ПРОТЕКТОР ДЛЯ ШИН ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ БОЛЬШОЙ ГРУЗОПОДЪЕМНОСТИ
HIGH-CAPACITY TRANSPORT FACILITY TIRE TREAD

Настоящее изобретение относится к шинам, имеющим беговую поверхность, контактирующую с проезжей частью и имеющую основные канавки, продольные вспомогательные канавки и поперечные выемки для образования рисунка протектора с заданными относительными размерами.
В частности, настоящее изобретение относится к шинам для транспортных средств большой грузоподъемности, предназначенным для зимнего использования на покрытых снегом дорогах и также имеющих удовлетворительные свойства на обычных дорогах.
В шинах транспортных средств большой грузоподъемности, предназначенных для зимнего использования на покрытых снегом дорогах, как известно, на протекторе шин образуют рисунки протектора, канавки и насечки которых имеют глубину, превышающую глубину канавок и насечек протектора шин для непокрытых снегом дорог (например, шины для летнего использования).
При выполнении множества канавок большой глубины и множества насечек такой же глубины обычно получаются шины, протектор которых имеет уменьшенную конструкционную жесткость, что существенно снижает преимущества использования таких канавок и насечек на снегу. Эти недостатки выявляются, в частности, в зимних условиях, особенно при движении на покрытом снегом уклоне и при движении на повороте по снегу и/или льду.
Целью изобретения является создание протектора с рисунком для шин, подходящего для транспортных средств большой грузоподъемности и предназначенного для езды по дорогам, которые, по меньшей мере, частично покрыты снегом, и не имеющего недостатков обычных зимних рисунков протектора.
Естественно, такое правило проектирования будет учитывать тот факт, что рисунок протектора должен иметь высокие характеристики на снегу для большей части его использования, то есть до приблизительно половины износа протектора.
Определения:
Экваториальная плоскость - плоскость, перпендикулярная оси вращения шины и делящая шину на две по существу равные половины.
Меридиональная плоскость - плоскость, содержащая ось вращения шины.
Радиальное направление - направление, перпендикулярное оси вращения.
Поперечное или осевое направление - направление, параллельное оси вращения.
Периферийное или продольное направление - направление, перпендикулярное меридиональной плоскости и касательное к беговой поверхности протектора шины.
Соединительная перемычка в канавке - элемент материала между двумя стенками, образующими канавку, функция которого заключается в предотвращении движения стенок друг к другу.
Согласно изобретению создан протектор для шин, содержащий внешнюю поверхность, образующую беговую поверхность шириной W и предназначенную для контакта с проезжей частью при езде. Протектор содержит рисунок протектора, образованный элементами в рельефе из множества канавок в продольном (по периферии шины) и поперечном (или по оси шины) основном направлении, причем канавки продольного направления содержат основные канавки глубиной G и вспомогательные канавки глубиной G' меньшей, чем глубина G основных канавок, причем рисунок протектора содержит центральную часть и края по оси с обеих сторон центральной части. Центральная часть, образованная по оси двумя канавками продольного направления и шириной от 0,25 до 0,5 ширины W протектора, имеет, по меньшей мере, одну основную канавку продольного направления и средней глубиной G.
Каждый край имеет, по меньшей мере, две канавки продольного направления, причем распределение продольных канавок от экваториальной плоскости к краю такое, что основные канавки и вспомогательные канавки чередуются друг с другом. Каждая пара продольных канавок образует ребра, имеющие множество поперечных канавок глубиной, равной глубине G основных канавок.
Протектор для шин характеризуется тем, что глубина G' вспомогательных канавок составляет от 0,4 до 0,6 глубины G основных канавок; поперечные канавки ребер центральной части содержат по самое большее половине их длины соединительную перемычку, поверхность которой по радиусу к внешней стороне находится на расстоянии Нс от беговой поверхности, составляющем от 0,4 до 0,8 глубины G основных канавок; и поперечные канавки ребер каждого края содержат по самое большее половине их длины соединительную перемычку, которая препятствует закрытию поперечных канавок, поверхность которой по радиусу к внешней стороне находится на расстоянии Hs от беговой поверхности, равном самое большее 0,3 глубины G основных канавок.
Предпочтительно, для каждого ребра соединительные перемычки выполнены так, что на одной из их торцевых поверхностей они представляют собой одно целое с одной из торцевых поверхностей упомянутого ребра.
В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения для, по меньшей мере, одного ребра соединительные перемычки выполнены чередующимися, то есть сначала на одной стороне ребра, а затем - на другой стороне ребра.
Предпочтительно, поперечные канавки наклонены относительно оси на угол, составляющий, по меньшей мере, 3 градуса и самое большее 15 градусов.
Другие отличительные признаки и преимущества изобретения станут очевидными после прочтения нижеследующего описания неограничивающих примеров вариантов осуществления настоящего изобретения, приведенного со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
Фиг.1 - частичный вид в плане беговой поверхности протектора согласно изобретению;
Фиг.2 - вид в сечении по линии II-II с фиг.1 протектора по его толщине;
Фиг.3 - другой вид в сечении по линии III-III с фиг.1 протектора;
Фиг.4 - вариант рисунка протектора согласно изобретению; и
Фиг.5А и 5В - результаты измерений для вариантов рисунков протектора.
На фиг.1 показана беговая поверхность 10 рисунка протектора 1 согласно изобретению шины размера 11R22.5. Ширина этого протектора, W, в данном случае составляет 240 мм. Рисунок протектора содержит четыре основные канавки 2b, 2с периферийного направления, средняя глубина G которых равна 19 мм, а средняя ширина - 7 мм (измерения соответствуют новой шине с протектором). Ширина W протектора измерена как ширина следа на плоском основании шины, установленной на ее расчетном ободе, подвергнутой расчетным условиям применения (расчетному накачиванию и нагрузке), как определено в стандарте Европейской Технической Организации по Шинам и Ободам (ETRTO).
На протекторе образованы четыре вспомогательные канавки 31, 32, причем самые внешние по оси две канавки 31 имеют ширину, по существу равную 2 мм, а другие две канавки 32 имеют ширину, по существу равную 5 мм, причем четыре вспомогательные канавки имеют глубину G', равную 11 мм.
Протектор содержит центральную часть С шириной Wc, составляющую от 25% до 50% ширины W протектора и в настоящем случае равную 80 мм (или приблизительно 33% ширины W). Центральная часть С образована по оси двумя осевыми самыми внутренними вспомогательными канавками 32. К наружной по оси стороне центральной части С и на каждой стороне есть краевые части В, в настоящем случае одинаковой ширины Wb. Две вспомогательные канавки 32, образующие центральную часть С, образуют во внутренней по оси части краевые части В.
Центральная часть содержит две периферийные основные канавки 2с для образования на центральной части трех периферийных ребер 4с с шириной, равной 22 мм.
Каждая краевая часть В протектора содержит две периферийные канавки, основную канавку 2b и вспомогательную канавку 31. Расположение периферийных канавок, начинающихся от экваториальной плоскости Р и проходящих к одному из краев протектора, является таким, что основная и вспомогательная канавки чередуются друг с другом (в этом чередовании принята в расчет вспомогательная канавка 32 между центральной частью С и краевой частью В). Каждый из краев В содержит три ребра 4b с шириной, равной 22 мм.
На каждом ребре 4с центральной части С выполнено множество канавок 5с поперечного направления, как показано на фиг.1 и дополнительно на фиг.2 и 3, каждая из которых иллюстрирует виды в сечении фиг.1. Таким же образом, каждое ребро 4b краев В содержит множество поперечных канавок 5b. Все поперечные канавки 5b, 5с в настоящем примере выполнены на разных ребрах, так чтобы располагаться в одной и той же радиальной плоскости (то есть без смещения между ними в периферийном направлении). Поперечные канавки имеют ширину, равную 7 мм.
Предпочтительно, для каждого ребра соединительные перемычки (6b, 6с) выполнены так, что на одной из их торцевых поверхностей они представляют собой одно целое с одной из торцевых поверхностей ребра, на котором они образованы.
На фиг.2 показан вид в сечении протектора, показанного на фиг.1, вдоль плоскости сечения II-II с фиг.1. Как показано на фиг.2, центральная часть между двумя вспомогательными канавками 32, расположенными по оси в непосредственной близости друг от друга и на каждой стороне от экваториальной плоскости Р, содержит три ребра 4с: ребро, центрированное на экваториальной плоскости Р и образованное двумя основными канавками 2с глубиной G, тогда как другие два ребра центральной части С образованы основной канавкой 2с и вспомогательной канавкой 32.
Аналогичным образом, каждая краевая часть В протектора разделена на три ребра 4b, каждое из которых образовано основной канавкой 2b и вспомогательными канавками 31, 32, за исключением самого внешнего по оси ребра. Все поперечные канавки 5b, 5с образуют соответственно блоки 7b, 7с на ребрах 4b, 4с.
На фиг.3 показан вид в сечении вдоль плоскости сечения III-III с фиг.1. Можно увидеть, что поперечные канавки 5с центральной части С с шириной, равной 22 мм, имеют глубину 19 мм (равную глубине основных продольных канавок). Эти канавки содержат по более 45% (11 мм: 22 мм) их длины соединительную перемычку 6с, которая соединяет блоки 7с на каждой стороне перемычки. Поверхность по радиусу снаружи соединительной перемычки 6с расположена ниже беговой поверхности 10 на расстоянии Нс, составляющем от 0,4 до 0,8 глубины G основных канавок и в настоящем случае на 11 мм от беговой поверхности, если шина является новой.
На краевой части В поперечные канавки 5b выровнены с поперечными канавками 5с центральной части С. Эти поперечные канавки 5b краев В имеют такие же геометрические характеристики глубины и ширины, как и поперечные канавки 5с центральной части; причем они содержат по самое большее половине их длины соединительные перемычки 6b, которые предотвращают закрытие поперечных канавок 5b, поверхность которых по радиусу снаружи от перемычек находится на расстоянии Hs от беговой поверхности 10, которое самое большее равно 0,3 глубины G основных канавок (в настоящем случае расстояние равно 1 мм).
В варианте осуществления изобретения, показанном на фиг.4, имеются по существу такие же основные 2b, 2с и вспомогательные 31, 32 канавки, как в первом варианте осуществления изобретения. Первым отличием является то, что поперечные канавки 5b, 5с больше не совпадают через все ребра 4b, 4с. Поперечные канавки двух смежных ребер смещены в периферийном направлении так, чтобы они не находились в одной и той же меридиональной плоскости сечения.
Кроме того, каждая поперечная канавка 5b, 5с имеет средний наклон относительно осевого направления (направления, перпендикулярного направлению езды, показанного стрелкой R на фиг.4), которое отличается от 0°, и в настоящем случае составляет 15°. Поперечные канавки 5с данного ребра 4с имеют такое же направление, причем от ребра 4с к другому ребру 4с направления поперечных канавок являются противоположными. На ребрах краевых частей В используются такие же ребра, за исключением самого внешнего по оси ребра.
Наконец каждый блок 7b, 7с между двумя поперечными канавками 5b, 5с и за исключением самого внешнего по оси ребра снабжен двумя насечками 8b, 8с, контуры которых на беговой поверхности 10 параллельны среднему направлению поперечных канавок 5b, 5с, образующих блоки 7b, 7с. Насечки 8b, 8с имеют глубину 11 мм (предпочтительно, глубина насечек должна составлять, по меньшей мере, 0,4 глубины G основных канавок и самое большее 0,6 этой глубины G). Кроме того, все блоки 7b, 7с снабжены двумя продольными насечками 11, пересекающими поперечные насечки 8b, 8с, причем продольные насечки 11 имеют глубину 0,3 мм (предпочтительно, самое большее равную 2% глубины G основных канавок 2b, 2с).
Кроме того, поперечные насечки 8b, 8с на одном и том же блоке образуют ламель, боковые торцы которой в осевом направлении находятся снаружи боковых торцов других ламелей того же блока.
Для ограничения снижения механической жесткости протектора торцы материала, образующие насечки 8b, 8с, содержат рисунок в рельефе, обеспечивающий блокировку одного торца относительно другого. Таким образом, увеличивается количество гребней материала в контакте с основанием в контактной области шины, в то время как ограничивается потеря жесткости элементов рисунка протектора.
Наконец каждая соединительная перемычка 6b, 6с имеет насечку 12b, 12с, по существу параллельную поперечной канавке, в которой выполнена перемычка.
Преимущественно, протектор шины является таким, что расстояние между двумя поперечными канавками 5b, 5с одного и того же ребра 4b, 4с равно самое большее утроенной средней ширине ребра. В показанном примере расстояние между двумя поперечными канавками, выполненными на ребрах краев или центральной части, составляет 26 мм.
Описанная шина была подвергнута испытаниям вместе с шиной подобного размера, снабженной обычным зимним рисунком протектора (11R22.5 XDW ICE GRIP). В испытании на способность движения по снегу транспортное средство большой грузоподъемности с испытуемыми шинами на ведущем мосте и мосте с управляемыми колесами останавливали на заснеженной дороге, градиент которой составлял от 0 до 5%. Тест на способность движения заключается в измерении продольного ускорения для различных испытуемых шин(чем больше ускорение, тем лучше характеристика). Шины согласно изобретению позволили улучшить характеристику шин, взятых как ориентир с 20 до 50%. На фиг.5 показаны отсчетные точки способности движения (чем больше значение по вертикальной оси показанного графика, тем лучше характеристика; отклонение выражено в процентах) шин, имеющих отношение Hc/G, которое изменяется от 0,2 до 1,0. Следует отметить, что для значений Hc/G от 0,4 до 0,8 уровень продольной характеристики является оптимальным.
В другом испытании сравнивались «поперечные» характеристики шин. С этой целью измерялось изменение углов, которые должны быть приданы рулю, чтобы пройти по кривой заданного радиуса и также какие-либо угловые поправки (чем меньше угол, тем лучше характеристика; чем меньше поправка, тем лучше характеристика). На фиг.5В показано, что шины согласно изобретению улучшают поперечную характеристику (чем больше значение по вертикальной оси показанного графика, тем лучше характеристика) на 10% для шин, имеющих отношение G'/G, которое изменяется от 0,2 до 1,0.