ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ ШИНА
PNEUMATIC TYRE

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к ошипованной пневматической шине.
Уровень техники
Обычно шипы вставляются в протектор зимней шины (далее «протектор») для обеспечения ее сцепления с обледенелым дорожным покрытием.
Чаще всего шипы вставляются в специальные гнезда, находящиеся на протекторе. При этом диаметр такого гнезда увеличивается, и шип настолько плотно в нем фиксируется, что не выпадает при разгоне, торможении и повороте под действием движущей или тормозящей силы, а также боковых сил, возникающих при взаимодействии вращающейся шины с дорожным покрытием.
Известна ошипованная пневматическая шина, на протекторе которой имеется множество блоков со вставленными шипами, разделенных канавками, проходящими в направлении ширины и окружном направлении шины, и у которой уменьшена частота выпадения шипов из-за скольжения при прохождении поворотов, разгоне или торможении, при этом хорошие эксплуатационные характеристики данной ошипованной шины могут сохраняться на протяжении длительного времени (патентный документ 1).
В частности, на протекторе этой ошипованной пневматической шины имеется множество блоков со вставленными шипами, разделенных канавками, проходящими в направлении ширины и окружном направлении шины. На контактной поверхности блоков расположены щелевидные канавки, а на областях, прилегающих к шипам, имеются участки без щелевидных канавок, на которых находятся прорези глубиной 3,0-7,5 мм, прямолинейно и/или изогнуто отходящие от периметра шипа в направлении, пересекающем вектор с началом в центре шипа.
Документы, относящиеся к известному уровню техники
Ссылки: патентный документ 1 - японская патентная заявка №2008-230259.
Раскрытие изобретения
Техническая задача
Ошипованные зимние шины используются для езды не только по обледенелому дорожному покрытию, но и по дорогам с асфальтовым или бетонным покрытиями, поверхность которых жестче, чем у обледенелого покрытия, что достаточно часто приводит к выпадению шипов.
Даже при применении вышеупомянутых ошипованных пневматических шин на асфальтовом или бетонном дорожном покрытии вследствие действия на шину силы реакции поверхности дороги при разгоне, торможении и прохождении поворотов часто происходит выпадение шипов. Таким образом, в отношении вышеупомянутых ошипованных пневматических шин требуется дальнейшее совершенствование их конструкции для предотвращения выпадения шипов.
Соответственно, целью настоящего изобретения является создание пневматической шины, характеризующейся уменьшенной частотой выпадения шипов при движении по обледенелому дорожному покрытию по сравнению с обычными ошипованными пневматическими шинами и обладающей по меньшей мере такими же эксплуатационными характеристиками, что и обычные ошипованные пневматические шины.
Средства, используемые для решения вышеуказанных задач
Один аспект изобретения состоит в том, что предложена пневматическая шина, содержащая протектор шины, имеющий множество гнезд для вставки шипов; и множество шипов, вставленных в эти гнезда.
Каждое гнездо имеет основную часть в виде отверстия цилиндрической формы, проходящего вглубь гнезда.
На боковой стенке основной части гнезда имеется узкая канавка, проходящая вглубь гнезда.
При этом предпочтительное значение отношения d/D составляет не менее 0,2, где d - длина узкой канавки, проходящей вглубь гнезда, D - длина основной части гнезда, проходящая вглубь гнезда.
Кроме того, предпочтительное значение отношения а/А лежит в диапазоне 0,1-0,5, где А - диаметр поперечного сечения основной части гнезда, имеющей цилиндрическую форму, в миллиметрах, а - глубина узкой канавки в миллиметрах.
Предпочтительное значение отношения b/А лежит в диапазоне 0,1-0,5, где А - диаметр поперечного сечения основной части гнезда, имеющей цилиндрическую форму, в миллиметрах, b - ширина узкой канавки в миллиметрах.
Кроме того, узкая канавка может быть направлена не только вглубь гнезда, но и может проходить под углом к направлению глубины гнезда. В этом случае предпочтительно, что угловая величина дуги между первым и вторым концами узкой канавки на поверхности боковой стенки основной части гнезда лежит в пределах 45 градусов.
Предпочтительно, что кроме указанной узкой канавки боковая стенка основной части гнезда далее содержит по меньшей мере одну другую узкую канавку, проходящую вглубь гнезда.
Предпочтительно, что поперечное сечение узкой канавки имеет форму треугольника, квадрата или полукруга.
Кроме того, предпочтительно, что поперечное сечение основной части гнезда имеет постоянную форму, при этом у каждого гнезда имеется поверхностная часть отверстия, контактирующая с дорожным покрытием и находящаяся на поверхности протектора, причем поперечное сечение этой части больше поперечного сечения основной части гнезда.
Кроме того, предпочтительно, что поперечное сечение основной части гнезда является наименьшим поперечным сечением гнезда.
Технический результат изобретения
Применение вышеуказанной пневматической шины характеризуется уменьшенной частотой выпадения шипов при движении по обледенелому дорожному покрытию по сравнению с обычными ошипованными пневматическими шинами, при этом предложенная шина обладает по меньшей мере такими же эксплуатационными характеристиками, что и обычные ошипованные пневматические шины.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 показывает разрез пневматической шины, соответствующей варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.2 показывает двухмерное изображение рисунка протектора пневматической шины, соответствующей варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.3 показывает шип и гнездо для вставки шипа согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.4A и 4B показывают форму гнезд, изображенных на фиг.2.
Фиг.5A и 5B показывают модифицированный вариант осуществления гнезда для вставки шипа в пневматической шине, соответствующей варианту осуществления настоящего изобретения.
Осуществление изобретения
Общие сведения о шине
Ниже приведено описание пневматической шины, соответствующей варианту осуществления настоящего изобретения. На фиг.1 показан разрез пневматической шины 10 (далее называемой «шина»), соответствующей варианту осуществления настоящего изобретения. Шина 10 является ошипованной шиной, в протектор которой вставлены шипы.
Шина 10 может быть, например, шиной для пассажирского автомобиля. Шина для пассажирского автомобиля соответствует шине, указанной в разделе А ежегодного издания стандартов японской ассоциации производителей автомобильных шин JATMA за 2010 год. Кроме того, настоящее изобретение может применяться в отношении шин для легких грузовых автомобилей, согласно описанию в разделе В, или шин для грузовиков и автобусов, согласно описанию в разделе С. Также, настоящее изобретение может применяться в отношении шин, регламентируемых европейской технической организацией по шинам и ободам ETRTO или американской ассоциацией производителей шин и дисков TRA.
Размеры элементов рисунка протектора, указанные в описании ниже, приведены в качестве примеров геометрических параметров шин для пассажирского автомобиля, при этом пневматическая шина, соответствующая настоящему изобретению, не ограничивается этими параметрами.
Окружное направление шины соответствует направлению, в котором перемещается поверхность протектора при повороте шины 10 вокруг оси ее вращения. Радиальное направление шины соответствует направлению, в котором проходит радиус шины, перпендикулярный оси вращения шины. Внешняя сторона в радиальном направлении шины соответствует стороне, удаленной от оси вращения шины в радиальном направлении шины. Направление ширины шины соответствует направлению, параллельному направлению оси вращения шины, а внешняя сторона в направлении ширины шины соответствует одной из двух сторон, удаленных от центральной линии CL (от англ. «central line») шины 10.
Конструкция шины
Шина 10 содержит следующие опорные элементы: составной каркасный слой 12, ленточный слой 14 и бортовое кольцо 16. Кроме того, вокруг опорных элементов в шине 10 располагаются резиновый протектор 18, резиновая боковина 20, резиновый наполнитель 22 борта, бортовая лента 24 и внутренний резиновый герметизирующий слой 26.
Составной каркасный слой 12 охватывает пару бортовых колец 16, имеет тороидальную форму и содержит каркасные слои 12а, 12b, состоящие из обрезиненных органических волокон. В шине 10, показанной на фиг.1, составной каркасный слой 12 содержит два каркасных слоя 12а, 12b, но может состоять только из одного каркасного слоя. Ленточный слой 14, расположенный между двумя ленточными элементами 14а, 14b, находится с внешней стороны составного каркасного слоя 12 в радиальном направлении шины. Ленточный слой 14 состоит из обрезиненных стальных кордов, уложенных под определенными углами к окружному направлению шины, например под углами 20-30 градусов. Нижний ленточный элемент 14а шире верхнего ленточного элемента 14b в направлении ширины шины. Стальные корды двух слоев ленточных элементов 14а, 14b уложены в противоположных друг другу направлениях. При этом слои ленточных компонентов 14а, 14b перехлестываются и ограничивают расширение составного каркасного слоя 12, происходящего под действием давления сжатого воздуха, которым наполняется шина.
Резиновый протектор 18 располагается с внешней стороны ленточного слоя 14 в радиальном направлении шины. Два конца резинового протектора 18 переходят на боковые области шины и соединяются с резиновыми боковинами 20. Резиновый протектор 18 состоит из двух резиновых слоев - верхнего слоя 18а резинового протектора, находящегося с внешней стороны в радиальном направлении шины, и нижнего слоя 18b резинового протектора, находящегося с внутренней стороны в радиальном направлении шины. На концах резиновых боковин 20 с внутренней стороны в радиальном направлении шины находятся резиновые бортовые ленты 24, проходящие по линии стыка с ободом и предназначенные для монтажа шины 10. С внешней стороны бортового кольца 16 в радиальном направлении шины находится резиновый наполнитель 22 борта, заключенный между частями составного каркасного слоя 12, охватывающими бортовое кольцо 16, и частью составного каркасного слоя 12, расположенной поверх части, охватывающей бортовое кольцо 16. На внутренней поверхности шины 10, обращенной в полость шины, заполненную воздухом и ограниченную ободом и шиной, находится внутренний резиновый герметизирующий слой 26.
Кроме того, шина 10 содержит ленточные накладки 28, изготовленные из обрезиненных органических волокон и покрывающие ленточный слой 14 с внешней стороны ленточного слоя 14 в радиальном направлении шины.
Шина 10 имеет вышеуказанную структуру, однако конструкция пневматической шины, в рамках настоящего изобретения, не ограничивается структурой шины, показанной на фиг.1.
Рисунок протектора
На фиг.2 показан двухмерный эскиз рисунка 30 протектора пневматической шины, соответствующей варианту осуществления настоящего изобретения. Как показано на фиг.2, направление R вращения соответствует окружному направлению шины. Направление R вращения шины обозначается или указывается в виде цифры, буквы и т.п. на внешней стороне боковины шины 10.
Как показано на фиг.2, рисунок 30 протектора состоит, главным образом, из косых канавок 32 и поперечных канавок 34.
Косые канавки 32 представляют собой канавки, расположенные под углом к окружному направлению шины, проходящие во внешнюю сторону в направлении ширины шины и проходящие (по направлению вверх, как показано на фиг.2) противоположно направлению R вращения с обеих сторон от центральной линии CL шины. Косые канавки 32 прерываются на середине отрезка между центральной линией CL шины и границей E рисунка протектора. Косые канавки 32 располагаются на определенных интервалах друг от друга в окружном направлении шины, формируя, таким образом, множество косых канавок 32.
Поперечные канавки 34 представляют собой канавки, расположенные под углом к окружному направлению, проходящие во внешнюю сторону в направлении ширины шины и противоположно направлению R вращения с обеих сторон от центральной линии CL шины и, в конечном итоге, доходящие до границ E рисунка протектора с обеих сторон. Поперечные канавки 34 располагаются на определенных интервалах друг от друга в окружном направлении шины и формируют, таким образом, множество поперечных канавок 34.
Угол между косыми канавками 32 и окружным направлением шины меньше угла между поперечными канавками 34 и окружным направлением шины при рассмотрении данных канавок на одинаковых точках линии направления ширины шины. В результате, поперечные канавки 34 пересекаются с косыми канавками 32.
Ширина косых канавок 32 и поперечных канавок 34 лежит в диапазоне, например, 5,0-15,0 мм, а их глубина лежит в диапазоне 7-10 мм.
Центральный участок 36 беговой дорожки, непрерывно проходящий в окружном направлении шины в центральной части протектора, соответствующей расположению центральной линии CL шины, образован множеством косых канавок 32 и множеством поперечных канавок 34, расположенных в окружном направлении через определенные интервалы. Внешние участки 40 беговой дорожки, содержащие на внешней стороне косых канавок 32 в направлении ширины шины множество блоков 38 различной формы, образованы множеством косых канавок 32 и множеством поперечных канавок 34. Другими словами, внешние участки 40 беговой дорожки протектора находятся на внешней стороне в направлении ширины центрального участка 36 беговой дорожки шины, расположенного между косыми канавками 32.
На центральном участке 36 беговой дорожки и на внешних участках 40 беговой дорожки расположено множество щелевидных канавок 42, 44, проходящих в направлении ширины шины. Несмотря на то что при рассмотрении с внешней стороны наружной поверхности протектора большая часть каждой щелевидной канавки 42, 44 имеет зигзагообразную форму, часть канавки может иметь линейную форму. На форму щелевидных канавок 42, 44 при рассмотрении с внешней стороны наружной поверхности протектора не накладывается каких-либо ограничений. Щелевидные канавки 42, 44 могут иметь трехмерную структуру, характеризующуюся неравномерностью толщины щелевидных канавок на участках, пролегающих внутри наружной поверхности протектора в радиальном направлении шины.
Согласно варианту осуществления настоящего изобретения толщина щелевидной канавки может быть не более 1,5 мм, может иметь форму желоба глубиной 5,0-9,0 мм и с точки зрения размеров может отличаться от косых канавок 32, поперечных канавок 34 и т.п.
Косые канавки 32 проходят во внешнюю сторону в направлении ширины шины и имеют небольшой изгиб, выгнутый по направлению к центральной линии CL шины. Косые канавки 32 также пересекаются по меньшей мере с двумя поперечными канавками 34. В данном случае под словом «пересекаются» подразумевается положение двух канавок, при котором они пересекают друг друга. В частности, как показано на фиг.2, косые канавки 32 пересекаются с двумя поперечными канавками 34. Конец 32а косой канавки 32 на внешней стороне в направлении ширины шины расположен внутри внешнего участка 40 беговой дорожки, а конец 32b косой канавки 32 на внутренней стороне в направлении ширины шины расположен внутри центрального участка 36 беговой дорожки. Ширина косой канавки 32 постепенно увеличивается от конца 32а на внешней стороне в направлении ширины шины к концу 32b на внутренней стороне.
Поперечная канавка 34 проходит во внешнюю сторону в направлении ширины шины и немного выгнута в направлении, противоположном направлению R вращения. Поперечная канавка 34 проходит до границы Е рисунка, при этом конец 34b находится на внутренней стороне в направлении шины на центральном участке 36 беговой дорожки или в косой канавке 32. В данном случае расположение конца 34b поперечной канавки 34 на внутренней стороне в направлении ширины шины в косой канавке 32 означает, что поперечная канавка 34 сообщается с косой канавкой 32, но не пересекает косую канавку 32. В частности, конец 34b одной из двух соседних поперечных канавок 34 расположен на центральном участке 36 беговой дорожки, а конец 34b второй из двух соседних поперечных канавок 34 расположен в косой канавке 32, при этом поперечные канавки 34, концы 34b которых расположены по-разному, следуют друг за другом в окружном направлении шины. Как показано на фиг.2, несмотря на то, что конец 34b одной из двух соседних поперечных канавок 34 расположен на центральном участке 36 беговой дорожки, а конец 34b второй из двух соседних поперечных канавок 34 расположен в косой канавке 32, при этом поперечные канавки 34, концы 34b которых расположены по-разному, следуют друг за другом в окружном направлении шины, две поперечные канавки 34, концы 34b которых расположены на центральном участке 36 беговой дорожки, и одна поперечная канавка, конец 36b которой расположен в косой канавке 32, могут следовать друг за другом в окружном направлении шины, или одна поперечная канавка 34, конец 34b которой расположен на центральном участке 36 беговой дорожки, и две поперечные канавки, концы 36b которых расположены в косой канавке 32, могут следовать друг за другом в окружном направлении шины.
Таким образом, на рисунке 30 протектора имеется ребристый центральный участок 36 беговой дорожки, содержащий множество щелевидных канавок 42, непрерывно проходящий в окружном направлении шины и находящийся в центральной части протектора, которая соответствует расположению центральной линии CL шины. Следовательно, в отличие от блоков протектора, разделенных канавками в окружном направлении шины, блоки резинового протектора на центральном участке 36 беговой дорожки, разделенные щелевидными канавками 42, имеют большую сопротивляемость силам реакции поверхности дороги при разгоне и торможении, а также силам реакции поверхности дороги, действующим в поперечном направлении. В результате, увеличивается сила трения скольжения между дорожным покрытием и шиной 10, что характеризуется улучшением ее эксплуатационных характеристик при движении по обледенелому дорожному покрытию.
На рисунке 30 протектора данного типа содержится множество гнезд 46 для вставки шипов, находящихся на наружной поверхности протектора между косыми канавками 32 на внешних участках 40 беговой дорожки, расположенных на внешней стороне в направлении ширины шины. В каждое гнездо 46 вставлен шип 48 (см. фиг.3). На фиг.2 шипы 48 не показаны, но показаны гнезда 46, размеры которых позволяют вставлять в них шипы 48.
Шип и гнездо
На фиг.3 показаны шип 48 и гнездо 46.
Гнездо 46 для вставки шипа 48 может быть выполнено в протекторе при вулканизации шины во время ее изготовления путем формирования в пуансоне выпуклости, форма которой соответствует форме гнезда 46. Кроме того, гнездо 46 может быть выполнено после вулканизации шины путем сверления. Диаметр гнезда 46 меньше диаметра шипа 48. Шип 48 запрессовывается в гнездо 46 посредством инструмента, который на чертежах не показан.
На вышеуказанном рисунке 30 протектора гнезда 46 могут быть распределены в направлении ширины шины на внешних участках 40 беговой дорожки, образованных косыми канавками 32 и поперечными канавками 34, расположенными с обеих сторон центральной линии CL шины. Характер рисунка 30 протектора, показанного на фиг.2, и места расположения гнезд 46 для вставки шипов 48, показанные на фиг.2, приведены для примера, при этом на характер рисунка 30 протектора и места расположения гнезд 46 не накладывается каких-либо ограничений.
Предпочтительное количество мест расположения гнезд 46 для вставки шипов 48 на внешних участках 40 протектора в направлении ширины шины - не менее семи, еще более предпочтительное количество мест - от семи до десяти. При этом предпочтительно, что гнезда 46 распределены в направлении ширины шины. В результате, при вращении шины шипы 48, вставленные в гнезда 46 и распределенные в направлении ширины шины, зацепляются за обледенелое или заснеженное дорожное покрытие, что способствует стабилизации сил, возникающих при разгоне и торможении, а также улучшению сцепления шины с обледенелым покрытием.
Как показано на фиг.3, при вставке шипа 48 в расширенное гнездо 46 дисковидный фланец 48а шипа 48 занимает весь объем донной части 46а гнезда 46. Высота шипа 48 и глубина гнезда 46 таковы, что после вставки шипа 48 в гнездо 46 конец 48b шипа 48 выступает над наружной поверхностью протектора на 0,7-1,2 мм. Как показано на фиг.3, гнездо 46 имеет расширенную донную часть 46а, основную часть 46с и прилегающую к беговой дорожке часть 46b.
На фиг.4A и 4B проиллюстрирована форма гнезда 46, показанного на фиг.2. На фиг.4B приведен поперечный разрез гнезда по линии X-X', изображенной на фиг.4A.
Расширенная донная часть 46а, основная часть 46c и прилегающая к беговой дорожке часть 46b гнезда 46 имеют круглое поперечное сечение, а диаметр круга широкой донной части 46а и прилегающей к беговой дорожке части 46b увеличивается при удалении от основной части 46c. Таким образом, основная часть 46c гнезда 46 имеет постоянное поперечное сечение, которое меньше поперечного сечения прилегающей к беговой дорожке части 46b, расположенной между поверхностью беговой дорожки и основной частью 46c гнезда 46, что предпочтительно с точки зрения предотвращения выпадения шипа 48. Кроме того, предпочтительно, что поперечное сечение основной части 46с является наименьшим поперечным сечением гнезда 46. В расширенную донную часть 46а гнезда вставляется основание 48а шипа 48. В варианте осуществления настоящего изобретения расширенная донная часть 46а, основная часть 46с и прилегающая к беговой дорожке часть 46b гнезда 46 имеют круглое поперечное сечение, однако поперечное сечение гнезда не обязательно должно быть круглым, а может иметь форму многоугольника, например квадрата, пятиугольника, шестиугольника и т.д.
Как показано на фиг.4А и 4В, на боковой стенке основной части 46с гнезда 46 имеется узкая канавка 52, проходящая параллельно направлению глубины гнезда 46 и контактирующая с поверхностью шипа 48, которая формирует тангенциальную составляющую силы, противодействующую возможному повороту шипа 48 относительно боковой стенки основной части 46с гнезда 46. Предпочтительное поперечное сечение узкой канавки 52 имеет форму треугольника, квадрата или полукруга. Кроме того, оно может иметь U-образную или V-образную форму. Однако на форму поперечного сечения узкой канавки 52 не накладывается каких-либо ограничений. Глубина а узкой канавки 52, находящейся на основной части 46с гнезда 46, лежит в диапазоне, например, 0,1-0,9 мм и предпочтительно в диапазоне 0,3-0,7 мм. В процессе изготовления гнезда в боковой стенке основной части гнезда 46с затруднительно выполнить узкую канавку 52 (см. фиг.4В), имеющую глубину а менее 0,1 мм. При глубине а узкой канавки 52 более 0,9 мм жесткость блока на внешнем участке 40 беговой дорожки, прилегающем к гнезду 46, уменьшается, что способствует выпадению из него шипа 48.
Кроме того, ширина b узкой канавки 52 (см. фиг.4В) лежит в диапазоне, например, 0,1-0,9 мм и предпочтительно в диапазоне 0,3-0,7 мм. В процессе изготовления гнезда в боковой стенке основной части гнезда 46с затруднительно выполнить узкую канавку 52 (см. фиг.4В), имеющую ширину b менее 0,1 мм. При ширине b узкой канавки 52 более 0,9 мм жесткость блока на внешнем участке 40 беговой дорожки, прилегающем к гнезду 46, уменьшается, что способствует выпадению из него шипа 48.
Обычно на шипы воздействуют движущие или тормозящие силы, а также боковые силы, возникающие при взаимодействии вращающейся шины с дорожным покрытием и противодействующие силе трения в боковых стенках гнезд, в которых удерживается шип. При этом шипы постепенно перемещаются на внешней поверхности в радиальном направлении шины, в результате чего они, в конечном итоге, могут выпасть из гнезда. Таким образом, наличие тангенциальной составляющей силы при помощи узкой канавки 52, в рамках настоящего изобретения, противодействующей повороту шипа 48 относительно боковой стенки основной части 46с гнезда 46, препятствует выпадению шипа 48 из гнезда 46. В результате, эксплуатационные характеристики шины при движении по обледенелому дорожному покрытию по меньшей мере сохраняются и могут быть далее улучшены. Кроме того, предотвращение поворота шипа 48 в гнезде 46 характеризуется уменьшением количества выпадающих из гнезда 46 шипов, что не способствует уменьшению силы сцепления шипов 46с обледенелым дорожным покрытием. Таким образом, эксплуатационные характеристики шины при движении по обледенелому дорожному покрытию могут быть улучшены.
Для эффективного предотвращения выпадения шипов 48 из гнезд 46 и улучшения эксплуатационных характеристик шины при движении по обледенелому дорожному покрытию предпочтительное значение отношения d/D составляет не менее 0,2, где d - длина узкой канавки 52, проходящей вглубь гнезда 46 (см. фиг.4А), D - длина основной части 46с гнезда, проходящая вглубь гнезда 46 (см. фиг.4А). При значении отношения d/D менее 0,2 тангенциальная составляющая силы, противодействующая повороту шипа 48, уменьшается, вследствие чего частота выпадения шипов 48 из гнезд 46 увеличивается.
Кроме того, поверхность основной части 46с гнезда имеет цилиндрическую форму, причем для эффективного предотвращения выпадения шипов 48 из гнезд 46 и улучшения эксплуатационных характеристик шины при движении по обледенелому дорожному покрытию, что является желательным, предпочтительное значение отношения а/А лежит в диапазоне 0,1-0,5, где А - диаметр поперечного сечения основной части 46с гнезда 46 в миллиметрах, а - глубина узкой канавки 52 в миллиметрах. При значении отношения а/А менее 0,1 тангенциальная составляющая силы, противодействующая повороту шипа 48, уменьшается, вследствие чего частота выпадения шипов 48 из гнезд 46 увеличивается. При значении отношения а/А более 0,5 жесткость блока на внешнем участке 40 беговой дорожки, прилегающем к гнезду 46, уменьшается, что способствует выпадению из него шипа 48.
Кроме того, поверхность основной части 46с гнезда имеет цилиндрическую форму, причем для эффективного предотвращения выпадения шипов 48 из гнезд 46 и улучшения эксплуатационных характеристик шины при движении по обледенелому дорожному покрытию, что является желательным, предпочтительное значение отношения b/А лежит в диапазоне 0,1-0,5, где А - диаметр поперечного сечения основной части 46с гнезда 46 в миллиметрах, b - ширина узкой канавки 52 в миллиметрах. При значении отношения b/А менее 0,1 тангенциальная составляющая силы, противодействующая повороту шипа 48, уменьшается, вследствие чего частота выпадения шипов 48 из гнезд 46 увеличивается. При значении отношения b/А более 0,5 жесткость блока на внешнем участке 40 беговой дорожки, прилегающем к гнезду 46, уменьшается, что способствует выпадению из него шипа 48.
Первый модифицированный вариант осуществления изобретения
На фиг.5А и 5В проиллюстрирован первый модифицированный вариант осуществления гнезда 46 для вставки шипа 48.
На фиг.5В показано расположение обоих концов узкой канавки 52, выполненной в основной части 46с гнезда 46.
Узкая канавка 52, показанная на фиг.4А и 4В, проходит параллельно направлению глубины основной части 46с гнезда 46, однако в первом модифицированном варианте осуществления настоящего изобретения направление, в котором проходит узкая канавка 52, находится под углом к направлению глубины основной части 46с гнезда 46. Кроме того, угловая величина дуги между первым и вторым концами  узкой канавки 52 на поверхности боковой стенки основной части 46с гнезда 46 лежит в пределах 45 градусов. Другими словами, угловое смещение 9 концов узкой канавки 52 между собой лежит в пределах 45 градусов (см. фиг.5В), что также способствует уменьшению частоты выпадения шипов и улучшению эксплуатационных характеристик предложенной шины при движении по обледенелому дорожному покрытию по сравнению с подобными характеристиками обычных ошипованных пневматических шин.
Второй модифицированный вариант осуществления изобретения
Как показано на фиг.4А и 4В и на фиг.5А и 5В, на основной части 46с гнезда 46 имеется только одна узкая канавка 52, однако во втором модифицированном варианте осуществления изобретения дополнительно к основной узкой канавке 52 на основной части 46с гнезда 46 выполнена по меньшей мере еще одна узкая канавка 52. В этом случае каждая узкая канавка 52 может проходить параллельно направлению глубины гнезда 46 или может проходить под углом к направлению глубины гнезда 46, как показано на фиг.5А и 5В. Если узкие канавки 52 проходят под углом к направлению глубины гнезда 46, углы наклона узких канавок 52 могут отличаться друг от друга, что также способствует уменьшению частоты выпадения шипов и улучшению эксплуатационных характеристик предложенной шины при движении по обледенелому дорожному покрытию по сравнению с подобными характеристиками обычных ошипованных пневматических шин. На количество узких канавок 52, выполненных в боковой стенке основной части 46с гнезда 46, не накладываются какие-либо ограничения, однако с увеличением их количества жесткость блоков на внешнем участке 40 беговой дорожки, прилегающем к гнезду 46, уменьшается, что способствует выпадению из них шипов 48. Таким образом, предпочтительное количество узких канавок 52, выполненных в стенке основной части 46с гнезда 46 лежит в диапазоне 2-4.
Примеры
3
Для анализа эффективности конструкции предложенной пневматической шины, согласно вариантам осуществления настоящего изобретения, шина 10, в протекторе которой были выполнены гнезда 46 с различными геометрическими параметрами, исследовалась на количество выпавших шипов 48 (сопротивляемость выпадению шипов), и оценивались ее эксплуатационные характеристики при движении на обледенелом дорожном покрытии (эксплуатационные характеристики при торможении). Для проведения исследований шины 10 были установлены на пассажирском автомобиле (с передним приводом) с объемом цилиндров двигателя 2000 см.
Исследуемые шины 10 имели конструкцию, изображенную на фиг.1, и рисунок 30 протектора, показанный на фиг.2. Были изготовлены четыре стандартные шины и четыре шины для каждого из девятнадцати примеров шин, имеющих разные геометрические параметры основных частей 46с гнезд 46. Каждая изготовленная шина 10 имела размер 205/55R16. Шины 10 были установлены на ободы, регламентируемые ежегодным изданием JATMA за 2010 год. Шины 10 были наполнены сжатым воздухом при давлении, соответствующем максимально допустимой нагрузке, указанной в табличных данных нагрузочной характеристики, приведенной в ежегодном издании JATMA за 2010 год. Прикладываемая к шине 10 нагрузка соответствовала весу двух пассажиров.
Ввиду того что выпадение шипов при езде по обледенелому покрытию практически не наблюдалось, производился подсчет количества шипов 48, выпавших из протектора после пробега 10 000 км по сухому дорожному покрытию, в том числе по асфальтовому и бетонному покрытию. Результаты исследований представлены в виде численных показателей, обратных по отношению к количеству выпавших шипов и отсчитываемых от числа 100, соответствующего стандартному примеру, описанному ниже. Большее значение данного показателя свидетельствует о меньшем количестве выпавших шипов 48, что соответствует большей сопротивляемости выпадению шипов.
Усредненный параметр, соответствующий эксплуатационным характеристикам шины при торможении, был получен по результатам множества измерений тормозного пути при полном включении тормоза пассажирского автомобиля, двигающегося со скоростью 40 км/ч. Результаты исследований представлены в виде численных показателей, отсчитываемых от числа 100, соответствующего усредненному параметру стандартного примера, описанному ниже. Большее значение данного показателя свидетельствует о лучших эксплуатационных характеристиках шины при движении на обледенелом дорожном покрытии (эксплуатационные характеристики при торможении).
Стандартный пример, рабочие примеры 1-4
Стандартный пример соответствует примеру, в котором гнезда для вставки шипов 48 не содержат узких канавок 52. В рабочих примерах 1-4 длина D основной части 46с гнезда, проходящая вглубь гнезда 46, равна 8 мм; диаметр А круглого поперечного сечения основной части 46с гнезда равен 2 мм; глубина а узкой канавки 52 равна 0,5 мм; ширина b узкой канавки 52 равна 0,5 мм.
Ниже приведена таблица 1, в которой показаны характеристики рабочих примеров 1-4 и результаты исследований для стандартного примера и рабочих примеров 1-4.
Таблица 1
Стандартный пример
Рабочий пример 1
Рабочий пример 2
Рабочий пример 3
Рабочий пример 4
Количество узких канавок
-
1
1
1
1
d/D
-
0,15
0,2
0,8
1
а/А
-
0,25
0,25
0,25
0,25
b/А
-
0,25
0,25
0,25
0,25
Угловой сдвиг θ между двумя концами узкой канавки на поверхности боковой стенки гнезда, градусы
-
0
0
0
0
Сопротивляемость выпадению шипов
100
102
104
106
106
Эксплуатационные характеристики при торможении
100
100
102
104
106
Как видно из результатов исследований, приведенных в таблице 1, в каждом из рабочих примеров 1-4, в которых присутствовала узкая канавка 52, по сравнению с характеристиками стандартного примера, в котором отсутствовала узкая канавка 52, эксплуатационные характеристики при движении по обледенелому дорожному покрытию по меньшей мере не ухудшились, а сопротивляемость выпадению шипов увеличилась. В частности, при значении отношения d/D, равном или превышающем 0,2, сопротивляемость выпадению шипов и эксплуатационные характеристики при движении по обледенелому дорожному покрытию, по сравнению со стандартным примером, улучшились. Таким образом, предпочтительное значение отношения d/D больше или равно 0,2. Максимально допустимое значение отношения d/D равно 1,0.
Рабочие примеры 5-9
В рабочих примерах 5-9 D=8 мм, А=2 мм, b=0,5 мм, отношение d/D зафиксировано на значении 0,4, отношение b/А зафиксировано на значении 0,25, а значение отношения а/А варьировалось в пределах 0,08-0,52. Ниже приведена таблица 2, в которой показаны характеристики данных рабочих примеров и результаты исследований.
Таблица 2
Рабочий пример 5
Рабочий пример 6
Рабочий пример 7
Рабочий пример 8
Рабочий пример 9
Количество узких канавок
1
1
1
1
1
d/D
0,4
0,4
0,4
0,4
0,4
а/А
0,08
0,1
0,25
0,5
0,52
b/А
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
Угловой сдвиг θ между двумя концами узкой канавки на поверхности боковой стенки гнезда, градусы
0
0
0
0
0
Сопротивляемость выпадению шипов
104
106
106
108
104
Эксплуатационные характеристики при торможении
104
104
106
108
104
Как видно из результатов исследований, приведенных в таблице 2, в каждом из рабочих примеров 6-8, в которых отношение а/А варьировалось в пределах 0,1-0,5, по сравнению с характеристиками рабочих примеров 5 и 9, улучшился по меньшей мере один из показателей - эксплуатационные характеристики при движении по обледенелому дорожному покрытию или сопротивляемость выпадению шипов. Таким образом, предпочтительное значение отношения а/А лежит в диапазоне 0,1-0,5.
Рабочие примеры 7 и 10-13
В рабочих примерах 10-13 D=8 мм, А=2 мм, b=0,5 мм, отношение d/D зафиксировано на значении 0,4, отношение а/А зафиксировано на значении 0,25, а значение отношения b/А варьировалось в пределах 0,08-0,52. Ниже приведена таблица 3, в которой показаны характеристики данных рабочих примеров и результаты исследований.
Таблица 3
Рабочий пример 10
Рабочий пример 11
Рабочий пример 7
Рабочий пример 12
Рабочий пример 13
Количество узких канавок
1
1
1
1
1
d/D
0,4
0,4
0,4
0,4
0,4
а/А
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
b/А
0,08
0,1
0,25
0,5
0,52
Угловой сдвиг θ между двумя концами узкой канавки на поверхности боковой стенки гнезда, градусы
0
0
0
0
0
Сопротивляемость выпадению шипов
104
106
106
110
104
Эксплуатационные характеристики при торможении
104
104
106
108
104
Как видно из результатов исследований, приведенных в таблице 3, в рабочих примерах 7, 11 и 12, в которых отношение b/А варьировалось в пределах 0,1-0,5, по сравнению с характеристиками рабочих примеров 10 и 13, улучшился по меньшей мере один из показателей - эксплуатационные характеристики при движении по обледенелому дорожному покрытию или сопротивляемость выпадению шипов. Таким образом, предпочтительное значение отношения b/А лежит в диапазоне 0,1-0,5.
Рабочие примеры 14-19
Рабочие примеры 14 и 15 изображены на фиг.5А и 5В. Рабочие примеры 16-19 характеризуются наличием двух узких канавок 52. В каждом из рабочих примеров 14-19 D=8 мм, А=2 мм. Ниже приведена таблица 4, в которой показаны характеристики данных рабочих примеров и результаты исследований.
Таблица 4
Рабочий пример 14
Рабочий пример 15
Рабочий пример 16
Рабочий пример 17
Рабочий пример 18
Рабочий пример 19
Количество узких канавок
1
1
2
2
2
2
d/D
0,4
0,4
0,4 (для каждой)
0,4 (для каждой)
0,4 (для каждой)
0,4 (для каждой)
а/А
0,25
0,25
0,25 (для каждой)
0,25 (для каждой)
0,1 (для каждой)
0,5 (для каждой)
b/А
0,25
0,25
0,25 (для каждой)
0,25 (для каждой)
0,1 (для каждой)
0,5 (для каждой)
Угловой сдвиг θ между двумя концами узкой канавки на поверхности боковой стенки гнезда, градусы
30
-30
0
30
30
30
Сопротивляемость выпадению шипов
110
110
115
118
116
120
Эксплуатационные характеристики при торможении
110
110
112
115
116
118
Как видно из результатов исследований, приведенных в таблице 4, в рабочих примерах 14 и 15, в которых угловой сдвиг θ между двумя концами узкой канавки на поверхности боковой стенки гнезда варьировался в пределах 45 градусов, эксплуатационные характеристики при движении по обледенелому дорожному покрытию или сопротивляемость выпадению шипов улучшились. В рабочих примерах 16-19, которые характеризовались наличием двух узких канавок 52, эксплуатационные характеристики при движении по обледенелому дорожному покрытию или сопротивляемость выпадению шипов улучшились.
Согласно вышеприведенным результатам исследований применение настоящего варианта осуществления изобретения и модифицированных вариантов осуществления изобретения сопровождается достижением полезного эффекта.
Описание позиционных обозначений
10 - пневматическая шина.
12 - составной каркасный слой.
12а, 12b - каркасный слой.
14 - ленточный слой.
14а, 14b - ленточный материал.
16 - бортовое кольцо.
18 - резиновый протектор.
18а - верхний слой резинового протектора.
18b - нижний слой резинового протектора.
20 - резиновая боковина.
22 - резиновый наполнитель борта.
24 - резиновая бортовая лента.
26 - внутренний резиновый герметизирующий слой.
28 - ленточная накладка.
30 - рисунок протектора.
32 - косая канавка.
32а, 32b - конец косой канавки.
34 - поперечная канавка.
36 - центральный участок беговой дорожки.
38 - блок.
40 - внешний участок беговой дорожки.
42, 44 - щелевидная канавка.
46 - гнездо.
46а - донная часть гнезда.
46b - прилегающая к беговой дорожке часть гнезда.
46с - основная часть гнезда.
48 - шип.
48а - основание шипа.
48b - конец шипа.
52 - узкая канавка.