ПРОТЕКТОР ШИНЫ ДЛЯ ДВИЖЕНИЯ ПО СНЕГУ, СОДЕРЖАЩИЙ БОРОЗДКИ И ПОЛОСТИ
TIRE TREAD FOR MOVEMENT ON SNOW CONTAINING GROOVES AND CAVITIES

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к протектору для шины типа шины, предназначенной для движения по снегу. В частности, изобретение относится к шине, предназначенной для движения по снегу и имеющей улучшенные характеристики сцепления с дорогой в конце срока службы.
Предшествующий уровень техники
Шина, предназначенная для вождения в зимних условиях, называемая шиной для движения по снегу, содержит, как само по себе известно, протектор, который выполнен с множеством бороздок, представляющих собой щелевидные дренажные канавки. Данное «добавление» щелевидных дренажных канавок в протектор шины было, в частности, раскрыто в документе FR 759592 и дополнении FR 43383 к нему.
Щелевидные дренажные канавки ограничивают в протекторе пластины из резины, которые имеют краевые углы, способные вгрызаться в снег при движении по покрытым снегом поверхностям, в результате чего улучшается сцепление шины с дорогой на данной поверхности дороги. Воздействие краевых углов на поверхность дороги является наибольшим, когда протектор новый. Это обусловлено тем, что в данном состоянии пластины из резины имеют высокий коэффициент тонкости, то есть большую высоту при малой ширине относительно данной высоты. Таким образом, когда пластины входят в пятно контакта, в котором шина находится в контакте с поверхностью дороги, пластины отклоняются. Следовательно, давления, которые действуют на поверхность дороги со стороны краевых углов пластин, увеличиваются. Подобное явление проиллюстрировано, в частности, на фиг. 3 документа FR 2418719.
По мере износа протектора высота пластин уменьшается, и деформация пластин при входе их в пятно контакта аналогичным образом уменьшается. В результате эффект вгрызания краевых углов уменьшается по мере износа протектора.
Для поддержания хорошего сцепления шины, предназначенной для движения по снегу, с дорогой даже при повышенном уровне износа в документе ЕР 0378090 было предложено выполнение протектора шины со сложными щелевидными дренажными канавками, которые раздваиваются начиная от определенной глубины и дальше. Если смотреть на них в поперечном сечении, то видно, что каждая из указанных щелевидных дренажных канавок имеет прямолинейную первую часть, проходящую в радиальном направлении в протектор, и вторую часть, являющуюся продолжением первой части и содержащую два ответвления. При такой конфигурации плотность расположения щелевидных дренажных канавок на протекторе в конце его срока службы превышает плотность расположения щелевидных дренажных канавок данного протектора в начале его срока службы, что обеспечивает возможность увеличения соответственно числа краевых углов и, следовательно, улучшения сцепления шины с дорогой, когда ее износ достигает определенного уровня.
Для дополнительного улучшения сцепления шины с дорогой в конце срока службы можно «вставить» между сложными щелевидными дренажными канавками простые щелевидные дренажные канавки, которые проходят прямолинейно вглубь протектора, как проиллюстрировано на фиг. 4 документа ЕР 0378090. Однако при увеличении числа щелевидных дренажных канавок в протекторе пространство, занимаемое пластинами из резины между щелевидными дренажными канавками, соответственно уменьшается. Следовательно, механическая целостность указанных пластин снижается, и риск разделения всех или части указанных пластин на куски во время эксплуатации шины увеличивается.
Следовательно, задачей изобретения является улучшение сцепления шин, предназначенных для движения по снегу, с дорогой, в частности, в конце срока службы при одновременном сохранении или даже повышении их общей механической прочности.
Определения
«Шина» означает все типы упругого протектора независимо от того, подвергается он воздействию внутреннего давления или нет.
«Шина для движения по снегу» (или «зимняя шина») означает шину, обозначенную надписью M+S или M.S. или даже M&S, образованной путем маркирования на, по меньшей мере, одной из боковин шины. Шина для движения по снегу отличается рисунком и конструкцией протектора, которые предназначены, прежде всего, для обеспечения при движении по грязи и свежему или тающему снегу поведения, которое лучше, чем поведение шины для движения по дороге, которая предназначена для движения по поверхностям дорог, которые не покрыты снегом.
«Протектор» шины означает некоторое количество резины, ограниченной боковыми поверхностями и двумя основными поверхностями, одна из которых предназначена для входа в контакт с поверхностью дороги при приведении шины в движение.
«Поверхность протектора» для протектора в данном случае означает все точки протектора, которые входят в контакт с грунтом, когда шина, накачанная до ее стандартного давления и не имеющая шипов, движется вдоль грунта. Стандартное давление накачивания задано в условиях эксплуатации шины, при этом указанные условия определены, в частности, стандартом Европейской технической организации по шинам и ободьям (E.T.R.T.O - European Tyre and Rim Technical Organization).
«Степень износа» протектора представляет собой отношение между толщиной, которую протектор потерял вследствие износа, и общей толщиной, которую протектор может потерять до того, как его нужно будет заменить. Таким образом, степень износа, составляющая 25%, означает, что протектор потерял одну четверть истираемой резины.
«Конец износа» протектора означает, что толщина протектора достигла нормативной высоты указателя износа в данном протекторе. В случае шины для пассажирского транспортного средства указанная нормативная высота составляет 1,6 мм.
«Щелевидная дренажная канавка» (“sipe”) означает прорезь, образующую противоположные стенки из материала. Расстояние между образованными из материала стенками щелевидной дренажной канавки является подходящим для обеспечения возможности входа указанных стенок по меньшей мере частично в контакт, когда щелевидная дренажная канавка входит в пятно контакта, в котором шина находится в контакте с грунтом.
«Канавка» (“groove”) означает прорезь, образующую противоположные стенки из материала. Расстояние между образованными из материала стенками канавки таково, что указанные стенки не могут войти в контакт друг с другом при нормальных условиях движения.
«Блок» означает выступающий элемент, ограниченный канавками и содержащий боковые стенки и поверхность контакта, при этом последняя предназначена для входа в контакт с поверхностью дороги во время движения.
«Доля поверхности пустот» протектора означает количество пустот, имеющихся на поверхности протектора в данном протекторе. Пустоты, в частности, образованы канавками в протекторе.
«Пресс-форма» означает совокупность отдельных формующих элементов, которые, будучи перемещенными довольно близко друг к другу, ограничивают тороидальное пространство формования.
«Радиальное направление» означает направление, которое перпендикулярно к оси вращения шины (данное направление соответствует направлению толщины протектора).
«Аксиальное направление» означает направление, параллельное оси вращения шины.
«Направление вдоль окружности» означает направление, которое является касательным к любой окружности с центром на оси вращения. Данное направление перпендикулярно как к аксиальному, так и к радиальному направлениям.
Краткое изложение сущности изобретения
Для решения задачи предложен протектор для шины, предназначенной для движения по снегу, содержащему множество блоков, разделенных канавками. Блоки выполнены с бороздками, представляющими собой щелевидные дренажные канавки, разделяющимися на несколько частей от определенной глубины и дальше, называемыми сложными щелевидными дренажными канавками. Каждая сложная щелевидная дренажная канавка имеет, если смотреть на нее в поперечном сечении, прямолинейную первую часть, проходящую в радиальном направлении от поверхности протектора, имеющейся у протектора, и вторую часть, являющуюся продолжением первой части и содержащую, по меньшей мере, два ответвления, каждое из которых имеет конец. Протектор дополнительно содержит полости, и каждая полость простирается между ответвлениями сложной щелевидной дренажной канавки. Каждая полость содержит дно, расположенное на том же уровне, что и концы ответвлений. Полости и канавки протектора выполнены с такой конфигурацией, что указанный протектор имеет долю поверхности пустот в конце износа, превышающую или равную 35%. Кроме того, расстояние между двумя ответвлениями двух соседних сложных щелевидных дренажных канавок равно, по меньшей мере, 2 мм.
Таким образом, в соответствии с изобретением предложено образование пустот из полостей, когда протектор достигнет определенного уровня износа. Указанные пустоты ограничат ребра из резины с шириной, равной, по меньшей мере, 2 мм, что придаст указанным ребрам хорошую способность выдерживать механические нагрузки, действующие со стороны поверхности дороги. Кроме того, наличие пустот в протекторе обеспечит возможность создания увеличенных давлений на краевых углах указанных ребер, в результате чего увеличивается «вгрызание» шины. В завершение, указанные пустоты будут образовывать резервуары, способные удерживать снег, в результате чего улучшается сцепление протектора с дорогой на поверхности дороги, покрытой снегом.
В предпочтительном варианте осуществления каждая полость проходит от ее дна до прямолинейной первой части сложной щелевидной дренажной канавки, расположенной с двух боковых сторон указанной полости, при этом указанная прямолинейная первая часть проходит в протектор на глубину, составляющую от 10% до 60% от толщины протектора в неизношенном состоянии.
Таким образом, можно регулировать уровень износа, который вызывает появление полостей на поверхности протектора, имеющейся у протектора.
В альтернативном варианте осуществления ответвления сложных щелевидных дренажных канавок являются прямолинейными и симметричными относительно плоскости, ортогональной к поверхности протектора, имеющейся у протектора, при этом указанные ответвления образуют угол θ, равный самое большее 20°, относительно указанной плоскости.
Данная форма щелевидных дренажных канавок позволяет второй части щелевидной дренажной канавки открываться более постепенно, в результате чего улучшается общий вид шины. Данное преимущество усиливается, когда полости занимают все пространство между двумя ответвлениями щелевидных дренажных канавок.
В одном альтернативном варианте осуществления протектор содержит, по меньшей мере, одну щелевидную дренажную канавку, проходящую прямолинейно вглубь протектора, называемую простой щелевидной дренажной канавкой. Указанная простая щелевидная дренажная канавка расположена между двумя сложными щелевидными дренажными канавками, при этом каждая из указанных сложных щелевидных дренажных канавок расположена с двух боковых сторон полости. Простая щелевидная дренажная канавка проходит вглубь протектора, но не за половину высоты полостей.
За счет добавления простых щелевидных дренажных канавок в протекторе создаются дополнительные краевые углы, и эффект вгрызания в снег в начале срока службы шины усиливается. Поскольку простые щелевидные дренажные канавки проходят частично вглубь протектора, они не вызовут уменьшения жесткости ребер, образуемых полостями в конце срока службы. Следовательно, изобретение обеспечивает возможность получения протектора, который имеет хорошее сцепление с дорогой, покрытой снегом, в начале срока службы без ухудшения данной эксплуатационной характеристики в конце срока службы.
2
В одном альтернативном варианте осуществления простые щелевидные дренажные канавки и сложные щелевидные дренажные канавки проходят по поверхности протектора в неизношенном состоянии, в соответствующих направлениях протяженности, при этом каждое из указанных направлений протяженности имеет окружную составляющую и/или аксиальную составляющую. Число, полученное путем вычисления отношения суммы аксиальных составляющих для простых щелевидных дренажных канавок и сложных щелевидных дренажных канавок к площади поверхности пятна контакта, превышает 110 микрон на 1 мм.
Таким образом, сцепление протектора с дорогой в начале срока службы оптимизировано.
В одном альтернативном варианте осуществления блоки образуют на протекторе рисунок протектора с общей V-образной формой, придающий указанному протектору предпочтительное направление движения.
Боковые стенки блоков образуют краевые углы с поверхностями контакта данных блоков. Указанные краевые углы способствуют сцеплению протектора с дорогой как в начале срока службы, так и в конце срока службы. При придании блокам протектора V-образной формы длина краевых углов блоков увеличивается, и, соответственно, улучшается сцепление с дорогой при движении по покрытым снегом поверхностям дорог.
В одном предпочтительном варианте осуществления протектор содержит выступы, при этом каждый выступ выступает от дна полости, при этом высота указанного выступа соответствует, по меньшей мере, одной шестой от высоты полости.
Таким образом, предотвращается застревание камней в полостях, когда они появляются на поверхности протектора. Следовательно, ограничивается риск механического повреждения дна полостей и внутренней усиливающей конструкции шины.
Краткое описание чертежей
Другие признаки и преимущества изобретения станут очевидными из нижеследующего описания, приведенного в качестве неограничивающего примера со ссылкой на приложенные чертежи, в которых:
- фиг. 1 показывает частичный вид поверхности протектора, имеющейся у протектора в неизношенном состоянии, в соответствии с изобретением;
- фиг. 2 показывает блок центральной части протектора по фиг. 1;
- фиг. 3 схематически показывает сечение блока по фиг. 2;
- фиг. 4 схематически показывает сечение блока по фиг. 2 в изношенном состоянии;
- фиг. 5 показывает частичный вид поверхности протектора, имеющейся у протектора по фиг. 1, в изношенном состоянии;
- фиг. 6 показывает частичное сечение блока по фиг. 2 в соответствии со вторым вариантом осуществления;
- фиг. 7 показывает частичное сечение блока по фиг. 2 в соответствии с третьим вариантом осуществления;
- фиг. 8 показывает частичное сечение блока по фиг. 2 в соответствии с четвертым вариантом осуществления;
- фиг. 9 показывает частичное сечение блока по фиг. 2 в соответствии с пятым вариантом осуществления;
- фиг. 10 показывает формующий элемент, который может быть размещен в вулканизационной пресс-форме для формования сложной щелевидной дренажной канавки и полости, связанной с указанной щелевидной дренажной канавкой, в соответствии с вариантом осуществления по фиг. 3.
В нижеследующем описании элементы, который являются по существу идентичными или аналогичными, будут обозначены идентичными ссылочными позициями.
Фиг. 1 показывает частичный вид поверхности протектора, имеющейся у протектора 1 в неизношенном состоянии, в соответствии с изобретением.
Протектор содержит множество блоков 2, ограниченных канавками 3. Каждый блок 2 содержит множество щелевидных дренажных канавок 5, открывающихся на поверхности протектора, имеющейся у протектора. Каждая щелевидная дренажная канавка проходит на поверхности протектора в заданном направлении протяженности. Указанное направление протяженности имеет окружную составляющую, а именно составляющую вдоль оси Х, проходящей в направлении вдоль окружности, и аксиальную составляющую, а именно составляющую вдоль оси Y, проходящей в аксиальном направлении. В зависимости от величин, «принимаемых» окружной составляющей и аксиальной составляющей, утверждается, что щелевидная дренажная канавка является или поперечной (при нулевой окружной составляющей), или окружной (при нулевой аксиальной составляющей), или наклонной (при ненулевых окружной и аксиальной составляющих).
Следует отметить, что в данном случае блоки 2 образуют рисунок протектора с общей V-образной формой, придающий протектору 1 предпочтительное направление движения.
Фиг. 2 представляет собой увеличенный вид блока 2 центральной части протектора, проиллюстрированного на фиг. 1.
Фиг. 2 показывает пунктирными линиями полости 17, расположенные внутри блока 2 соответственно на продолжении щелевидных дренажных канавок 5.
Фиг. 3 представляет собой сечение блока 2 по фиг. 1, выполненное по линии А-А на фиг. 2. На данной фигуре можно видеть, что щелевидная дренажная канавка 5 разделяется на несколько частей от определенной глубины и дальше. Щелевидная дренажная канавка 5 будет названа сложной щелевидной дренажной канавкой в остальной части описания. Таким образом, сложная щелевидная дренажная канавка 5 содержит прямолинейную первую часть 9 и вторую часть 11, которая является продолжением первой части 9. Первая часть 9 проходит в радиальном направлении от поверхности 7 протектора, имеющейся у протектора, на глубину, составляющую от 10% до 60% от толщины Е протектора в неизношенном состоянии. Вторая часть 11 щелевидной дренажной канавки 5 содержит, по меньшей мере, два ответвления 13, ограничивающие с двух сторон некоторый объем. В примере по фиг. 1 данный объем включает в себя объем резины 16 и объем пустот 17, образующих полость в протекторе. Для того чтобы сделать изобретение более легким для понимания, границы полости 17 были начерчены пунктирными линиями. Таким образом, полость 17 простирается между ответвлениями 13 сложной щелевидной дренажной канавки. В частности, полость имеет дно 19, расположенное на том же уровне, что и концы 15 ответвлений 13.
Следует отметить, что на фиг. 1 и 2 сложная щелевидная дренажная канавка 5 не проходит на всей длине блока 1. Таким образом, объем резины 16 на фиг. 3 «прикреплен» посредством его концов к остальной части блока. Это позволяет удерживать объем резины 16 над полостью 17, как показано на фиг. 3.
Фиг. 4 представляет собой сечение блока 2, когда протектор находится в конце его срока службы до полного износа. В этом состоянии толщина Е протектора соответствует высоте указателя 20 износа. В примере протектора для пассажирского транспортного средства высота указателя износа составляет 1,6 мм. На фиг. 4 полости 17 протектора ограничивают ребра 21 из резины. Каждое ребро имеет поверхность 22 контакта, предназначенную для входа в контакт с поверхностью дороги во время движения.
Следует отметить, что ширина D каждого ребра на фиг. 1 соответствует расстоянию между двумя ответвлениями двух соседних сложных щелевидных дренажных канавок. Ширина D равна, по меньшей мере, 2 мм.
Фиг. 5 показывает частичный вид поверхности протектора, имеющейся у протектора 1 в конце срока его службы до полного износа.
На данной фигуре границы 18 пятна контакта, образующегося там, где протектор находится в контакте с поверхностью дороги в некоторый заданный момент времени во время движения, были показаны пунктирной линией. Из этого пятна контакта можно определить площадь пятна контакта. Данная площадь (заштрихованная на фиг. 5) соответствует площади поверхности, ограниченной границами 18 пятна контакта, при этом указанную площадь поверхности определяют в плоскости поверхности протектора, имеющейся у протектора.
На фиг. 5 полости 17 и канавки 3 образуют пустоты в протекторе. Указанные пустоты можно количественно оценить путем определения доли поверхности пустот протектора. Доля поверхности пустот соответствует числу, полученному посредством вычисления отношения между, с одной стороны, разностью площади пятна контакта и площади поверхностей 22 контакта ребер, содержащихся в пятне контакта, и, с другой стороны, указанной площадью пятна контакта. В изобретении канавки 3 и полости 17 выполнены с такой конфигурацией, что доля поверхности пустот протектора в конце его срока службы до полного износа больше или равна 35%.
Фиг. 6 показывает второй вариант осуществления изобретения, в котором полость 17 проходит от ее дна 19 до прямолинейной первой части 9 сложной щелевидной дренажной канавки. Таким образом, в данном варианте осуществления пространство, расположенное между двумя ответвлениями сложной щелевидной дренажной канавки, полностью «занято» пустотой.
Фиг. 7 показывает третий вариант осуществления изобретения, в котором ответвления 13 сложной щелевидной дренажной канавки являются прямолинейными и симметричными относительно плоскости Z-Z′, ортогональной к поверхности 7 протектора, имеющейся у протектора. Каждое ответвление 13 образует угол θ, равный самое большее 20°, относительно плоскости Z-Z′.
Фиг. 8 показывает вариант, альтернативный по отношению к варианту осуществления по фиг. 7, в котором протектор содержит щелевидные дренажные канавки 21, проходящие прямолинейно вглубь протектора. Щелевидные дренажные канавки 21 названы в остальной части описания простыми щелевидными дренажными канавками. Каждая простая щелевидная дренажная канавка 21 расположена между двумя сложными щелевидными дренажными канавками 5, и каждая сложная щелевидная дренажная канавка расположена с двух боковых сторон полости 17, которая в данном случае занимает все пространство между ответвлениями 13 щелевидной дренажной канавки. Простая щелевидная дренажная канавка 21 проходит частично вглубь протектора. В частности, простая щелевидная дренажная канавка не проходит за половину высоты Hc полостей.
2
Следует отметить, что сложные щелевидные дренажные канавки 5 и простые щелевидные дренажные канавки 21 выполнены с такой конфигурацией, что отношение суммы аксиальных составляющих для простых щелевидных дренажных канавок и сложных щелевидных дренажных канавок на протекторе в неизношенном состоянии к площади поверхности пятна контакта превышает 110 микрон на 1 мм.
Фиг. 9 показывает пятый вариант осуществления изобретения, в котором протектор содержит выступы 25, выступающие от дна 19 полости 17. Высота Hp указанного выступа соответствует, по меньшей мере, одной шестой от высоты Нс полости.
Фиг. 10 показывает формующий элемент 27, выполненный с возможностью формования одной из сложных щелевидных дренажных канавок 5 по фиг. 3. Формующий элемент 25 содержит основную часть 29 и вспомогательные части 31. Основная часть 29 формующего элемента имеет Y-образное поперечное сечение и предназначена для формования сложной щелевидной дренажной канавки 5. Вспомогательные части имеют в целом форму параллелепипеда и предназначены для формования полости 17. В частности, вспомогательные части смонтированы так, что они шарнирно присоединены к соответствующим концам 35 основной части 29 посредством шарнирных пальцев 33. Формующий элемент 27 показан в данном случае в состоянии, в котором он может обеспечить формование сложной щелевидной дренажной канавки и полости во время операции формования. Во время операции извлечения из формы желательно извлечь формующий элемент 27 из шины. Для облегчения указанного извлечения вспомогательные части 31 данного формующего элемента постепенно поворачиваются вокруг шарнирных пальцев 33 для выравнивания относительно основной части 29 формующего элемента, и они делают это настолько постепенно, насколько постепенно открывается пресс-форма.
Изобретение не ограничено описанными и показанными примерами, и могут быть выполнены различные модификации его без отхода от его объема.
Так, на фиг. 1 и 2 щелевидные дренажные канавки 5 были показаны в виде непрерывных прорезей. В качестве альтернативы можно предусмотреть выравнивание нескольких более коротких щелевидных дренажных канавок 5, расположенных одна за другой.
Кроме того, на фиг. 7 ответвления сложных щелевидных дренажных канавок были показаны как симметричные относительно оси Z-Z′. В качестве альтернативы существует возможность того, что указанные ответвления не будут симметричными. Аналогичным образом, длины ответвлений одной и той же сложной щелевидной дренажной канавки были показаны на фиг. 7 как идентичные. В качестве альтернативы длины указанных ответвлений могут быть разными. В другом альтернативном варианте существует возможность того, что одна и та же сложная щелевидная дренажная канавка будет иметь комбинацию ответвлений разных форм, например, такую как комбинация прямолинейного ответвления, являющегося продолжением первой части сложной щелевидной дренажной канавки, с ответвлением, имеющим такую форму, предназначенную для соединения с указанной прямолинейной первой частью, которая идентична ответвлениям щелевидных дренажных канавок, раскрытых в примере по фиг. 3. Возможны все комбинации форм ответвлений.
Кроме того, в альтернативном варианте по фиг. 8 можно добавить простую щелевидную дренажную канавку 21 между краем блока и сложной щелевидной дренажной канавкой 5. Расстояние между указанной простой щелевидной дренажной канавкой и указанным краем блока необходимо будет выбрать так, чтобы оно не приводило к чрезмерному механическому ослаблению блока.
В завершение, на фиг. 3 полости были показаны как открывающиеся в ответвления 13 щелевидных дренажных канавок. В качестве альтернативы существует возможность того, что данные полости будут простираться соответственно между ответвлениями щелевидной дренажной канавки, связанной с указанной полостью, не открываясь в указанные ответвления. В этом случае между полостями и ответвлениями будут иметься участки из материала.