ШИНА С УЛУЧШЕННЫМИ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ КАЧЕНИЯ
TIRE WITH IMPROVED ROLLING CHARACTERISTICS

Изобретение относится к шинам для автомобилей и, в частности, к протекторам данных шин.
Шина легкового автомобиля снабжена протектором, размещенным в радиальном направлении снаружи брекера в коронной зоне, при этом сам брекер расположен в радиальном направлении снаружи усилителя. Протектор обеспечивает контакт между шиной при ее движении и дорогой и должен обеспечивать возможность управления автомобилем и его торможения независимо от условий движения. В дождливую погоду должна быть обеспечена возможность удаления стоячей воды на поверхности дороги так, чтобы протектор мог фактически оставаться в контакте с дорогой. Если отсутствует возможность удаления воды, то при превышении определенных скоростей движения возникает «механизм», в результате действия которого шина отрывается от дороги (возникает явление аквапланирования), что оказывает отрицательное воздействие на «держание» дороги и, следовательно, на безопасность. Известно, что на практике для противодействия этому выполняют полости и канавки в протекторе шины для направления имеющейся воды в данные полости и канавки и выпуска воды, находящейся в канавках, в зону за пределами поверхности контакта как в боковом направлении, так и в продольном направлении.
Боковое направление или поперечное направление в данном случае означает направление, которое параллельно оси вращения шины.
Продольное направление (или направление вдоль окружности) на протекторе в данном случае означает направление, перпендикулярное поперечному направлению и касательное к окружности с центром на оси вращения.
Поперечная канавка означает канавку, открывающуюся на одном из ее концов в аксиальном направлении по направлению к наружной стороне шины для содействия протеканию жидкости в поперечном направлении относительно траектории, по которой следует шина при ее движении по дороге, покрытой водой. Подобная канавка предпочтительно ориентирована в направлении, которое образует угол, составляющий менее 45 градусов, относительно оси вращения шины.
Было установлено, что при значительной толщине слоя (например, по меньшей мере, 2 мм) стоячей воды и в том случае, когда скорость транспортного средства высока, механизм течения может быть нарушен и может приводить к снижению эксплуатационных характеристик в особенности в том, что касается безопасности, поскольку возникновение явления аквапланирования заметно проявляется в потере контакта с поверхностью дороги.
В документе FR 2152907 раскрыта шина, которая помимо продольных канавок имеет радиальные полости в протекторе, при этом продолжением радиальных полостей, которые образованы в частях протектора, наружных в аксиальном направлении, является полость, образованная с внутренней стороны протектора и выходящая на наружные боковые поверхности протектора. Шина, описанная в данном документе, благодаря данным радиальным полостям обладает дополнительной способностью к перемещению воды на дороге. Тем не менее, было установлено, что шина должна быть дополнительно усовершенствована для движения по дороге, покрытой водой, для обеспечения еще лучшего «держания» дороги.
Задача изобретения состоит в разработке протектора, имеющего канавки, содержащие, по меньшей мере, одно средство, которое обеспечивает улучшение «держания» дороги шинами, снабженными данным протектором, особенно при движении по поверхностям дорог, покрытым стоячей водой.
Шина в соответствии с изобретением выполнена с протектором, имеющим поверхность протектора, предназначенную для входа в контакт с дорогой, и боковые поверхности, пересекающие поверхность протектора в зоне двух угловых краев для установления ширины W протектора между указанными двумя угловыми краями. Протектор выполнен с множеством канавок, имеющих глубину Н и ограниченных поверхностями материала, которые находятся на расстоянии друг от друга, определяемом, по меньшей мере, шириной, равной 2 мм; при этом канавки открываются на поверхности протектора. Канавки граничат друг с другом или с боковыми поверхностями рисунков протектора, которые имеют поверхности контакта, которые частично образуют поверхность протектора.
Протектор содержит множество поперечных канавок, по меньшей мере, одна из противоположных поверхностей которых выполнена с, по меньшей мере, одним выступом, ограниченным поверхностью, наружной в радиальном направлении (верхней выпуклой поверхностью), и поверхностью, внутренней в радиальном направлении (внутренней поверхностью), при этом поверхность, наружная в радиальном направлении, расположена ближе к поверхности протектора, чем поверхность, внутренняя в радиальном направлении, при этом поверхности пересекаются в тех точках выступа, которые находятся дальше всего друг от друга в направлении канавки. Протектор является таким, что каждая из поверхностей каждого выступа, внутренней и наружной в радиальном направлении, имеет в плоскости сечения, параллельной поверхностям, ограничивающим канавку, такой профиль, что длина профиля поверхности, наружной в радиальном направлении, больше длины профиля поверхности, внутренней в радиальном направлении.
Профилированные выступы, образованные в канавке, не обеспечивают двунаправленного механического соединения между противоположными поверхностями, которые ограничивают указанную канавку, но обеспечивают только однонаправленное соединение, что означает, что они ограничивают или даже предотвращают только ситуацию, когда противоположные поверхности сходятся вместе. Двунаправленное соединение означает соединение, которое ограничивает и предотвращает как ситуацию, когда противоположные поверхности сходятся вместе, так и ситуацию, когда они разделяются.
Кроме того, самый близкий к центру в аксиальном направлении конец (что означает конец, ближайший к экваториальной плоскости) поперечных канавок, выполненных с, по меньшей мере, одним выступом, выполнен с профилированным закрывающим средством. Данное профилированное закрывающее средство имеет закрывающую поверхность, образованную на, по меньшей мере, одной поверхности, ограничивающей канавку, и, по меньшей мере, частично закрывающую канавку, при этом закрывающая поверхность имеет - если смотреть в сечении в плоскости сечения, параллельной поверхностям, ограничивающим канавку, - вогнутый криволинейный профиль для взаимодействия с, по меньшей мере, одним выступом, образованным в канавке. Вогнутый криволинейный профиль означает поверхность, центр кривизны которой расположен в аксиальном направлении с наружной стороны протектора. Данное закрывающее средство предпочтительно полностью или почти полностью закрывает канавку (что означает, что, по меньшей мере, 80% площади поперечного сечения канавки закрыта данным средством).
Протектор согласно изобретению обеспечивает возможность повышения давления протектора на дорогу при движении в дождливую погоду в особенности благодаря циркуляции воды вокруг каждого выступа, расположенного в, по меньшей мере, одной канавке, при одновременном сохранении хорошего отвода воды. Имеет место то, что выступы имеют верхнюю выпуклую поверхность и внутреннюю поверхность, которые пригодны для создания эффекта, обратного подъему, приводящего к увеличению контактного давления между шиной и дорогой, которое противодействует воздействию гидродинамического давления при движении по стоячей воде, которая имеет тенденцию подъема/отрыва протектора от дороги.
Данное закрывающее средство в сочетании с выступом, образованным в поперечной канавке, обеспечивает усиление воздействия на поток воды и, следовательно, опорного воздействия шины на грунт при движении в дождливую погоду.
Выступ предпочтительно проходит по всей или почти по всей ширине канавки, в которой он выполнен, для воздействия на весь поток воды, проходящий через канавку при движении в дождливую погоду. В данном случае почти вся ширина канавки означает, по меньшей мере, 90% указанной ширины канавки.
Для того чтобы сделать подобный протектор в соответствии с изобретением более простым в изготовлении посредством использования формования, предпочтительно выполнить каждую поверхность, ограничивающую канавку, с половиной выступа, при этом половины выступа обращены друг к другу таким образом, что они будут отделены друг от друга после извлечения из формы только узкой щелью или щелью, не имеющей ширины, при этом указанные две половины выступа находятся в контакте друг с другом, когда канавка, которая содержит их, входит в контакт с дорогой.
Узкая щель предпочтительно содержит средство для ограничения или даже полного блокирования относительных перемещений одной половины выступа относительно другой; а средства могут представлять собой зигзагообразную форму или в альтернативном варианте могут представлять собой рельефные элементы, образованные на противоположных поверхностях щели, при этом рельефные элементы взаимодействуют друг с другом для уменьшения относительного перемещения.
В альтернативном варианте протектора согласно изобретению канавки, выполненные с выступами, подобными описанным ранее, ориентированы в поперечном направлении, что означает в направлении, которое образует угол, составляющий менее 45 градусов, относительно направления, параллельного оси вращения шины.
Закрывающее средство предпочтительно образовано из двух половин средства, при этом каждую половину средства несет одна поверхность, ограничивающая канавку, причем две половины средства выполнены с возможностью взаимодействия за счет контакта друг с другом, когда они входят в контакт с поверхностью дороги. Две половины средства предпочтительно разделены узкой щелью, которая может содержать средства, ограничивающие перемещения половин средства друг относительно друга, когда они находятся в контакте друг с другом.
Для обеспечения простоты изготовления можно выполнить профилированное закрывающее средство таким образом, что оно будет образовано из двух половин средства, при этом каждая из указанных половин средства будет образована на одной поверхности, ограничивающей канавку, причем половины средства или находятся в контакте друг с другом, или отделены друг от друга узкой щелью (с шириной менее 1 мм). Узкая щель может быть предусмотрена с блокирующими средствами в виде зигзагов или рельефных элементов.
Другие признаки и преимущества изобретения станут очевидными из описания, приведенного в дальнейшем со ссылкой на приложенные чертежи, которые показывают в качестве неограничивающих примеров некоторые варианты осуществления предмета изобретения. На чертежах:
Фиг.1 показывает поперечную канавку протектора в соответствии с изобретением;
фиг.2 представляет собой сечение, выполненное по линии II-II с фиг.1;
фиг.3 представляет собой такой же вид, как на фиг.2, с линиями течения для потока воды через канавку;
фиг.4 представляет собой изображение в сечении альтернативного варианта поперечной канавки, содержащей два профилированных выступа;
фиг.5 представляет собой изображение в сечении альтернативного варианта профилированного выступа; и
фиг.6 представляет собой альтернативный вариант канавки, содержащей профилированный выступ, при этом одна поверхность канавки несет данный выступ, и данный выступ может входить в контакт с другой поверхностью канавки.
Фиг.1 показывает один альтернативный вариант протектора 1 в соответствии с изобретением, предназначенного для шины с размером 205/55 R16. Данный протектор содержит множество поперечных канавок 5 с шириной, равной 3 мм, и глубиной, равной 7 мм, при этом поперечные канавки открываются в аксиальном направлении на краях протектора посредством конца 11, который находится в аксиальном направлении снаружи. Конец 11 открывается в узкую окружную краевую канавку 2'. Малая окружная канавка служит в качестве зоны сочленения/соединения между концом протектора и частью боковины шины. Поперечная канавка 5 проходит до второго конца 12, который открывается в окружную канавку 2. Канавка 5 содержит профилированный выступ 6, образованный из двух половин 61, 62 выступа, разделенных узкой щелью 63 соответствующей ширины, которая закрывается, когда шина входит в контакт с поверхностью дороги. Профилированный выступ имеет максимальную длину 8 мм; и он расположен приблизительно на 1 мм ниже поверхности 10 протектора в новом состоянии (что означает до движения шины).
Кроме того, поперечная канавка 5 содержит на своем конце 12, который открывается в окружную канавку 2, второй выступ 7, образующий средство для закрытия поперечной канавки 5. Закрывающее средство аналогичным образом образовано из двух половин 71, 72 выступа, при этом одна поверхность, ограничивающая поперечную канавку 5, несет каждую половину выступа. Половины выступа, представляющего собой закрывающее средство, отделены друг от друга узкой щелью 73. Узкая щель 73, образованная между двумя половинами 71, 72 выступа, представляющего собой средство для закрытия поперечной канавки 5, имеет соответствующую ширину, которая позволяет данным двум половинам выступа входить в контакт во время движения. Ширина предпочтительно меньше 1 мм и более предпочтительно, если она составляет менее 0,6 мм.
Закрывающее средство 7 имеет криволинейную поверхность, ориентированную таким образом, что она имеет центр кривизны, расположенный в аксиальном направлении с наружной стороны протектора, и, таким образом, усиливает механизм и содействует механизму, посредством которого вода проходит вокруг выступа 6 для обеспечения увеличения давления в зоне контакта с грунтом.
Фиг.2 представляет собой выполненное по линии II-II сечение канавки, показанной на фиг.1. Данное сечение показывает геометрию закрывающего средства 7 и в особенности криволинейный профиль 7 с закрывающей поверхности так, что его вогнутая сторона обращена к профилированному выступу 6. Если точки на закрывающем средстве, которые находятся в радиальном направлении и аксиальном направлении дальше всего друг от друга в указанном средстве, обозначены Р1, Р2, криволинейный профиль 7 с таков, что участок прямой линии (показанный пунктирной линией на чертеже), соединяющей точки Р1 и Р2, не пересекается с данным средством в какой-либо другой точке. Также можно видеть, что с каждой стороны самых дальних друг от друга в аксиальном направлении, разделенных точек А1 и А2 профилированного выступа 6 указанный профилированный выступ имеет наружный профиль с длиной, большей чем длина внутреннего профиля того же выступа. Благодаря закрывающему средству 7 существует возможность уменьшения эффектов турбулентности в потоке в зоне пересечения между окружной канавкой и каждой поперечной канавкой при одновременном улучшении потока в поперечных канавках.
Угол В наклона отрезка, соединяющего точки А1 и А2, в данном случае отличается от нуля градусов и предпочтительно составляет менее 20 градусов (в данном конкретном случае данный угол составляет 15 градусов).
Фиг.3 представляет собой такое же изображение, что и на фиг.2, при движении по грунту, покрытому стоячей водой, при этом грунт находится сверху на чертеже. Этот чертеж показывает линии F потока воды, начинающиеся от поверхности 10 контакта с грунтом и входящие в поперечную канавку 5, проходящую в аксиальном направлении к наружной стороне протектора, при этом вода проходит вокруг профилированного выступа 6. Такая принудительная циркуляция обеспечивает образование подъемных сил, которые приводят к увеличению давления в зоне контакта шины с грунтом; и подъемные силы в данном случае представлены в виде их результирующей Р.
Фиг.4 показывает альтернативный вариант шины в соответствии с изобретением, в которой поперечная канавка содержит закрывающее средство 7 у одного из ее концов и два профилированных выступа 6 и 6', расположенных в аксиальном направлении и в радиальном направлении друг относительно друга таким образом, чтобы они не воздействовали друг на друга в отношении потоков текучей среды. Каждый из выступов наклонен в направлении, параллельном оси вращения, под углами В, В', равными 20 градусам. Может быть предусмотрено выполнение этих углов разными.
Фиг.5 показывает альтернативный вариант геометрии контура/профиля профилированного выступа 6”, который имеет - между самыми дальними друг от друга в аксиальном направлении, разделенными точками А1 и А2 указанного контура - наружный профиль 6”-е и внутренний профиль 6”-i, при этом наружный профиль имеет длину, которая больше длины внутреннего профиля.
Наружный профиль 6”-е образован геометрическими кривыми, имеющими кривизну одного и того же знака, в то время как внутренний профиль образован двумя частями, имеющими кривизну противоположных знаков. В данном конкретном случае изменение кривизны происходит в точке I пересечения с отрезком, соединяющим точки А1 и А2, но, само собой разумеется, этот переход может произойти в любой другой точке.
Благодаря данной конструкции существует возможность при движении по грунту, покрытому стоячей водой, создать поток воды, линии течения которой вокруг выступов 6 создают силы гидродинамического давления, которые способствуют повышению давления шины на грунт. Это имеет особое преимущество в дождливую погоду, поскольку это обеспечивает увеличение контактных давлений и, следовательно, создает больший запас до того, как, в частности, возникнет аквапланирование.
В целях реализации на практике может быть изготовлен нож, толщина которого соответствует ширине канавки, которая должна быть отформована, при этом нож имеет две поверхности, которые выполнены с углублениями для образования двух полостей, «отделенных» друг от друга малой толщиной ножа. Полости предназначены для формования половины выступа, и малая толщина ножа между двумя полостями обеспечивает образование узкой щели при формовании, которая разделяет две половины выступа.
Фиг.6 показывает другой альтернативный вариант канавки 8, содержащей выступ 9, при этом одна поверхность 81 канавки несет профилированный выступ 9. Выступ отделен от другой поверхности 82 канавки узкой щелью 91. Для ограничения возможностей перемещения профилированного выступа относительно поверхности 82 щель 91 имеет зигзагообразную геометрию.
Изобретение не ограничено описанным и показанными примерами, и могут быть выполнены различные модификации данного изобретения без отхода от его объема.