ШИНА
AIR TIRE

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к шине и, в частности, к шине, имеющей отличные характеристики на льду и на снегу.
Уровень техники
В настоящее время предлагаются различные шины, обладающие хорошими характеристиками на обледенелых и заснеженных дорогах, называемые неошипованными шинами. Неошипованные шины имеют рисунок протектора с блоками для получения хорошей характеристики на снегу, в которых выполнены канавки для получения требуемой характеристики на льду.
Подобные неошипованные шины включают, например, шины, описанные в заявках на патент Японии (JP-A) № 2006-160158 и 2008-221901.
Раскрытие изобретения
Характеристики на льду повышаются при увеличении длины и/или количества канавок для дополнительного повышения характеристик на льду и на снегу, однако возникают проблемы, связанные со снижением ресурса и повышением неравномерности износа за счет снижения жесткости блоков.
Настоящее изобретение направлено на решение вышеупомянутых проблем и на создание шины, обеспечивающей высокие характеристики на льду при сохранении жесткости блоков.
Решение задачи
Настоящее изобретение выполнено с учетом вышеупомянутых обстоятельств, и шина в соответствии с первым аспектом настоящего изобретения представляет собой шину, включающую: группу блоков, расположенных на протекторе; открытую канавку, выполненную на каждом блоке, проходящую в поперечном направлении шины и соединенную с обоими расположенными в поперечном направлении шины торцами блока; и замкнутые канавки, размещенные на каждом блоке у обеих расположенных в окружном направлении шины сторон открытой канавки, проходящие в поперечном направлении шины и завершающиеся внутри блока, при этом замкнутые канавки сформированы таким образом, что их глубина больше, чем глубина открытой канавки.
Далее приводится разъяснение функционирования шины по первому аспекту.
Для получения характеристик на льду и снегу на протекторе должны быть сформированы блоки, в которых выполнены канавки, проходящие в поперечном направлении шины. Для повышения характеристик на льду, поскольку для этого требуется эффект от работы кромок канавок, обычно в блоках формируют группу канавок с большими кромочными элементами, а именно группу открытых канавок. Однако существует предел увеличения числа открытых канавок, поскольку при слишком большом числе открытых канавок происходит избыточное снижение жесткости блока, что приводит к снижению ресурса и повышению неравномерности износа.
В шине по первому аспекту увеличение кромочного компонента канавок и достижение высоких характеристик на льду обеспечивается за счет выполнения замкнутых канавок с обеих, расположенных в окружном направлении шины сторон открытой канавки, причем глубина замкнутых канавок больше, чем глубина открытых канавок. Поскольку замкнутые канавки вызывают падение жесткости блока в меньшей степени, чем открытые канавки, обеспечивается достаточная жесткость блока, несмотря на то, что замкнутые канавки выполнены с обеих расположенных в окружном направлении сторон открытых канавок. Если бы с обеих сторон открытых канавок были выполнены не замкнутые, а открытые канавки (т.е. имела бы место конфигурация со всеми открытыми канавками), то при воздействии большого усилия могла возникнуть опасность отламывания блоков скольжения на двух расположенных в окружном направлении шины торцах блоков.
Шина по второму аспекту настоящего изобретения представляет собой шину первого аспекта, у которой глубина открытых канавок составляет 50-70% от наибольшего размера блоков; а глубина замкнутых канавок составляет 105-140% от глубины открытых канавок.
Далее приводится разъяснение функционирования шины по второму аспекту.
Высокие характеристики на льду могут быть гарантированно получены путем задания глубины замкнутых канавок 105-140% от глубины открытых канавок. Когда глубина замкнутых канавок составляет менее 105% от глубины открытых канавок, потеря податливости блоков (т.е. повышение твердости блоков) не может гарантировать получение высоких характеристик на льду. Однако когда глубина замкнутых канавок составляет более 140% от глубины открытых канавок, происходит падение жесткости блоков, что приводит к повышению неравномерности износа.
Глубина открытых канавок менее 50% высоты блоков приводит к вероятности исчезновения открытых канавок при износе выше среднего. Однако глубина открытых канавок более 70% высоты блоков приводит к опасности получения недостаточной жесткости блоков. Также существует опасность развития трещин с донных участков открытых канавок, что может привести к отламыванию блоков.
Поскольку замкнутые канавки менее подвержены развитию трещин с донных участков, даже когда они имеют большую глубину, чем открытые канавки, и, следовательно, возможно предотвращение отламывания блоков. За счет повышения глубины замкнутых канавок повышается податливость блоков на льду и на снегу, что позволяет улучшить характеристики на льду и на снегу.
Шина по третьему аспекту настоящего изобретения представляет собой шину по второму аспекту, у которой канавки, проходящие в поперечном направлении шины, имеют зигзагообразную форму.
Далее приводится разъяснение функционирования шины по третьему аспекту.
За счет формирования замкнутых канавок зигзагообразной формы увеличивается кромочный элемент и обеспечивается улучшение характеристик на льду.
Шина по четвертому аспекту настоящего изобретения представляет собой шину одного из аспектов с первого по третий, у которой: на расположенном в окружном направлении шины центральном участке каждого блока сформированы две открытые канавки, разделяющие блок на малый участок блока, расположенный между двумя открытыми канавками, и на большие участки блока, находящиеся у двух расположенных в окружном направлении шины внешних сторон малого участка блока, причем большие участки блока имеют большую длину в окружном направлении шины, чем малый участок блока; а на больших участках блока сформированы замкнутые канавки.
При такой конфигурации в расположенном в окружном направлении центральном участке каждого блока сформированы две открытые канавки, и блок разделен на три части в окружном направлении шины. При этом возможно исключение разрушения малого участка блока и снижения жесткости блока за счет уменьшения длины малого участка блока, расположенного между двумя открытыми канавками, в окружном направлении шины и увеличения длины больших участков блока, расположенных с двух внешних в окружном направлении шины сторон малого участка блока, в окружном направлении шины.
Кромочный эффект может быть получен при сохранении жесткости большого участка блока за счет формирования замкнутых канавок на больших участках блоков.
Шина по пятому аспекту настоящего изобретения представляет собой шину по одному из аспектов от первого до третьего, дополнительно включающих соединительный участок, выполненный в канавке грунтозацепа, расположенный между соседними блоками в окружном направлении шины, при этом высота соединительного элемента меньше высоты блоков, и он соединяет блок с одной стороны в окружном направлении шины с блоком на другой стороне в окружном направлении шины.
Далее приводится разъяснение функционирования шины по пятому аспекту.
Предотвращение разрушения блоков в окружном направлении шины и улучшение характеристик на льду и снегу обеспечивается за счет выполнения соединительного участка в канавке грунтозацепа, расположенного между соседними в окружном направлении шины блоками, высота которого меньше, чем высота блоков, и соединяющего блок на одной стороне в окружном направлении шины с блоком на другой стороне в окружном направлении шины.
Шина по шестому аспекту настоящего изобретения представляет собой шину по пятому аспекту изобретения, у которой в соединительном участке выполнена канавка, проходящая в поперечном направлении шины.
Далее приводится разъяснение функционирования шины по шестому аспекту.
При износе блоков и возникновении контакта соединительных участков с поверхностью дороги при степени износа выше средней, канавки, выполненные на соединительных участках, контактируют с опорной поверхностью, и обеспечивается улучшение характеристик на льду за счет действия кромок этих канавок.
Шина по седьмому аспекту представляет собой шину по аспектам с пятого по шестой, у которой длина соединительного участка в поперечном направлении шины меньше, чем длина в поперечном направлении шины соседнего участка блоков.
Далее приводится разъяснение функционирования шины по седьмому аспекту.
Раскрытие кромочного компонента канавок грунтозацепа и улучшение характеристик на льду может быть обеспечено за счет уменьшения длины соединительного участка в поперечном направлении шины по сравнению с длиной соседних участков блоков в поперечном направлении шины.
Эффекты изобретения, обеспечивающие преимущества.
За счет вышеописанной конфигурации шины по изобретению может быть получен дающий преимущества эффект получения высоких характеристик на льду при сохранении жесткости блоков.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 - вид в плане протектора пневматической шины по одному из примеров осуществления настоящего изобретения.
Фиг.2 - местный увеличенный пространственный вид протектора пневматической шины по одному из примеров осуществления настоящего изобретения.
Осуществление изобретения
Далее приводится описание примера осуществления шины по изобретению со ссылками на фиг.1.
Как показано на фиг.1, пневматическая шина 10 настоящего примера осуществления изобретения имеет окружную зигзагообразную канавку 14, проходящую вдоль осевой линии CL шины и сформированную в центральном в поперечном направлении шины участке протектора 12, а также первые окружные основные канавки 16, проходящие в окружном направлении с обеих сторон осевой линии CL шины. Вторые окружные основные канавки 18 проходят вдоль окружного направления шины снаружи в поперечном направлении шины от первых окружных основных канавок 16. В настоящем примере осуществления изобретения первые окружные основные канавки 16 и вторые окружные основные канавки 18 имеют одинаковую глубину.
В окружном направлении контактного участка, расположенного между парой первых окружных основных канавок 16, имеется группа первых канавок 20 грунтозацепов, соединяющих первые окружные основные канавки 16 и окружную канавку 14. Первая канавка 20 грунтозацепов с левой стороны от осевой линии CL шины и также первая канавка 20 грунтозацепов с правой стороны от осевой линии CL шины сформированы таким образом, что они смещены одна относительно другой в окружном направлении шины и не лежат на одной линии в окружном направлении шины.
Контактные участки, ограниченные первыми окружными основными канавками 16, первыми канавками 20 грунтозацепов и окружными канавками 14, в настоящем примере осуществления изобретения далее обозначены, как центральные блоки 22.
Каждый из центральных блоков 22 имеет две открытые канавки 24, которые расположены сравнительно близко одна от другой и проходят в поперечном направлении шины на центральной в окружном направлении шины стороне центрального блока 22. Как показано на фиг.2, две открытые канавки 24 разбивают каждый центральный блок 22 на три участка, образуя малый участок 25 блока из участка, расположенного между двумя открытыми канавками 24, и большие участки 27 блоков, расположенные с обеих внешних в окружном направлении шины сторон малого участка 25 блока. Длина участка 25 блока в окружном направлении шины меньше, чем длина больших участков 27 блока в окружном направлении. Замкнутая канавка 26 сформирована в каждом большом участке 27 блока таким образом, что она проходит не по всей длине центральных блоков 22 в поперечном направлении шины. Т.е. замкнутые канавки 26 сформированы с обеих сторон открытых канавок 24 в окружном направлении шины.
В настоящем примере осуществления изобретения открытые канавки 24 проходят по прямой линии в поперечном направлении шины, а замкнутые канавки 26 проходят в поперечном направлении шины в форме зигзагов. Однако возможна конфигурация, при которой открытые канавки 24 проходят в поперечном направлении шины в форме зигзагов, а замкнутые канавки 26 проходят в поперечном направлении шины по прямой линии.
В настоящем варианте осуществления изобретения в каждом центральном блоке 22 сформированы две открытые канавки 24, однако возможно выполнение конфигурации, при которой в каждом центральном блоке 22 имеется единичная открытая канавка 24.
Глубина открытых канавок 24, разделяющих центральные блоки 22, предпочтительно составляет 50-70% от глубины первых окружных основных канавок 16.
Глубина закрытых канавок 26 больше, чем глубина открытых канавок 24, и глубина закрытых канавок 26 составляет 105-140% от глубины открытых канавок 24.
Как показано на фиг.1, в окружном направлении шины контактные участки, расположенные между первыми окружными основными канавками 16 и вторыми окружными основными канавками 18, имеют группу вторых канавок 28 грунтозацепов, соединяющих соответствующие первые окружные основные канавки 16 и соответствующие вторые окружные основные канавки 18.
Контактные участки, ограниченные первыми окружными основными канавками 16, вторыми окружными основными канавками 18 и вторыми канавками 28 грунтозацепов, в настоящем примере осуществления изобретения далее обозначены, как вторые блоки 30.
Вторые блоки 30 также имеют открытые канавки 32 и закрытые канавки 34, аналогичные открытым канавкам 24 и закрытым канавкам 26 центральных блоков 22. Как показано на фиг.2, две открытые канавки 32 разбивают каждый второй блок 30 на три участка, образуя малый участок 33 блока из участка, расположенного между двумя открытыми канавками 32, и большие участки 35 блоков, расположенные с обеих внешних в окружном направлении шины сторон малого участка 33 блока. Длина малого участка 33 блока в окружном направлении шины меньше, чем длина малого участка 25 блока в окружном направлении шины. Замкнутые канавки 34 сформированы в каждом соответствующем большом участке 35 блока таким образом, что они проходят не по всей длине вторых блоков 30 в поперечном направлении шины. Т.е. замкнутые канавки 34 сформированы с обеих сторон открытых канавок 32 в окружном направлении шины.
Открытые канавки 32 имеют прямолинейную форму в поперечном направлении шины, а замкнутые канавки 34 проходят в виде зигзагов в поперечном направлении шины, однако также возможна конфигурация, при которой открытые канавки 32 проходят в виде зигзагов в поперечном направлении шины, а замкнутые канавки 34 имеют прямолинейную форму в поперечном направлении шины.
Возможно выполнение конфигурации, при которой в каждом втором блоке 30 имеется только одна открытая канавка 32.
В контактных участках, расположенных снаружи в поперечном направлении шины вторых окружных основных канавок 18, имеются третьи канавки 33 грунтозацепов, отходящие из вторых окружных основных канавок 18 наружу от кромок 12Е протектора, и четвертые канавки 35 грунтозацепов, ширина которых больше, чем ширина третьих канавок 33 грунтозацепов. Третьи канавки 33 грунтозацепов и четвертые канавки 35 грунтозацепов расположены с чередованием в окружном направлении шины.
Контактные участки, отделенные вторыми окружными основными канавками 18, третьими канавками 33 грунтозацепов и четвертыми канавками 35 грунтозацепов, в настоящем примере осуществления изобретения далее обозначены, как плечевые блоки 36.
В каждой канавке 20 грунтозацепов имеется первый соединительный участок 40, соединяющий соседние в окружном направлении центральные блоки 22. В центральном в окружном направлении шины участке каждого первого соединительного участка 40 сформирована канавка 42, проходящая параллельно первым канавкам 20 грунтозацепов. Первый соединительный участок 40 расположен ниже, чем центральные блоки 22, например, таким образом, что он вступает в контакт с поверхностью дороги при средней степени износа. Длина первых соединительных участков 40 в поперечном направлении шины меньше, чем длина участков соседних больших участков 27 блоков в поперечном направлении шины, а первые соединительные участки 40 сформированы в окружном направлении со стороны канавки 14 больших участков 27 блоков.
Аналогично первому соединительному участку 40, сформированному на каждой первой канавке 20 грунтозацепов, на каждой второй канавке 28 грунтозацепов также сформирован второй соединительный участок 44, в каждом втором соединительном участке 44 сформирована канавка 46.
Второй соединительный участок 44 выполнен в центре в поперечном направлении шины вторых канавок 28 грунтозацепов, соединяющих соседние в окружном направлении вторые блоки 30. В центральном в окружном направлении участке второго соединительного участка 44 сформирована канавка 46, проходящая параллельно вторым канавкам 28 грунтозацепов. Вторые соединительные участки 44 расположены ниже, чем вторые блоки 30, например, таким образом, что они вступают в контакт с поверхностью дороги при средней степени износа. Длина вторых соединительных участков 44 в поперечном направлении шины меньше, чем длина участков соседних больших участков 35 блоков.
Центральные блоки 22 и вторые блоки 30 имеют ширину (размер в поперечном направлении шины), предпочтительно составляющую 0,10-0,20 от ширины контактного участка. Центральные блоки 22 и вторые блоки 30 имеют длину (размер в окружном направлении шины), предпочтительно составляющую 1,0-2,0 от ширины блока.
Ширина контактного участка, упомянутая в данном документе, представляет собой ширину пятна контакта, замеренную в осевом направлении шины, установленной на стандартный обод в соответствии с ежегодником JATMA YEAR BOOK (издание 2008 г., стандарты Ассоциации японских производителей автомобильных шин) с внутренним давлением, составляющим 100% от давления (максимального давления), соответствующего максимальной нагрузке (нагрузка, показанная жирным шрифтом на графике внутреннее давление - нагрузка) согласно ежегоднику JATMA YEAR BOOK для соответствующей размерности/нормы слойности, расположенной таким образом, что ее ось вращения параллельна горизонтальной плоскости и нагруженной максимальной нагрузкой.
Если в регионе применения или расположения производства применяются стандарты TRA или ETRTO, тогда следует руководствоваться соответствующим стандартом.
Функционирование
У пневматической шины 10 согласно настоящему варианту осуществления изобретения замкнутые канавки 26, 34 имеют большую глубину, чем открытые канавки 24, открытые канавки 32 в центральных блоках 22 и вторых блоках 30 с двух внешних в окружном направлении сторон открытых канавок 24, 32. Кромочный компонент канавки, соответственно, увеличен, за счет чего обеспечиваются хорошие характеристики на льду.
За счет того, что замкнутые канавки 26, 34 в меньшей степени снижают жесткость блоков, чем открытые канавки 24, 32, обеспечивается достаточная жесткость блоков, даже при выполнении замкнутых канавок 26, 34 с двух внешних в окружном направлении сторон открытых канавок 24, 32.
Малые участки 25 блоков, расположенные между двумя открытыми канавками 24, находятся в окружном направлении шины между большими участками 27 блоков, которые имеют большую длину в окружном направлении шины, чем малые участки 25 блоков, за счет чего исключается разрушение малых участков 25 и падение жесткости центральных блоков 22. Аналогичное справедливо и для третьих канавок 33 грунтозацепов, расположенных между двумя открытыми канавками 32, за счет того, что третьи канавки 33 грунтозацепов находятся в окружном направлении шины между большими участками 35 блоков, которые имеют большую длину в окружном направлении шины, чем третьи канавки 33 грунтозацепов, исключается разрушение третьих канавок 33 грунтозацепов и падение жесткости вторых блоков 30.
В настоящем варианте осуществления изобретения в первых канавках 20 грунтозацепов также имеются первые соединительные участки 40, а во вторых канавках 20 грунтозацепов также имеются вторые соединительные участки 44, за счет чего не допускается разрушение центральных блоков 22 и вторых блоков 30 и падение жесткости блоков, а также обеспечивается дополнительное улучшение характеристик на снегу и льду.
Длина первых соединительных участков 40 в поперечном направлении шины также меньше, чем длина соседних участков больших участков 27 блоков в поперечном направлении шины, и длина второго соединительного участка 44 меньше, чем длина соседних участков больших участков 35 блоков в поперечном направлении шины. За счет этого обеспечивается раскрытие кромочной составляющей первых канавок 20 грунтозацепов и вторых канавок 28 грунтозацепов.
Большие участки 27 блоков и большие участки 35 блоков имеют большую длину в окружном направлении шины, однако за счет формирования в них соответствующих замкнутых канавок 42 и замкнутых канавок 46 возможно проявление действия кромок при сохранении жесткости.
При износе протектора 12 до степени больше средней канавки 42, выполненные на первых соединительных участках 40, и канавки 46, выполненные на вторых соединительных участках 44, вступают в контакт с поверхностью дороги, и обеспечивается улучшение характеристик на льду за счет действия кромок канавок 42, 46.
При глубине замкнутых канавок 26, 34 менее 105% от глубины открытых канавок 24, 32 не обеспечиваются высокие характеристики на льду. Однако когда глубина замкнутых канавок 26, 34 составляет более 140% от глубины открытых канавок 24, 32, происходит падение жесткости блоков, что приводит к повышению неравномерности износа.
Глубина открытых канавок 24, 32 менее 50% от высоты блоков может привести к полному стиранию открытых канавок 24, 32 при износе выше среднего. Однако глубина открытых канавок 24, 32 более 70% высоты блоков, в которых они сформированы, приводит к опасности получения недостаточной жесткости блоков.
Прочие варианты осуществления изобретения
В вышеприведенном варианте осуществления изобретения имеются две открытые канавки, сформированные в центральном в окружном направлении участке каждого блока, однако возможна конфигурация, при которой имеется только одна открытая канавка, если необходимо обеспечить характеристики на льду, а также конфигурация, при которой имеются две канавки или больше, если требуется обеспечить жесткость блоков. Предпочтительным с учетом обоих аспектов количеством канавок являются две канавки.
В вышеприведенных вариантах осуществления изобретения открытые канавки и замкнутые канавки проходят в поперечном направлении шины, однако возможно выполнение конфигурации, при которой они проходят под наклоном в поперечном направлении шины.
Для повышения жесткости блоков открытые канавки и замкнутые канавки также могут иметь конфигурацию, называемую трехмерным профилем зигзагообразной формы в направлении глубины или другие выступы и углубления на поверхности стенки канавки.
Примеры испытаний
Для подтверждения эффекта настоящего изобретения были изготовлены три типа образцов шин, соответствующих настоящему изобретению, один тип стандартного образца шины и один тип сравнительного образца шины, а также были проведены сравнительные испытания по определению характеристик на льду и жесткости блоков.
Образцы шин 1-3: шины с конфигурацией, описанной для вышеприведенного варианта осуществления изобретения, имеющие различные соотношения глубины открытых канавок и глубины замкнутых канавок.
Сравнительный образец шины: шина с конфигурацией, аналогичной конфигурации образцов шин за исключением того, что глубина открытых канавок и замкнутых канавок у нее одинакова.
Образец стандартной шины: шина с конфигурацией, аналогичной конфигурации образцов шин за исключением того, что в блоках отсутствуют замкнутые канавки.
Характеристики на льду определялись при полной подаче газа при движении с начальной скоростью 10 км/ч путем измерения времени (времени разгона), за которое скорость достигнет конечной величины 30 км/ч, и вычисления среднего ускорения по начальной скорости, конечной скорости и времени разгона. Оценка приведена в виде индекса, рассчитанного относительно среднего ускорения для стандартного образца пневматической шины, принятого за 100. Чем выше значение индекса, тем лучше характеристика на льду (сцепление).
Для определения жесткости блока основание блока фиксировалось, прилагалась сдвиговая нагрузка (сила в окружном направлении шины) к контактирующей с дорогой грани блока, и производилось измерение смещения контактирующей с дорогой грани блока. Оценка дается в виде индекса, рассчитанного относительно перемещения для стандартного образца, принимаемого за 100. Чем выше цифровое значение, тем меньше перемещение, что указывает на высокую жесткость блока.
Результаты испытаний приведены в таблице. Индексы, превышающие 100, соответствуют шинам с хорошими характеристиками.
Образец стандартной шины:
Сравнительный образец
Образец 1
Образец 2
Образец 3
Относительная ширина блока
0.09
0.125
←
←
←
Относительная длина блока
1.4
1.19
←
←
←
Относительная глубина канавки
нет
1.0
1.05
1.2
1.4
Характеристики на льду
100
110
114
120
130
Жесткость блока
100
120
117
110
100
Из результатов испытаний видно, что образцы шин 1-3 по изобретению обеспечивают высокие характеристики на льду и сохраняют жесткость блоков, эквивалентную или превосходящую жесткость блоков стандартного образца.