ЗИМНЯЯ ШИНА

Настоящая полезная модель относится к зимней шине, содержащей протекторный браслет, блоки которого надлежащим образом выполнены с щелевидными дренажными канавками, выполненными с конфигурацией, обеспечивающей улучшение эксплуатационных характеристик шины на мокрых и сухих поверхностях, при определенных условиях использования, при этом не ухудшается ее способность к держанию дороги на покрытой льдом или снегом поверхности.
В типовой конструктивной конфигурации зимняя шина содержит протекторный браслет, выполненный с множеством окружных и поперечных канавок, ограничивающих соответствующее множество блоков, на каждом из которых, в свою очередь, образовано множество щелевидных дренажных канавок. Как правило, щелевидные дренажные канавки проходят в блоке в радиальной базовой плоскости, по существу перпендикулярной поверхности протектора шины, и их наличие представляет собой один из более очевидных признаков, которые отличают - также с визуальной точки зрения - зимнюю шину от обычных летних шин.
Функция щелевидных дренажных канавок состоит в обеспечении дополнительных краев для сцепления с покрытой снегом поверхностью и удерживания внутри определенного количества снега, который, как известно, имеет более высокий уровень трения о снег на поверхности дороги, чем сам протекторный браслет.
Щелевидные дренажные канавки могут быть образованы в блоках с разными конфигурациями, возможно, в зависимости от эксплуатационных характеристик, которые требуются от шины, и могут, в частности, быть выполнены с конфигурацией, имеющей прямолинейный профиль, или конфигурацией, имеющей волнистый профиль, например, зигзагообразного типа.
Следует понимать, что в данном контексте термин «щелевидная дренажная канавка» означает углубление, выполненное в части протекторного браслета и имеющее ширину, составляющую от 0,1 до 1,5 мм, и глубину, составляющую от 1 до 15 мм, а термин «канавка» означает углубление, выполненное в части протекторного браслета и имеющее ширину, превышающую 1,5 мм, и глубину, превышающую 5 мм.
Кроме того, в данном описании и в приложенной формуле полезной модели утверждается, что поверхность имеет «волнистый» профиль, когда на ней можно идентифицировать чередующуюся последовательность вогнутых и выпуклых участков. Таким образом, любое сечение указанной поверхности порождает в общем кривую линию, образованную чередующейся последовательностью первых и вторых участков с противоположной вогнутостью.
Как особый случай волнистой поверхности, указанные вогнутые и выпуклые участки могут быть образованы последовательностью по-разному расположенных инцидентных плоскостей, при этом линия сечения представлена многоугольной цепью в виде зигзагообразной линии, содержащей первые и вторые прямолинейные отрезки, ориентированные в разных направлениях.
Кроме того, в случае поверхности с волнистым профилем каждый первый и второй отрезок линии сечения имеет «вершину», понимаемую как точка, наиболее удаленная от базовой плоскости, вдоль которой проходит щелевидная дренажная канавка, и каждый вогнутый или выпуклый участок имеет «гребень», то есть линию, образованную всеми вершинами отрезков линии сечения, идентифицированных при изменении плоскости сечения.
В данном описании и в приложенной формуле полезной модели термин «по существу прямолинейный» в том случае, когда он относится к щелевидной дренажной канавке или к профилю поверхности части блока, определяемому щелевидной дренажной канавкой, означает кривую, которая может отклоняться от состояния идеально прямой линии самое большее на величину, равную одной двадцатой от ее общей протяженности в продольном направлении.
В документе JP 11-151914 раскрыта зимняя шина, блоки которой имеют щелевидные дренажные канавки, выполненные с такой формой, что они имеют по существу плоскую поверхность, проходящую от верхней части щелевидной дренажной канавки до промежуточной глубины, после которой щелевидная дренажная канавка разделена на два отдельных ответвления, проходящих с наклоном относительно данной плоской поверхности соответственно в пределах одной и другой частей блока, разделенных щелевидной дренажной канавкой. После износа шины до заранее определенной степени щелевидная дренажная канавка обеспечивает образование между двумя исходными частями блока дополнительной части блока, создающей возможность увеличения общей протяженности линейной развертки щелевидной дренажной канавки и, следовательно, уменьшения ухудшения эксплуатационных характеристик при движении по снегу.
Заявитель удостоверился в том, что волнообразные щелевидные дренажные канавки имеют неоспоримые преимущества по сравнению с простыми прямолинейными щелевидными дренажными канавками, включая то, что при той же протяженности в продольном направлении они имеют большую линейную развертку по сравнению с прямолинейной конфигурацией и, следовательно, сцепляющийся край на покрытой снегом поверхности, который обладает большей протяженностью и который имеет большую способность к удерживанию снега. Дополнительное преимущество конфигурации с волнистым профилем по сравнению с прямолинейной конфигурацией заключается в том, что она имеет большее сопротивление срезывающим напряжениям, параллельным продольному направлению указанной щелевидной дренажной канавки, в результате взаимодействия между частями блока, разделенными щелевидной дренажной канавкой, при их возвратно-поступательном перемещении.
Заявитель также удостоверился в том, что обеспечиваемое шиной держание дороги на покрытой снегом поверхности дороги зависит от степени ее износа, при этом все остальные условия, в частности, такие как используемая резиновая смесь протектора и конфигурация блоков в протекторном браслете («рисунок протектора»), остаются такими же. По мере износа и с течением времени резиновая смесь протектора имеет тенденцию частично терять свою мягкость и эластичность при низких температурах, что отрицательно влияет на обеспечиваемую ею способность к держанию дороги при движении по снегу.
Решение данной проблемы предусматривает выполнение щелевидных дренажных канавок типа тех, которые раскрыты в упомянутом документе JP 11-151914, в которых на заданном расстоянии от поверхности протектора, то есть на заданной глубине, щелевидная дренажная канавка имеет большую протяженность линейной развертки по сравнению с протяженностью линейной развертки, определяемой на поверхности протектора. Однако заявитель в результате наблюдений установил, что конфигурация такого типа, как раскрытая в документе JP 11-151914, а также выполнение извлечения шины из пресс-формы с большими сложностями при ее изготовлении, приводят к дополнительному разделению блока на части, тем самым вызывая потенциальное ухудшение держания дороги шиной при торможении и движении на повороте на мокрой или сухой поверхности дороги.
Заявитель также удостоверился в том, что эксплуатационные характеристики частично изношенных шин, имеющих щелевидные дренажные канавки с волнистым профилем, лучше, чем эксплуатационные характеристики шин с щелевидными дренажными канавками с по существу прямолинейным профилем, с точки зрения держания дороги в боковом направлении, торможения и силы сцепления с дорогой при движении по снегу, при этом все остальные условия остаются такими же.
Тем не менее, заявитель удостоверился в том, что выполнение щелевидных дренажных канавок с волнистым профилем может вызвать проблемы, связанные с чрезмерным абразивным износом поверхности протекторного браслета при подвергании шины внезапному отклонению от курса на высоких скоростях и в случае особенно тяжелых спортивных автомобилей на мокрых и сухих поверхностях дорог.
Таким образом, заявитель осознал, что щелевидная дренажная канавка, имеющая профиль, который изменяется в зависимости от глубины, может обеспечить возможность улучшения эксплуатационных характеристик в зависимости от степени износа шины.
В завершение, заявитель установил, что щелевидная дренажная канавка, выполненная с такой формой, что она имеет в ее части, наружной в радиальном направлении, по существу прямолинейный профиль и в ее части, внутренней в радиальном направлении, волнистый профиль, амплитуда которого постепенно увеличивается по мере увеличения глубины, обеспечивает возможность получения шин, способных обеспечить как хорошие эксплуатационные характеристики при движении по сухим поверхностям, когда шина новая и в случаях очень больших касательных напряжений - при этом предотвращается чрезмерный абразивный износ поверхности, так и хорошие эксплуатационные характеристики при движении по покрытым снегом поверхностям даже при постепенном износе шины.
В частности, в соответствии с ее первым аспектом полезная модель относится к шине, содержащей протекторный браслет, в котором образованы множество канавок, по меньшей мере, один блок, ограниченный указанным множеством канавок, по меньшей мере, одна щелевидная дренажная канавка, образованная в указанном, по меньшей мере, одном блоке и проходящую между верхней частью указанной щелевидной дренажной канавки, которая открывается на поверхности протектора, наружной в радиальном направлении указанного протекторного браслета, и нижней частью указанной щелевидной дренажной канавки, внутренней в радиальном направлении указанного протекторного браслета, при этом указанная, по меньшей мере, одна щелевидная дренажная канавка выполнена с такой формой, чтобы образовать в каждой из частей блока, которые разделены указанной щелевидной дренажной канавкой:
- первую поверхность, которая обращена к другой части блока и проходит от указанной верхней части до промежуточной глубины, которая задана в указанной щелевидной дренажной канавке между указанной верхней частью и указанной нижней частью, и имеет по существу прямолинейный профиль, и
- вторую поверхность, которая обращена к другой части блока, соединена с указанной первой поверхностью, проходит от указанной промежуточной глубины до указанной нижней части и имеет волнистый профиль,
при этом каждый из указанных вогнутых участков и указанных выпуклых участков имеет соответствующий гребень, расстояние от которого до базовой плоскости, в которой лежит первая поверхность, постепенно увеличивается от промежуточной глубины до указанной нижней части.
Заявитель считает, что щелевидные дренажные канавки, образованные таким способом, обеспечивают уменьшение ухудшения эксплуатационных характеристик при движении по покрытым снегом поверхностям дорог даже при постепенном изнашивании протекторного браслета, гарантируя в то же время приемлемую простоту извлечения шины из технологической пресс-формы.
Настоящая полезная модель в его вышеупомянутом аспекте может включать, по меньшей мере, один из предпочтительных признаков, описанных ниже.
Для каждого из указанных вогнутых участков и указанных выпуклых участков расстояние от указанного гребня до указанной базовой плоскости предпочтительно равно нулю на указанной промежуточной глубине.
В одном варианте осуществления для каждого из указанных вогнутых участков и указанных выпуклых участков расстояние от указанного гребня до указанной базовой плоскости увеличивается линейно от промежуточной глубины к указанной нижней части.
Это облегчает операцию извлечения шины из пресс-формы.
Указанные вогнутые участки и указанные выпуклые участки предпочтительно расположены с противоположных сторон указанной базовой плоскости.
Более предпочтительно, если указанные вогнутые участки и указанные выпуклые участки расположены симметрично относительно указанной базовой плоскости.
Таким образом, при протяженности линейной развертки волнистого профиля, остающейся такой же, обеспечивается наименьший возможный размер в поперечном направлении относительно базовой плоскости щелевидной дренажной канавки, в результате чего минимизируется проблема, связанная с извлечением из технологической пресс-формы.
В соответствии с первым предпочтительным вариантом осуществления указанный волнистый профиль образует по существу синусоидальную линию, когда указанная вторая поверхность разрезается инцидентной плоскостью.
В соответствии с альтернативным вариантом осуществления указанный волнистый профиль образует многоугольную цепь в виде зигзагообразной линии, когда указанная вторая поверхность разрезается инцидентной плоскостью.
Указанная многоугольная цепь в виде зигзагообразной линии предпочтительно содержит чередующуюся последовательность соответствующих первых прямолинейных участков и вторых прямолинейных участков, которые по существу параллельны соответственно аксиальному направлению и направлению вдоль окружности, которые заданы в указанном протекторном браслете.
В результате выполнения данной конфигурации каждый участок части блока будет обращен в направлении вдоль окружности или в аксиальном направлении для проявления его способности к держанию дороги, когда шина изношена, на покрытой снегом поверхности дороги наилучшим возможным образом как при повороте, так и при торможении или ускорении.
Кроме того, посредством соответствующего задания определенной длины указанных первых и вторых отрезков можно регулировать различное держание дороги, обеспечиваемое шиной, наиболее подходящим образом в соответствии с действующими в направлении вдоль окружности или в аксиальном направлении, срезывающими напряжениями, отдавая приоритет одним или другим в зависимости от намеченного типа использования.
Более предпочтительно, если указанная щелевидная дренажная канавка проходит в указанном блоке в продольном направлении, которое имеет наклон как относительно аксиального направления, так и относительно направления вдоль окружности, которые заданы в указанном протекторном браслете.
Указанная щелевидная дренажная канавка предпочтительно открывается на ее противоположных определяемых в продольном направлении концах в две канавки, ограничивающие указанный блок, так, что она проходит через указанный блок на всей его ширине.
В частности, предпочтительно, чтобы указанная вторая поверхность была образована в продольном направлении в центральной зоне указанной щелевидной дренажной канавки и была расположена между плоскими поверхностями, которые образованы у противоположных определяемых в продольном направлении концов указанной щелевидной дренажной канавки.
Кроме того, указанные плоские поверхности предпочтительно находятся в одной плоскости с указанной первой поверхностью.
В предпочтительном варианте осуществления зона с указанной промежуточной глубиной расположена на расстоянии от указанной нижней части, составляющем от приблизительно 1 мм до приблизительно 10 мм.
Зона с указанной промежуточной глубиной также предпочтительно расположена на расстоянии от указанной верхней части, составляющем от приблизительно 1 мм до приблизительно 4 мм.
Таким образом, вторая поверхность указанной щелевидной дренажной канавки постепенно появляется на поверхности протектора вследствие износа того слоя протекторного браслета, который является наружным в радиальном направлении, через промежуток времени, который рассматривается как соответствующий типовому времени старения смеси, из которой изготовлена шина, при этом после данного промежутка времени имеет место потеря ее мягкости и упругости.
Указанная вторая поверхность предпочтительно проходит в продольном направлении на расстоянии, составляющем от приблизительно 50% до приблизительно 100% от всей протяженности указанной щелевидной дренажной канавки в продольном направлении.
Другие преимущества и признаки полезной модели станут очевидными из нижеследующего подробного описания предпочтительного варианта его осуществления, приведенного со ссылкой на приложенные чертежи, которые представлены исключительно в качестве неограничивающего примера и на которых:
фиг.1 - схематический вид в перспективе спереди существенной части зимней шины, выполненной в соответствии с настоящей полезной моделью;
фиг.2а - выполненный в увеличенном масштабе и в перспективе схематический вид сверху части блока шины с фиг.1, имеющей щелевидную дренажную канавку;
фиг.2b - выполненный в увеличенном масштабе и в перспективе, схематический вид снизу части блока с фиг.2а,
фиг.3а - выполненный в увеличенном масштабе и в перспективе вид части блока с фиг.2а;
фиг.3b и 3с - виды части блока с фиг.3а при увеличивающемся износе; и
фиг.4 - аналогичный фиг.2b вид части блока, имеющей щелевидную дренажную канавку, образованную в соответствии с разновидностью варианта осуществления шины с фиг.1.
Сначала рассматриваются фиг.1-3с, на которых шина в целом, выполненная в соответствии с настоящей полезной моделью, обозначена ссылочной позицией 1.
Шина 1 содержит каркасную конструкцию, расположенную подобно тороиду вокруг оси Z, брекерный конструктивный элемент, расположенный в радиальном направлении снаружи по отношению к каркасной конструкции, и протекторный браслет 2, который расположен в радиальном направлении снаружи по отношению к указанному брекерному конструктивному элементу и на котором образована поверхность 3 протектора, определяемая как наружная в радиальном направлении поверхность протекторного браслета 2, при этом указанная поверхность предназначена для входа в контакт с поверхностью дороги, по которой должна катиться указанная шина 1.
Протекторный браслет 2 выполнен с множеством канавок, которые все показаны в общем ссылочной позицией 4 и которые ограничивают множество блоков 5, расположенных последовательно в направлении Y вдоль окружности указанного протекторного браслета 2.
Одна или множество щелевидных дренажных канавок 6 выполнены в каждом блоке 5 и проходят в продольном направлении Х, которое в предпочтительном варианте осуществления, описанном в данном документе, имеет наклон как относительно аксиального направления Z, так и относительно направления Y вдоль окружности, заданных в указанном протекторном браслете 2.
Следует понимать, что альтернативные варианты осуществления, в которых форма указанных блоков 5 и расположение щелевидных дренажных канавок 6 выполнены по-другому на протекторном браслете для удовлетворения определенных эксплуатационных требований, могут быть легко получены специалистом в данной области техники.
Каждая щелевидная дренажная канавка 6 предпочтительно открывается на ее противоположных определяемых в продольном направлении концах 6а, 6b в две канавки 4, ограничивающие блок 5, так, что она проходит через указанный блок на всей его ширине.
Кроме того, каждая щелевидная дренажная канавка 6 проходит между верхней частью 7 указанной щелевидной дренажной канавки, открытой на поверхности 3 протектора, и нижней частью 8 указанной щелевидной дренажной канавки, внутренней в радиальном направлении протекторного браслета 2, и образует первую и вторую части блока, показанные соответственно ссылочными позициями 9 и 10, отделенные друг от друга щелевидной дренажной канавкой 6 и расположенные на расстоянии друг от друга, которое остается по существу постоянным вдоль протяженности развертки щелевидной дренажной канавки 6.
Каждая часть 9, 10 блока, в частности, имеет первую поверхность 11, обращенную к другой части блока и проходящую от верхней части 7 до промежуточной глубины Р, заданной в указанной щелевидной дренажной канавке 6 между указанной верхней частью 7 и указанной нижней частью 8, и вторую поверхность 12, также обращенную к другой части блока, соединенную с указанной первой поверхностью 11 и проходящую от указанной промежуточной глубины Р до указанной нижней части 8 указанной щелевидной дренажной канавки 6.
Указанная первая поверхность 11 является по существу плоской и, следовательно, имеет по существу прямолинейный профиль.
Напротив, указанная вторая поверхность 12 имеет волнистый профиль и содержит последовательность вогнутых участков 13 и выпуклых участков 14, расположенных симметрично с противоположных сторон по отношению к базовой плоскости А, в которой лежит первая поверхность 11, предпочтительно совпадающей с радиальной плоскостью указанной шины 1.
Соответствующий гребень 13а, 14а образован на каждом вогнутом участке 13 и выпуклом участке 14, при этом расстояние от указанного гребня до базовой плоскости А увеличивается постепенно линейным образом от промежуточной глубины Р, где данное расстояние является нулевым, до указанной нижней части 8, где данное расстояние является максимальным.
Указанные вогнутые участки 13 и указанные выпуклые участки 14 выполнены с такой формой, что когда указанная вторая поверхность 12 разрезается любой плоскостью, инцидентной к ней, получают по существу синусоидальную линию.
В результате постепенного приближения указанных вогнутых и выпуклых участков к базовой плоскости А, синусоиды, полученные на разных расстояниях от указанной нижней части 8, будут иметь одну и ту же длину волны, но все более уменьшающуюся амплитуду по мере их приближения к указанной промежуточной глубине Р, где синусоида становится аналогичной прямой линии.
Наибольшую амплитуду указанной синусоиды получают в нижней части 8 указанной щелевидной дренажной канавки, где расстояние от указанных гребней 13а, 14а до указанной базовой плоскости А составляет от приблизительно 0,5 мм до приблизительно 2 мм, предпочтительно от приблизительно 1 мм до приблизительно 1,5 мм.
Зона с указанной промежуточной глубиной Р предпочтительно расположена на расстоянии от указанной нижней части 8, составляющем от приблизительно 1 мм до приблизительно 10 мм и более предпочтительно - от приблизительно 2 мм до приблизительно 6 мм, и на расстоянии от указанной верхней части 7, составляющем от приблизительно 1 мм до приблизительно 4 мм.
Вторая поверхность 12 проходит в продольном направлении Х на расстоянии, составляющем от приблизительно 50% до приблизительно 100% от всей протяженности указанной щелевидной дренажной канавки 6 в продольном направлении, при этом любая остающаяся часть ее протяженности поделена поровну между указанными плоскими поверхностями 16 и 17.
Вторая поверхность 12 предпочтительно образована в центральной зоне указанной щелевидной дренажной канавки 6 и расположена между плоскими поверхностями 16, 17, которые образованы у противоположных определяемых в продольном направлении концов 6а, 6b указанной щелевидной дренажной канавки 6 так, что они лежат в одной плоскости с указанной первой поверхностью 11.
Как показано на фиг. 3а-3с, по мере постепенного изнашивания наружного поверхностного слоя протекторного браслета 2 развертка щелевидной дренажной канавки 6 на поверхности 3 протектора изменяется с прямолинейной (в случае новой шины, фиг.3а) до немного волнистой (на половине ее срока «службы», фиг.3b) и затем до сильно волнистой (к концу ее срока «службы», фиг.3с), в результате чего увеличивается протяженность развертки сцепляющегося края, образуемого щелевидной дренажной канавкой 6, относительно покрытой снегом поверхности дороги и, по меньшей мере, частично компенсируются ухудшенные способности шины к держанию дороги, ухудшение которых обусловлено старением смеси, используемой для шины 1.
Фиг.4 показывает вариант шины 1, показанный в целом ссылочной позицией 100, в схематическом виде.
Детали, аналогичные варианту осуществления, описанному выше, имеют те же ссылочные позиции.
Шина 100 отличается от шины 1 вследствие другой формы волнистого профиля той части щелевидной дренажной канавки, показанной в целом ссылочной позицией 106, которая является внутренней в радиальном направлении.
Щелевидная дренажная канавка 106 отличается от щелевидной дренажной канавки 6 тем, что когда вторая поверхность 12 разрезается любой плоскостью, инцидентной к ней, вторая поверхность 12 образует многоугольную цепь в виде зигзагообразной линии, которую можно отчетливо видеть на виде снизу по фиг.4, где профиль указанной второй поверхности 12 разрезается плоскостью, проходящей от нижней части 8 и параллельной к поверхности 3 протектора.
Вторая поверхность 12 выполнена с такой формой, что многоугольная цепь в виде зигзагообразной линии содержит чередующуюся последовательность первых и вторых прямолинейных отрезков, показанных соответственно ссылочными позициями 101 и 102, которые соединены вместе так, что указанная многоугольная цепь имеет скругленные вершины.
Первые и вторые прямолинейные отрезки 101, 102 проходят почти параллельно относительно аксиального направления Z и направления Y вдоль окружности, заданных в шине. Кроме того, все указанные первые отрезки 101 имеют по существу постоянную протяженность, например, составляющую от приблизительно 1,5 мм до приблизительно 10 мм, предпочтительно от приблизительно 2 мм до приблизительно 6 мм, так же, как и указанные вторые отрезки 102. Таким образом, щелевидная дренажная канавка 6 проходит в прямом продольном направлении Х, имеющем угол наклона, составляющий приблизительно 45°, относительно направления Y вдоль окружности и аксиального направления Z. За счет варьирования соотношения между протяженностями первых и вторых отрезков 101, 102 различным образом, получают щелевидные дренажные канавки, которые проходят в продольных направлениях, имеющих разные степени наклона относительно аксиального направления Z и направления Y вдоль окружности.