ЗИМНЯЯ ШИНА
WINTER TIRE

Настоящее изобретение относится к пневматической шине, и конкретно, к зимней шине, имеющей узкие прорези и шипы в поясках протектора.
Существуют шипованные шины, известные как зимние шины, которые имеют узкие прорези в поясках протектора и шипы, запрессованные в пояски, имеющие узкие прорези, выполненные в них. Протектор таких шипованных шин снабжен верхним защитным слоем, расположенным на поверхности шины, и базовым слоем, расположенным на радиальной внутренней стороне такового. Для верхнего защитного слоя используется резина более низкой твердости по шкале А Шора, а для базового слоя резина более высокой твердости по шкале А Шора. Один конец шипа выступает наружу из поверхности верхнего защитного слоя, а другой конец погружен на 1/3 или более в базовый слой. Если транспортное средство, оснащенное шипованными шинами, движется по заснеженной или обледенелой дороге, концы шипов врезаются в снег или в лед на поверхности дороги и поясок с узкими прорезями, выполненными в нем, создает тесный контакт с поверхностью дороги. Это будет увеличивать силу трения в зоне контакта, обеспечивая тем самым стабильность управления транспортным средством на заснеженной или обледенелой дороге. При этом использование резины более низкой твердости по шкале А Шора для верхнего защитного слоя, который является поверхностным слоем, облегчает раскрытие для узких прорезей, и краевой эффект обеспечивает тяговую характеристику на снегу. С другой стороны, использование резины более высокой твердости по шкале А Шора для базового слоя обеспечивает не только удерживание шипов, но и жесткость протектора, улучшая тем самым стабильность управления транспортным средством (см., например, документ JP № 60-259504).
Однако если толщина базового слоя с шипами, запрессованными в нем, выше, чем толщина верхнего защитного слоя, протектор, как целое, имеет тенденцию иметь большую жесткость. И это затрудняет раскрытие для узких прорезей и тем самым создает проблему потери тяговой характеристики на снегу.
Настоящее изобретение сделано с учетом этой проблемы известного уровня техники, и имеет задачу, заключающуюся в создании зимней шины, которая может улучшить тяговую характеристику транспортного средства на снегу.
В первом объекте настоящего изобретения зимняя шина содержит протектор, который имеет ряд канавок, образованных на его поверхности, пояски, ограниченные канавками, узкие прорези, выполненные в поясках, и шипы, запрессованные в пояски.
Протектор имеет поверхностный слой, расположенный на стороне поверхности шины и внутренний слой, расположенный на радиальной внутренней стороне поверхностного слоя. Твердость резины, составляющей внутренний слой, выше, чем твердость резины, составляющей поверхностный слой. Поверхностный слой образован более толстым в центральной зоне протектора, чем в плечевых зонах протектора. И шипы запрессованы каждый в пояски в плечевых зонах протектора так, что один конец каждого шипа выдается наружу из поверхности наружного слоя, а другой конец достигает внутреннего слоя или проникает во внутреннюю часть внутреннего слоя.
Во втором объекте настоящего изобретения зимняя шина может быть такой, что твердость по шкале А Шора резины, составляющей внутренний слой, на 2 единицы или более выше, чем твердость по шкале А Шора резины, составляющей поверхностный слой. Следует учесть, что твердость по шкале А Шора, которая является индикатором твердости протекторной резины, есть твердость (упругая твердость), определяемая высотой отскока стального шарика или алмазного шарика, уроненного на поверхность материала. Чем выше величина, тем тверже материал. Твердость по шкале А Шора может быть измерена с помощью серийно выпускаемого измерителя твердости.
В третьем объекте настоящего изобретения, зимняя шина может быть такой, что твердость по шкале А Шора резины, составляющей поверхностный слой, находится в пределах от 50 до 56.
В соответствии с настоящим изобретением зимняя шина имеет узкие прорези в поясках, ограниченных рядом канавок, сформированных на поверхности протектора. Протектор состоит из поверхностного слоя, расположенного на стороне поверхности шины, и внутреннего слоя, расположенного на радиальной внутренней стороне поверхностного слоя. И внутренний слой выполнен из резины, имеющей твердость выше, чем твердость резины, составляющей поверхностный слой. Вместе с тем поверхностный слой образован так, чтобы быть толще в центральной зоне протектора, чем в плечевых зонах протектора. Тем самым это облегчает раскрытие для узких прорезей в центральной зоне протектора, что улучшает тяговую характеристику шины на снегу. При этом шипы могут быть запрессованы в пояски так, что один конец каждого шипа выступает наружу из поверхности поверхностного слоя, а другой конец достигает внутреннего слоя или проникает во внутреннюю часть внутреннего слоя. Вследствие этого, выпадение шипов может быть предотвращено, обеспечивая в то же время тяговую характеристику шины на снегу.
При этом если шипы предусмотрены только в плечевых зонах протектора, где поверхностный слой более тонкий, то твердость по шкале А Шора резины, составляющей поверхностный слой может быть сделана даже меньше, потому что не существует риска выпадения шипов. Таким образом, с узкими прорезями, раскрывающимися более легко, краевой эффект будет усилен и тяговая характеристика шины на снегу будет дополнительно улучшена.
Наряду с этим резина, имеющая твердость по шкале А Шора на 2 единицы или более выше, чем резина, составляющая поверхностный слой, может быть использована как резина, составляющая внутренний слой. Тогда будет более надежно облегчено раскрытие для узких прорезей в центральной зоне протектора.
При этом твердость по шкале А Шора резины, составляющей поверхностный слой, предпочтительно в пределах от 50 до 56, позволяет узким прорезям легко раскрываться. Это будет способствовать повышению тяговой характеристики шины на снегу.
Настоящее изобретение поясняется чертежами, на которых представлено следующее:
фиг.1 - пневматическая шина в соответствии с предпочтительным вариантом выполнения настоящего изобретения;
фиг.2 - чертежи, поясняющие связь между расположением шипа и вероятностью его выпадения;
фиг.3 - таблица результатов проверки характеристик автомобиля при эксплуатации на заснеженной дороге.
Предпочтительные варианты выполнения настоящего изобретения будут описаны здесь со ссылками на сопроводительные чертежи. Предпочтительные варианты выполнения не предполагают ограничить объем настоящего изобретения, но представлены в качестве примера.
На фиг.1 показано поперечное сечение зимней шины 10 в соответствии с предпочтительным вариантом выполнения (лучший вариант). На рисунке позиция 11 обозначает бортовую зону, 11С сердечник борта шины, 12 каркасный слой, 13a, 13b брекерные слои, 14 протектор, и 15 боковину протектора.
Каркасный слой 12 тороидальной формы, который является конструктивным элементом пневматической шины 10, предназначен для того, чтобы расставить пару сердечников борта шины 11С, которые расположены в бортовой зоне 11. Два брекерных слоя 13a и 13b расположены на радиальной внешней поверхности в коронной зоне каркасного слоя 12. Брекерные слои 13а, 13b расположены каждый так, что металлические корды или корды из органического волокна, свитые вместе, пересекают друг друга под углом от 20 до 70 градусов относительно экваториальной линии шины. Продолженное направление корда брекерного слоя 13a, расположенного на радиальной внутренней поверхности, и продолженное направление корда брекерного слоя 13b, расположенного на радиальной внешней поверхности, пересекают друг друга.
Протектор 14 - резиновый элемент (резиновый протектор) расположен на радиальной внешней поверхности брекерных слоев 13a и 13b. Ряд канавок 16 образован на поверхности протектора 14 и ряд поясков 17A, 17B и 17C ограничен этими канавками 16. Поясок 17A является центральным пояском, расположенным в центральной зоне 10A протектора. Пояски 17B - внешние пояски, расположенные по обеим аксиальным внешним сторонам центрального пояска. Пояски 17C - плечевые пояски, расположенные на аксиальной внешней поверхности внешнего пояска 17B в плечевой зоне 10B протектора. Пояски 17A, 17B и 17C имеют ряд узких прорезей 18, выполненных на их поверхности, и пояски 17B и 17C, за исключением центрального пояска 17A, имеют ряд шипов 19, запрессованных в них.
Боковины 15 протектора являются каждая резиновым элементом, охватывающим каркасный слой 12, продолжаясь от края протектора 14 к зоне боковины.
Протектор 14 имеет поверхностный слой 21, расположенный на стороне поверхности шины, и внутренний слой 22, расположенный на радиальной внутренней стороне поверхностного слоя 21. Поверхностный слой 21 выполнен из резины, имеющей твердость по шкале А Шора от 50 до 56, а внутренний слой 22 выполнен из резины, имеющей твердость по шкале А Шора на 2 единицы больше, чем твердость резины, составляющей поверхностный слой. Толщина протектора 14, которая является суммой толщины поверхностного слоя 21 и толщины внутреннего слоя 22, практически величина постоянная. В обычных протекторах толщина поверхностного слоя 21 приблизительно равна толщине внутреннего слоя 22, как показано пунктирной линией на фиг.1. В данном варианте выполнения, однако, поверхностный слой 21 толще в центральной зоне протектора 10 и тоньше в плечевых зонах 10B протектора.
Узкие прорези 18, которые выполнены в поясках 17A, 17B и 17C, чтобы продолжаться по направлению вдоль окружности шины, уже и мельче, чем канавки 16. Следует отметить, что имеются также непоказанные узкие прорези, продолжающиеся в осевом сечении шины в поясках 17.
Шипы 19 расположены в поясках 17B и 17C протектора 14 так, что они продолжаются в радиальном направлении шины, с радиально направленными внешними концами, выступающими наружу из поверхности поверхностного слоя 21. При этом их радиально направленные внутренние концы запрессованы во внутренний слой 22 в плечевой зоне 10B протектора.
Поскольку твердость резины, составляющей внутренний слой 22 выше, чем твердость резины, составляющей поверхностный слой 21, выпасть шипам 19 менее вероятно, если внутренний слой 22 более толстый. Например, если протектор был толщиной 12.5 мм, поверхностный слой 21 толщиной 10.5 мм, и внутренний слой 22 толщиной 2.0 мм, сила для того чтобы вытащить шип 19 была 21.8 кН, как показано на фиг.2A. С другой стороны, если поверхностный слой 21 был толщиной 6.2 мм, а внутренний слой 22 толщиной 6.3 мм, сила для того, чтобы вытащить шип 19 была 24.1 кН, почти на 11% больше, как показано на фиг.2B.
Напротив, рабочие характеристики шины на заснеженной дороге (стабильность управления, приводные и тормозные характеристики) будут улучшены, если поверхностный слой 21, изготовленный из резины, имеющей более низкую твердость, более толстый. Это потому, что более низкая твердость поверхностного слоя 21 облегчает раскрытие для прорезей 18 и краевой эффект, вследствие этого, обеспечивает тяговую характеристику на снегу.
Пневматическая шина 10 характеризуется улучшенными приводными и тормозными характеристиками и стабильностью управления на снегу, потому что поверхностный слой 21, изготовленный из резины, имеющей более низкую твердость, более толстый в центральной зоне 10A протектора.
С другой стороны, плечевая зона 10B протектора имеет большее отношение к характеристикам движения на повороте, таким как сила сцепления при движении на повороте и тому подобное, чем к стабильности управления и приводным, и тормозным характеристикам на снегу. В настоящем варианте выполнения по этой причине жесткость шины обеспечивается использованием внутреннего слоя 22, изготовленного из резины с более высокой твердостью, который толще в плечевых зонах 10B протектора, чем в центральной зоне 10A протектора. Шипы 19 расположены на внешних поясках 17B и плечевых поясках 17C, которые имеют большее отношение к характеристике движения на повороте, такой как сила сцепления при движении на повороте. Внутренний слой 22 немного толще под внешними поясками 17 В и плечевыми поясками 17C. Таким образом, шипы 19 могут прочно удерживаться во внутреннем слое 22 без их выпадения.
Следует отметить, что в центральной зоне 10A протектора, в случае если поверхностный слой 21, изготовленный из резины с более низкой твердостью, более толстый, чтобы гарантировать соответствующие характеристики на заснеженной дороге, то хорошее сцепление шины с дорожным покрытием обеспечено без присутствия шипов 19.
Таким образом, в соответствии с предпочтительным вариантом выполнения (лучший вариант) настоящего изобретения, протектор 14 образован поверхностным слоем 21, который выполнен из резины, имеющей твердость по шкале А Шора от 50 до 56, и внутренним слоем 22, который выполнен из резины, имеющей твердость по шкале А Шора на 2 единицы больше, чем твердость резины поверхностного слоя 21. Кроме того, поверхностный слой 21 сформирован так, что он толще в центральной зоне 10A протектора, чем в плечевой зоне 10B протектора. Таким образом, облегчается раскрытие для узких прорезей в центральной зоне 10A протектора, а в плечевой зоне 10B протектора обеспечивается жесткость, которая улучшает тяговую характеристику на снегу.
При этом шипы 19 расположены на внешних поясках 17B и плечевых поясках 17C там, где внутренний слой 22 немного толще. Как результат, шипы 19 могут прочно удерживаться, и характеристика движения на повороте, такая как сила сцепления при движении на повороте, может быть улучшена.
Следует учесть, что в данном варианте выполнения шипы 19 расположены и во внешних поясках 17B и в плечевых поясках 17C, однако они могут быть расположены только в плечевых поясках 17C. Это будет увеличивать зону, в которой поверхностный слой 21 толстый, что будет еще больше облегчать раскрытие для узких прорезей, и таким образом улучшать тяговую характеристику шины на снегу.
Кроме того, в вышеописанном варианте выполнения узкие прорези 18, выполненные в поясках 17A, 17B и 17C, являются прорезями, продолжающимися по направлению вдоль окружности шины (окружные прорези). Однако узкие прорези, которые будут выполнены в поясках 17A, 17B и 17C, могут быть поперечными прорезями, которые продолжаются с тем, чтобы пересекаться с направлением вдоль окружности шины. Или конструкция может быть такой, что выполнены и окружные прорези, и поперечные прорези.
При этом, в описанном варианте выполнения твердость по шкале А Шора резины, составляющей внутренний слой 22, на 2 единицы выше, чем твердость резины, составляющей поверхностный слой 21. Однако насколько это выше, чем последнее, не ограничено 2 единицами. Это может быть определено как подходящее в зависимости от типа шины, как представлено рисунком протектора или толщиной протектора 14.
Пример
Были подготовлены шина, в соответствии с настоящим изобретением имеющая поверхностный слой, изготовленный из резины с более низкой твердостью по шкале А Шора, который толще в центральной зоне 10А протектора и тоньше в плечевых зонах 10 В протектора, и шина обычного типа, имеющая поверхностный слой постоянной толщины (обычный образец). На фиг.3 представлены результаты проверки характеристик на заснеженной дороге этих шин, установленных на испытательном автомобиле. Следует учесть, что у шины, соответствующей настоящему изобретению, поверхностный слой был толщиной 10.5 мм, а внутренний слой толщиной 2.0 мм в центральной зоне протектора, тогда как в плечевых зонах протектора поверхностный слой был толщиной 6.2 мм и внутренний слой толщиной 6.3 мм. С другой стороны, у шины, соответствующей обычному образцу, поверхностный слой был толщиной 6.2 мм и внутренний слой толщиной 6.3 мм и в центральной зоне протектора, и в плечевых зонах протектора. Также размер тестируемых шин был 195/65R15, использовался обод 6.5J, и внутреннее давление было 240 кПа.
Методы для тестирования и анализа, использованные в проверке характеристик на заснеженной дороге, были следующими:
Стабильность управления на заснеженной дороге оценивается ощущением водителя, когда водитель управляет на снегу испытательным автомобилем, оснащенным шинами в соответствии с настоящим изобретением или обычными шинами. Оценка дается показателем относительно величины «100» обычного образца. Чем выше величина оценки, тем лучше характеристика.
Тормозная характеристика на заснеженной дороге оценивается путем измерения времени (время торможения), затраченного транспортным средством для того, чтобы снизить скорость до 5 км/ч, когда транспортное средство, движущееся со скоростью 30 км/ч, тормозят на снегу. Оценка дается показателем относительно величины «100» обычного образца. Чем выше величина оценки, тем короче время торможения и, следовательно, лучше тормозная характеристика.
Характеристика ускорения на заснеженной дороге оценивается путем измерения времени (время ускорения), затраченного транспортным средством на то, чтобы достичь скорости 35 км/ч, когда транспортное средство, движущееся со скоростью 10 км/ч, разгоняется на снегу. Оценка дается показателем относительно величины «100» обычного образца. Чем выше величина оценки, тем короче время ускорения и, следовательно, лучше характеристика ускорения.
Как ясно из таблицы на фиг.3, что шина в соответствии с настоящим изобретением, имеющая поверхностный слой из резины с более низкой твердостью по шкале А Шора, который более толстый в центральной зоне протектора, показывает более высокие эксплуатационные качества на заснеженной дороге.
Как описано выше, настоящее изобретение относится к зимней шине, которая улучшает тяговую характеристику на снегу, обеспечивая в то же время удерживание шипов. Поэтому может быть повышена безопасность работы транспортного средства.
Специалистам в данной области техники должно быть понятно, что различные усовершенствования и изменения могут быть выполнены в настоящем изобретении без выхода из объема изобретения. Например, отдельно взятые составляющие элементы, описанные здесь, могут принимать самые разные формы или конфигурации. Таким образом, изобретение включает все эти модификации и варианты, как попадающие в объем прилагаемой формулы изобретения и эквиваленты такового.