ШИНА С ИЗМЕНЯЮЩИМСЯ АСИММЕТРИЧНЫМ СКУЛЬПТУРНЫМ РИСУНКОМ
TYRE WITH EVOLVING ASYMMETRICAL SCULPTED DESIGN

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к скульптурному рисунку протекторов шин для легкового автомобиля и, в частности, к асимметричным скульптурным рисункам.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Как известно, протектор шины, предназначенной для легкового автомобиля, содержит множество канавок окружной и поперечной ориентации, причем эти канавки ограничивают множество рельефных элементов, образующих скульптуру. Наружная поверхность этих элементов образует поверхность качения, предназначенную для вхождения в контакт с дорожным покрытием во время движения. Канавки и насечки образуют скульптурный рисунок, видимый на поверхности качения в новом состоянии. По мере износа этот рисунок может сохраняться или изменяться.
Кроме того, известно выполнение асимметричных скульптурных рисунков, то есть не одинаковых с двух сторон от срединной плоскости протектора, причем эта плоскость делит упомянутый протектор на две половины одинаковой осевой ширины. Преимуществом асимметричных скульптурных рисунков является возможность выполнения отличных друг от друга частей шины в зависимости от их положения относительно стороны, которая должна быть обращена наружу транспортного средства, когда шина установлена на этом транспортном средстве.
Шина, установленная на транспортном средстве, имеет контактное пятно, центрованное по траектории ее экваториальной средней плоскости, когда это транспортное средство движется по прямой. Во время прохождения виража происходит перенос нагрузки на шины, расположенные снаружи траектории, которой следует транспортное средство, тогда как шины, находящиеся внутри, оказываются разгруженными. В частности, эта передача нагрузки происходит на аксиально наружную часть этих шин. Эта передача нагрузки выражается в изменении формы контактных пятен шин.
В патентном документе WO-2007071284-А1 описана шина, протектор которой имеет асимметричный скульптурный рисунок, причем этот скульптурный рисунок содержит на внутренней стороне две канавки, а на наружной стороне - только одну канавку. Этот скульптурный рисунок сохраняется в течение всего срока службы шины.
Однако было отмечено, что по мере износа этой известной шины происходит снижение эффективности сцепления с мокрой дорогой.
Определения:
Контрольные условия шины на монтажном ободе, определенные в европейской норме E.T.R.T.O, уточняют давление накачки, соответствующее максимально допустимой грузоподъемности шины (“Load Index” на английском языке), указанной ее индексом нагрузки и ее скоростным кодом. Однако условия эксплуатации шины на транспортном средстве отличаются от контрольных условий тем, что перевозимый груз равен примерно 80% максимально допустимой нагрузки.
Пятно контакта шины с дорогой получают во время стоянки, когда шина установлена на своем монтажном ободе, и в условиях эксплуатации. Общую площадь контакта в этих условиях обозначают S, и эта площадь равна общей площади, ограниченной наружным контуром контактного пятна шины в ее контрольных условиях; эта площадь включает в себя части в виде выемок.
Доля площади выемок на скульптурного рисунка протектора равна соотношению между площадью выемок (в основном образованных канавками), ограниченных рельефными элементами (блоками, нервюрами), и общей площадью (площадь контакта рельефных элементов и площадь выемок). Низкая доля площади выемок указывает на большую площадь контакта протектора и на незначительную площадь выемок между рельефными элементами.
Точно так же, долю площади выемок для части, проходящей в окружном направлении, определяют как соотношение между площадью выемок этой части и общей площадью этой части протектора, причем эта общая площадь включает в себя площадь материала и площадь выемок, открывающихся на поверхность упомянутой части.
Объемная доля выемок равна соотношению между объемом всех выемок и объемом протектора, причем этот последний объем включает в себя одновременно объем материала и объем выемок.
Точно так же, объемную долю выемок для части протектора определяют как соотношение между объемом выемок этой части и общим объемом этой части протектора, причем этот общий объем включает в себя одновременно объем материала и объем выемок упомянутой части.
Эти доли площади выемок и объемные доли выемок определяют на протекторе в новом состоянии и в любом промежуточном состоянии износа упомянутого протектора.
Блок является рельефным элементом, выполненным на протекторе, причем этот элемент ограничен выемками или канавками и содержит более двух боковых стенок и контактную сторону, причем последняя предназначена для вхождения в контакт с дорогой во время движения.
Нервюра является рельефным элементом, выполненным на протекторе, причем этот элемент ограничен двумя канавками. Нервюра содержит две боковые стенки и контактную сторону, причем последняя предназначена для вхождения в контакт с дорогой.
Под радиальным направлением следует понимать направление, перпендикулярное к оси вращения шины (это направление соответствует направлению толщины протектора).
Под осевым или поперечным направлением следует понимать направление, параллельное оси вращения шины.
Под окружным направлением следует понимать направление, тангенциальное к любой окружности с центром на оси вращения. Это направление перпендикулярно одновременно к осевому направлению и к радиальному направлению.
Вырез обозначает либо канавку, либо насечку и соответствует пространству, ограниченному находящимися друг против друга стенками, отстоящими друг от друга на среднее расстояние, причем это среднее расстояние может быть нулевым. Насечка отличается от канавки значением этого расстояния: в случае насечки это расстояние должно обеспечивать по меньшей мере частичное вхождение в контакт между ограничивающими насечку противоположными стенками при вхождении в контакт с дорогой. Для насечки, предназначенной для шины легкового автомобиля, это расстояние на шине в новом состоянии обычно не превышает 2 миллиметра (2 мм). В случае канавки стенки этой канавки не могут входить в контакт друг с другом в обычных условиях качения.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задачей настоящего изобретения является сохранение характеристик сцепления с мокрой дорогой при износе протектора, содержащего асимметричный скульптурный рисунок.
В связи с этим объектом изобретения является шина легкового автомобиля, содержащая протектор, продолженный с двух сторон боковинами, причем этот протектор имеет поверхность качения, предназначенную для вхождения в контакт с дорогой. Этот проектор имеет скульптурный рисунок, асимметричный относительно срединной плоскости, делящей этот протектор на две части одинаковой осевой ширины (измеренной в направлении, параллельном оси вращения), а именно на наружную часть и на внутреннюю часть, причем эта наружная часть находится между этой срединной плоскостью и боковиной, которая должна быть обращена наружу транспортного средства, и внутренняя часть находится между этой же плоскостью и боковиной, которая должна быть обращена внутрь транспортного средства. Каждая часть содержит по меньшей мере одну выемку, то есть полость, образующую в новом состоянии канавку, открытую на поверхность качения, или нижележащую полость относительно поверхности качения в новом состоянии, предназначенную для образования канавки после частичного износа протектора. В новом состоянии и для каждой части (внутренней и наружной) эти выемки определяют общий объем выемок, соответственно Vi0 и Ve0, долю площади выемок, соответственно Ti0 и Te0, причем эти доли отличаются от нуля, таким образом, чтобы в новом состоянии получить соотношение R0 между объемом выемок внутренней части и объемом выемок наружной части и чтобы в каждом состоянии износа (U), взятом между исходным состоянием и пределом износа протектора, получить соотношение RU между объемом выемок внутренней части и объемом выемок наружной части. Эта шина отличается тем, что протектор содержит множество скрытых выемок, образованных под поверхностью качения в новом состоянии. Эти скрытые выемки предназначены для образования новых канавок после заранее определенного износа, причем эти выемки в основном расположены с внутренней стороны упомянутого протектора. Эти последние выемки могут быть ориентированы в поперечном или окружном направлении.
Кроме того, шина отличается тем, что после частичного износа протектора соотношение RU становится больше соотношения R0 и остается таким до полного износа протектора.
Предпочтительно соотношение RU превышает соотношение R0, начиная от частичного износа, соответствующего 60% предусмотренной для износа общей толщины протектора.
Под предусмотренной для износа общей толщиной протектора в данном случае следует понимать максимальную толщину, измеренную между поверхностью качения в новом состоянии протектора и индикаторами предела износа, предписанными законодательством. Эти индикаторы предела износа имеют высоту, измеренную относительно дна канавок и равную 1,6 мм в Европе. Предусмотренная для износа общая толщина представляет собой разность между глубиной канавок и высотой индикаторов предела износа.
Предпочтительно соотношение R0 превышает 1.
Предпочтительно заявленная шина выполнена таким образом, что доля площади выемок Те0 наружной части в новом состоянии превышает долю площади выемок Ti0 внутренней части.
Предпочтительно шина выполнена таким образом, что соотношение RU равно по меньшей мере 1,1 соотношения R0 и еще предпочтительнее равно по меньшей мере 1,2 соотношения R0.
Согласно варианту выполнения изобретения, соотношение RU увеличивается для последовательных разных уровней износа.
Согласно другому варианту выполнения изобретения, соотношение RU увеличивается непрерывно в зависимости от износа, начиная от определенной глубины.
Для реализации заявленной шины можно предусмотреть, чтобы объем выемок наружной части был почти нулевым и даже нулевым, начиная от износа, превышающего или равного 75% предусмотренной для износа общей толщины.
Предпочтительно заявленная шина выполнена таким образом, что доля площади выемок увеличивается по мере износа протектора на внутренней части, но в то же время уменьшается на наружной части.
В варианте выполнения заявленной шины протектор содержит множество канавок общей окружной ориентации, при этом по меньшей мере некоторые из окружных канавок, образованных на внутренней части протектора, имеют такой профиль в сечении, при котором ширина этих канавок на поверхности качения увеличивается по мере износа протектора.
Термин «поперечный» следует в данном случае толковать в широком смысле, и он охватывает любое наклонное направление, то есть образующее максимальный угол 60 градусов с направлением оси вращения шины.
Предпочтительно доля площади выемок Те0 наружной части РЕ в новом состоянии превышает долю площади выемок Ti0 внутренней части PI в новом состоянии.
Другие отличительные признаки и преимущества изобретения будут более очевидны из нижеследующего описания со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых показаны варианты осуществления изобретения, представленные в качестве не ограничительных примеров.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ФИГУР
Фиг.1 изображает вид в плане части протектора в соответствии с изобретением.
Фиг.2 - вид в разрезе блока протектора, показанного на фиг.1.
Фиг.3 - вид в плане части протектора, показанной на фиг.1, после частичного износа.
Фиг.4 - вид в разрезе части протектора согласно второму варианту изобретения.
Фиг.5 - вид в разрезе части протектора согласно третьему варианту изобретения.
Фиг.6 - протектор, показанный на фиг.5, после частичного износа, превышающего 50%.
ОПИСАНИЕ ФИГУР
На фигурах, иллюстрирующих это описание, можно использовать одинаковые обозначения для описания вариантов изобретения, если только эти обозначения относятся к подобным элементам как в структурном, так и в функциональном плане.
На фиг.1-3 показан первый вариант протектора в соответствии с изобретением.
В этом первом примере выполнения изобретения показан протектор 1 шины для легкового автомобиля, причем этот протектор содержит радиально снаружи поверхность 10 качения, предназначенную для вхождения в контакт с дорогой во время движения. Этот протектор 1 имеет скульптуру, выполненную в толще протектора, причем эта скульптура образована выемками (канавками, насечками, каналами).
В соответствии со своим скульптурным рисунком этот протектор определяет преимущественное направление монтажа, отмечаемое, например, на одной из его боковин указателем, показывающим, например, какая боковина шины должна быть обращена наружу транспортного средства, когда шину с этим протектором устанавливают на одну из колесных осей транспортного средства (на фигурах, представленных в настоящей заявке, сторона, которая должна быть обращена наружу, обозначена буквами «ЕХТ», тогда как другая сторона обозначена буквами «INT»).
В новом состоянии, показанном на фиг.1, видна часть поверхности 10 качения протектора 1. Ось XX’ показывает пересечение экваториальной срединной плоскости шины с плоскостью фигуры; эта ось XX’ делит поверхность 10 качения на две части одинаковой осевой ширины (то есть в направлении оси качения шины, показанной в виде оси YY’). Речь идет о наружной части РЕ и о внутренней части PI. Когда шина установлена на транспортном средстве, наружная часть РЕ расположена таким образом, что ее можно видеть снаружи транспортного средства. Именно эта наружная часть РЕ будет подвергаться наибольшим воздействиям на поворотах. Другая внутренняя часть PI обращена внутрь транспортного средства. Она меньше подвержена нагрузкам на поворотах, поскольку, как известно, происходит перенос части действующей нагрузки в сторону наружной части, и тангенциальные усилия, которыми действует дорога, меньше на внутренней части по сравнению с тангенциальными усилиями, которыми действует дорога на наружную часть.
Протектор в соответствии с изобретением, показанный на фиг.1, содержит четыре окружные канавки 21, 22, 23, 24 одинаковой глубины, равной 7,8 мм, причем эти окружные канавки делят этот протектор на одну срединную нервюру 31, центрованную по срединной плоскости XX’, две промежуточные нервюры 32, 33 и аксиально наружу две плечевые нервюры 34, 35.
Кроме того, на плечевой нервюре 35 наружной части РЕ выполнены поперечные канавки 45 шириной 4 мм на средней глубине, равной 6,7мм; эта глубина уменьшается в осевом направлении наружу, учитывая поперечный профиль поверхности качения на плечевой нервюре. Промежуточная нервюра 32 наружной части РЕ имеет наклонные канавки 46, образующие угол 10 градусов с осевым направлением YY’. Эти наклонные канавки 46 открываются только в окружную канавку 24, образованную между плечевой нервюрой 35 и промежуточной нервюрой 32. Эти наклонные канавки 46 имеют такие же геометрические характеристики, что и поперечные канавки 45, выполненные на плечевой нервюре 35. Стенки, ограничивающие эти поперечные и наклонные канавки, являются плоскими и не имеют наклона относительно направления, перпендикулярного к поверхности 10 качения. Таким образом, ширина этих поперечных 45 и наклонных 46 канавок сохраняется в глубине.
На фиг.2, где представлен этот же протектор в разрезе в меридиональной плоскости сечения, содержащей ось вращения YY’ шины, показаны профили стенок, ограничивающих окружные канавки. В частности, окружная канавка 24, находящаяся наиболее снаружи в осевом направлении наружной части РЕ протектора, ограничена стенками 241, 242, пересечения которых с этой плоскостью сечения, являются прямолинейными и соответственно образуют с направлением, перпендикулярным к оси вращения, нулевые углы А1 и А2.
Другая окружная канавка 23 наружной части протектора содержит первую стенку 231, образующую отрицательный угол В1 в 5 градусов с направлением, перпендикулярным к поверхности качения, и стенку 232, образующую нулевой угол В2 с этим же направлением. Под отрицательным углом стенки следует понимать, что указанная стенка выполнена с обратным уклоном, то есть стремится сделать канавку шире. Стенка 232 с нулевым углом этой канавки 23 расположена со стороны срединной плоскости XX’, тогда как другая стенка 231 расположена аксиально снаружи относительно стенки 232. Таким образом, ширина окружной канавки 23, находящейся между срединной нервюрой 31 и промежуточной нервюрой 32 наружной части РЕ протектора, равна 11,5 мм в новом состоянии и равна 12,2 мм после полного износа, соответствующего максимальной глубине канавок (то есть 7,8 мм глубины).
Что касается окружной канавки 24, находящейся аксиально наиболее снаружи наружной части РЕ, ширина, равная в новом состоянии 9 мм, сохраняется на всей глубине этой канавки.
На внутренней части PI окружные канавки 21, 22 отличаются от окружных канавок 23, 24 наружной части РЕ тем, что они имеют поперечные профили, показанные в разрезе на фиг.2, которые постепенно расширяются в глубине протектора. Таким образом, окружная канавка 22, ближайшая к срединной плоскости XX’, имеет ширину в новом состоянии, равную 11,5 мм, тогда как на полной глубине (7,8 мм) эти ширина равна 13,7 мм. Для этого стенки 221, 222, ограничивающие эту канавку 22, образуют отрицательные углы С1 и С2, соответственно равные 10 градусов и 5 градусов, при этом стенка, образующая наибольший угол по абсолютной величине, находится ближе к срединной плоскости.
Кроме того, окружная канавка, находящаяся аксиально снаружи внутренней части, имеет ширину в новом состоянии, равную 10 мм и равную 12,9 мм на глубине, равной 7,8 мм, что соответствует максимальной глубине упомянутой окружной канавки. Эта окружная канавка 21 ограничена стенкой 211, образующей отрицательный угол D1, равный 15 градусов, с направлением, перпендикулярным к оси вращения, и другой стенкой 212, образующей отрицательный угол D2, равный 10 градусов, с этим же направлением, при этом наименьший угол образован стенкой 212, принадлежащей к плечевой нервюре 34 внутренней части PI.
Кроме того, выполнено множество насечек 51 на промежуточной нервюре 33 и множество насечек 52 на плечевой нервюре 34, причем эти насечки продолжены в толщине протектора расширением 511, 521 соответственно. Эти расширения в дальнейшем после частичного износа протектора образуют новые поперечные канавки 511, 521, показанные на фиг.3. Расширение 511, продолжающее насечку 51 промежуточной нервюры 33, имеет в сечении форму, ширина которой равна 4 мм. Расширение 521, продолжающее насеку 52 плечевой нервюры 34 имеет в сечении форму, ширина которой равна 4 мм. Как показано на фиг.3, насечки промежуточной нервюры открываются только на окружную канавку, тогда как насечки плечевой нервюры открываются с каждой стороны упомянутой нервюры.
Скульптурный рисунок протектора, описанного со ссылками на фиг.1 и 2, является асимметричным относительно срединной плоскости XX’, так как имеет с двух сторон от этой срединной плоскости два разных рисунка на поверхности. Эти рисунки образованы кромками выемок (канавок и насечек). Асимметрия сохраняется при любом уровне частичного износа.
Для всего этого скульптурного рисунка протектора определяют долю площади выемок Tso, равную соотношению между площадью выемок, образованных канавками, и общей площадью (то есть возможной площадью контакта рельефных элементов и площадью выемок). В данном случае доля площади выемок в новом состоянии равна 31,2%.
Точно так же, определяют долю площади выемок Tseo для наружной части РЕ, равную соотношению между площадью выемок этой части и общей площадью этой части протектора, причем эта общая площадь включает в себя площадь материала и площадь выемок, открывающихся на поверхность упомянутой части. В данном случае эта доля площади выемок Tseo наружной части равна 35% в новом состоянии. Что касается внутренней части, доля площади выемок Tsio в новом состоянии равна 27,4%.
3
3
Общий объем выемок Veo наружной части РЕ включает в себя объем окружных канавок и объем поперечных и наклонных канавок; в данном случае он равен 417750 мм. На внутренней части объем выемок Vio равен 428153 мм. Это дает объемную долю выемок TVeo для наружной части 35,74% и для внутренней части объемную долю выемок TVio 36,63% в новом состоянии.
Эти доли площади выемок и эти объемные доли выемок, общие или для каждой внутренней или наружной части, и объемы выемок определяют для каждого состояния промежуточного износа протектора.
В представленном случае после износа, равного 64% глубины окружных канавок (что соответствует износу, равному 80% предусмотренной для износа общей толщины), получают следующие значения:
3
Объем выемок наружной части РЕ: Ve = 158009 мм
3
Объем выемок внутренней части PI: Vi = 184537 мм
Доля площади выемок наружной части РЕ: Tse = 35,5%
Доля площади выемок внутренней части PI: Tsi = 40,7%
Объемная доля выемок наружной части РЕ: Tve = 35,53%
Объемная доля выемок внутренней части PI: Tvi = 41,50%.
Соотношение RO между общим объемом выемок внутренней части PI и общим объемом выемок наружной части PE в новом состоянии равно 1,025 (Vio/Veo).
Это соотношение после частичного износа 64% толщины протектора обозначают RU, и в данном случае оно равно 1,168 (Vi/Ve).
Соотношение RU/RO при частичном износе, равном 64% общей глубины канавок, в данном случае равно 1,14.
Таким образом, после частичного износа протектора распределение выемок между внутренней частью PI и наружной частью РЕ изменилось в сторону существенного увеличения доли выемок внутренней части по сравнению с долей выемок наружной части.
На фиг.3 частично показана поверхность протектора после этого частичного износа. Здесь видны новые поперечные канавки 511 и 521 на внутренней части протектора. Кроме того, ширина окружных канавок, измеренная на новой поверхности качения протектора, уменьшилась для канавок наружной части, тогда как она увеличилась для канавок внутренней части (эти уменьшения и расширения взяты относительно ширины на поверхности качения в новом состоянии).
На фиг.4 в меридиональном разрезе (в плоскости, содержащей ось вращения шины) показан протектор 1 согласно другому варианту изобретения.
Согласно этому другому варианту, протектор 1 содержит на наружной части РЕ две окружные канавки 23, 24 и множество поперечных или наклонных канавок в конфигурации, подобной описанной выше со ссылками на фиг.1-3 для первого варианта. На внутренней части PI протектор, как и в первом варианте, содержит две окружные канавки 21, 22, имеющие такие же профили в сечении, как и в первом варианте.
Кроме того, на этой внутренней части PI выполнено множество каналов 61, 62 под поверхностью качения в новом состоянии в окружной нервюре 33 и плечевой нервюре 34. Эти каналы 61, 62 открываются наружу протектора и в каждую их окружных канавок внутренней части. Эти каналы предусмотрены таким образом, чтобы образовать новые поперечные канавки после износа порядка 60% предусмотренной для износа общей толщины протектора. Эти каналы 61, 62 могут быть заполнены материалом, который облегчает изготовление и может выпадать естественным образом, когда износ протектора достигает упомянутых каналов. Можно также использовать формы, содержащие стержни для литья этих поперечных или наклонных каналов под поверхностью качения в новом состоянии.
После износа, превышающего половину толщины нового протектора, появление новых канавок позволяет также увеличить долю площади выемок на внутренней части PI, а также число кромок и общую длину упомянутых кромок. Это увеличение общей длины кромок на внутренней части PI в сочетании с увеличением соотношения RU относительно соотношения R0 в новом состоянии еще больше улучшает характеристики на мокрой дороге после износа и одновременно улучшает сцепление с дорогой на вираже на сухом дорожном покрытии.
В третьем варианте, показанном в разрезе на фиг.5 и в плане на фиг.6, вместо поперечных каналов под поверхностью качения в новом состоянии второго варианта в каждой из двух аксиально наружных нервюр 33, 34 внутренней части PI протектора 1 выполнен канал 71, 72 соответственно. Эти каналы 71, 72 ориентированы в окружном направлении и выполнены радиально под поверхностью качения в новом состоянии. Каждый из этих каналов 71, 72 предназначен для образования, после частичного износа протектора, новой окружной канавки 711, 712, как показано в плане на фиг.6.
Это решение позволяет повысить эффективность для шины спортивного типа за счет увеличения по мере износа относительной объемной доли выемок на внутренней части PI по сравнению с объемной долей выемок наружной части РЕ шины. Кроме того, образование дополнительных кромок во время появления новых окружных канавок после частичного износа позволяет улучшить характеристики при поперечном воздействии (на мокром дорожном покрытии).
Изобретение было описано при помощи трех примеров, однако понятно, что оно не ограничивается этими вариантами, и, в частности, в рамках изобретения можно предусмотреть любую комбинацию этих вариантов. Канавки, описанные в патентной публикации WO 2011/039194, можно применять как на внутренней части, так и на наружной части, а также на обеих частях.