ШИПОВАННАЯ ШИНА ДЛЯ КОЛЕС ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ
STUDDED TIRE FOR VEHICLE WHEELS

Настоящее изобретение относится к шипованной шине для колес транспортных средств.
Шина, как правило, содержит каркасную конструкцию, которая выполнена с формой тороида относительно оси вращения и содержит по меньшей мере один слой каркаса, имеющий концевые клапаны, которые контактно взаимодействуют с соответствующими кольцевыми фиксирующими конструкциями, упоминаемыми как сердечники бортов.
Брекерная конструкция предусмотрена в месте, радиально наружном по отношению к каркасной конструкции, и в шинах для легковых автомобилей содержит по меньшей мере две ленты, которые наложены друг на друга в радиальном направлении и образованы из прорезиненной ткани, предусмотренной с армирующими кордами, обычно металлическими кордами, расположенными внутри каждой ленты параллельно друг другу, но перекрещивающимися с кордами соседней ленты, предпочтительно симметрично относительно экваториальной плоскости шины.
Кроме того, брекерная конструкция предпочтительно также содержит с радиально наружной стороны по меньшей мере на концах вышеупомянутых брекерных лент третий слой из текстильных или металлических кордов, которые расположены в направлении вдоль окружности (под углом, составляющим 0 градусов). В бескамерных шинах также предусмотрен радиально внутренний слой, называемый «герметизирующим слоем», который является непроницаемым для обеспечения воздухонепроницаемости указанной шины.
На радиально наружную сторону брекерной конструкции, наложен протекторный браслет, который изготовлен из эластомерного материала и на котором образована поверхность протектора, предназначенная для контакта с поверхностью дороги.
Для гарантирования надлежащего держания дороги/сцепления с поверхностью дороги, когда поверхность дороги мокрая, шины содержат протекторный браслет, выполненный с канавками с различными формами и геометрическими характеристиками, которые определяют границы частей протекторного браслета, предназначенных для контакта с грунтом, называемых блоками.
Основная функция канавок состоит в обеспечении возможности отвода воды, имеющейся между поверхностью шины и поверхностью дороги, когда они входят в контакт друг с другом, посредством чего предотвращается ситуация, при которой гидростатическое давление, возникающее в результате воздействия воды на движущуюся шину, может вызвать подъем шины, даже частичный, с поверхности дороги, и предотвращается потеря управления транспортным средством, обусловленная такой ситуацией.
Общая конфигурация протекторного браслета, определяемая всеми канавками и блоками, представляет собой рисунок протектора.
Указанный рисунок протектора, как правило, образован повторением одного и того же базового модуля с непрерывной последовательностью на всей протяженности протекторного браслета в направлении вдоль окружности.
В зимних шинах в блоках протекторного браслета также образованы небольшие канавки, называемые «щелевидными дренажными канавками», которые проходят от поверхности протектора шины по направлению к внутренней части блока. Функция щелевидных дренажных канавок состоит в обеспечении дополнительных элементов для сцепления при движении по поверхности, покрытой снегом, и захвата некоторого количества снега, посредством чего улучшается сцепление с поверхностью дороги.
Кроме того, в зимних шинах данного типа в блоках протекторного браслета предусмотрены шипы, которые благодаря их части (стержню), которая (-ый) выступает от поверхности протектора, улучшают сцепление шины с дорогой на поверхностях обледеневших дорог.
Заявитель установил в результате наблюдений, что эксплуатационные характеристики шипованной шины как в отношении держания дороги (это означает держание дороги при ускорении, замедлении и движении на повороте), так и в отношении шумовыделения, в значительной степени зависят от числа и схемы размещения шипов в протекторном браслете.
В частности, Заявитель удостоверился в том, что для обеспечения как можно более низких показателей выделения шума, создаваемого шиной, шипы должны быть размещены в протекторном браслете так, чтобы удар шипов о поверхность дороги создавал шум, который распределяется в как можно большем спектре частот для устранения каких-либо возможных пиков интенсивности при некоторых частотах.
Данный этап распределения шипов в протекторном браслете требует тщательной разработки модели распределения шипов, и она является более точной, когда имеется большее число шипов, подлежащих размещению в протекторном браслете.
Тем не менее Заявитель отметил, что для обеспечения достаточной степени сцепления с дорогой на поверхности обледеневшей дороги и для ограничения отделения шипа от протекторного браслета в максимально возможной степени шип, как правило, должен быть размещен в пределах блока протекторного браслета предпочтительно на минимальном расстоянии от краев протекторного браслета для того, чтобы он удерживался в протекторном браслете с достаточной степенью прочности и жесткости.
Однако Заявитель заметил, что данное требование накладывает очевидные ограничения на свободу, с которой шипы размещают в протекторном браслете, при этом указанные ограничения определяются конкретной формой и геометрией отдельных блоков, которые образуют рисунок протектора.
Кроме того, Заявитель установил, что данные ограничения могут быть особенно жесткими, когда число шипов особенно большое, в частности, когда более 150 шипов распределены по всей шине.
Следовательно, Заявитель осознал, что для получения шипованной шины, которая имеет оптимальные эксплуатационные характеристики как в отношении держания дороги, так и в отношении шумовыделения, необходимость в правильном размещении шипов должна превалировать над необходимостью сохранять рисунок протектора неизменным, возможно, при регулировании формы тех блоков, в которых согласно модели предпочтительного распределения, предназначенного для оптимизации эксплуатационных характеристик, приведенных выше, шип был бы размещен так, что он будет касаться» края, или был бы размещен полностью внутри канавки, которая определяет границу блока, снаружи указанного блока.
Следовательно, Заявитель установил, что шипованная шина, - в которой шипы размещены в протекторном браслете в соответствии с заданной моделью распределения и в которой форма по меньшей мере одного блока модифицирована по отношению к базовому блоку, который является гомологичным по отношению к нему, посредством выполнения выступа, который обеспечивает возможность размещения шипа внутри блока, модифицированного таким образом, при одновременном предотвращении ситуации, при которой шип будет касаться края блока, модифицированного таким образом, или будет размещен снаружи указанного блока, - также имеет очень хорошие эксплуатационные характеристики в отношении держания дороги, а также очень хорошие эксплуатационные характеристики в отношении шумовыделения.
В частности, в соответствии с его первым аспектом изобретение относится к шипованной шине для колес транспортных средств, содержащей протекторный браслет, в котором образованы соответствующие множества канавок и блоков, которые в совокупности определяют рисунок протектора указанной шины.
В указанном рисунке протектора предпочтительно определена последовательность повторяющихся модулей на всей протяженности протекторного браслета в направлении вдоль окружности.
Указанный протекторный браслет предпочтительно содержит по меньшей мере один первый блок, в котором предусмотрен шип.
Указанный протекторный браслет предпочтительно содержит по меньшей мере один базовый блок, который расположен в месте, соответствующем указанному первому блоку, в модуле, отдельном от модуля, содержащего указанный первый блок.
Указанный базовый блок предпочтительно не содержит никаких шипов или по меньшей мере не содержит никаких шипов в месте, которое соответствует месту расположения шипов в указанном первом блоке.
Исходный край предпочтительно определен на указанном первом блоке и соответствует краю указанного базового блока, когда указанный базовый блок наложен на указанный первый блок.
Указанный исходный край предпочтительно разделяет указанный первый блок на основную часть и выступ, который соответствует части указанного первого блока, которая была добавлена по отношению к указанному базовому блоку.
Указанная основная часть предпочтительно по существу соответствует указанному базовому блоку.
Указанный шип предпочтительно размещен в указанном первом блоке так, чтобы он касался указанного исходного края или был полностью расположен внутри указанного выступа.
В соответствии со вторым аспектом настоящее изобретение относится к способу образования шипованной шины.
Способ предпочтительно включает задание рисунка протектора для шины, при этом указанный рисунок содержит последовательность повторяющихся модулей на протяженности указанного протекторного браслета в направлении вдоль окружности.
Указанный способ предпочтительно включает задание множества окружных направляющих линий в указанном рисунке протектора, которые расположены на разных расстояниях от экваториальной плоскости указанной шины.
Способ предпочтительно включает размещение множества шипов на указанных окружных направляющих линиях в указанном рисунке протектора в соответствии с заданной моделью распределения.
Указанный способ предпочтительно включает идентификацию возможных первых блоков, которые в соответствии с данной схемой размещения содержат один шип, который касается края указанных первых блоков или размещен полностью внутри канавки, которая определяет границу указанного первого блока.
Указанный способ предпочтительно включает изменение формы указанных первых блоков посредством добавления выступа, в котором может быть размещен указанный шип.
Указанный способ предпочтительно включает формирование протекторного браслета в соответствии с указанным рисунком протектора, в котором указанные первые блоки имеют модифицированную форму, и размещение указанных шипов в указанном протекторном браслете в соответствии с указанной заданной моделью распределения.
Благодаря вышеуказанным признакам получают шипованную шину, в которой шипы могут быть оптимально распределены по протекторному браслету, при этом рисунок протектора и, в частности, конкретная форма блоков не накладывают чрезмерных ограничений на схему их размещения.
Таким образом, можно оптимизировать размещение шипов в протекторном браслете посредством соответствующего смещения их в аксиальном направлении и в направлении вдоль окружности для уменьшения - в максимально возможной степени - шума, создаваемого шиной, который создается при ударе шипов о поверхность дороги.
Улучшение эксплуатационных характеристик в отношении шумовыделения особенно заметно в шинах, которые имеют большое число шипов, в частности, когда более 150 шипов распределены во всей шине.
Кроме того, эта бóльшая степень свободы размещения шипов в протекторном браслете предпочтительно обеспечивает возможность точного задания относительного положения указанных шипов по отношению к соседним шипам.
Благодаря данному признаку можно получить шину, которая во время всего качения по поверхности дороги будет иметь по существу постоянное число шипов в зоне пятна контакта. Это создает бóльшее единообразие поведения при движении на дороге, следствием чего является положительное влияние на эксплутационные характеристики шины в отношении приложения тягового усилия и держания дороги во время движения на повороте.
Предусмотрено, что термин «экваториальная плоскость» шины означает плоскость, которая перпендикулярна к оси вращения шины и разделяет шину на две равные части.
Предусмотрено, что направление «вдоль окружности» означает направление, которое по существу ориентировано вдоль направления вращения шины или имеет самое большее небольшой наклон (под углом, не превышающим приблизительно 5°) относительно направления вращения шины.
Предусмотрено, что «аксиальное» направление означает направление, которое по существу параллельно оси вращения шины или имеющее самое большее небольшой наклон (под углом, не превышающим приблизительно 5°) относительно указанной оси вращения шины. Аксиальное направление по существу перпендикулярно к направлению вдоль окружности.
Предусмотрено, что термин «эффективная ширина» в отношении протекторного браслета означает ширину части протекторного браслета (от края до края), наиболее удаленной от центра в радиальном направлении и предназначенной для контакта с грунтом.
Предусмотрено, что «центральная зона» протекторного браслета означает часть протекторного браслета, которая проходит в направлении вдоль окружности рядом с экваториальной плоскостью шины на ширине, которая равна по меньшей мере 30% от эффективной ширины протекторного браслета, предпочтительно на ширине, составляющей от 40% до 60% от указанной эффективной ширины.
Центральная зона может проходить или не проходить симметрично относительно экваториальной плоскости.
В частности, когда окружные или почти окружные канавки выполнены в протекторном браслете, центральная зона может быть ограничена с одной или обеих сторон одной из окружных канавок.
Предусмотрено, что «плечевые зоны» протекторного браслета означают части протекторного браслета, которые проходят в направлении вдоль окружности с противоположных сторон центральной зоны в аксиально наружных местах протекторного браслета.
Каждая плечевая зона предпочтительно проходит на ширине, которая равна по меньшей мере 10% от эффективной ширины протекторного браслета.
Предусмотрено, что термин «канавка» означает углубление, образованное в части протекторного браслета, которое имеет ширину, которая больше или равна 1,5 мм, и предпочтительно имеет глубину, составляющую более 3 мм.
Канавка упоминается как «окружная», когда она проходит в направлении вдоль окружности или имеет наклон самое большее под углом, составляющим менее 5°, относительно направления вдоль окружности.
Канавка упоминается как «поперечная», когда она проходит в направлении, имеющем наклон относительно направления вдоль окружности под острым углом, превышающим по меньшей мере 10°.
Предусмотрено, что термин «щелевидная дренажная канавка» означает углубление, образованное в части протекторного браслета и имеющее ширину, которая меньше 1,5 мм, предпочтительно меньше или равна 1 мм.
Предусмотрено, что ширина щелевидных дренажных канавок и канавок должна измеряться на глубине, которая больше или равна 1 мм, предпочтительно больше или равна 1,5 мм.
В случае, когда ширина канавки или щелевидной дренажной канавки изменяется вдоль ее продольной протяженности, ширина рассматривается как средняя ширина, значение которой представляет собой среднее значение из разных значений ширины, которым приданы соответствующие веса в зависимости от относительной продольной протяженности. Например, если канавка имеет ширину 5 мм на 80% от ее продольной протяженности и ширину 3 мм на оставшихся 20%, среднее значение ширины, которое должно учитываться, будет равно 5 × 0,8+3 × 0,2=4,6 мм.
Аналогичным образом, если ширина канавки, в частности, поперечной канавки изменяется вдоль протекторного браслета в зависимости от длины шага, которому она «принадлежит», она рассматривается как среднее значение.
Один конец одной канавки определен как «глухой», когда он не открывается в другую канавку.
Наклон поперечной канавки относительно направления вдоль окружности, определяемый на протекторном браслете, определяется острым углом, образуемым канавкой и направлением вдоль окружности. В качестве особого случая поперечная канавка, которая проходит параллельно оси шины, будет иметь угол наклона, составляющий 90°, относительно направления вдоль окружности.
Две (или более) поперечные канавки наклонены «согласованно», когда профиль обеих канавок увеличивается или уменьшается при рассмотрении его на координатной плоскости, расположенной на протекторном браслете (касательной к нему), в которой ось y параллельна направлению вдоль окружности и ось x параллельна оси шины.
Как следствие этого, две поперечные канавки наклонены «несогласованно», когда их профиль увеличивается для одной канавки и уменьшается для другой канавки при их рассмотрении в указанной координатной плоскости.
Канавка имеет угол наклона, который «по существу уменьшается» от первой зоны ко второй зоне, когда:
- на участках с длиной, равной по меньшей мере 50% от продольной протяженности канавки между первой и второй зонами, угол наклона канавки уменьшается при ее переходе от первой зоны ко второй зоне, и
- на участках с длиной, равной по меньшей мере 80% от продольной протяженности канавки между первой и второй зонами, угол наклона канавки не увеличивается при ее переходе от первой зоны ко второй зоне.
Два участка канавки (или две канавки) являются «по существу выровненными», когда их продольные оси по меньшей мере на их соответствующих концах, обращенных друг к другу, смещены на величину, которая меньше их ширины (в случае участков, имеющих разную ширину, учитывается бóльшая ширина).
Две канавки являются «следующими друг за другом», когда они расположены на поверхности протектора одна за другой, если рассматривать вращение шины в любом из двух направлений вращения. В частности, две канавки одинакового типа являются следующими друг за другом, когда никакие другие канавки того же типа не выполнены между ними.
«Рисунок протектора» означает общую конфигурацию протекторного браслета, определяемую всеми канавками и блоками, границы которых определяются канавками.
«Модуль» рисунка протектора определяется минимальной частью протекторного браслета, конфигурация которой повторяется последовательно вдоль протяженности протекторного браслета в направлении вдоль окружности для формирования указанного рисунка протектора.
Модуль проходит между концами протекторного браслета, определяемыми в аксиальном направлении.
Кроме того, сохраняя идентичную базовую конфигурацию, модули могут иметь размер в направлении вдоль окружности (упоминаемый как «шаг»), который незначительно отличается для каждого модуля, например, на одном протекторном браслете могут быть использованы модули с двумя, тремя или четырьмя различными шагами в различных комбинациях.
Модуль может быть образован двумя или более элементарными частями (или подмодулями), которые проходят между двумя концами протекторного браслета, определяемыми в аксиальном направлении, и расположены с одинаковой последовательностью внутри каждого модуля.
В этом случае каждая элементарная часть может иметь одну и ту же базовую конфигурацию в разных модулях, но незначительно различающиеся размеры в направлении вдоль окружности (то есть «шаги»), так что каждый модуль может быть образован элементарными частями, имеющими разный шаг.
Например, если модуль образован двумя элементарными частями, каждая из которых может иметь два разных размера в направлении вдоль окружности («длинный шаг» и «короткий шаг»), будут возможны четыре типа модулей - первый тип, в котором обе элементарные части имеют длинный шаг, второй тип, в котором первая элементарная часть имеет длинный шаг и вторая элементарная часть имеет короткий шаг, третий тип, в котором первая элементарная часть имеет короткий шаг и вторая элементарная часть имеет длинный шаг, и, наконец, четвертый тип, в котором обе элементарные части имеют короткий шаг.
Модули, имеющие две элементарные части, также названы «модулями с двумя шагами», в то время как модули, которые не содержат по меньшей мере двух элементарных частей (или, другими словами, модули, которые содержат только один подмодуль, который совпадает с модулем), также названы «модулями с одним шагом».
Длинный шаг имеет размер в направлении вдоль окружности, который по меньшей мере на 10% больше короткого шага.
Предусмотрено, что «зона отпечатка/пятно контакта» означает часть протекторного браслета, которая на мгновение входит в контакт с поверхностью дороги во время вращения шины. В реальных условиях пятно контакта зависит от различных параметров, включая внутреннее давление в шине, нагрузку, воздействию которой она подвергается, поверхность дороги и условия движения, для которых тем не менее могут быть определены базовые значения.
Утверждается, что блок является «гомологичным» по отношению к другому блоку, когда он расположен в таком же месте, что и другой блок, но в модуле, отдельном от модуля, содержащего данный другой блок.
По отношению к первому блоку, в котором размещен шип, «базовый блок» означает блок, который является гомологичным по отношению к первому блоку и, следовательно, расположен в таком же месте, что и первый блок, но в модуле, отдельном от модуля, содержащего первый блок, и не имеет шипов или по меньшей мере не имеет шипов в зоне, в которой шип размещен в первом блоке.
Базовый блок предпочтительно имеет такой же шаг, что и первый блок.
В то же время базовый блок будет рассматриваться как имеющий размеры в направлении вдоль окружности, которые по существу адаптированы к шагу первого блока.
Следовательно, форма базового блока полностью аналогична первому блоку за исключением каких-либо изменений формы, вызываемых наличием шипа в первом блоке.
Посредством виртуального наложения базового блока на первый блок можно определить «исходный край» первого блока, по существу соответствующий краю, который имел бы первый блок, если бы его форма не была модифицирована за счет наличия шипа.
Само собой разумеется, если форма первого блока не была модифицирована из-за наличия шипа, она будет соответствовать форме базового блока, и исходный край будет соответствовать реальному краю первого блока.
В соответствии с по меньшей мере одним из вышеуказанных аспектов настоящее изобретение может включать по меньшей мере один из дополнительных предпочтительных признаков, указанных ниже.
Множество указанных первых блоков предпочтительно предусмотрены в указанном протекторном браслете.
Указанное множество указанных первых блоков предпочтительно соответствует доле, составляющей менее 20% от общего числа блоков с шипами, предусмотренных в указанном протекторном браслете.
Таким образом, доля первых блоков, образованных в протекторном браслете, и, следовательно, блоков, модифицированных вследствие наличия шипа, представляет собой ограниченную долю блоком с шипами и, следовательно, не приводит к существенному изменению характеристик рисунка протектора в отношении его сопротивления касательным напряжениям и способности к отводу воды.
Указанное множество указанных первых блоков соответствует доле, составляющей от 5% до 15% от общего числа блоков с шипами, предусмотренных в указанном протекторном браслете.
При значениях в пределах данного диапазона, как правило, можно оптимальным образом разместить все шипы в блоках, при этом исходный рисунок протектора изменяется в наименьшей возможной степени.
Граница указанного первого блока предпочтительно определяются канавкой, которая рядом с указанным выступом имеет ширину, уменьшенную по меньшей мере на 50%.
Ширина указанной канавки рядом с указанным выступом предпочтительно уменьшена по меньшей мере на 80%.
Таким образом, первый блок расширяется за счет канавки, посредством чего сохраняется форма блоков, соседних с ним.
В одном варианте осуществления указанный выступ проходит так, что он соединяет указанный первый блок с соседним блоком.
Таким образом, фактически создается перемычка между первым блоком и блоком, соседним с ним, которая образует преграду в разделяющей канавке.
В этом случае перегороженная канавка предпочтительно не является основной канавкой, предназначенной для отвода воды.
По меньшей мере 130 шипов, более предпочтительно по меньшей мере 150 шипов, еще более предпочтительно по меньшей мере 190 шипов предпочтительно размещены в протекторном браслете.
В каждом модуле предпочтительно предусмотрено число шипов, равное заданному числу, которое может быть увеличено или уменьшено на единицу.
Протекторный браслет предпочтительно разделен экваториальной плоскостью шины на первую зону и на вторую зону, которая противоположена первой зоне в аксиальном направлении.
Шипы предпочтительно расположены на окружных направляющих линиях, которые заданы симметрично в первой и второй зонах на разных расстояниях от указанной экваториальной плоскости.
В каждом модуле, в котором предусмотрено четное число шипов, указанные шипы предпочтительно распределены поровну между указанной первой зоной и указанной второй зоной.
Таким образом, шипы равномерно распределены по протекторному браслету, посредством чего гарантируются оптимальные эксплуатационные характеристики шины в отношении приложения тягового усилия и держания дороги.
В каждом модуле, в котором предусмотрено четное число шипов, указанные шипы предпочтительно расположены на разных расстояниях от экваториальной плоскости указанной шины.
В по меньшей мере 90% от всех указанных модулей указанные шипы предпочтительно расположены на разных расстояниях от экваториальной плоскости указанной шины.
Благодаря данному расположению обеспечивается улучшение в отношении уменьшения шума, создаваемого шиной, что предпочтительно обеспечивает возможность размещения большего числа шипов в протекторном браслете при отсутствии значительного увеличения общего шума, вызываемого шиной.
В каждом модуле предпочтительно предусмотрено максимальное число указанных первых блоков, которое равно двум.
Это предотвращает ситуацию, при которой один модуль будет содержать чрезмерно большое число модифицированных блоков, что могло бы привести к различиям в поведении шины при контакте с поверхностью дороги.
Указанная заданная модель распределения предпочтительно обеспечивает размещение указанных шипов таким образом, чтобы в зоне пятна контакта шипы не находились на одной и той же окружной направляющей линии.
В указанном рисунке протектора предпочтительно предусмотрены 24 окружные направляющие линии.
Указанные окружные направляющие линии предпочтительно заданы симметрично в указанных первой и второй зонах.
Признаки и преимущества изобретения станут более ясными из подробного описания нескольких предпочтительных вариантов его осуществления, проиллюстрированных посредством неограничивающего примера со ссылкой на приложенные чертежи, на которых:
Фиг.1 - вид в перспективе спереди примера шипованной шины для колес транспортных средств, которая образована в соответствии с настоящим изобретением;
Фиг.2 - выполненный в увеличенном масштабе, схематический вид важной части протекторного браслета шипованной шины с фиг.1; и
Фиг.3 - выполненный в увеличенном масштабе, схематический вид первого блока, показанного в квадрате III с фиг.2.
На приложенных чертежах ссылочная позиция 1 обозначает в целом шипованную шину для колес транспортных средств, которая образована в соответствии с настоящим изобретением.
Шипованная шина 1 содержит конструкцию шины, которая сама по себе является обычной, но не показана на приложенных фигурах, и протекторный браслет 2, на котором образована поверхность 3 протектора, расположенная в радиально наружном месте и предназначенная для входа в контакт с поверхностью дороги.
Шина 1 имеет обычную, в общем тороидальную форму, образованную вокруг оси вращения для задания аксиального направления Y на поверхности 3 протектора, которое параллельно указанной оси вращения и которое пересекает экваториальную плоскость Х, перпендикулярную к оси вращения и определяющую на поверхности 3 протектора направление вдоль окружности, которое параллельно указанной экваториальной плоскости.
Шипованная шина 1 имеет номинальную ширину профиля, составляющую приблизительно 205 мм, при диаметре 16 дюймов (406,4 мм).
На протекторном браслете 2 определена эффективная ширина L, которая задана как максимальная ширина зоны протекторного браслета, предназначенной для контакта с грунтом при стандартных условиях использования, и определяется между первым боковым краем 4а и вторым боковым краем 5а протекторного браслета 2, при этом указанный второй боковой край противоположен первому боковому краю 4а в аксиальном направлении.
Шина 1 представляет собой направленную шину, в которой задано предпочтительное направление вращения шины, показанное на фигурах стрелкой F.
Экваториальная плоскость Х разделяет протекторный браслет 2 на первую зону 4, которая проходит от экваториальной плоскости Х до первого бокового края 4а, и вторую зону 5, которая проходит от экваториальной плоскости Х до второго бокового края 5а.
На протекторном браслете 2 также задана центральная зона 6, которая расположена по обе стороны по отношению к экваториальной плоскости Х так, что она частично перекрывает первую и вторую зоны 4 и 5.
Множество центральных блоков, которые обозначены 7 и 8 и расположены попарно, предусмотрены с регулярной последовательностью на протяженности центральной зоны 6 в направлении вдоль окружности.
Центральные блоки 7 и 8 являются V-образными и имеют вогнутые части, которые обращены друг к другу и частично входят друг в друга.
В протекторном браслете 2 также образовано множество первых пар основных канавок, при этом каждая из первых пар основных канавок образована первой и второй основными канавками 10 и 20, и множество первых пар основных канавок предусмотрены с регулярной последовательностью на протяженности протекторного браслета 2 в направлении вдоль окружности.
Каждая первая основная канавка 10 проходит от первого бокового края 4а по направлению к экваториальной плоскости Х, в то время как каждая вторая основная канавка 20 проходит от второго бокового края 5а по направлению к экваториальной плоскости Х.
Каждая первая основная канавка 10 содержит первый, аксиально наружный участок 11, который проходит от первого бокового края 4а и имеет криволинейный профиль, угол наклона которого относительно направления вдоль окружности уменьшается, и аксиально внутренний концевой участок 12, который проходит как продолжение первого участка 11 до тех пор, пока он не откроется во вторую основную канавку 20 из следующей пары основных канавок.
Концевой участок 12 каждой первой основной канавки 10 имеет зигзагообразную конфигурацию и расположен по обе стороны по отношению к экваториальной плоскости Х.
Каждая вторая основная канавка 20 содержит первый, аксиально наружный участок 21, который проходит от второго бокового края 5а и имеет криволинейный профиль, угол наклона которого относительно направления вдоль окружности уменьшается, и проходит до тех пор, пока он не откроется в первый участок 11 первой основной канавки 10.
Вторая основная канавка 20 также смещена в аксиальном направлении относительно первой поперечной канавки 10.
В протекторном браслете 2 также образовано множество вторых пар основных канавок, при этом каждая из вторых пар основных канавок образована третьей и четвертой основными канавками 30 и 40, и множество вторых пар основных канавок расположены с регулярной последовательностью вдоль протяженности протекторного браслета 2 в направлении вдоль окружности попеременно с первыми парами основных канавок 10 и 20.
Каждая третья основная канавка 30 проходит от первого бокового края 4а по направлению к экваториальной плоскости Х до глухого конца, который находится внутри центрального блока 7, в то время как каждая четвертая основная канавка 40 проходит от второго бокового края 5а по направлению к экваториальной плоскости Х до глухого конца, который находится внутри центрального блока 8.
Ни одна из третьих и четвертых основных канавок 30, 40 не пересекается с другой первой, второй, третьей или четвертой основной канавкой.
Третья и четвертая основные канавки 30 и 40 имеют аналогичный криволинейный профиль, который по существу параллелен первой и второй основным канавкам 10 и 20.
Кроме того, третья и четвертая основные канавки 30 и 40 являются по существу симметричными относительно экваториальной плоскости Х, даже если они смещены в аксиальном направлении друг относительно друга.
Все первые, вторые, третьи и четвертые основные канавки 10, 20, 30 и 40 имеют глубину, составляющую приблизительно 9 мм, и изменяющуюся ширину, которая уменьшается от боковых краев 4а, 5а, на которых ширина канавок составляет приблизительно 9-12 мм, по направлению к экваториальной плоскости Х, в зоне которой ширина канавок составляет приблизительно 2,5-4 мм.
В протекторном браслете 2 также образовано множество первых пар вспомогательных канавок, при этом каждая из первых пар вспомогательных канавок образована первой и второй вспомогательными канавками 50 и 60, и множество первых пар вспомогательных канавок расположены с регулярной последовательностью вдоль протяженности протекторного браслета 2 в направлении вдоль окружности.
Каждая первая вспомогательная канавка 50 проходит в первой зоне 4 между двумя первыми основными канавками 10, которые следуют друг за другом, так, что она пересекает третью основную канавку 30, в то время как каждая вторая вспомогательная канавка 60 проходит во второй зоне 5 между двумя вторыми основными канавками 20, которые следуют друг за другом, так, что она пересекает четвертую основную канавку 40 так, что пересечение является по существу «зеркальным» по отношению к первой вспомогательной канавке 50 относительно экваториальной плоскости Х.
Первая и вторая вспомогательные канавки являются по существу прямолинейными и наклонены относительно направления вдоль окружности под углом, составляющим приблизительно 25°, несогласованно по отношению к наклону первых участков 11 и 21 первой и второй основных канавок 10, 20, между которыми проходят указанные первая и вторая вспомогательные канавки.
В протекторном браслете 2 также образовано множество вторых пар вспомогательных канавок, при этом каждая из вторых пар вспомогательных канавок образована третьей и четвертой вспомогательными канавками 70 и 80, и множество вторых пар вспомогательных канавок расположены с регулярной последовательностью на протяженности протекторного браслета 2 в направлении вдоль окружности.
Каждая третья вспомогательная канавка 70 проходит в первой зоне 4 между двумя первыми основными канавками 10, которые следуют друг за другом, так, что она по существу параллельна первой вспомогательной канавке 50, в то время как каждая четвертая вспомогательная канавка 80 проходит во второй зоне 5 между двумя вторыми основными канавками 20, которые следуют друг за другом, так, что она по существу параллельна второй вспомогательной канавке 60.
Помимо центральных блоков 7 и 8 канавки, описанные выше, также определяют границы блоков 9а и 9b плечевых зон на протекторном браслете 2.
Границы блоков 9а плечевых зон определяются первыми и вторыми парами основных канавок (10, 30 или 20 и 40) и первыми и вторыми парами вспомогательных канавок (50, 70 или 60 и 80), в то время как границы блоков 9b плечевых зон определяются первыми и вторыми парами основных канавок (10, 30 или 20 и 40), вторыми парами вспомогательных канавок (70 или 80) и боковыми краями (4а или 5а) протекторного браслета.
Блоки и канавки, указанные выше, определяют в целом рисунок протектора шипованной шины 1.
Как можно легко установить на фиг.2, рисунок протектора образован посредством непрерывной повторяющейся последовательности из одного модуля М, который образован частью протекторного браслета, расположенной между двумя следующими друг за другом, первыми парами основных канавок 10 и 20.
Каждый модуль М, в свою очередь, образован первой элементарной частью R, которая проходит от первой пары основных канавок 10 и 20 до второй пары основных канавок 30 и 40, и второй элементарной частью S, которая проходит от второй пары основных канавок 30 и 40 до первой пары основных канавок 10 и 20, следующей за указанной второй парой основных канавок.
Каждая первая элементарная часть R и каждая вторая элементарная часть S могут иметь размер в направлении вдоль окружности, который или соответствует длинному шагу, или соответствует короткому шагу, который является более коротким, чем длинный шаг.
В частности, длинный шаг приблизительно на 30% превышает короткий шаг.
Каждый модуль М может быть образован первой и второй элементарными частями, имеющими короткий шаг или длинный шаг в разных комбинациях.
В общей сложности 32 модуля расположены на протекторном браслете 2 в соответствии с полупроизвольной последовательностью, предназначенной для минимизации шума, создаваемого шиной с данным рисунком протектора.
Во всех центральных блоках 7, 8 и в блоках 9а и 9b плечевых зон выполнены щелевидные дренажные канавки, которые обеспечивают эксплуатационные характеристики шины на поверхностях, покрытых снегом.
Как описано ниже, множество шипов 100 также размещены в центральных блоках 7, 8 и в блоках 9а, 9b плечевых зон.
В частности, в общей сложности 190 шипов размещены в протекторном браслете 2.
Каждый шип 100 содержит основание, заделанное во внутреннюю часть протекторного браслета, головку 101, которая проходит в радиальном направлении от основания по направлению к поверхности 3 протектора так, чтобы она была по существу копланарной или незначительно заглублена по отношению к указанной поверхности, и стержень 102, который проходит в радиальном направлении от головки 101 так, чтобы он выступал от поверхности 3 протектора.
Вокруг каждого шипа 100 также проходит свободная зона 103, посредством чего образуется кольцевая полоска с шириной, составляющей приблизительно 5-8 мм, внутри которой предусмотрены два углубления 104, которые представляют собой зеркальное отображение по отношению друг к другу, имеют по существу полукруглую форму и обращены друг к другу, при этом указанные углубления предусмотрены для удерживания материала, представляющего собой лед и снег, который может быть разрушен шипами 100.
Шипы 100 размещены в протекторном браслете 2 в соответствии с соответственно заданной моделью распределения, предназначенной для минимизации шума, создаваемого указанными шипами, когда шина 1 катится по поверхности дороги, и в то же время для максимального улучшения эксплуатационных характеристик шины 1 при движении на поверхностях обледеневших дорог, в частности, в отношении приложения тягового усилия и держания дороги.
Согласно данной модели распределения шипы 100 размещены в блоках протекторного браслета на окружных направляющих линиях, которые заданы симметрично в первой и второй зонах 4 и 5 на заданных расстояниях от экваториальной плоскости Х.
В частности, в каждой из первой и второй зон 4 и 5 заданы 12 окружных направляющих линий, на которых могут быть размещены шипы 100, при этом приблизительно 2 окружные направляющие линии проходят через центральные блоки 7 или 8, 5 окружных направляющих линий проходят через блоки 9а плечевых зон, и 5 окружных направляющих линий проходят через блоки 9b плечевых зон.
Расстояние между одной окружной направляющей линией и другой окружной направляющей линией предпочтительно составляет по меньшей мере 5 мм, и расстояние между экваториальной плоскостью Х иокружной направляющей линией, ближайшей к ней, составляет по меньшей мере 9 мм.
Это минимизирует износ поверхности дороги, который вызывается воздействием шипов, когда шипованная шина используется на поверхности дороги, которая только частично покрыта льдом или на которой лед отсутствует, что соответствует нормативам, которые определяют верхний предел количества асфальта, удаляемого шипами во время качения по поверхности дороги, которая только частично покрыта льдом или на которой лед отсутствует.
Действительно, было подтверждено, что шипы, ближайшие к экваториальной плоскости, имеют склонность разрушать асфальт в большей степени по сравнению с шипами, ближайшими к плечевым зонам.
Кроме того, в соответствии с заданной моделью распределения шипы 100 размещены так, что шипы никогда не находятся на одной и той же окружной направляющей линии в зоне пятна контакта.
В каждом модуле М предусмотрено заданное число шипов, которое равно 6, при этом данное число представляет собой целое число, которое наилучшим образом приблизительно соответствует потребности в сбалансированном размещении 190 шипов в 32 модулях.
Однако в модуле М также могут быть размещены 5 или 7 шипов, то есть число шипов, которое равно заданному числу, увеличенному или уменьшенному на единицу в зависимости от длины шага одного модуля и модулей, соседних с указанным одним модулем. Это предпочтительно обеспечивает возможность адаптации числа шипов к изменениям размера модуля М в направлении вдоль окружности для получения по существу постоянного числа шипов в зоне пятна контакта, когда шина 1 катится по поверхности дороги.
Кроме того, в каждом модуле М, который имеет четное число шипов, указанные шипы разделены поровну между первой зоной 4 и второй зоной 5. Следовательно, в этом случае, когда модули имеют 5 или 6 или 7 шипов, в модулях, имеющих шесть шипов, три шипа размещены в первой зоне 4 и три шипа размещены во второй зоне 5.
Кроме того, в каждом модуле М, который имеет четное число шипов, шипы, размещенные в первой зоне 4, расположены на окружных направляющих линиях, которые находятся на расстояниях от экваториальной плоскости Х, отличающихся от расстояний, на которых находятся окружные направляющие линии, на которых расположены шипы 5, размещенные во второй зоне 5.
В шине 1 каждый блок содержит максимум один шип, и, следовательно, при условии, что каждый модуль М содержит 10 блоков, можно идентифицировать некоторые блоки, которые не содержат шипов.
При проектировании шины 1 шипы 100 размещают в рисунке протектора в соответствии с моделью распределения, указанной выше, при этом отсутствуют детальные ограничения, обусловленные наличием блоков и канавок.
Таким образом, возможно, не все шипы 100 из первого множества шипов 100 будут размещены внутри блока, например, они могут касаться края блока, или, возможно, все шипы будут размещены вне блока и могут быть расположены внутри канавки, в то время как шипы 100 из второго множества шипов 100 могут оказаться размещенными очень близко к краю блока, в частности, на расстоянии, которое меньше ширины, предусмотренной для свободной зоны 103.
Для избежания данной нежелательной ситуации блоки, содержащие как первое, так и второе множества шипов, соответственно модифицированы посредством добавления выступа к ним, при этом шип может быть размещен в указанном выступе, как описано в дальнейшем более подробно.
Следует отметить, что иногда данные блоки могут представлять собой центральный блок 7 или 8 или блок 9а или 9b плечевой зоны.
В частности, блоки, содержащие первое множество шипов 100, определены в дальнейшем как первые блоки 110, в то время как блоки, содержащие второе множество шипов 100, определены в дальнейшем как вторые блоки 120.
Несколько примеров первых блоков 110 и вторых блоков 120 указаны на фиг.2.
В каждом модуле М предпочтительно предусмотрено максимальное число первых блоков 110, которое равно двум.
Первые блоки 110 составляют приблизительно 12% от общего числа блоков, предусмотренных с шипами 100, и можно идентифицировать по меньшей мере один конкретный базовый блок 130 для каждого первого блока 110, при этом указанный базовый блок является гомологичным по отношению к первому блоку и не содержит никаких шипов, при этом указанный базовый блок размещен в месте, соответствующем первому блоку, но в модуле М, отдельном от модуля, содержащего первый блок.
Вторые блоки 120 составляют приблизительно 22% от общего числа блоков, предусмотренных с шипами 100, и аналогично первым блокам 110 также можно идентифицировать по меньшей мере один конкретный базовый блок 140 для каждого второго блока 120, при этом указанный базовый блок является гомологичным по отношению ко второму блоку и не содержит никаких шипов, при этом указанный базовый блок размещен в месте, соответствующем второму блоку, но в модуле М, отдельном от модуля, содержащего второй блок.
Идентификация базового блока 130 обеспечивает возможность определения исходного края 111 на первом блоке 110, соответствующего краю базового блока 130, когда указанный базовый блок наложен на первый блок 110, как дополнительно прояснено на фиг.3.
Исходный край 111 разделяет первый блок 110 на основную часть 112, которая по существу соответствует базовому блоку 130, и выступ 113, который соответствует части первого блока 110, которая была добавлена по отношению к базовому блоку 130.
Конфигурация и размеры выступа 113 обеспечивают возможность размещения шипа 100 и его свободной зоны 103 внутри первого блока 110.
В частности, шип 100, более точно его головка 101, может быть касательным (-ой) по отношению к исходному краю 111 или может пересекать исходный край 111 или также может быть размещен (-а) снаружи исходного края 111 и полностью расположен (-а) внутри выступа 113.
Таким образом, также существует возможность идентификации исходного края 121 на вторых блоках 120, который соответствует краю базового блока 140, когда указанный базовый блок наложен на второй блок 120, при этом указанный исходный край разделяет второй блок 120 на основную часть 122, которая по существу соответствует базовому блоку 140, и выступ 123, который соответствует части второго блока 120, которая была добавлена по отношению к базовому блоку 140.
Конфигурация и размеры выступа 123 позволяют также разместить всю свободную зону 103 шипа 100 внутри второго блока 120 (в то время как шип 100 всегда находится внутри основной части 122).
Как выступ 113, так и выступ 123 выступают в соответствующих канавках, которые определяют границы первого блока 110 или второго блока 120, для по меньшей мере частичного перегораживания указанной канавки
В частности, выступ 113 может перегораживать одну из канавок, которые определяют границы первого блока, на части ее ширины, составляющей более 50% от ее ширины.
В некоторых случаях выступ 113 может полностью перегораживать канавку, которая определяет границы первого блока 110, для образования перемычки, которая соединяет первый блок 110 с одним или более блоками, соседними с ним (пример данного первого блока также показан на фиг.2).
ПРИМЕР
Шипованная шина 205/55 R16, снабженная 190 шипами, была образована, как описано выше, и была подвергнута испытанию на шумовыделение, в котором ее сравнивали с шипованной шиной, имеющей такие же размеры, которая производится тем же Заявителем, но в которой имеются только 130 шипов.
В частности, испытание на шумовыделение было выполнено посредством установки комплекта шин, подлежащих анализу, на автомобиле Volkswagen Golf и измерения шума внутри транспортного средства в четырех местах, два из которых по существу соответствуют ушам водителя (указаны соответственно как «Спереди слева» и «Спереди справа») и два из которых по существу соответствуют ушам пассажира, находящегося в центре задних сидений (указаны соответственно как «Сзади слева» и «Сзади справа»).
Измерения шума были выполнены посредством сканирования всего спектра частот и впоследствии скомбинированы для определения среднего значения.
Кроме того, измерения шума были выполнены при двух разных скоростях, а именно соответственно при 60 км/ч и 80 км/ч, при двух разных условиях движения, а именно при постоянной скорости и в условиях движения по инерции.
Результаты измерений приведены в Таблице 1, приведенной ниже, в которой в каждом столбце показана суммарная интенсивность шума (измеренного в децибелах), измеренного во всем спектре частот и измеренного внутри салона в местах, упомянутых выше, когда на автомобиле были установлены шины согласно изобретению (INV) и когда были установлены сравнительные шины (REF).
Таблица 1
Положение микрофона
Спереди слева
Спереди справа
Сзади слева
Сзади справа
шины
INV
REF
INV
REF
INV
REF
INV
REF
Постоянная скорость 60 км/ч
70,3
72,0
67,2
68,5
70,3
71,8
69,8
71,4
Постоянная скорость 80 км/ч
71,9
73,8
68,8
70,2
71,8
73,2
71,8
72,9
Движение по инерции 60 км/ч
70,2
74,0
67,2
70,4
70,3
73,6
70,2
73,1
Движение по инерции 80 км/ч
72,6
73,4
69,4
70,7
72,5
73,4
72,3
73,4
Анализ результатов показывает, что шум, создаваемый шиной согласно изобретению, существенно меньше, чем зарегистрированный для сравнительной шины, при каждом условии, при котором выполнялись испытания. Этот результат особенно удивителен, если принять во внимание то, что шипованная шина согласно изобретению содержит 190 шипов в отличие от 130 шипов сравнительной шины, то есть почти на 50% больше шипов.
Кроме того, благодаря большей степени свободы размещения шипов в протекторном браслете шипованная шина согласно изобретению обеспечивает возможность наличия по существу постоянного числа шипов, имеющихся в зоне пятна контакта.
Этот признак влияет на эксплуатационные характеристики шипованной шины особенно положительно в том, что касается держания дороги как во время приложения тягового усилия (при ускорении и торможении), так и при движении на повороте, что было доказано последующими испытаниями.