассеяние тепла шины. Здесь, «большой диаметр» представляет собой длину наибольшего отрезка, который может быть проведен внутри контура, когда углубление рассматривают из бесконечности, а «малый диаметр» представляет собой длину отрезка в направлении пересечения с наибольшим отрезком.
Хотя отношение большого диаметра к малому диаметру углубления 13 не ограничено определенным образом, предпочтительно это отношение составляет 3,0 или менее, в частности, 2,0 или менее и, более предпочтительно, 1,5 или менее. Если углубление имеет форму окружности, если смотреть сверху, данное отношение составляет 1,0.
На Фиг.5 представлен увеличенный боковой вид, в котором боковина 3b шины 3 на Фиг.4 развернута в горизонтальной проекции. На Фиг.6 представлен неполный вид в перспективе боковины. На Фиг.7 представлен вид поперечного сечения, взятый по линии А-А на Фиг.5 (вид поперечного сечения, проходящий через центр углубления). Каждое углубление 13 по воплощению имеет форму поверхности в виде окружности. Форма поверхности углубления 13 означает форму контура углубления, если смотреть из бесконечности.
Как видно из Фиг.6 и 7, углубление 13 проходит внутрь шины. В соответствии с этим, площадь поверхности боковины 3b становится больше, чем когда углубления 13 отсутствуют. Углубления 13 увеличивают площадь контакта между шиной 3 и воздухом, и рассеяние тепла ускоряется.
Как показано на Фиг.7, каждое углубление 13 по воплощению включает кольцеобразную наклонную поверхность 13а и по существу плоскую нижнюю круглую поверхность 13b, которая соединена с внутренним краем наклонной поверхности 13а.
На Фиг.8 представлен вид сбоку шины 8 и штрихпунктирными линиями на Фиг.8 показано течение воздуха вокруг шины 3. Когда шины 3 вращаются и транспортное средство перемещается, воздух проходит через углубления 13. Часть воздуха протекает в углубления 13 по наклонной поверхности 13а. Когда воздух протекает в углубление 13, в потоке образуется вихрь. Другими словами, на входе в углубление 13 образуется турбулентный поток. Данный турбулентный поток эффективно способствует отводу тепла от боковины 3b в атмосферу. Таким образом, повреждение резинового элемента шины и расслаивание резиновых элементов, вызываемые нагревом, могут быть подавлены в течении длительного периода времени.
Воздух, который формирует вихревой поток, протекает по наклонной поверхности 13а и нижней поверхности 13b в углублении 13. Воздух беспрепятственно выходит из углубления 13. Таким образом, благодаря шине 3, содержащей углубления 13, сформированные на боковинах 3b, меньше вероятность застаивания воздуха, и в шине 3 лучше рассеивается тепло по сравнению с традиционной шиной, содержащей выступы на боковинах.
Хотя углубление 13 не ограничено определенным образом, предпочтительно диаметр D углубления 13 составляет 2 мм или более, более предпочтительно, 4 мм или более, еще более предпочтительно, 6 мм или более и, наиболее предпочтительно, 8 мм или более. Достаточное количество воздуха попадает в такое углубление 13 и может возникать турбулентный поток. С другой стороны, если диаметр В углубления 13 слишком большой, количество углублений ограничено. Таким образом, верхний предел предпочтительно составляет 70 мм или менее, более предпочтительно, 50 мм или менее, еще более предпочтительно, 40 мм или менее, и еще более предпочтительно, 30 мм или менее, и наиболее предпочтительно, 18 мм или менее. Диаметр некруглого углубления определяют как диаметр круглого углубления с такой же площадью, как площадь этого некруглого углубления. Углубления 13 могут включать два или более видов углублений с различными диаметрами. В данном случае, предпочтительно средний диаметр углублений находится внутри вышеуказанного диапазона.
Глубина е углубления 13 представляет собой наименьшее расстояние между самой глубокой частью углубления 13 и прямой линией 13 с, соединяющей верхние края наклонной поверхности 13а углубления 13, глубина е составляет 0,1 мм или более, предпочтительно, 0,2 мм или более, более предпочтительно, 0,3 мм или более, еще более предпочтительно, 0,5 мм или более, в частности, предпочтительно 0,7 мм или более и, наиболее предпочтительно, 1,0 мм или более. В связи с этим, возможно обеспечить углубления 13, которые увеличивают площадь поверхности и улучшают характеристики рассеяния тепла. С точки зрения толщины резины боковины 3b, глубина е углубления 13 предпочтительно составляет 4 мм или менее, более предпочтительно, 3,0 мм или менее, еще более предпочтительно, 2,0 мм или менее. Углубления 13 могут включать два или более видов углублений различной глубины.
Отношение (e/D) диаметра D к глубине е углубления 13 предпочтительно составляет 0,01 или более, но 0,5 или менее. Такое углубление 13 создает турбулентный поток в достаточной степени. Чтобы дополнительно улучшить такой эффект, отношение (e/D) предпочтительно составляет 0,03 или более и, более предпочтительно, 0,05 или более, верхний предел предпочтительно составляет 0,4 или менее и, более предпочтительно,0,3 или менее.
Как показано на Фиг.7, каждое углубление 13 имеет по существу трапецеидальное поперечное сечение. Другими словами, форма углубления 13 представляет собой круглый усеченный конус. Углубление 13 имеет большую емкость, независимо от глубины е. Таким образом, реализуют как достаточную емкость, так и небольшую глубину е. Поскольку задают небольшую глубину е, возможно сохранить достаточную толщину резины, покрывающей внешнюю поверхность боковины 3b, такой как резина боковины.
На Фиг.7 а обозначает угол наклонной поверхности 13а. Данный угол а предпочтительно составляет 10° или более, но 70° или менее. Если углубления 13 имеют угол а в данном диапазоне, обеспечивают как достаточную емкость, так и небольшую глубину е, и возможно предотвратить застаивание воздуха и сохранить беспрепятственное протекание потока воздуха. С этой точки зрения, угол а более предпочтительно составляет 20° или более, еще более предпочтительно, 25° или более, а верхний предел предпочтительно составляет 60° или менее и, более предпочтительно, 55° или менее.
На Фиг.7 d обозначает диаметр нижней поверхности 13b. Отношение (d/D) диаметра d нижней поверхности 13d к диаметру D углубления 13 предпочтительно составляет 0,40 или более, но 0,95 или менее. Если углубления 13 имеют такое отношение (d/D), обеспечивают как достаточную емкость, так и небольшую глубину е. С этой точки зрения, отношение (d/D) предпочтительно составляет 0,55 или более, более предпочтительно, 0,65 или более, а верхний предел предпочтительно составляет 0,85 или менее и, более предпочтительно, 0,80 или менее.
3
3
3
3
3
3
Емкость углублений 13 предпочтительно составляет 1,0 мм или более, но 400 мм или менее. Такое углубление 13 может создавать достаточный турбулентный поток. Чтобы улучшить этот эффект, емкость предпочтительно составляет 1,5 мм или более, более предпочтительно, 2,0 мм или более, а верхний предел предпочтительно составляет 300 мм или менее и, более предпочтительно, 250 мм или менее.
3
3
3
3
3
3
3
Суммарная емкость всех углублений 13 предпочтительно составляет 300 мм или более, но 5000000 мм или менее. Шина 3 с суммарной емкостью 300 мм или более проявляет удовлетворительную характеристику рассеяния тепла. Чтобы дополнительно улучшить данный эффект, суммарная емкость предпочтительно составляет 600 мм или более, более предпочтительно, 800 мм или более, а верхний предел предпочтительно составляет 1000000 ммили менее и, более предпочтительно, 500000 мм или менее.
2
2
2
2
2
2
Площадь углубления 13 предпочтительно составляет 3 мм или более, но 4000 мм или менее. Такое углубление может создавать достаточный турбулентный поток. Чтобы дополнительно улучшить данный эффект, площадь предпочтительно составляет 12 мм или более, в частности предпочтительно, 20 мм или более, а верхний предел предпочтительно составляет 2000 мм или менее и, более предпочтительно, 1300 мм или менее. В этом описании площадь углубления 13 означает площадь, окруженную контуром углубления 13, и когда углубление 13 имеет форму окружности, как в данном воплощении, площадь рассчитывают по следующему уравнению:
S(площадь)=(D/2)2·π
Степень заполнения углублениями 13 предпочтительно составляет 10% или более, но 85% или менее. В этом описании степень заполнения Y углублениями 13 рассчитывают по следующему уравнению:
Y(%)=(S1/S2)×100
В этом уравнении «S1» представляет собой площадь углублений 13, включенных в рассматриваемую область, a «S2» представляет собой площадь поверхности рассматриваемой области при допущении, что углубления 13 отсутствуют. Рассматриваемая область представляет собой основную область внешней поверхности боковины 3b и составляет 20% или более, но 80% или менее от высоты Н поперечного сечения шины, при измерении от базисной линии BL борта. Если степень заполнения Y углублениями 13 на внешней поверхности боковины 3b составляет 10% или более, можно сохранить достаточную характеристику рассеяния тепла. Для дополнительного улучшения этого эффекта, степень заполнения Y предпочтительно составляет 30% или более, более предпочтительно, 40% или более, а верхний предел предпочтительно составляет 80% или менее и, более предпочтительно, 75% или менее.
Как показано на Фиг.5, минимальное расстояние К между соседними углублениями 13 предпочтительно составляет 0,05 мм или более, но 20 мм или менее. Если расстояние К мало, сопротивление удару резины боковины, которая составляет внешнюю поверхность боковины 3b, ухудшается, а если расстояние К велико, эффект рассеяния тепла относительно снижается. С этой точки зрения, расстояние К более предпочтительно составляет 0,10 мм или более, еще более предпочтительно, 0,20 мм или более, а верхний предел предпочтительно составляет 15 мм или менее и, более предпочтительно, 10 мм или менее.
Общее количество углублений 13 предпочтительно составляет 50 или более, но 5000 или менее. Благодаря такому количеству, сохраняют удовлетворительную характеристику рассеяния тепла и сопротивление удару резины боковины. В частности, общее количество более предпочтительно составляет 100 или более, еще более предпочтительно, 150 или более, и верхний предел предпочтительно составляет 2000 или менее и более предпочтительно 1000 или менее. Данное количество углублений представляет собой количество углублений на одной боковине.
Не требуется, чтобы все углубления 13 имели форму окружности, и углубления 13 могут включать круглые углубления и некруглые углубления или все углубления 13 могут иметь некруглую форму. Примерами формы типичных некруглых углублений, если смотреть сверху, являются форма многоугольника, форма эллипса, форма удлиненного эллипса и/или каплевидная форма. Поскольку шина 3 вращается, направление потока воздуха относительно углублений 13, обеспеченных на ее боковине 3b, не является постоянным. Таким образом, наиболее предпочтительно, чтобы шина 3 содержала углубления 13, не имеющие направленности, т.е. углубления 13 круглой формы, если смотреть сверху, как в воплощении.
Как хорошо видно на Фиг.5, в шине 3 по воплощению углубления 13 расположены на различных уровнях и в различных рядах, зигзагообразно в продольном направлении и радиальном направлении шины. Такое расположение непрерывно в продольном направлении шины. Таким образом, шесть углублений 13 соседствуют друг с другом вокруг одного углубления 13, окружая одно углубление 13. В соответствии с расположением углублений, места возникновения турбулентного потока распределены однородно, тепло внешней поверхности боковины 3b равномерно выделяется, и обеспечивают превосходный эффект охлаждения шины. Углубления 13 могут быть расположены произвольным образом.
На Фиг.9 представлены виды поперечного сечения углублений 13 по другому воплощению. Углубление, представленное на Фиг.9(а), имеет круглую форму, и форма его поперечного сечения представляет собой дугу, образующую часть сферы с радиусом R. Чтобы сгладить поток воздуха, проходящего через углубление 13, радиус R предпочтительно составляет 3 мм или более, но 200 мм или менее.
На Фиг.9(b) также представлено круглое углубление 13, и форма его поперечного сечения включает первую изогнутую поверхность 13А с радиусом кривизны R1 и вторую изогнутую поверхность 13В с радиусом кривизны R2, непрерывно проходящую с обеих сторон первой изогнутой поверхности 13А. Первая изогнутая поверхность 13А и вторая изогнутая поверхность 13В плавно соединены друг с другом, и такой тип углубления называют углублением с двумя радиусами. Отношение (R1/R2) между радиусом кривизны R1 и радиусом кривизны R2 не ограничено определенным образом, но для сглаживания потока воздуха, проходящего через углубление 13, отношение (R1/R2) предпочтительно составляет 0,1 или более, но 0,8 или менее. Если отношение (R1/R2) углубления 13 составляет 0,1 или более, воздух течет плавно. С этой точки зрения, отношение (R1/R2) более предпочтительно составляет 0,2 или более, еще более предпочтительно, 0,3 или более, а верхний предел предпочтительно составляет 0,7 или менее и, более предпочтительно, 0,6 или менее.
Как видно из Фиг.3, обод 4 колеса включает по существу цилиндрическую область 4а обода, на которую установлена пневматическая шина, и область 4b диска, которая жестка закреплена области 4а обода или сформирована с ней как единое целое. Область 4b диска закреплена на ступице (не показана) посредством тормозного устройства 5. Тормозное устройство 5 включает тормозной диск 5а и суппорт 5b, содержащий тормозную колодку. Ступица установлена на шарнире 6 посредством подшипника или т.п. Шарнир 6 выполнен с возможностью вертикального перемещения и поворота на кузове 1а транспортного средства посредством подвесного механизма S.
Как показано на Фиг.1, транспортное средство 1А снабжено устройством 7 отслеживания давления воздуха, которое регистрирует давление воздуха в каждой шине 2. В качестве устройства 7 для отслеживания давления воздуха известны устройство прямого типа и устройство косвенного типа.
В случае устройства 7 для отслеживания давления воздуха прямого типа, датчик давления, который регистрирует давление воздуха в шине, вмонтирован в каждое колесо 2. Датчик давления в некоторых случаях скомпонован как единое целое с воздушным клапаном. Электрический сигнал, соответствующий давлению воздуха, регистрируемому датчиком давления, передается на устройство 14 управления (описанное ниже) на кузове транспортного средства посредством сигнальной линии через радио или токосъемное кольцо.
Датчик, регистрирующий скорость вращения каждого колеса 2, используют в устройстве 7 для отслеживания давления воздуха непрямого типа. Выходной сигнал датчика передается на устройство 14 управления, например, микро-ЭВМ. Путем выполнения предварительного расчета с использованием этого сигнала, определяют колесо 2, давление воздуха которого снижено. То есть, в случае устройстве 7 для отслеживания давления воздуха непрямого типа, определяют одно из четырех колес 2, давление воздуха которого снижено, из отношения скорости вращения, используя тот факт, что если давление воздуха в пневматической шине 3А снижается, ее динамический радиус вращения становится небольшим (скорость вращения снижется по сравнению с другими колесами, которые имеют нормальное давление воздуха) (см. JP 4028848 и т.п.).
Устройство для отслеживания давления воздуха непрямого типа имеет простую конструкцию, но существует проблемы в точности определения и в том, что если давление воздуха всех четырех колес снижается, снижение давление воздуха не может быть зарегистрировано. С другой стороны, устройство для отслеживания давления воздуха прямого типа не содержит недостатков устройства для отслеживания давления воздуха непрямого типа, но стоимость устройства может возрастать. Таким образом, предпочтительно использовать устройство в соответствии с обстоятельствами.
Транспортное средство 1А снабжено устройством 8 охлаждения, которое выпускает газ G для охлаждения снаружи пневматической шины 3А. В данном воплощении устройство 8 охлаждения сконструировано так, что когда давление воздуха в пневматической шине 3А снижается, устройство 8 охлаждения начинает работать. В соответствии с транспортным средством 1А по воплощении, газ G выпускается снаружи к шине 3, давление воздуха в которой снижено и, вследствие этого, повышено тепловыделение, тем самым обеспечивая отвод тепла и охлаждение шины 3. Более того, поскольку углубления 13 сформированы на внешней поверхности боковины 3b шины 3, долговечность шины 3 заметно улучшается благодаря совместному действию с устройством охлаждения.
Таким образом, в транспортном средстве по воплощению возможно подавить тепловыделение пневматической шины 3А, которая движется при низком давлении воздуха, и значительно улучшить долговечность без излишнего увеличения вертикального коэффициента упругости шины 3 (т.е. без существенного ухудшения комфортности вождения). Когда пневматическая шина 3А представляет собой самонесущую шину, как в данном воплощении, возможно заметно увеличить дистанцию пробега на спущенной шине и/или скорость движения на спущенной шине.
Более конкретно, как показано на Фиг.1, устройство 8 охлаждения по воплощению содержит воздуховод 9. Воздуховод 9 на одном конце снабжен отверстием 9i для отбора воздуха, в которое поступает воздух, а на другом конце, выпускными отверстиями 9о, через которые выходит воздух. Устройство 8 охлаждения также включает переключатель 10, который обеспечивает выпуск по меньшей мере части воздушного потока через воздуховод 9 к пневматической шине 3А, когда давление воздуха в пневматической шине 3А снижено. Устройство 8 охлаждения также включает устройство 14 управления, которое управляет переключателем 10.
Как показано на Фиг.1, отверстие 9i для отбора воздуха воздуховода 9 расположено на передней решетке радиатора или под капотом (не показано) транспортного средства 1А так, что отверстие 9i для отбора воздуха открыто спереди. В связи с этим, возможен естественный забор воздуха отверстием 9i для отбора воздуха благодаря движению транспортного средства, без приведения в действие вентилятора или т.п. Также не возникает проблем, даже если вентилятор работает. Предпочтительно отверстие 9i для отбора воздуха снабжено воздушным фильтром f или т.п., для предотвращения попадания посторонних предметов в воздуховод 9.
Воздуховод 9 по воплощению разветвляется на четыре трубки ниже по потоку от отверстия 9i для отбора воздуха, и ответвленные трубки 9а-9d проходят в места, расположенные вблизи четырех колес 2. Выпускные отверстия 9о, через которые выходит воздух, поступающий по воздуховоду 9, расположены на нижнем конце ответвленных трубок 9а-9d. В данном воплощении, как показано на Фиг.3, части ответвленных трубок 9а-9в вблизи выпускного отверстия сформированы в виде гибких участков 22, которые могут изгибаться и деформироваться.
Как показано на Фиг.2 и 3, переключатель 10 по воплощению включает привод 11 с прямолинейным типом перемещения. Различные типы приводов могут быть использованы в качестве привода 11, такие как привод с использованием давления текучей среды и привод, который преобразует вращательное движение двигателя в прямолинейное движение.
Привод 11 включает цилиндрическое тело 11а, закрепленное на шасси кузова 1а транспортного средства, так чтобы привод 11 не сталкивался с колпаком 19 колесной арки и подвесным механизмом S. Привод 11 также включает шатун 11b, который может выступать и возвращаться обратно в корпус 11а. В данном воплощении, привод 11 установлен так, что шатун 11b перемещается в продольном направлении кузова 1а транспортного средства. Конечно, конкретный способ установки может быть различным образом модифицирован. Конец шатуна 11b прикреплен к участку воздуховода 9 вблизи выпускного отверстия 9о посредством соединительного элемента 12.
Привод 11 находится в положении, когда его шатун 11b возвращен в исходное положение. В этот момент, выпускное отверстие 9о воздуховода 9 расположено в положении А, направленном на тормозное устройство. Более конкретно, выпускное отверстие 9о расположено так, что центральная ось CL выпускного отверстия 9о пересекается с поверхностью тормозного диска 5а тормозного устройства 5 (по существу под прямым углом в воплощении).
С другой стороны, как показано пунктирной линией на Фиг.3, если шатун 11b привода 11 выдвигается, возможно перемещать выпускное отверстие 9о воздуховода 9 и располагать выпускное отверстие 9о в положении В, направленном к пневматической шине 3А. Более конкретно, центральная ось CL выпускного отверстия 9о расположена так, что она пересекается с внутренней боковиной 3b пневматической шины 3А. То есть, воздух выходит из выпускного отверстия 9о устройства 8 охлаждения в направлении к углублениям 13 боковины 3b.
Когда транспортное средство движется при низком давлении воздуха или транспортное средство движется на спущенной шине, область шины 3, расположенная с внутренней стороны транспортного средства относительно экватору С шины, может выделять больше тепла, вследствие влияния основной центровки колеса. Таким образом, предпочтительно выпускать воздух из выпускного отверстия 9о в область пневматической шины 3А, расположенную с внутренней стороны транспортного средства по сравнению с экватором С шины, и в направлении углублений 13.
Также возможно обеспечение выпускного отверстия 9о в верхней области пневматической шины 3А и выпускать воздух к протектору 3а. Множество выпускных отверстий 9о может быть расположено в каждой ответвленной трубе, и воздух можно подавать к протектору 3а и боковине 3b одновременно, для более эффективного охлаждения пневматической шины 3А.
Как показано на Фиг.1, детектирующий сигнал устройства 7 для отслеживания давления воздуха, расположенного на каждом колесе 2, поступает к устройству 14 управления. Устройство 14 управления определяет и иденфицирует как шину с низким давлением воздуха или спущенную шину, пневматическую шину 3А, давление воздуха которой становится ниже, чем заранее заданная величина, исходя из входного детектирующего сигнала; устройство 14 управления управляет переключателем 10 этой шины и обеспечивает выпуск по меньшей мере части воздуха из воздуховода 9 к пневматической шине 3А.
Действие устройства 8 охлаждения по воплощению вышеуказанной конфигурации описано далее.
Сначала, когда колеса 2 транспортного средства 1А обычно движутся при соответствующем давлении Р2 воздуха, предполагают, что тепло, выделяющееся в шине 3, не влияет на долговечность. Таким образом, в таком состоянии, устройство 14 управления специально не управляет переключателем 10. Таким образом, воздух, забираемый отверстием 9i для отбора воздуха воздуховода 9, поступает к тормозным устройствам 5 колес 2 через ответвленные трубки 9a-9d. В связи с этим, тормозные устройства 5 охлаждаются, и их тормозное действие улучшается.
Затем, когда переднее правое колесо 2FR наезжает на гвоздь и давление воздуха в пневматической шине 3А переднего правого колеса 2FR снижается, например, до давления Р1 воздуха, устройство 14 управления определяет, что давление воздуха в пневматической шине 3А переднего правого колеса 2FR становится ниже, чем заранее заданное давление воздуха, исходя из входного детектирующего сигнала устройства 7 для отслеживания давления воздуха, и устройство 14 управления выдает управляющий сигнал на переключатель 10, обеспечивая выдвижение шатуна 11b. В связи с этим, как показано пунктирной линией на Фиг.3, выпускное отверстие 9о ответвленной трубки 9а переходит в положение В, направленное к боковине 3b пневматической шины 3А. Таким образом, в ходе движения транспортного средства 1А, возможна подача всего воздуха, проходящего через ответвленную трубку 9а, к боковине 3b пневматической шины 3А с низким давлением воздуха, снабженной углублениями 13.
Таким образом, благодаря устройству 8 охлаждения по воплощению, в ходе нормального движения транспортного средства, при котором давление воздуха в пневматической шине 3А не снижено, воздух, проходящий через воздуховод 9, выходит к тормозному устройству 5, расположенному на каждом колесе 2, тем самым улучшая эффект торможения. С другой стороны, когда давление воздуха в пневматической шине 3А снижается, воздух, проходящий через воздуховод 9, выходит к пневматической шине 3А для охлаждения шины, тем самым замедляя подъем температуры. В случае колеса с пневматической шиной 3А, накаченного до нормального внутреннего давления, воздух выходит к тормозному устройству 5, как и ранее. Следовательно, возможно непрерывно препятствовать избыточному нагреву тормозного устройства 5.
Предпочтительно, когда шина представляет собой самонесущую шину, давление воздуха Р1, при котором действует устройство 8 охлаждения, задают соответствующим состоянию прокола, при котором тепловыделение является наиболее значительным. С другой стороны, когда шина не является самонесущей шиной, давление воздуха Р1 может быть задано равным более низкому давлению воздуха (приблизительно 50% от нормального внутреннего давления согласно техническим характеристикам), чем нормальное внутреннее давление (например, «максимальное давление воздуха» в системе JATMA (Японская ассоциация производителей автомобильных шин), максимальное значение, приведенное в таблице «Пределы нагрузок шин при различных давлениях холодной накачки» в системе TRA (Ассоциация изготовителей шин и ободьев, США), и «давление накачки» в ETRTO (Европейская техническая организация по ободам и шинам).
В данном воплощении в качестве газа G используют воздух, но если газ G может охлаждать пневматическую шину 3А, кроме воздуха могут быть использованы различные виды газов. Например, также возможно обеспечить, в транспортном средстве 1А газовый баллон, который вмещает газ, отличный от воздуха, чтобы выпускать газ G к пневматической шине 3А с низким давлением воздуха.
Для охлаждения пневматической шины 3А при движении, необходимо, чтобы температура газа G была ниже, чем температура шины, в частности ниже, чем температура протектора 3а или боковины 3b. С учетом этого, предпочтительно газ G выпускают к пневматической шине 3А при температуре 60°С или менее, более предпочтительно, 50°С или менее и, более предпочтительно, 40°С или менее. Как показано на Фиг.1, для снижения температуры воздуха, теплообменник 20, такой как промежуточный охладитель, может быть установлен в каком-либо месте воздуховода 9.
Хотя переключатель 10 переключают сразу, и воздух выпускают к пневматической шине 3А, когда давление воздуха в пневматической шине 3А снижается до Р1 в данном воплощении, настоящее изобретение не ограничено этим воплощением. Также возможно выводить управляющий сигнал на переключатель 10, спустя заранее заданное время после снижения давления воздуха в пневматической шине 3А. Благодаря такой конфигурации, воздух подают к пневматической шине 3А после того, как шина выделит значительное количество тепла, и можно охлаждать тормозное устройство 5 до самых последних минут.
На Фиг.10 и 11 представлено другое воплощение транспортного средства 1А по первому аспекту изобретения.
В данном воплощении переключательные клапаны 15 в качестве переключателя 10 присоединены ниже ответвленных трубок 9a-9d воздуховода 9. Первая ответвленная трубка 16, содержащая выпускное отверстие 9о, расположенное в позиции А, направленной к тормозному устройству, и вторая ответвленная трубка 17, содержащая выпускное отверстие 9о, расположенное в положении В, направленном к боковине 3b пневматической шины 3А, присоединены к каждому переключательному клапану 15. Переключательный клапан представляет собой соленоидный клапан и позволяет подавать воздух, проходящий через воздуховод 9, к первой ответвленной трубке 16 или второй ответвленной трубке 17 посредством переключения с помощью устройства 14 управления.
Благодаря устройству 8 охлаждения по воплощению, при нормальном движения, когда давление воздуха в пневматической шине 3А не снижено, устройство 14 управления устанавливает переключательный клапан 15 так, что воздух в воздуховоде 9 проходит через первую ответвленную трубку 16. Тогда можно выпускать воздух, проходящий через воздуховод 9, к тормозному устройству 5, расположенному на каждом колесе 2, и эффект торможения может быть улучшен.
С другой стороны, когда давление воздуха в одной из пневматических шин 3А снижено, устройство 14 управления выдает сигнал переключения на переключательный клапан 15 колеса 2, давление воздуха которого снизилось, и переключательный клапан 15 переходит в такое положение, что воздух в воздуховоде 9 выходит во вторую ответвленную трубку 17. Тогда воздух, проходящий через воздуховод 9, выходит к боковине 3d пневматической шины 3А, снабженной углублениями 13, и в конечном счете, возможно охлаждение пневматической шины 3А при движении с низким давлением воздуха.
Клапан, который может подавать воздух как в первую ответвленную трубку 17, так и во вторую ответвленную трубку 17 и который может изменить отношение подачи в трубках 16 и 17, может быть использован в качестве переключательного клапана 15. Благодаря такой конфигурации, например, 80% воздуха в воздуховоде 9 можно выпускать к пневматической шине 3А и 20% воздуха можно выпускать к тормозному устройству и возможно предотвратить тепловыделение как в пневматической шине 3А, так и в тормозном устройстве 5, в зависимости от ситуации.
Хотя выше описаны конкретные воплощения транспортного средства 1А по первому аспекту изобретения, изобретение не ограничено этими воплощениями и может быть реализовано с различными несущественными изменениями. В качестве других вариантов реализации настоящее изобретение предусматривает по меньшей мере следующие варианты.
Вариант 1
В соответствии с вышеуказанными воплощениями, устройство 8 охлаждения также охлаждает тормозное устройство. В качестве альтернативы, устройство 8 охлаждения также может обеспечивать выпуск части воздуха по направлению к устройству внутри автомобиля, выделяющему тепло, такому как турбина воздушного нагнетателя или радиатор, вместо тормозного устройства.
Вариант 2
В соответствии с вышеуказанными воплощениями, все колеса 2 снабжены выпускными отверстиями 9о, которые могут подавать газ G. В случае переднеприводного транспортного средства с передним расположением двигателя, устройство 8 охлаждения может быть расположено только на передних колесах, которые являются ведущими колесами с большой нагрузкой на мост и на которых операции перекачивания по трубам легко осуществить.
Вариант 3
В соответствии с вышеуказанными воплощениями, устройство 14 управления автоматически регулирует операцию подачи воздуха к пневматической шине 3А. Альтернативно, переключатель режима работы (не показан) для приведения в действие устройства охлаждения, может быть расположен под сиденьем водителя, и сигнал переключателя режима работы подают на устройство 14 управления. В соответствии с данной конфигурацией, возможно принудительно и вручную подавать воздух к любой шине с помощью дистанционного управления от сиденья водителя.
Вариант 4
Устройство 8 охлаждения может обеспечивать подачу газа для охлаждения пневматической шины 3А снаружи даже перед тем, как давление воздуха в пневматической шине 3А снизится. Также в данном случае, поскольку тепловыделение в шине подавляют, потери энергии снижаются и сопротивление качению снижается. Следовательно, экономия топлива транспортного средства 1А может быть повышена.
Пример А
Чтобы подтвердить эффект первого аспекта изобретения, испытания при движении на спущенной шине осуществляли с использованием следующих транспортных средств. Транспортные средства имели по существу одинаковые технические характеристики, за исключением указанных в таблицах. Технические характеристики транспортных средств описаны ниже.
3
Транспортное средство: заднеприводной японский автомобиль с объемом двигателя 4300 см
Размер шины (все колеса): самонесущая шина 245/40R18
Технические характеристики углублений: как описано в таблице 1
Нагрузка на переднее колесо: 5,29 кН
Нагрузка на заднее колесо: 5,39 кН
Угол развала передних колес: 1° (отрицательный)
Транспортные средства обеспечены устройствами охлаждения
При испытаниях движения на спущенной шине, переднее правое колесо имело проколотую шину с давлением воздуха 0 (давление воздуха других трех шин составляло 230 кПа); на транспортных средства осуществляли непрерывное движение по маршруту испытаний на спущенной шине по сухому дорожном покрытию (погода: ясная погода, температура 24°С) со средней скоростью движения 80 км/ч и определяли дистанцию пробега на спущенной шине до момента выхода из строя шины. В каждом транспортном средстве, например, устройство охлаждения всегда работало в ходе испытаний и воздух подавали к боковине проколотой шины с внутренней стороны транспортного средства при средней скорости ветра приблизительно 50,4 км/ч. Эксплуатационные испытания осуществляли также для сравнительного примера 1А (углубления отсутствовали и устройство охлаждения не работало), сравнительного примера 2а (углубления отсутствовали и устройство охлаждения работало) и сравнительного примера 3А (углубления были обеспечены и устройство охлаждения не работало). Результаты представлены в виде показателей, в которых дистанцию пробега сравнительного примера 2А принимали за 100. Чем больше величина, тем лучше результат.
Результаты испытаний представлены в таблице 1. На Фиг.12 представлено отношение между показателями дистанции пробега и температурами шин сравнительных примеров 1А и 2А и примера 1А в качестве показательных примеров. Температура представляет собой температуру среды в шине, измеренную в области воздушного клапана шины с помощью датчика температуры.
Результаты испытаний подтверждают, что подъем температуры каждого транспортного средства по примерам изобретения при движении на спущенной шине подавляется в течении длительного периода. В соответствии с этим, можно ожидать, что долговечность заметно улучшится.
Таблица 1
Сравнительный пример 1А
Сравнительный пример 2А
Сравнительный пример 3А
Пример 1А
Пример 2А
Пример 3А
Пример 4А
Пример 5А
Диаметр углубления D, мм
-
-
8
8
8
8
10
8
Глубина углубления е, мм
-
-
1
1
1,5
2
2
2,5
Теплопроводность резины боковины
0,28
0,28
0,28
0,28
0,28
0,28
0,28
0,28
Теплопроводность бокового усиливающего слоя резины
0,28
0,28
0,28
0,28
0,28
0,28
0,28
0,28
Диаметр нижней поверхности d, мм
-
-
6
6
6
4
7
6
Работа устройства охлаждения
Не работает
Работает
Не работает
Работает
Работает
Работает
Работает
Работает
Дистанция пробега (показатель)
65
100
80
200
250
160
185
170
Далее описано транспортное средство 1 В по второму аспекту изобретения.
На Фиг.13 представлен схематический вид воплощения транспортного средства 1В по второму аспекту изобретения. Транспортное средство 1В представляет собой четырехколесный автомобиль (легковой автомобиль), подобный транспортному средству 1А, и кузов 1а транспортного средства содержит четыре колеса 2, т.е. переднее правое колесо 2FR, переднее левое колесо 2FL, заднее правое колесо 2RR и заднее левое колесо 2RL. Как показано на Фиг.14 и 15, каждое колесо 2 включает пневматическую шину 3D и обод 4 колеса, на который установлена пневматическая шина 3D.
Транспортное средство 1А по первому аспекту изобретения и транспортное средство 1В по второму аспекту изобретения отличаются установленными на них пневматическими шинами. Более конкретно, необходимо, чтобы в пневматической шине 3А, установленной на транспортное средство 1А по первому аспекту изобретения, было сформированы углубления 13 на внешней поверхности по меньшей мере одной из боковин 3b. С другой стороны, необходимо, чтобы в пневматической шине 3В, установленной на транспортное средство 1В по второму аспекту изобретения, часть внешней поверхности боковины 3b была сформирована из резины с хорошей теплопроводностью, которая обладает теплопроводностью 0,40 Вт/(м К) или более.
Как показано на Фиг.16 в увеличенном виде, пневматическая шина 3В включает протектор 3а, боковины 3b, борта 3с, каркас 3е и слой 3f брекерного пояса, подобно пневматической шине 3А.
В данном воплощении пневматическая шина 3В выполнена в виде самонесущей шины, в которой боковой усиливающий слой 3 резины с поперечным сечением по существу в виде полумесяца, расположен в каждой боковине 3b внутри каркаса 3е, подобно пневматической шине 3А. Однако, совершенно нет необходимости в том, чтобы транспортное средство 1В по второму аспекту изобретения содержало самонесущую шину.
Пневматическая шина 3D включает резину TG протектора, расположенную на внешней стороне слоя 3f брекерного пояса протектора 3а, резину SG боковины, расположенную на внешней стороне каркаса 3е боковины 3b и проходящую радиально внутрь и наружу шины, и резину BG борта, соединенную с резиной SG боковины и расположенную на борту 3с.
По меньшей мере часть внешней поверхности по меньшей мере одной из боковин 3b изготовлена из резины с хорошей теплопроводностью, обладающей теплопроводностью 0,40 Вт/(м·К) или более. В пневматической шине 3В по воплощения, пара резиновых элементов SG боковины, расположенных с обеих сторон экватора С шины, выполнена из резины с хорошей теплопроводностью. Таким образом, внешняя поверхность боковины 3b выполнена из резины с хорошей теплопроводностью. Такая резина с хорошей теплопроводностью может быть легко получена путем сшивания резиновых смесей, включающих каучуковую основу и, например, теплопроводные материалы, распределенные в каучуковой основе.
Таким образом, в пневматической шине 3 В тепло шины, выделяющееся при движении, например, тепло бокового усиливающего слоя 3g резины, выделяющееся, когда транспортное средство движется при низком внутреннем давлении или когда транспортное средство движется с полностью спущенной шиной, легко отводят к внешней поверхности боковины 3b через резину SG боковины с хорошей теплопроводностью, прилегающую к боковому усиливающему слою 3g резины, через каркас 3е. Шина контактирует с атмосферой и тепло выходит наружу. Таким образом, подъем температуры пневматической шины 3В в ходе движения подавляют и долговечность шины улучшают.
Для более эффективного проявления указанного выше эффекта, предпочтительно теплопроводность резины с хорошей теплопроводностью составляет 0,45 Вт/(м·К) или более, более предпочтительно, 0,70 Вт/(м·К) или более. Если большое количество теплопроводного материала вводят для улучшения теплопроводности, ухудшается износостойкость, возрастают твердость резины и тангенс угла потерь tanδ, и комфортность вождения и сопротивление качению могут ухудшаться. С этой точки зрения, верхний предел теплопроводности резины с хорошей теплопроводностью предпочтительно составляет 0,40 Вт/(м·К) или менее.
В пневматической шине 3В по воплощению, как резину TG протектора, так и резину BG борта, изготавливают из резины с низкой теплопроводностью, обладающей теплопроводностью менее 0,40 Вт/(м·К). Таким образом, в пневматической шине 3В по воплощению, комфортность вождения не ухудшается и износостойкость резины TG протектора, которая вступает в контакт с поверхностью дороги и резины BG борта, которая вступает в контакт с ободом 4 колеса, не ухудшается.
По меньшей мере часть, предпочтительно весь боковой усиливающий слой 3g резины, может быть выполнен из резины с хорошей теплопроводностью. В данном случае, тепло указанного бокового усиливающего слоя 3g резины более эффективно отводят к внешней поверхности боковины 3b и дополнительно улучшают эффект рассеяния тепла.
В этом описании теплопроводность резиновых материалов измеряют с помощью измерительного устройства «QTM-D3», выпускаемого Kyoto Electronics Manufacturing Co, Ltd при следующих условиях:
Температура измерения: 25°С
Время измерения: 60 сек.
Испытываемые образцы: пластина 100 мм длиной, 50 мм шириной и 10 мм толщиной, и поверхность пластины гладкая.
Примерами каучуковой основы резины с хорошей теплопроводностью являются натуральный каучук (НК), эпоксидированный натуральный каучук (ЭНК), полибутадиеновый каучук (БК), сополимер стирола и бутадиена (СБК), полиизопреновый каучук (ИК), сополимер изобутилена и изопрена (ИИК), сополимер акрилонитрила и бутадиена (НБК), полихлоропреновый каучук (ХК), сополимер стирола, изопрена и бутадиена (СИБК), сополимер стирола и изопрена и сополимер изопрена и бутадиена. Их можно использовать по отдельности, или два или более из них можно использовать совместно. С точки зрения сопротивления раздавливанию и обрабатываемости, диеновый каучук является предпочтительным в качестве каучуковой основы. Количество диенового каучука от общего количестве каучуковой основы предпочтительно составляет 40 масс.% или более и, более предпочтительно, 60 масс.% или более.
Примерами теплопроводных материалов являются металлические порошки, порошки оксидов металлов (например, сферический оксид алюминия без дефектов), металлическое волокно и углеродное волокно. Теплопроводность отдельного теплопроводного материала предпочтительно составляет 100 Вт/(м·K) или более и, более предпочтительно, 120 Вт/(м·К) или более.
Особенно предпочтительным теплопроводным материалом является углеродное волокно из каменноугольного пека. Исходным материалом углеродного волокна из каменноугольного пека являются жидкие кристаллы, в которых молекулы ориентированы в одном направлении. Таким образом, такое углеродное волокно обладает высокой теплопроводностью, и углеродное волокно, в котором теплопроводность в аксиальном направлении волокна составляет 500 Вт/(м·К) или более, является особенно предпочтительным. Если углеродные волокна распределены в каучуковой основе, легко получить резину, обладающую высокой теплопроводностью.
Углеродное волокно из каменноугольного пека получают путем графитизации пекового волокна. Примерами исходного материала для пекового волокна являются каменноугольная смола, каменноугольный пек и материал на основе сжиженного угля. Один пример способа получения углеродного волокна из каменноугольного пека описан в патентной заявке Японии №Н7-331536.
В качестве углеродного волокна из каменноугольного пека, особенно предпочтительным является углеродное волокно, в котором полиароматические молекулы образуют слои. Конкретным примером предпочтительного углеродного волокна из каменноугольного пека является волокно под торговой маркой «К6371», выпускаемое Mitsubishi Plastics, Inc.
Средний диаметр углеродного волокна из каменноугольного пека не ограничен особым образом, но чтобы получить хорошую диспергируемость в каучуковой основе, средний диаметр предпочтительно составляет 1 мкм или более, более предпочтительно, 3 мкм или более и, более предпочтительно, 5 мкм или более, а верхний предел предпочтительно составляет 80 мкм или менее, более предпочтительно, 30 мкм или менее и, более предпочтительно, 20 мкм или менее.
Средняя длина углеродных волокон из каменноугольного пека не ограничена особым образом, но чтобы получить хорошую диспергируемость в каучуковой основе, средняя длина предпочтительно составляет 0,1 мм или более, более предпочтительно, 1 мм или более, более предпочтительно, 4 мм или более, а верхний предел предпочтительно составляет 30 мм или менее, более предпочтительно, 15 мм или менее и, более предпочтительно, 10 мм или менее.
Средний диаметр и средняя длина могут быть измерены при наблюдении поперечных сечений резины SG боковины с помощью электронного микроскопа.
С точки зрения теплопроводности резины SG боковины и комфортности вождения пневматической шины 3В, аспектное отношение (средняя длина/средний диаметр) углеродных волокон из каменноугольного пека предпочтительно составляет 100 или более и, более предпочтительно, 300 или более. С точки зрения диспергируемости углеродного волокна, верхний предел аспектного отношения предпочтительно составляет 2000 или менее и, более предпочтительно, 1000 или менее.
Для получения превосходной теплопроводности, количество теплопроводного материала предпочтительно составляет 1 масс.ч. или более на 100 масс.ч. каучуковой основы, более предпочтительно, 5 масс.ч. или более и, еще более предпочтительно, 10 масс.ч. или более. Если количество теплопроводного материала слишком велико, это не является предпочтительным, поскольку возрастает твердость резины SG боковины и тангенс угла потерь tanδ. С этой точки зрения, количество теплопроводного материала предпочтительно составляет 60 масс.ч. или менее на 100 масс.ч. каучуковой основы, более предпочтительно, 50 масс.ч. или менее и, еще более предпочтительно, 40 масс.ч. или менее.
Резиновая смесь для получения резины с хорошей теплопроводностью включает серу. Молекулы каучука сшивают с помощью серы. Резина с хорошей теплопроводностью может быть сшита с помощью электронного пучка.
Резиновая смесь для получения резины с хорошей теплопроводностью может включать ускоритель вулканизации, наряду с серой. Примерами ускорителя вулканизации являются ускорители вулканизации на основе сульфенамида, ускорители вулканизации на основе гуанидина, ускорители вулканизации на основе тиазола, ускорители вулканизации на основе тиурама и ускорители вулканизации на основе дитиокарбамата. Особенно предпочтительным ускорителем вулканизации является ускоритель вулканизации на основе сульфенамида. Конкретными примерами ускорителя вулканизации на основе сульфенамида являются N-циклогексил-2-бензотиазолил сульфенамид, N-трет-бутил-2-бензотиазолил сульфенамид и N,N'-дициклогексил-2-бензотиазолил сульфенамид.
Резиновая смесь может включать армирующий материал. Обычным примером армирующего материала является сажа и возможно использование, например, сажи FEF, GPF, HAF, ISAF и/или SAF. С точки зрения прочности резины SG боковины, количество сажи предпочтительно составляет 5 масс.ч. или более на 100 масс.ч. каучуковой основы и, более предпочтительно, 15 масс.ч. или более. С точки зрения смешиваемости резиновой смеси, верхний предел количества сажи предпочтительно составляет 50 масс.ч. или менее и, более предпочтительно, 40 масс.ч. или менее.
В резиновой смеси для резины с хорошей теплопроводностью может быть использован диоксид кремния, наряду с сажей или вместо сажи. Сухой диоксид кремния или влажный диоксид кремния может быть использован в качестве диоксида кремния. Стеариновая кислота, оксид цинка, ингибитор старения, воск или вещество для улучшения перекрестного сшивания при необходимости добавляют в резиновую смесь для резины с хорошей теплопроводностью.
В данном воплощении внешняя поверхность боковины 3b сформирована в виде гладкой поверхности (могут быть включены небольшие выпукло-вогнутые элементы отделки, включая такие элементы, как буквы, графические знаки и символы), подобно традиционной шине. Однако, чтобы дополнительно улучшить эффект рассеяния тепла и подавить подъем температуры, углубления 13 такой же конфигурации, как описано для транспортного средства 1А, могут быть сформированы на внешней поверхности боковины 3b, как показано на Фиг.17.
Также можно предпочтительно использовать обод 4 колеса, на который установлена пневматическая шина 3В, такой же конфигурации, как обод 4 колеса, описанный для транспортного средства 1А. Данный обод 4 колеса также закреплен на ступице (не показана) через тормозное устройство 5, включающее тормозной диск 5 и суппорт 5b, подобно транспортному средству 1А. Ступица установлена на шарнире 6 посредством подшипника, и шарнир 6 выполнен с возможностью вертикального перемещения и поворота на кузове 1а транспортного средства посредством подвесного механизма S.
Транспортное средство 1В по второму аспекту изобретения снабжено устройством 8 охлаждения. Устройство 8 охлаждения обеспечивает выпуск газа G к внешней поверхности резины SG боковины, выполненной из резины с хорошей теплопроводностью, тем самым охлаждая шину снаружи. В данном воплощении, как показано на Фиг.13, транспортное средство 1В снабжено устройством 7 для отслеживания давления воздуха, которое регистрирует давление воздуха в каждом колесе 2, как и в транспортном средстве 1А. Когда давление воздуха в пневматической шине 3В снижается, начинает работать устройство 8 охлаждения. Устройство 7 для отслеживания давления воздуха и устройство 8 охлаждения такой же конфигурации, как устройства, описанные для транспортного средства 1А, могут быть предпочтительно использованы в качестве устройства 7 для отслеживания давления воздуха и устройства 8 охлаждения, используемых в транспортном средстве 1В.
В транспортном средстве 1В по второму аспекту изобретения также газ выпускается снаружи к боковине 3b шины 3В, которая движется при пониженном давлении воздуха, когда повышено тепловыделение. Таким образом, возможно отводить тепло и охлаждать шину 3В. Более того, поскольку внешняя поверхность боковины 3b шины 3В изготовлена из резины с хорошей теплопроводностью, тепло шины 3D более эффективно рассеивается и долговечность шины существенно улучшается благодаря совместному действию такой резины с устройством 8 охлаждения.
Таким образом, в транспортном средстве 1В также возможно подавить тепловыделение в пневматической шине 3В, которая движется при низком давлении воздуха, и значительно улучшить долговечность без излишнего увеличения вертикального коэффициента упругости шины 3В (т.е., без излишнего ухудшения комфортности вождения). В частности, когда шина 3В является самонесущей шиной, возможно заметно увеличить дистанцию пробега на спущенной шине и/или скорость движения на спущенной шине.
Хотя выше описано воплощение транспортного средства 1В по второму аспекту изобретения, настоящее изобретение не ограничено этим воплощением, и изобретение можно реализовать с различными несущественными изменениями. В качестве других вариантов реализации настоящее изобретение предусматривает по меньшей мере следующие варианты.
Вариант 1
В воплощении устройство 8 охлаждения также охлаждает тормозное устройство. В качестве альтернативы, устройство 8 охлаждения также может обеспечивать выпуск части воздуха по направлению к устройству внутри автомобиля, выделяющему тепло, такому как турбина воздушного нагнетателя или радиатор, вместо тормозного устройства.
Вариант 2
В соответствии с вышеуказанными воплощениями, все колеса 2 снабжены выпускными отверстиями 9о, которые могут подавать газ G. В случае переднеприводного транспортного средства с передним расположением двигателя, устройство 8 охлаждения может быть расположено только на передних колесах, которые являются ведущими колесами с большой нагрузкой на мост и на которых операции перекачивания по трубам легко осуществить.
Вариант 3
В соответствии с вышеуказанными воплощениями, устройство 14 управления автоматически регулирует операцию подачи воздуха к пневматической шине 3В. Альтернативно, переключатель режима работы (не показан) для приведения в действие устройства охлаждения, может быть расположен под сиденьем водителя, и сигнал переключателя режима работы подают на устройство 14 управления. В соответствии с данной конфигурацией, возможно принудительно и вручную подавать воздух к любой шине с помощью дистанционного управления от сиденья водителя.
Вариант 4
Устройство 8 охлаждения может обеспечивать подачу газа для охлаждения пневматической шины 3В снаружи даже перед тем, как давление воздуха в пневматической шине 3В снизится. Также в данном случае, поскольку тепловыделение в шине подавляют, потери энергии снижаются и сопротивление качению снижается. Следовательно, экономия топлива транспортного средства 1А может быть повышена.
Вариант 5
Резина SG боковины может быть сформирована из множества внутренних и внешних слоев в аксиальном направлении шины, ее наружный слой может быть изготовлен из резины с хорошей теплопроводностью, а другие слои могут быть изготовлены из резины с низкой теплопроводностью.
Пример В
Чтобы подтвердить эффект второго аспекта изобретения, испытания при движения на спущенной шине осуществляли с использованием следующих транспортных средств. Транспортные средства имели по существу одинаковые технические характеристики, за исключением указанных в таблицах. Технические характеристики транспортных средств описаны ниже.
3
Транспортное средство: заднеприводной японский автомобиль с объемом двигателя 4300 см
Размер шины (все колеса): самонесущая шина 245/40R18
Конструкция шины: как показано на Фиг.6
Теплопроводность различных видов резины шины: как показано в таблицах 2 и 3.
Нагрузка на переднее колесо: 5,29 кН
Нагрузка на заднее колесо: 5,39 кН
Угол развала передних колес: 1° (отрицательный)
Транспортные средства обеспечены устройствами охлаждения
Технические характеристики примеров и сравнительных примеров приведены ниже.
Шина примера В
Следующие компоненты смешивали в смесителе Бенбери: 60 масс.ч. натурального каучука (RSS#3); 40 масс. ч. полибутадиена (под торговой маркой «BR150B», выпускаемой Ube Industries, Ltd.), 20 масс.ч. сажи FEF (под торговой маркой «Diabaick E», выпускаемой Mitsubishi Chemical Corporation); углеродное волокно на основе каменноугольного пека (под торговой маркой «К6371Т», выпускаемой Mitsubishi Plastics, Inc.) в количествах (масс.ч.), представленных в таблицах 2 и 3, в качестве теплопроводного материала; 1,5 масс.ч. ингибитора старения (под торговой маркой «Antigen 6C», выпускаемой Sumitomo Chemical., Ltd.); 1,0 масс.ч. другого ингибитора старения (под торговой маркой «Antigen FR», выпускаемой Sumitomo Chemical., Ltd.); 3 масс.ч. оксида цинка (под торговой маркой «zinc oxide type 2» выпускаемой Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd.) и 1,0 масс.ч. стеариновой кислоты (под торговой маркой «Tsubaki», выпускаемой NOF Corporation). Из этих компонентов получали резиновую смесь. Данную резиновую смесь перемешивали на открытых валках и в таком состоянии добавляли 5 масс.ч. порошка серы (выпускаемой Karuizawa lou Kabushiki Kaisha), 2 масс.ч. ускорителя вулканизации (под торговой маркой «NOCCELER NS», выпускаемой Ouchi Shinko Chemical Industrial Co., Ltd.) и 2 масс.ч. способствующей ускорению вулканизации добавки (под торговой маркой «TACKIROL V-200», выпускаемой Taoka Chemical Co., Ltd.). Данную резиновую смесь экструдировали и получали резиновый лист для резины боковины. Данный резиновый лист и другие резиновые элементы собирали и получали сырую шину (несшитая шина). Эту сырую шину помещали в форму, подвергали воздействию давления и нагревали, и получали самонесущую шину примера по изобретению. Резину протектора и резину борта изготавливали из резины с низкой теплопроводностью. Что касается бокового усиливающего слоя резины, углеродное волокно из каменноугольного пека смешивали в соответствии с техническими характеристиками, представленными в таблицах 2 и 3, и регулировали их теплопроводность. Максимальная толщина бокового усиливающего слоя резины составляла 10 мм.
Сравнительный пример 2А
Пневматические шины согласно сравнительному примеру 2А в таблице 1 с резиной боковины, выполненной из резины с низкой теплопроводностью, устанавливали на все колеса, и работало устройство охлаждения.
Сравнительный пример 3В
Пневматические шины с резиной боковины, выполненной из резины с хорошей теплопроводностью, устанавливали на все колеса и устройство охлаждения не работало.
При испытаниях движения на спущенной шине, переднее правое колесо имело проколотую шиной с давлением воздуха 0 (давление воздуха других трех шин составляло 230 кПа), транспортное средство осуществляло непрерывное движение по маршруту испытаний с высокоскоростным движением по сухому дорожном покрытию (погода: ясная погода, температура 24°С) со средней скоростью движения 80 км/ч и определяли дистанцию пробега на спущенной шине до момента выхода из строя шины. В транспортных средствах по примерам изобретения устройство охлаждения всегда работало в ходе испытаний, и воздух подавали к боковине проколотой шины с внутренней стороны транспортного средства при средней скорости ветра приблизительно 50,4 км/ч. Результаты представлены в виде показателей, где дистанцию сравнительного примера 2А принимали за 100. Чем больше величина, тем лучше результат.
Результаты испытаний представлены в таблицах 2 и 3.
Результаты испытаний подтверждают, что подъем температуры каждого транспортного средства согласно примерам по изобретению, при движении на спущенной шине, подавляли в течение длительного времени, и вследствие этого, можно ожидать улучшения долговечности.
Таблица 2
Сравнительный пример 2А
Сравнительный пример 3В
Пример 1В
Пример 2В
Пример 3В
Пример 4В
Пример 5В
Пример 6В
Пример 7В
Наличие или отсутствие углублений на внешней поверхности боковины
Нет
Нет
Нет
Нет
Нет
Нет
Нет
Нет
Нет
Количество теплопроводного материала в резине боковины, масс.ч.
0
5
5
10
30
40
50
30
30
Количество теплопроводного материала в резине бокового усиливающего слоя, масс.ч.
0
0
0
0
0
0
0
10
30
Теплопроводность резины боковины, Вт/(м·К)
0,28
0,42
0,42
0,48
0,8
0,92
1,12
0,8
0,8
Теплопроводность резины бокового усиливающего слоя Вт/(м·К)
0,28
0,28
0,28
0,28
0,28
0,28
0,28
0,5
0,7
Работает ли устройство охлаждения
Работает
Не работает
Работает
Работает
Работает
Работает
Работает
Работает
Работает
Дистанция пробега (показатель)
100
93
122
126
145
164
190
223
251
Таблица 3
Пример 2В
Пример 8В
Пример 9В
Пример 10В
Пример 11В
Пример 12В
Наличие или отсутствие углублений на внешней поверхности боковины
Нет
Есть
Есть
Есть
Есть
Есть
Диаметр D углубления, мм
-
8
8
8
10
8
Глубина е углубления, мм)
-
1
1,5  2
2
2,5
Диаметр d нижней поверхности, мм
-
6
6
4
7
6
Количество теплопроводного материала в резине боковины, масс.ч.
10
10
10
10
10
10
Количество теплопроводного материала в резине бокового усиливающего слоя, масс.ч.
0
0
0
0
0
0
Теплопроводность резины боковины; Вт/(м·К)
0,48
0,48,
0,48
0.48
0,48
0,48
Теплопроводность резины бокового усиливающего слоя Вт/(м·К)
0,28
0,28
0,28
0,28
0,28
0,28
Работает ли устройство охлаждения
Работает
Работает
Работает
Работает
Работает
Работает
Дистанция пробега (показатель)
126
231
293
201
220
209