ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ ШИНА
PNEUMATIC TIRE

Область техники
Настоящее изобретение относится к пневматической шине, а именно к пневматической шине, которая увеличивает устойчивость к неравномерному износу, не снижая устойчивости рулевого управления на снегу, и которую, в частности, предпочтительно использовать в качестве шины для легких грузовиков.
Уровень техники
Как правило, на рисунке протектора пневматической шины канавки грунтозацепов, наклоненные по окружности шины, включают элемент, который проходит по окружности шины, и элемент, который проходит в поперечном направлении шины, так что при контакте со снегом можно добиваться эффекта торможения и движения транспортного средства в прямом и обратном направлениях, а также эффекта предупреждения скольжения в горизонтальном направлении. Поэтому структура блоков с такими наклоненными канавками грунтозацепов часто используется на зимних шинах, от которых требуются отличные характеристики на снегу (см., например, публикацию заявки на патент Японии №2002-274126).
С другой стороны, поскольку характеристики износа меняются в зависимости от того, установлена ли шина на передних или задних колесах автомобиля, а также от их положения установки, срок службы шины может быть продлен за счет периодического изменения положения установки так, чтобы все шины изнашивались равномерно. При этом шины с направленным рисунком, на которых указывается направление вращения шины, из-за фиксированного направления вращения можно переставлять только между передними и задними колесами, которые находятся на одной и той же стороне транспортного средства. Поэтому для шин с высокой нагрузкой на плечевую часть во время вращения, например, для шин легких грузовиков, если структура блоков имеет упомянутый выше направленный рисунок, от неравномерного износа плечевой части невозможно избавиться за счет перестановки шин, поскольку ее можно производить между передними и задними колесами с одной и той же стороны транспортного средства.
Таким образом, в качестве ответной меры для снижения неравномерного износа в плечевой части вместо блоков в плечевой части было бы целесообразно сформировать ребра, которые не испытывали бы износа из-за развала и схождения. Однако, если ребра будут размещены в плечевой части, уменьшится сила сцепления на снегу, которая обеспечивается канавками грунтозацепов, так что возникает вероятность ухудшения характеристик на снегу.
Задача изобретения
Задачей настоящего изобретения является решение упомянутых выше проблем за счет разработки пневматической шины, которая обеспечивает улучшение характеристик износа без уменьшения устойчивости рулевого управления на снегу для шин с направленным рисунком протектора.
Краткое описание изобретения
Для решения упомянутой выше задачи согласно настоящему изобретению создана пневматическая шина, содержащая множество основных канавок, которые проходят по окружности шины по поверхности протектора, канавки грунтозацепов, попеременно размещенные по окружности шины и соединяющиеся под наклоном между взаимно примыкающими основными канавками, которые находятся с внутренней стороны крайней основной канавки, с тем, чтобы образовать ряды блоков, которые представляют собой множество блоков и множество щелевых дренажных канавок, которые образованы в блоках в поперечном направлении шины, так, чтобы сформировать направленный рисунок протектора, причем плечевая часть с внешней стороны крайней основной канавки образует ребро с заканчивающимися канавками грунтозацепов, попеременно расположенных по окружности шины и проходящих от края плечевой части до крайней основной канавки, так, чтобы не соединяться с основной канавкой, и с множеством щелевых дренажных канавок, которые проходят в поперечном направлении шины, при этом на краевой части с внутренней стороны ребра в поперечном направлении шины попеременно или непрерывно образовано множество скосов с периодически меняющимся углом скоса по окружности шины.
Кроме того, для упомянутой выше конструкции предпочтительными являются варианты конструкции, перечисленные ниже в пунктах (1)-(6).
(1) Глубина самого большого по размерам скоса составляет от 30 до 60% максимальной глубины основных канавок.
(2) Наибольший скос в зоне скосов располагается таким образом, чтобы пересекаться с продолжением линии заканчивающихся канавок грунтозацепов.
(3) Одна зона скосов приходится на каждые 0,5-2 шага заканчивающихся канавок грунтозацепов.
(4) Зона скосов образована вдоль краевой части со стороны крайней основной канавки блоков, примыкающих к крайним основным канавкам, а число скосов в зоне скосов меняется таким образом, чтобы часть, соответствующая наибольшей по размерам зоне скосов на стороне ребра, была наименьшей, а часть, соответствующая наименьшей по размерам зоне скосов на стороне ребра, была наибольшей.
(5) Множество мелких канавок, наклоненных по окружности шины, размещается параллельно на поверхности контакта блоков с дорожным покрытием.
(6) Число основных канавок равняется трем, и в центральной части на внутренней стороне крайней основной канавки имеется основание выступа, размещаемое со стороны канавок грунтозацепов в ряду блоков, ближней к центру шины, а ширина канавок для канавок грунтозацепов меняется таким образом, чтобы часть с основанием выступа была уже, чем части без основания выступа.
Пневматическая шина описанной выше конструкции предпочтительно используется в качестве шин для легких грузовиков, в частности, в условиях, когда давление воздуха составляет 350 кПа или более.
Результаты изобретения
Пневматическая шина согласно настоящему изобретению содержит множество основных канавок, которые проходят по окружности шины по поверхности протектора, канавки грунтозацепов, попеременно размещенные по окружности шины и соединяющиеся под наклоном между взаимно примыкающими основными канавками, которые находятся с внутренней стороны крайней основной канавки, с тем, чтобы образовать ряды блоков, которые представляют собой множество блоков, и множество щелевых дренажных канавок, которые образованы в блоках в поперечном направлении шины, так, чтобы сформировать направленный рисунок протектора, причем плечевая часть с внешней стороны крайней основной канавки образует ребро с заканчивающимися канавками грунтозацепов, попеременно расположенных по окружности шины и проходящих от края плечевой части до крайней основной канавки, так, чтобы не соединяться с основной канавкой, и с множеством щелевых дренажных канавок, которые проходят в поперечном направлении шины, при этом на краевой части с внутренней стороны ребра в поперечном направлении шины попеременно или непрерывно образовано множество скосов с периодически меняющимся углом скоса по окружности шины, так что появляется возможность увеличить устойчивость к неравномерному износу за счет обеспечения постоянной жесткости плечевой части по окружности шины, а неравномерный износ плечевой части можно уменьшить даже в тех случаях, когда перестановка шин ограничивается передними и задними колесами на одной и той же стороне транспортного средства. Более того, за счет непрерывного или попеременного размещения множества зон скосов с формой, где угол скоса периодически меняется по окружности шины в краевой части этих ребер, протяженность краевой части ребер увеличивается, так что, в дополнение к характеристикам на снегу за счет канавок грунтозацепов, можно увеличить эффект края ребра и улучшить устойчивость рулевого управления на снегу.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 - схематический вид спереди рисунка протектора пневматической шины в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;
фиг.2 - схематический вид спереди и вид сбоку с изображением увеличенного рисунка зоны скосов на стороне ребра пневматической шины, показанной на фиг.1;
фиг.3 - увеличенный чертеж поперечного сечения с изображением мелких канавок, образованных на поверхности контакта с дорожным покрытием блока, прилегающего к центральной основной канавке пневматической шины, показанной на фиг.1;
фиг.4 - увеличенный чертеж в горизонтальной проекции с изображением блока, который прилегает к центральной основной канавке пневматической шины, показанной на фиг.1; и
фиг.5 - вид в направлении стрелки Х-Х с изображением блока, который прилегает к центральной основной канавке пневматической шины, показанной на фиг.4.
Наилучший способ осуществления изобретения
В соответствии с изображением пневматической шины настоящего изобретения на фиг.1, на протекторе Т находятся одна центральная основная канавка 1, которая проходит по окружности шины на экваторе Е шины, и две внешние основные канавки 2, которые проходят по окружности шины и размещаются по обеим сторонам центральной основной канавки 1, а множество канавок 3 грунтозацепов попеременно размещается по окружности шины так, чтобы соединяться под наклоном между основными канавками 1, 2. Кроме того, заканчивающиеся канавки 4 грунтозацепов, которые проходят от края плеча в направлении внешних основных канавок 2 так, чтобы не соединяться с внешними основными канавками 2, располагаются попеременно по окружности шины в плечевых частях S с внешней стороны от внешних основных канавок 2. Таким образом, два ряда блоков, образованных из совокупности блоков 5, выделяются и формируются в центральной части C с внутренней стороны внешних основных канавок 2, а ребро 6 с множеством заканчивающихся канавок 4 грунтозацепов формируется на плечевых частях S с внешней стороны от внешних основных канавок 2. Множество щелевых дренажных канавок 7, которые проходят в поперечном направлении шины и имеют зигзагообразную форму, если смотреть сверху, размещается на поверхности блоков 5 и ребра 6.
Число основных канавок, которые проходят по окружности на протекторе Т, не ограничивается тремя, считая центральную основную канавку 1 и внешние основные канавки 2, показанные на фиг.1. Кроме того, для формы щелевых дренажных канавок 7 не устанавливаются конкретные ограничения, и щелевые дренажные канавки могут размещаться таким образом, чтобы проходить в поперечном направлении шины.
Канавки 3 грунтозацепов, находящиеся в центральной части С, размещаются таким образом, чтобы угол θ наклона (см. фиг.4) по окружности шины составлял от 40 градусов до 60 градусов, и наклонены во взаимно противоположных направлениях по отношению к экватору Е. В данном случае угол θ наклона представляет собой угол, образованный центральной линией по ширине канавки в канавках 3 грунтозацепов относительно направления окружности шины. Кроме того, канавки 3 грунтозацепов имеют лево-правую симметрию относительно центральной основной канавки 1 и смещены на полпериода по окружности по обеим сторонам центральной основной канавки 1. Кроме того, заканчивающиеся канавки 4 грунтозацепов, находящиеся на плечевых частях S, имеют угол наклона от 35 градусов до 90 градусов по отношению к направлению окружности шины и наклонены во взаимно противоположных направлениях по отношению к экватору E шины. Образованный таким образом рисунок протектора представляет собой направленный рисунок, а направление вращения шины указано стрелкой R.
Направленный рисунок с заканчивающимися канавками 4 грунтозацепов и канавками 3 грунтозацепов, которые наклонены по окружности шины, включает элемент, который проходит по окружности шины, и элемент, который проходит в поперечном направлении шины, так что при контакте со снегом можно добиваться эффектов торможения и движения транспортного средства в прямом и обратном направлениях, а также эффекта предупреждения поперечного скольжения. Однако при такого рода направленном рисунке протектора перестановка шин может осуществляться только между передними и задними колесами по одной и той же стороне транспортного средства, так что, если в плечевой части проходит ряд блоков, это способствует износу из-за развала и схождения, и снизить неравномерный износ будет сложно. При этом, как показано на фиг.1, на плечевой части S формируется ребро 6, в котором часть поверхности контакта с дорожным покрытием непрерывна по окружности шины, так что обеспечивается постоянная жесткость плечевой части S, в результате чего можно снизить неравномерный износ плечевой части.
Множество зон 8 скосов с формой, где угол скоса периодически изменяется по окружности шины, размещается попеременно или непрерывно в краевой части на внутренней стороне ребер 6 в поперечном направлении шины. В данном случае выражение "угол скоса изменяется" означает, что размер ребер 6 в поперечном направлении и в глубину меняется по окружности. Как показано на схематическом виде спереди на фиг.2(а) и схематическом виде сбоку на фиг.2(b), наибольшая зона 8a скоса с наибольшим углом скоса относится к части с наибольшим углом скоса в направлении глубины и ширины, тогда как наименьшая зона 8b скоса относится к части, где угол скоса в направлении глубины и ширины минимален или равен нулю.
Если форма зоны 8 скоса такова, что угол скоса периодически меняется по окружности шины, протяженность краевой части может увеличиваться, и может увеличиваться краевой элемент, который срабатывает в направлении торможения и движения, так что удается сохранить отличные характеристики на снегу. Если зона 8 скоса сформирована таким образом, что угол скоса одинаков и не меняется по всей окружности, увеличить протяженность краевой части будет невозможно, так что не удастся улучшить характеристики на снегу.
Глубина и/или ширина самой большой зоны 8а скоса из зоны 8 скоса должна составлять от 30 до 60% от максимальной глубины D основных канавок 1, 2. В пределах этого диапазона протяженность краевой части можно существенно увеличить и повысить сцепление на снегу. Предпочтительной является величина от 40 до 50% максимальной глубины D основных канавок 1, 2. Если глубина и/или ширина самой большой зоны 8а скоса меньше 30% от глубины основной канавки D, не удастся погасить силу, прилагаемую между канавками 4 грунтозацепов и внешними основными канавками 2, поэтому устойчивость к неравномерному износу будет снижена. Кроме того, если значение превышает 60% глубины D основной канавки, жесткость блоков существенно падает, а значит, ухудшается устойчивость рулевого управления на снегу.
Самая большая зона 8а скоса всей зоны 8 скоса должна размещаться таким образом, чтобы пересекаться с продолжением линии заканчивающихся канавок 4 грунтозацепов. Напряжение с большей легкостью концентрируется в области продолжения линии заканчивающихся канавок 4 грунтозацепов, чем в других зонах ребра 6, так что сконцентрированное напряжение легко распределяется при уменьшении жесткости за счет размещения самых больших зон 8а скоса в этих зонах, таким образом можно будет снизить неравномерный износ. Если самые большие зоны 8а скоса не пересекаются с продолженной линией канавок 4 грунтозацепов, будет происходить концентрация напряжения в области продолжения линии канавок 4 грунтозацепов, что будет способствовать неравномерному износу.
Одна зона 8 скоса должна приходиться на каждые 0,5-2 шага заканчивающихся канавок 4 грунтозацепов. В данном случае шагом заканчивающихся канавок 4 грунтозацепов называют интервал по окружности шины между соседними заканчивающимися канавками 4 грунтозацепов. Если зоны 8 скосов располагаются в таком соотношении, что интервал для каждой из них меньше 0,5 шага, число зон 8 скоса будет чрезмерно велико, так что жесткость блоков станет ниже, и устойчивость к неравномерному износу уменьшится. Напротив, если зоны 8 скосов располагаются в таком соотношении, что интервал для каждой из них больше 2 шагов, на краевой части ребра 6 будут области с высокой жесткостью и области с низкой жесткостью, и разница в значениях жесткости будет существенной, так что снизить неравномерный износ будет невозможно.
Следует не только располагать зоны 8 скоса на краевой части ребра 6, но зоны 9 скосов должны также находиться на блоках 5, обращенных к краевой части ребра 6 за внешней основной канавкой 2, вдоль краевой части блоков 5 на стороне внешней основной канавки 2, и угол скоса в зонах 9 скоса должен меняться так, чтобы быть наименьшим в части, соответствующей наибольшим зонам 8а скоса зон 8 скоса на стороне ребра 6, и быть наибольшим в части, соответствующей наименьшим зонам 8b скоса.
За счет такого формирования зон 9 скоса будет увеличиваться краевой элемент блоков 5 относительно прямого и обратного направления, так что можно дополнительно улучшить характеристики на снегу. Кроме того, делая наименьшим угол скоса в части, соответствующей самой большой зоне 8а скоса зоны 8 скоса на стороне ребра 6, и наибольшим угол скоса в части, соответствующей наименьшей зоне 8b скоса, можно еще более снизить неравномерный износ. Если угол скоса в зонах 9 скоса будет наибольшим в части, соответствующей наибольшим зонам 8а скоса зон 8 скоса, и наименьшим в частях, соответствующих наименьшим зонам 8b скоса, или же, иными словами, если наибольшие зоны скоса зон 8 скоса и зоны 9 скоса будут расположены на одной линии и наименьшие зоны скоса будут также располагаться на одной линии, вдоль внешней основной канавки 2 будут попеременно размещаться области высокой жесткости между выровненными наибольшими зонами скоса и наименьшими зонами скоса, так что будет снижена устойчивость к неравномерному износу.
В случае такой пневматической шины, множество мелких канавок 10, наклоненных по окружности шины, размещается параллельно на поверхности контакта блоков с дорожным покрытием. Эти мелкие канавки 10 представляют собой очень тонкие канавки, которые по глубине меньше щелевых дренажных канавок 7. Если шина новая, на поверхности блоков расположена образовавшаяся во время вулканизации резиновая пленка, что снижает характеристики движения на обледеневшем или заснеженном дорожном покрытии. Вместе с тем, при наличии таких мелких канавок 10 водяная пленка, которая образуется между трущейся поверхностью и обледенелой или заснеженной дорожной поверхностью, эффективно удаляется по мелким канавкам 10, и поэтому эксплуатационные характеристики начального периода езды по льду и по снегу могут быть улучшены. Более того, наличие мелких канавок 10 на поверхности контакта блоков 5 с дорожным покрытием будет способствовать отшелушиванию трущейся поверхности за счет таких мелких канавок 10, и тем самым будет достигаться эффект более быстрой приработки протекторной резины до достижения присущих ей характеристик.
Как показано на фиг.3, ширина w канавки мелких канавок 10 должна лежать в интервале от 0,1 до 0,8 мм, и глубина d канавки должна быть в интервале от 0,1 до 0,8 мм. Если мелкие канавки 10 имеют ширину w канавки, которая меньше 0,1 мм, эффективность удаления водяной пленки и освобождения от снега будет недостаточной, и, напротив, если ширина w канавки превышает 0,8 мм, то первоначальная устойчивость рулевого управления на сухом дорожном покрытии будет понижена из-за снижения жесткости блоков.
Шаг p для мелких канавок 10 предпочтительно должен составлять от 2,5 до 5,0 мм. Если установить шаг p для мелких канавок 10 в этом интервале, мелким канавкам 10 наверняка удастся избежать полного сжатия при воздействии на шину высоких нагрузок, и даже в условиях высоких нагрузок можно будет продемонстрировать эффект улучшения характеристик на снегу и на льду. Если шаг мелких канавок 10 меньше 2,5 мм, то эффект от улучшения характеристик на льду и на снегу в условиях больших нагрузок будет снижен, и, с другой стороны, если шаг больше 5,0 мм, то эффект от удаления водяной пленки будет недостаточным.
Как показано на фиг.4, угол α наклона мелких канавок 10 относительно направления окружности шины предпочтительно задается в пределах от 40 градусов до 60 градусов. Если угол α наклона мелких канавок 10 меньше 40 градусов, то края этих мелких канавок 10 практически будут не в состоянии способствовать повышению характеристик торможения, и, напротив, если угол больше 60 градусов, то края узких канавок 10 практически будут не в состоянии способствовать предотвращению поперечного скольжения. Как показано на фиг.4 и 5, на центральной стороне шины на дне канавок 3 грунтозацепов может находиться выступ 3а. В этом случае ширина канавки для канавок 3 грунтозацепов должна меняться так, чтобы часть с выступом 3а была уже, чем другие части. При этом, если основание выступа 3а находится с центральной стороны шины на канавках 3 грунтозацепов, а ширина канавок 3 грунтозацепов изменяется пропорционально их глубине, жесткость блоков в области основания выступа 3а будет выше, а значит, устойчивость рулевого управления на сухих дорожных покрытиях можно будет повысить. Кроме того, повышение уровня дна канавок и сужение ширины канавок грунтозацепов проводится одновременно, так что при увеличении жесткости блоков можно с легкостью сохранить эффективность слива воды за счет совместного воздействия центральной основной канавки 1 и канавок грунтозацепов 3.
Глубина D3a канавки 3 грунтозацепов в основании выступов 3а должна составлять от 40 до 60% глубины D1 канавки для центральной основной канавки 1, и если отношение глубины D3a канавки 3 грунтозацепов к глубине D1 канавки центральной основной канавки 1 меньше 40%, то эффективность слива воды и эффективность освобождения от снега будет снижена, и, напротив, если соотношение больше 60%, то эффект повышения устойчивости рулевого управления на сухих дорожных покрытиях будет недостаточным. Кроме того, ширина W3a канавки в области выступа 3а должна составлять от 30 до 50% ширины W3 канавки в зонах, не включающих выступ 3а, и если отношение минимальной ширины W3a канавки к максимальной ширине W3 канавки канавок 3 грунтозацепов менее 30%, то эффективность слива воды и эффективность освобождения от снега будет снижена, и, напротив, если указанное отношение превышает 50%, то жесткость блоков существенно не изменится, и эффект от повышения устойчивости рулевого управления на сухих дорожных покрытиях будет недостаточным.
Примеры
Было изготовлено тринадцать типов пневматических шин (см. Таблицу 1) с одинаковыми размерами шин 195/75R16C 107/105R с использованием стандартных примеров 1 и 2 и примеров 1-11 с рисунком протектора, приведенным на фиг.1, и спецификациями, которые менялись в соответствии с Таблицей 1.
Стандартный пример 1 представляет собой шину с рядом блоков в плечевых областях и с областью скоса на внутренней стороне блоков в поперечном направлении шины. Стандартный пример 2 представляет собой пример, где на плечевых областях располагается ребро без области скоса.
Примеры 1-11 представляют собой шины, где ребро с областью скоса располагается в плечевых областях, а рисунок протектора соответствует приведенному на фиг.1.
Примеры 1-7 представляют собой шины, в которых на каждую область скоса приходится три шага, и наибольшая область скоса размещается между канавками грунтозацепов. Кроме того, в примере 1 глубина наибольшей области скоса составляет 20% от максимальной глубины основной канавки. В примере 2 глубина наибольшей области скоса составляет 30% от максимальной глубины основной канавки. В примере 3 глубина наибольшей области скоса составляет 40% от максимальной глубины основной канавки. В примере 4 глубина наибольшей области скоса составляет 50% от максимальной глубины основной канавки. В примере 5 глубина наибольшей области скоса составляет 60% от максимальной глубины основной канавки. В примере 6 глубина наибольшей области скоса составляет 70% от максимальной глубины основной канавки. В примере 7 глубина наибольшей области скоса составляет 45% от максимальной глубины основной канавки.
Кроме того, примеры 8-11 представляют собой шины, в которых глубина наибольшей области скоса составляет 45% от максимальной глубины основной канавки, и наибольшая область скоса располагается на продолжении линии заканчивающейся канавки грунтозацепа. Кроме того, в примере 8 на каждую область скоса приходится по три шага. В примере 9 на каждую область скоса приходится один шаг. В примере 10 на каждую область скоса приходится 0,5 шага. В примере 11 на каждую область скоса приходится два шага.
Эти тринадцать примеров шин были смонтированы на дисках 16×51/2J, заполнены воздухом с давлением 280 кПа для передних шин и 450 кПа для задних, а затем установлены на автофургоне европейского производства с общим весом 3,5 тонны, после чего устойчивость к неравномерному износу и устойчивость рулевого управления на снегу определялись с помощью описанных ниже методов.
Устойчивость к неравномерному износу оценивалась визуально по внешнему виду шины после пробега транспортного средства 4000 км по дорогам общего пользования и выражалась через индекс, где величина оценки стандартной шины соответствовала 100. Более низкое значение индекса соответствует более высокой устойчивости к неравномерному износу.
Устойчивость рулевого управления на снегу определялась при разгоне упомянутого выше транспортного средства на испытательном отрезке от 0 до 100 км/ч, а затем оценка производилась на основе ощущений по 100-балльной шкале. Более высокая величина коэффициента указывает на более высокую устойчивость рулевого управления на снегу.
Как упоминалось выше, пневматическая шина настоящего изобретения может обеспечивать улучшение устойчивости к неравномерному износу без снижения устойчивости рулевого управления на снегу в случае шин с направленным рисунком протектора.