ШИПУЕМАЯ ШИНА И ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ ШИНА
SPIRED TIRE AND PNEUMATIC TIRE

Область техники
Настоящее изобретение относится к шипуемой шине, включающей в себя монтажные отверстия для шиповых шпилек, и пневматической шине.
Уровень техники
Шипованная шина включает в себя шиповые шпильки, установленные на участке протектора и обеспечивающие сцепление на обледеневших и заснеженных дорожных покрытиях.
Как правило, шиповые шпильки устанавливают в монтажные отверстия для шиповых шпилек, выполненные на участке протектора. При установке шиповой шпильки в монтажное отверстие для шиповых шпилек шиповую шпильку вставляют в монтажное отверстие для шиповых шпилек с увеличенным диаметром и надежно запрессовывают в монтажное отверстие для шиповых шпилек. Таким образом предотвращают выпадение шиповой шпильки из монтажного отверстия для шиповых шпилек из-за внешних сил со стороны дорожного покрытия во время качения.
Кроме того, шиповая шпилька по существу включает в себя основной участок и верхушечный участок, выступающий с одной торцевой поверхности основного участка, а ходовые качества, такие как характеристики торможения и управляемость на обледеневших и заснеженных дорожных покрытиях, обеспечивают за счет сцепления со льдом и снегом верхушечного участка, приведенного в контакт с дорожным покрытием во время качения.
В качестве типичной шипованной шины описана пневматическая шипованная шина, в которой шипы расположены в направлении вдоль окружности шины в пяти или шести рядах в поперечном направлении шины в левой и правой зонах поверхности протектора с центром в экваториальной плоскости шины и в диапазоне расположения, соответствующем от 33% ширины пятна контакта шины с грунтом до 95% ширины пятна контакта шины с грунтом (см. публикацию JP 2007-50718 A). Кроме того, известен способ проектирования шипованной шины, в котором расположение положений шпилек устанавливают в соответствии с предварительно заданной процедурой (см. публикацию JP 5993302 B).
Техническая задача
Однако было обнаружено, что в типичных шипованных шинах усилие сцепления с дорожным покрытием может быть недостаточным во время торможения, вследствие чего происходит снижение характеристик торможения.
Таким образом, цель настоящего изобретения заключается в создании шипуемой шины с возможностью обеспечения шипованной шины с превосходными характеристиками торможения на обледеневших и заснеженных дорожных покрытиях, а также пневматической шины.
Решение задачи
В аспекте настоящего изобретения представлена шипуемая шина, включающая в себя множество монтажных отверстий для шиповых шпилек на участке протектора,
причем зона пятна контакта с грунтом участка протектора включает в себя:
центральную зону, расположенную в диапазоне расстояний, соответствующих от 5 до 25% ширины пятна контакта с грунтом, с обеих сторон центральной линии шины в поперечном направлении шины; и
две плечевые зоны, расположенные по обе стороны от центральной зоны в поперечном направлении шины,
при этом в каждой из центральной зоны и плечевых зон два или более монтажных отверстия для шиповых шпилек среди монтажных отверстий для шиповых шпилек расположены вдоль каждой из четырех или более линий размещения шпилек, проходящих в направлении вдоль окружности шины, а
среднее значение смежных интервалов между линиями размещения шпилек в центральной зоне больше среднего значения смежных интервалов между линиями размещения шпилек в каждой из плечевых зон.
Каждая из линий размещения шпилек представляет собой воображаемую линию для размещения множества шиповых шпилек через интервалы в направлении вдоль окружности шины.
Среднее значение смежных интервалов между линиями размещения шпилек в центральной зоне предпочтительно составляет от 102 до 120% среднего значения смежных интервалов между линиями размещения шпилек в плечевых зонах.
Применительно к двум смежным интервалам из смежных интервалов между линиями размещения шпилек в центральной зоне первый интервал A1 предпочтительно равен второму интервалу A2 (или больше него) между линией L1 размещения шпилек, относящейся к двум линиям размещения шпилек, которые определяют первый интервал A1, причем линия L1 размещения шпилек расположена снаружи в поперечном направлении шины, и при этом линия L2 размещения шпилек расположена снаружи рядом с линией L1 в поперечном направлении.
В каждой из центральной зоны и плечевых зон смежные интервалы между линиями размещения шпилек могут быть равны.
В каждой из центральной зоны и плечевых зон смежные интервалы между линиями размещения шпилек предпочтительно уменьшаются последовательно или непрерывно наружу в поперечном направлении шины.
Интервал C между первым монтажным отверстием для шиповой шпильки и вторым монтажным отверстием для шиповой шпильки, расположенным на первой линии размещения шпилек в центральной зоне и рядом друг с другом в направлении вдоль окружности шины, предпочтительно по меньшей мере в 2,5 раза больше интервала D в направлении вдоль окружности шины между первым монтажным отверстием для шиповой шпильки и третьим монтажным отверстием для шиповой шпильки, расположенным на второй линии размещения шпилек, отличной от первой линии размещения шпилек и находящейся ближе всего к первому монтажному отверстию для шиповой шпильки.
Вторая линия размещения шпилек представляет собой линию размещения шпилек, на которой размещают монтажное отверстие для шиповых шпилек, расположенное ближе всего к первому монтажному отверстию для шиповых шпилек.
Интервал между двумя монтажными отверстиями для шиповых шпилек, расположенными на первой линии размещения шпилек из линий размещения шпилек в центральной зоне и рядом друг с другом в направлении вдоль окружности шины, предпочтительно составляет 1/3 или более от длины пятна контакта с грунтом в направлении вдоль окружности шины.
Интервал в направлении вдоль окружности шины между первым монтажным отверстием для шиповой шпильки, расположенным на первой линии размещения шпилек в центральной зоне, и четвертым монтажным отверстием для шиповой шпильки, расположенным рядом с первой линией размещения шпилек и ближе всего к первому монтажному отверстию для шиповых шпилек, предпочтительно находится в интервале, составляющем по меньшей мере 1/5 длины пятна контакта с грунтом, в направлении вдоль окружности шины.
Третья линия размещения шпилек может представлять собой ту же линию размещения шпилек, что и вторая линия размещения шпилек.
В аспекте настоящего изобретения представлена пневматическая шина, включающая в себя:
шиповые шпильки, и
шипуемую шину, включающую в себя монтажные отверстия для шиповых шпилек, в которые устанавливают шиповые шпильки.
Множество шиповых шпилек предусматривают и устанавливают в соответствующие монтажные отверстия для шиповых шпилек.
Преимущества изобретения
В соответствии с шиповой шпилькой для варианта осуществления настоящего изобретения получают шипованную шину, которая обеспечивает превосходные характеристики торможения на обледеневших и заснеженных дорожных покрытиях.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 - вид в поперечном сечении пневматической шины по варианту осуществления;
Фиг. 2 - схема, иллюстрирующая пример рисунка протектора, который выполнен на пневматической шине, изображенной на Фиг. 1;
Фиг. 3 - схема, иллюстрирующая пример шиповой шпильки пневматической шины;
Фиг. 4 - схема, иллюстрирующая линии размещения шпилек в рисунке протектора, показанном на Фиг. 2;
Фиг. 5 - схема, иллюстрирующая пример конфигурации размещения шиповых шпилек;
Фиг. 6 - схема, иллюстрирующая другой пример конфигурации размещения шиповых шпилек;
Фиг. 7 - схема, иллюстрирующая другой пример конфигурации размещения шиповых шпилек;
Фиг. 8 - схема, иллюстрирующая другой пример конфигурации размещения шиповых шпилек; и
Фиг. 9 - схема, иллюстрирующая другой пример конфигурации размещения шиповых шпилек.
Описание вариантов осуществления изобретения
Ниже подробно описана пневматическая шина в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения.
Общее описание шины
Ниже описана пневматическая шина настоящего варианта осуществления. На Фиг. 1 представлен вид поперечного сечения шины, иллюстрирующий поперечное сечение пневматической шины (в дальнейшем именуемой «шина») 10 в радиальном направлении шины, согласно настоящему варианту осуществления. Шина 10 представляет собой шипованную шину с шиповыми шпильками, установленными в участке протектора.
Например, шина 10 представляет собой шину для пассажирского транспортного средства. Шина для пассажирского транспортного средства относится к шине, описанной в главе А публикации JATMA Yearbook 2015 (стандарты Японской ассоциации производителей автомобильных шин). Шина может также представлять собой шину для легкого грузового автомобиля, как описано в главе В, или шину для грузового автомобиля или автобуса, как описано в главе C.
Описанный ниже термин «направление вдоль окружности шины» относится к направлению (обоим направлениям вращения), в котором поверхность протектора вращается при вращении шины 10 вокруг оси вращения шины Axis. «Радиальное направление шины» относится к направлению, которое проходит перпендикулярно по отношению к оси вращения шины. «Наружу в радиальном направлении шины» относится к направлению наружу от оси вращения шины в радиальном направлении шины. «Внутрь в радиальном направлении шины» относится к направлению к оси вращения шины в радиальном направлении шины. «Поперечное направление шины» относится к направлению, параллельному оси вращения шины. «Наружу в поперечном направлении шины» относится к направлениям от центральной линии CL шины 10. Термин «внутрь в поперечном направлении шины» представляет собой направление к центральной линии CL шины 10 в поперечном направлении шины.
Структура шины
Шина 10, как правило, включает в себя пару сердечников 16 борта, слой 12 слоев каркаса и слой 14 брекера в качестве элементов несущей конструкции, а также включает в себя резиновый элемент 18 протектора, резиновые элементы 20 боковых стенок, резиновые элементы 22 наполнителя борта, брекерные резиновые элементы 24 диска и элемент 26 резинового гермослоя вокруг элементов несущей конструкции.
Пара сердечников 16 борта представляет собой кольцевые элементы, размещенные на обоих концевых участках в поперечном направлении шины изнутри в радиальном направлении шины.
Каркасный слой 12 включает в себя один или более элементов 12а, 12b каркасного слоя, выполненных из органических волокон, покрытых резиной. Элементы 12a, 12b слоя каркаса намотаны между парой сердечников 16 борта с возможностью получения тороидальной формы.
Слой 14 брекера включает в себя множество элементов 14a, 14b брекера. Слой 14 брекера размещен снаружи каркасного слоя 12 в радиальном направлении шины и намотан в направлении вдоль окружности шины. Ширина в поперечном направлении шины внутреннего элемента 14а брекера в радиальном направлении шины больше ширины наружного элемента 14b брекера в радиальном направлении шины.
Элементы 14a, 14b брекера представляют собой элементы, выполненные из стального корда и покрытые резиной. Стальные корды элементов 14a брекера и стальные корды элемента 14b брекера размещены под наклоном с предварительно заданным углом, например от 20 до 30 градусов, относительно направления вдоль окружности шины. Стальные корды элементов 14a, 14b брекера имеют наклон в противоположных направлениях относительно направления вдоль окружности шины и перекрещиваются друг с другом. Слой 14 брекера подавляет расширение каркасного слоя 12, вызванное давлением воздуха в шине 10.
Резиновый элемент 18 протектора размещен снаружи от слоя 14 брекера в радиальном направлении шины. Резиновые элементы 20 боковины соединены с обоими концевыми участками резинового элемента 18 протектора. Резиновый элемент 18 протектора состоит из двух слоев: верхний слой 18а резинового элемента протектора размещен снаружи в радиальном направлении шины, а нижний слой 18b резинового элемента протектора размещен внутри в радиальном направлении шины. Верхний элемент 18a слоя резины протектора снабжен продольными канавками, грунтозацепными канавками и монтажными отверстиями для шиповых шпилек (см. Фиг. 2). По отношению к поперечному направлению шины поверхность протектора имеет угол наклона, увеличивающийся наружу в поперечном направлении шины.
Резиновые элементы 24 бортовой ленты находятся на внутренних концах резиновых элементов 20 боковой стенки в радиальном направлении шины. Резиновые элементы 24 бортовой ленты входят в контакт с диском, на котором установлена шина 10. Каучуковый элемент 22 наполнителя борта расположен на внешней стороне сердечника 16 борта в радиальном направлении шины с обеспечением его расположения между слоем 12 каркаса, завернутым вокруг сердечника 16 борта. Резиновый элемент 26 гермослоя находится на внутренней поверхности шины 10 и обращен к зоне полости шины, которая заполняется воздухом и окружена шиной 10 и диском.
Кроме того, в шине 10 предусмотрен слой 28 обкладки брекера, который покрывает наружную поверхность слоя 14 брекера в радиальном направлении шины. Защитный слой 28 брекера выполнен из органических волокон, покрытых резиной.
Рисунок протектора и шиповые шпильки
На Фиг. 2 представлен развернутый вид в горизонтальной проекции, иллюстрирующий участок рисунка протектора применительно к рисунку 30 протектора шины 10, развернутого на плоскости. Следует отметить, что рисунок протектора, используемый в шине 10, не ограничен рисунком 30 протектора. Шиповые шпильки (см. Фиг. 3) установлены в монтажные отверстия 45 для шпилек, описанные ниже.
Как показано на Фиг. 2, направление R вращения шины обозначено для шины 10 и указывает на одностороннюю ориентацию в направлении вдоль окружности шины. Ориентацию направления R вращения шины обозначают номером, символом и т. п., предусмотренными на поверхностях боковин шины 10.
Рисунок 30 протектора предусматривает множество первых наклонных канавок 31, множество первых грунтозацепных канавок 32, множество вторых наклонных канавок 33, множество третьих наклонных канавок 34, вторые грунтозацепные канавки 35 и четвертые наклонные канавки 36. На Фиг. 2 справочный знак Cl обозначает центральную линию шины.
Предусмотрено множество первых наклонных канавок 31 в направлении вдоль окружности шины. Каждая из первых наклонных канавок 31 имеет положение, размещенное в стороне от центральной линии CL как начального конца, проходит от начального конца в направлении, противоположном направлению R вращения шины, и проходит под наклоном к наружной стороне в поперечном направлении шины.
Предусмотрено множество первых грунтозацепных канавок 32 в направлении вдоль окружности шины. Первые грунтозацепные канавки 32 проходят от концевого участка первых наклонных канавок 31 на внешней стороне в поперечном направлении шины в направлении, противоположном направлению вращения шины R, и проходят под наклоном к внешней стороне в поперечном направлении шины за пределы края пятна контакта с грунтом.
Предусмотрено множество вторых наклонных канавок 33 в направлении вдоль окружности шины. Вторые наклонные канавки 33 проходят от концевого участка первых наклонных канавок 31 на внешней стороне в поперечном направлении шины в направлении, противоположном направлению вращения шины R, и проходят под наклоном к внутренней стороне в поперечном направлении шины, достигая смежной первой наклонной канавки 31.
Предусмотрено множество третьих наклонных канавок 34 в направлении вдоль окружности шины. Каждая из третьих наклонных канавок 34 проходит от промежуточной точки на первых грунтозацепных канавках 32 в направлении, противоположном направлению вращения шины R, и проходит под наклоном к внешней стороне в поперечном направлении шины. Третьи наклонные канавки 34 имеют форму, в которой ширина канавки постепенно сужается к внешней стороне в поперечном направлении шины и постепенно расширяется к внутренней стороне в поперечном направлении шины.
Вторые грунтозацепные канавки 35 проходят между двумя первыми грунтозацепными канавками 32, размещенными смежно друг к другу в направлении вдоль окружности шины, выровненном относительно первых грунтозацепных канавок 32 без пересечения с первыми наклонными канавками 31 и вторыми наклонными канавками 33.
Третьи наклонные канавки 34 проходят через вторые грунтозацепные канавки 35. Ширина участков 35a вторых грунтозацепных канавок 35 на внутренней стороне в поперечном направлении шины от пересекающихся секций с третьими наклонными канавками 34 меньше ширины участков 35b на внешней стороне в поперечном направлении шины от пересекающихся секций с третьими наклонными канавками 34.
Четвертые наклонные канавки 36 проходят от промежуточной точки на первых наклонных канавках 31 в одном направлении (в направлении вдоль окружности шины) и проходят под наклоном к внутренней стороне в поперечном направлении шины.
На беговых участках 41, ограниченных первыми наклонными канавками 31, первыми грунтозацепными канавками 32, вторыми наклонными канавками 33 и краями пятна контакта с грунтом протектора, предусмотрены прорези 43. Кроме того, прорези 44 предусмотрены на поверхностях контакта 42 с дорожным покрытием на внутренней стороне в поперечном направлении шины первых наклонных канавок 31 и вторых наклонных канавок 33. Прорези 44 проходят по существу параллельно поперечному направлению шины. Прорези 43 наклонены относительно прорезей 44. С помощью наклона прорезей 43 по отношению к прорезям 44 можно улучшить поворотные характеристики шины 10.
Каждое из монтажных отверстий 45 для шиповых шпилек предусмотрено в беговом участке 41, охватываемом первой наклонной канавкой 31, первой грунтозацепной канавкой 32, второй наклонной канавкой 33 и краем пятна контакта шины с грунтом, а также в беговом участке 42, расположенном внутри между первой наклонной канавкой 31 и второй наклонной канавкой 33 в поперечном направлении шины, как показано на Фиг. 2. При установке шиповых шпилек 50, которые описаны ниже, в монтажные отверстия 45 для шиповых шпилек шина 10 функционирует как шипованная шина с улучшенными характеристиками на льду, а именно - характеристиками торможения на льду и поворотными характеристиками на льду.
На Фиг. 3 представлен внешний вид в перспективе, на котором показан пример шиповой шпильки 50.
Шиповая шпилька 50 главным образом включает в себя заглубленный базальный участок 52 и верхушечный участок 60. Заглубленный базальный участок 52 внедряют в участок протектора шины 10. Шиповая шпилька 50 зафиксирована в участке протектора боковой поверхностью заглубленного базального участка 52, зажимаемого резиновым элементом 18 протектора посредством боковой поверхности монтажного отверстия 45 для шиповой шпильки. В шиповой шпильке 50 заглубленный базальный участок 52 и верхушечный участок 60 сформированы в этом порядке в направлении X. Заглубленный базальный участок 52 включает в себя нижний участок 54, шейку 56 и участок 58 корпуса в направлении X. Следует отметить, что направление X соответствует направлению расширения заглубленного базального участка 52 к верхушечному участку 60 и выровнено по направлению перпендикулярной линии относительно поверхности протектора для участка протектора при установке шиповой шпильки 50 в монтажное отверстие 45 для шиповой шпильки.
Конфигурация размещения монтажных отверстий для шиповых шпилек
Далее будет описана конфигурация размещения монтажных отверстий 45 для шиповых шпилек.
На Фиг. 4 представлена схема, иллюстрирующая линии L размещения шпилек в рисунке 30 протектора, показанном на Фиг. 2. На Фиг. 4 не показаны прорези 43 и 44 рисунка протектора, изображенного на Фиг. 2.
Зона пятна контакта с грунтом участка протектора включает в себя центральную зону Ce и две плечевые зоны Sh.
Центральная зона Ce расположена по обе стороны от центральной линии CL шины в поперечном направлении шины в диапазоне расстояний, соответствующих от 5 до 25% ширины пятна контакта с грунтом. Плечевая зона Sh представляет собой зону, расположенную по обеим сторонам от центральной зоны Ce в поперечном направлении шины.
Зона пятна контакта с грунтом представляет собой зону поверхности протектора, служащую в качестве поверхности контакта с грунтом при контакте шины с горизонтальной поверхностью при условии, что шина 10 установлена на стандартный диск, накачана до стандартного внутреннего давления и нагружена на 88% от обычной нагрузки. Ширина пятна контакта с грунтом представляет собой длину в поперечном направлении шины между обоими концами (краями пятна контакта с грунтом) поверхности контакта с грунтом в поперечном направлении шины. Под «стандартным диском» понимают «измерительный диск» согласно определению JATMA, «проектный диск» согласно определению TRA и «измерительный диск» согласно определению Европейской технической организации по шинам и дискам (ETRTO). Термин «стандартное внутреннее давление» означает «максимальное давление воздуха» согласно определению JATMA, максимальную величину «ПРЕДЕЛОВ НАГРУЗКИ ШИНЫ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ДАВЛЕНИЯХ ХОЛОДНОЙ НАКАЧКИ» согласно определению TRA или «ДАВЛЕНИЕ НАКАЧКИ» согласно определению ETRTO. Термин «стандартная нагрузка» означает «максимально допустимая нагрузка» согласно определению JATMA, максимальную величину «ПРЕДЕЛОВ НАГРУЗКИ ШИНЫ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ДАВЛЕНИЯХ ХОЛОДНОЙ НАКАЧКИ» согласно определению TRA или «ДОПУСТИМАЯ НАГРУЗКА» согласно определению ETRTO.
В соответствии с одним вариантом осуществления с точки зрения обеспечения характеристики торможения центральной зоной Ce центральная зона Ce расположена по обе стороны от центральной линии CL шины в поперечном направлении шины в диапазоне расстояний, соответствующих от 15 до 25%, предпочтительно от 15 до 20% ширины пятна контакта с грунтом.
В каждой из центральной зоны Ce и плечевых зон Sh множество монтажных отверстий 45 для шиповых шпилек среди монтажных отверстий 45 для шиповых шпилек располагают вдоль каждой из четырех или более линий L размещения шпилек, проходящих в направлении вдоль окружности шины. Линии L размещения шпилек представляют собой воображаемые линии для размещения множества шиповых шпилек 50 через интервалы в направлении вдоль окружности шины. Множество монтажных отверстий 50 для шиповых шпилек, расположенных вдоль линий L размещения шпилек, формируют ряды отверстий, проходящие в направлении вдоль окружности шины. Другими словами, в настоящем варианте осуществления каждая из центральной зоны Ce и плечевых зон S включает в себя четыре или более рядов отверстий. Центр поверхности протектора каждого из множества монтажных отверстий 50 для шиповых шпилек, расположенных вдоль линий L размещения шпилек, проходит через линию L размещения шпилек. За счет размещения монтажных отверстий 45 для шиповых шпилек как в центральной зоне Ce, так и в каждой плечевой зоне Sh обеспечена эффективность торможения и поворотные характеристики на обледеневших дорожных покрытиях. Кроме того, поскольку в каждой из центральной зоны Ce и плечевых зон Sh (две плечевые зоны Sh, показанные на Фиг. 4) предусмотрены четыре или более линий L размещения шпилек, количество шиповых шпилек 50, расположенных на одной линии L размещения шпилек, не избыточно, и шиповые шпильки 50 могут быть расположены с возможностью распределения в поперечном направлении шины.
Следует отметить, что количество шиповых шпилек 50, установленных на шине 10, составляет, например, от 90 до 200. Число шиповых шпилек 50, расположенных на одной линии L размещения шпилек, составляет, например, от 5 до 12. С одной стороны (зона половины протектора) в поперечном направлении шины относительно центральной линии CL шины число шиповых шпилек 50, расположенных в центральной зоне Ce и в каждой плечевой зоне Sh, устанавливают, например, в соответствии с соотношением между числом линий L размещения шпилек в центральной зоне Ce и числом линий L размещения шпилек в одной из двух плечевых зон Sh и одинаковым при соотношении 1 : 1.
В зоне половины протектора число линий L размещения шпилек в каждой из центральной зоны Ce и плечевых зон Sh составляет, например, от 2 до 10. В примере, показанном на Фиг. 4, в зоне половины протектора в центральной зоне Ce устанавливают три линии L размещения шпилек, включая линию L размещения шпилек, проходящую через центральную линию CL шины, а в плечевой зоне Sh устанавливают восемь линий L размещения шпилек.
Среднее значение (средний интервал) множества смежных интервалов между линиями L размещения шпилек в центральной зоне Ce больше среднего значения (среднего интервала) множества смежных интервалов между линиями L размещения шпилек в плечевой зоне Sh.
Во время торможения, например при полностью заблокированном состоянии шины, лед и снег, срезаемые шиповыми шпильками, приведенными в контакт с дорожным покрытием, могут оставаться на дорожном покрытии, препятствуя сцеплению задних шиповых шпилек, имеющих ранее контакт с грунтом, с поверхностью дороги, вследствие чего происходит ухудшение характеристик торможения. По существу участок протектора имеет закругленную форму, в которой угол наклона поверхности протектора по отношению к поперечному направлению шины увеличивается по мере прохождения участка протектора наружу от центральной линии CL шины в поперечном направлении шины. Таким образом, в плечевых зонах лед и снег, срезаемые шиповыми шпильками, вероятно, будут отброшены в сторону в поперечном направлении, в то время как в центральной зоне лед и снег, возможно, будут скапливаться на поверхности пятна контакта с грунтом, а значит, уменьшится сила сцепления шиповых шпилек. Кроме того, центральная зона имеет большее по сравнению с плечевыми зонами давление пятна контакта с грунтом, из-за чего, таким образом, образуется большее количество льда и снега, срезаемых шиповыми шпильками. Таким образом, происходит значительное снижение силы сцепления шиповых шпилек в центральной зоне.
В настоящем варианте осуществления средний интервал между линиями L размещения шпилек в центральной зоне Ce устанавливают больше среднего интервала между линиями L размещения шпилек в плечевых зонах Sh, ограничивая остатки льда и снега, которые срезают передние по направлению движения автомобиля шиповые шпильки 50, на траектории задних шиповых шпилек 50. За счет этого можно ослаблять уменьшение силы сцепления задних шиповых шпилек 50. Центральная зона Ce имеет высокое давление пятна контакта на грунт, а шиповые шпильки 50 в центральной зоне Ce вносят особый вклад в торможение, и, таким образом, характеристики торможения на обледеневших и заснеженных дорожных покрытиях улучшаются в соответствии с настоящим вариантом осуществления.
Кроме того, благодаря малому среднему интервалу между линиями размещения шпилек следы (канавки) на дорожном покрытии от срезания передними шиповыми шпильками, вероятно, будут придавлены задними шиповыми шпильками, и, таким образом, возможно уменьшение силы сцепления с дорожным покрытием. Однако в настоящем варианте осуществления, поскольку средний интервал между линиями L размещения шпилек в центральной зоне Ce шире, чем в плечевой области Sh, предотвращается процарапывание рубцов на дорожном покрытии задней шиповой шпилькой 50, и ослабляется уменьшение силы сцепления с дорожным покрытием. Благодаря этому также улучшаются характеристики торможения на обледеневших и заснеженных дорожных покрытиях.
В соответствии с одним вариантом осуществления для ослабления уменьшения силы сцепления задних шиповых шпилек 50 из-за срезания льда и снега средний интервал между линиями L размещения шпилек в центральной зоне Ce предпочтительно составляет 102% или более и более предпочтительно 105% или более от среднего интервала между линиями L размещения шпилек в каждой плечевой зоне Sh.
С другой стороны, при слишком больших интервалах между линиями L размещения шпилек в центральной зоне Ce из-за уменьшения количества шиповых шпилек 50 в центральной зоне Ce могут стать хуже характеристики торможения. В данном случае при увеличении интервалов между линиями L размещения шпилек в центральной зоне Ce, без уменьшения при этом количества шиповых шпилек 50 в центральной зоне Ce для предотвращения ухудшения характеристик торможения, увеличивают количество шиповых шпилек 50 на каждой линии L размещения шпилек, а также возможно придавливание следов на дорожном покрытии, вызванных срезанием передними шиповыми шпильками 50, задними шиповыми шпильками 50. Таким образом, в соответствии с одним вариантом осуществления, средний интервал между линиями L размещения шпилек в центральной зоне Ce предпочтительно составляет 120% или менее и более предпочтительно 115% или менее от среднего интервала между линиями L размещения шпилек в каждой плечевой зоне Sh.
На Фиг. 5 представлена схема, иллюстрирующая пример конфигурации размещения шиповых шпилек 50. Фиг. 6 представлена схема, иллюстрирующая другой пример конфигурации размещения шиповых шпилек. На приведенных ниже фигурах рисунок протектора не показан. Число линий L размещения шпилек в центральной зоне Ce и в плечевых зонах Sh на Фиг. 5 и Фиг. 6 отличается от соответствующего числа линий L размещения шпилек на Фиг. 4.
В примере, показанном на Фиг. 5, интервал между смежными линиями L размещения шпилек в центральной зоне Ce постоянен. В примере, показанном на Фиг. 6, интервал между смежными линиями L размещения шпилек в центральной зоне Ce непрерывно уменьшается наружу в поперечном направлении шины.
В соответствии с одним вариантом осуществления, как показано на Фиг. 5 и Фиг. 6, для любых двух смежных интервалов A1 и A2 смежного множества интервалов между линиями L размещения шпилек в центральной зоне Ce интервал A1 (первый интервал) равен интервалу A2 (или больше него) между линией L1 размещения шпилек, относящейся к двум линиям размещения шпилек, которые определяют интервал A1 (первый интервал), причем линия L1 размещения шпилек расположена снаружи в поперечном направлении шины, а линия L2 размещения шпилек расположена снаружи рядом с линией L1 размещения шпилек в поперечном направлении шины. В такой конфигурации интервалы между смежными линиями L размещения шпилек в центральной зоне Ce постоянны или уменьшаются последовательно или непрерывно наружу в поперечном направлении шины. По всей вероятности, лед и снег, срезанные шиповыми шпильками 50, будут собраны на части зоны пятна контакта с грунтом ближе к центральной линии CL шины. Таким образом, благодаря описанной выше конфигурации можно надежно ослаблять уменьшение силы сцепления шиповых шпилек 50 в области центральной зоны Ce ближе к центральной линии CL шины. С этой точки зрения, как показано на Фиг. 6, интервал A1 шире интервала A2.
С другой стороны, в каждой из центральной зоны Ce и плечевых зон Sh интервалы между смежными линиями размещения шпилек предпочтительно равны, как показано на Фиг. 5. Благодаря каждому из равных интервалов между линиями L размещения шпилек в центральной зоне Ce можно предотвращать появление следов протектора шиповых шпилек, расположенных наружу в поперечном направлении шины в центральной зоне Ce, вызванных срезанием шиповыми шпильками 50 на смежной линии L размещения штифтов.
На Фиг. 7 представлена схема, иллюстрирующая другой пример конфигурации размещения шиповых шпилек 50. На приведенных ниже фигурах показаны только некоторые из линий размещения шпилек.
В соответствии с вариантом осуществления, как показано на Фиг. 7, интервал C между монтажными отверстиями 45a и 45b для шиповых шпилек (первое монтажное отверстие для шиповой шпильки и второе монтажное отверстие для шиповой шпильки), расположенными смежно в направлении вдоль окружности шины и на линии L1 размещения шпилек (первой линии размещения шпилек) из линий L размещения шпилек в центральной области Ce, предпочтительно по меньшей мере в 2,5 раза больше интервала D в направлении вдоль окружности шины между монтажным отверстием 45a для шиповой шпильки и монтажным отверстием 45c для шиповой шпильки (третье отверстие для установки шиповой шпильки), расположенным ближе всего к отверстию 45a для шиповой шпильки и на линии Li размещения шпилек (вторая линия размещения шпилек), отличной от линии L1 размещения шпилек. Линия размещения шпилек Li представляет собой линию размещения шпилек, на которой расположено монтажное отверстие 45c для шиповой шпильки, расположенное ближе всего к монтажному отверстию 45a для шиповой шпильки. Следует отметить, что в приведенном ниже описании интервал между двумя монтажными отверстиями для шиповых шпилек означает интервал между центральными положениями монтажных отверстий для шиповых шпилек на поверхности протектора. Благодаря небольшому интервалу между множеством шиповых шпилек, расположенных на одной линии размещения шпилек, возможно повторное сцепление задних шиповых шпилек с частью дорожного покрытия, срезаемой передними шиповыми шпильками, во время торможения. В результате возможно предотвращение достаточного усилия сцепления и увеличение тормозного расстояния. В данной конфигурации при удовлетворении условия C/D ≥ 2,5 для шиповых шпилек 50 снижается возможность увеличения тормозного пути. Предпочтительно C/D ≥ 3,5. Верхнее предельное значение C/D составляет, например, 5.
На Фиг. 8 представлена схема, иллюстрирующая другой пример конфигурации размещения шиповых шпилек 50.
В соответствии с вариантом осуществления, как показано на Фиг. 8, интервал C между монтажными отверстиями 45a и 45b шиповых шпилек, расположенными смежно в направлении вдоль окружности шины и на линии L1 размещения шпилек из линий L размещения шпилек в центральной зоны Ce, соответствует длине, которая составляет 1/3 или более от длины пятна контакта с грунтом в направлении вдоль окружности шины. В настоящем документе термин «длина пятна контакта с грунтом» относится к длине направления вдоль окружности шины небольшого участка пятна контакта с грунтом при расположении в поперечном направлении шины, в котором расположена линия L1 размещения шпилек. Интервал C, который составляет 1/3 или более от длины пятна контакта с грунтом, обеспечивает соответствующий интервал между множеством шиповых шпилек 50, расположенных на одной линии L размещения шпилек, вследствие чего предотвращается повторное сцепление задних шиповых шпилек 50 с частью дорожного покрытия, срезаемого передними шиповыми шпильками 50, во время торможения. В результате невозможность получения достаточной силы сцепления может повыситься, а значит, увеличится тормозной путь.
Например, верхнее предельное значение интервала C составляет 1/2.
На Фиг. 9 представлена схема, иллюстрирующая другой пример конфигурации размещения шиповых шпилек 50.
В соответствии с вариантом осуществления, как показано на Фиг. 9, интервал E в направлении вдоль окружности шины между монтажным отверстием 45a для шиповой шпильки, расположенным на линии L1 размещения шпилек в центральной зоне Ce, и монтажным отверстием 45d для шиповой шпильки (четвертым монтажным отверстием для шиповой шпильки), расположенным на линии L3 размещения шпилек (третья линии размещения шпилек), смежной с линией L1 размещения шпилек и находящейся ближе всего к отверстию 45a для шиповой шпильки, находится в интервале, составляющем по меньшей мере 1/5 длины пятна контакта с грунтом, в направлении вдоль окружности шины. Линия L3 размещения шпилек представляет собой одну из линий размещения шпилек Li, описанных выше. В настоящем документе термин «длина пятна контакта с грунтом» относится к длине направления вдоль окружности шины поверхности пятна контакта с грунтом при расположении в поперечном направлении шины, в котором расположена линия L3 размещения шпилек. Благодаря интервалу E, составляющему менее 1/5 от длины пятна контакта с грунтом, возможно сохранение льда и снега, срезаемых шиповыми шпильками 50, на пути шиповых шпилек 50 на следующей линии L установки шпилек, с сопутствующим уменьшением силы сцепления. В этом варианте осуществления благодаря интервалу E, равному 1/5 от длины пятна контакта с дорожным покрытием или более (E ≥ (длина пятна контакта с грунтом/5)), снижается уменьшение силы сцепления шиповой шпильки 50. Верхнее предельное значение интервала E составляет, например, 1/3.
Примеры и сравнительный пример
Для подтверждения преимуществ настоящего изобретения для каждого из примеров и сравнительного примера были изготовлены четыре шипованные шины, причем каждая из них имела размер шины 205/55R16 94T, и установлены на переднеприводном легковом автомобиле с объемом двигателя 2 л. Исследовали характеристики торможения на льду. Транспортное средство имело размер обода 16 × 6,5J, а давление воздуха составляло 210 кПа.
Для шин и рисунков протектора в примерах с 1 по 6 использовали конфигурации, описанные в вариантах осуществления и показанные на Фиг. 1 - Фиг. 4, за исключением пунктов, показанных в таблице 1. В примерах 1-6 средний интервал A между линиями L размещения шпилек в центральной зоны Ce составляет 6,5 мм, а средний интервал B между линиями L размещения шпилек в каждой плечевой зоне Sh составляет 6 мм.
Шиповые шпильки в сравнительном примере аналогичны шиповым шпилькам из примера 2, за исключением того, что средний интервал A составляет 6 мм.
В таблице 1 «размещение шпилек» относится к соотношению размеров между средним интервалом A и средним интервалом B, описанным выше.
Термин «размещение шпилек в центральной зоне» означает соотношение размеров между описанными выше смежными интервалами A1 и A2 в центральной зоне Ce, «A1 < A2» означает увеличение интервала наружу в поперечном направлении, «A1 > A2» означает уменьшение интервала наружу в поперечном направлении, а «A1=A2» означает, что интервалы A1 и A2 равны. В примерах 1-6 интервал между смежными линиями L размещения шпилек варьируется в пределах диапазона от 6 до 7 мм (6 мм в примере 2) в центральной зоне Ce и от 5,5 до 6,5 мм в каждой плечевой зоне.
«Минимальный интервал C/D» на одной и той же линии размещения шпилек по отношению к интервалу D между шпильками, наиболее близкими друг к другу, указывает значение C/D, «минимальный интервал C на одной и той же линии размещения шпилек по отношению к длине пятна контакта с грунтом» указывает значение интервала C ≥ (длина пятна контакта/3), описанное выше, и «минимальный интервал E на смежных линиях размещения шпилек по отношению к длине пятна контакта с грунтом» указывает значение интервала E ≥ (длина пятна контакта с грунтом/5), описанное выше.
Характеристики торможения на льду
Расстояние (тормозной путь) измеряли в условиях уменьшения скорости транспортного средства, двигавшегося на скорости 20 км/ч, до 5 км/ч при нажатии на педаль тормоза с постоянным усилием до самого глубокого положения. Обратную величину измеренного расстояния использовали в качестве индексного значения, причем сравнительному примеру было присвоено значение 100. Бóльшие индексные значения указывают на более короткий тормозной путь и улучшенные характеристики торможения на льду. Индексные значения, равные 102 или выше, оценивали как превосходные по характеристикам торможения на обледеневших и заснеженных дорожных покрытиях.
Таблица 1
Сравнительный пример
Пример 1
Пример 2
Пример 3
Пример 4
Пример 5
Пример 6
Размещение шпилек
A=B
A>B
A>B
A>B
A>B
A>B
A>B
Размещение шпилек в центральной зоне
A1=A2
A1<A2
A1=A2
A1>A2
A1>A2
A1>A2
A1>A2
Минимальный интервал C на одной и той же линии размещения шпилек по отношению к интервалу D между шпильками, наиболее близкими друг к другу (C/D)
2
2
2
2
3
3
3
Минимальный интервал C на одной той же  линии размещения шпилек по отношению к длине пятна контакта с грунтом
1/4
1/4
1/4
1/4
1/4
1⁄2
1⁄2
Минимальный интервал E на смежных линиях размещения шпилек по отношению к длине пятна контакта с грунтом
1/6
1/6
1/6
1/6
1/6
1/6
1/4
Характеристики торможения на льду
100
102
104
105
107
109
110
Сопоставление сравнительного примера и примеров 1-6 показывает, что характеристики торможения на обледеневших и заснеженных дорожных покрытиях превосходны при расположении монтажных отверстий для шиповых шпилек для среднего интервала между линиями размещения шпилек с обеспечением выполнения условия A > B.
Сопоставление примера 1 и примеров 2 и 3 показывает, что характеристики торможения на обледеневших и заснеженных дорожных покрытиях дополнительно улучшаются за счет размещения монтажных отверстий для шиповых шпилек в центральной зоне Ce при соблюдении условия A1 > A2 или A1=A2.
Сравнение примеров 3-6 показывает, что характеристики торможения на обледеневших и заснеженных дорожных покрытиях дополнительно улучшаются за счет выполнения любого из размещения монтажных отверстий для шиповых шпилек при C/D ≥ 2,5, размещения монтажных отверстий для шиповых шпилек с интервалом С ≥ длина пятна контакта с грунтом/3 и размещения монтажных отверстий для шиповых шпилек при интервале E ≥ длина пятна контакта с грунтом/5.
Выше были подробно описаны шипуемая шина и пневматическая шина в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения. Однако следует понимать, что настоящее изобретение не ограничено представленными выше вариантами осуществления и примерами и может быть улучшено или модифицировано различными способами при условии, что данные улучшения или модификации остаются в пределах объема настоящего изобретения.
Перечень ссылочных позиций
10 - пневматическая шина
18 - резиновый элемент протектора
45 - монтажное отверстие
50 - шиповая шпилька
L - линия размещения шпилек.