ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ ШИНА
PNEUMATIC TYRE

Область техники
Изобретение относится к пневматической шине, снабженной протектором с повышенной теплоотдачей.
Уровень техники
Шина, установленная на транспортном средстве, выделяет тепло из-за периодического расширения и сжатия, связанного с колесной нагрузкой. Образование тепла особенно заметно в протекторе, который вступает в контакт с дорожным покрытием, вызывая разные нарушения в его работе (такие как его отслоение). Поэтому существует необходимость в отводе тепла от протектора пневматической шины.
С этой целью обычно используется пневматическая шина, в которой на поверхности протектора выполнены канавки. Канавки уменьшают сам протектор, который является источником тепла, а также увеличивают площадь его поверхности. Таким образом может быть повышен отвод тепла от протектора пневматической шины.
Раскрытие изобретения
В стандартной пневматической шине для улучшения рассеяния тепла необходимо увеличить общий объем канавок. Однако увеличение общего объема канавок может вызвать снижение прочности полоски и снизить износостойкость или стабильность работы шины.
Задачей изобретения является создание пневматической шины, протектор которой обладает улучшенным рассеиванием тепла без увеличения общего объема канавок.
Указанная задача решается за счет того, что на поверхности протектора расположены узкие канавки с интервалами в окружном направлении шины, причем каждая узкая канавка проходит под углом к окружному направлению шины и имеет ширину, меньшую глубины, на одном концевом участке узкой канавки выполнена входная часть, проходящая в окружном направлении шины, которая одним концом соединена с узкой канавкой и заканчивается другим концом, причем входная часть отходит от поверхности стенки канавки в сторону конечной точки окружной составляющей первого вектора, проходящего между обращенными друг к другу в окружном направлении шины поверхностями стенок канавки, начинаясь на одном конце узкой канавки и заканчиваясь на другом ее конце.
При такой конструкции длина проекции комбинации узкой канавки с входной частью на окружное направление шины может быть относительно уменьшена. Это предотвращает совпадение положения места соединения пресс-форм протектора с положением узкой канавки или входной части и исключает выпрессовку над узкой канавкой и/или входным участком. Такая пневматическая шина имеет протектор с повышенным теплоотводом и исключает необходимость в увеличении общего объема канавок.
В данном случае, «поверхность протектора» означает наружную кольцевую поверхность всей шины, которая входит в контакт с поверхностью дороги, когда шина установлена на соответствующем ободе, накачана до заданного давления и находится в движении под максимально допустимой нагрузкой. «Соответствующий обод» означает стандартный обод, определяемый в любом из стандартов в соответствии с размером шины (как «конструктивный обод» в Ежегоднике Ассоциации по шинам и ободам (TRA) и как «измеренный обод» в Справочнике стандартов Европейской технической организации по шинам и ободам (ETRTO)). «Заданное давление» означает давление воздуха, соответствующее максимально допустимой нагрузке, как определено в стандарте. «Максимально допустимая нагрузка» означает разрешенную стандартом максимальную массу, которой может быть нагружена шина. Стандарт определяется в соответствии с действующим отраслевым стандартом в регионах, где шины изготавливают и используют. Примерами таких стандартов являются Ежегодник Ассоциации по шинам и ободам (TRA) в США, Справочник стандартов Европейской технической организации по шинам и ободам (ETRTO) в Европе и Ежегодник Японской ассоциации производителей автомобильных шин (JATMA) в Японии.
«Глубина канавки (узкой канавки)» означает максимальную глубину узкой канавки в радиальном направлении шины. «Ширина канавки (узкой канавки)» означает ширину узкой канавки в окружном направлении шины.
Считается, что каждый размер пневматической шины измеряется в состоянии, когда шина установлена на соответствующем ободе, накачана до заданного внутреннего давления и без приложения нагрузки, если не оговорено иное.
Предпочтительно длина Lx проекции на окружное направление шины комбинации узкой канавки с входной частью меньше длины Lx′ проекции на окружное направление шины комбинации узкой канавки с воображаемой входной частью, расположенной по ширине шины в том же положении, что и указанная входная часть, но со стороны начальной точки окружной составляющей первого вектора. Такая длина способствует повышению теплоотдачи шины.
Предпочтительно расстояние от одного конца узкой канавки до места расположения входной части в направлении вдоль узкой канавки составляет от 0% до 35% длины этой канавки. Такая конструкция улучшает теплоотдачу шины.
Предпочтительно входная часть выполнена с одного конца узкой канавки. Такая конструкция дополнительно способствует улучшению теплоотдачи шины.
Предпочтительно угол θ2 между первым вектором и вторым вектором, проходящим от одного конца входной части до другого ее конца, составляет менее 90°. Такая конструкция дополнительно улучшает теплоотдачу шины.
Предпочтительно угол θ2 составляет от 50° до 70°. Такая конструкция дополнительно улучшает теплоотдачу шины.
Предпочтительно входная часть выполнена на обеих поверхностях стенок узкой канавки, обращенных навстречу друг другу в окружном направлении шины. Такая конструкция дополнительно улучшает теплоотдачу шины.
Таким образом, такая пневматическая шина имеет протектор с повышенной теплоотдачей и не требует повышения общего объема канавок.
Изобретение поясняется чертежами.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1(a) показана часть поверхности протектора пневматической шины в соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения, вид в развертке;
на фиг. 1(b) - сечение по линии А-А, проходящей в окружном направлении шины, на фиг. 1(a);
на фиг. 2 показана схема работы пневматической шины согласно изобретению;
на фиг. 3(a) с (i) по (iv) показаны узкие канавки и входные части, которые могут быть использованы в шине, показанной на фиг. 1, а также штрихпунктирной линией на изображении (i) показана воображаемая входная часть, используемая в шине согласно сравнительному примеру, виды в увеличенном масштабе;
на фиг. 3(b) представлена схема, изображающая первый вектор, у которого начальной точкой является один конец узкой канавки, показанной на фиг. 3(a), а конечной точкой - другой конец этой канавки;
на фиг. 3(c) с (i) по (iv) представлены схемы, изображающие вместе с первым вектором, показанным на фиг. 3(b), второй вектор, у которого начальной точкой является один конец входной части, а конечной точкой - другой его конец;
на фиг. 4(a) показана узкая канавка с входной частью, которые могут быть использованы в шине, изображенной на фиг. 1, вид в увеличенном масштабе;
на фиг. 4(b) представлена схема, изображающая первый вектор для узкой канавки, показанной на фиг. 4(a);
и на фиг. 4(c) представлена схема, изображающая вместе с первым вектором, показанным на фиг. 4(b), второй вектор для узкой канавки, показанной на фиг. 4(a);
на фиг. 5 - узкая канавка с входными частями, которая может быть использована в шине, показанной на фиг. 1, когда входные части выполнены на обеих поверхностях стенок узкой канавки, вид в увеличенном масштабе;
на фиг. 6 схематично показаны результаты численного анализа векторов скорости потока воздуха внутри узких канавок и входных частей, показанных на фиг. 5;
на фиг. 7 схематично показаны примеры различных форм выполнения входных частей на поверхности протектора;
на фиг. 8 схематично показаны примеры различных форм выполнения входных частей в разрезе по плоскости, перпендикулярной направлению узкой канавки;
на фиг. 9 - пневматическая шина согласно одному из описываемых примеров, вид в разрезе в направлении по ширине шины.
Варианты осуществления изобретения
На фиг. 1(a) показана в развертке часть поверхности протектора пневматической шины согласно одному из вариантов осуществления изобретения.
Пневматическая шина 1 (далее «шина 1») согласно изобретению имеет протектор, на поверхности 2 которого выполнена пара центральных кольцевых канавок 13, проходящих в окружном направлении шины напротив друг друга относительно экваториальной линии С шины, проходящей посередине между ними, и пара боковых кольцевых канавок 14, проходящих в окружном направлении шины с внешних сторон от центральных кольцевых канавок 13 в направлении по ширине шины. Кроме того, на поверхности 2 протектора имеются промежуточные поперечные канавки 15, проходящие в направлении по ширине шины и соединенные с центральными и боковыми кольцевыми канавками 13 и 14, и боковые поперечные канавки 16, соединенные с боковыми кольцевыми канавками 14 и проходящие в направлении по ширине шины к торцам TG протектора, контактирующим с грунтом.
Контактирующие с грунтом торцы TG протектора являются торцевыми поверхностями протектора в направлении по ширине шины.
Кроме того, шина 1 имеет ребристую центральную полоску 17, ограниченную центральными кольцевыми канавками 13 и включающую в себя экваториальную линию С шины; полоску 18 промежуточных шашек, ограниченных центральными кольцевыми канавками 13, боковыми кольцевыми канавками 14 и промежуточными поперечными канавками 15; и полоску 19 боковых шашек, ограниченных боковыми кольцевыми канавками 14, боковыми поперечными канавками 16 и торцами TG протектора, контактирующими с грунтом.
Кроме того, на ребристой центральной полоске 17 поверхности 2 протектора имеются узкие канавки 3, проходящие под углом к окружному направлению шины и заканчивающиеся внутри этой ребристой центрального полоски 17 концами 3a и 3b.
Как показано на фиг. 1(b), ширина w3 узкой канавки 3 меньше ее глубины d3.
Узкие канавки 3 расположены в окружном направлении шины с фиксированным шагом Lp.
От поверхности 3w (3we) стенки каждой узкой канавки 3 отходит в окружном направлении шины входная часть 4. Входная часть 4 одним концом 4a соединена с узкой канавкой 3 и заканчивается другим концом 4b.
Понятие «проходящий в окружном направлении шины» означает не только окружное направление шины, но также и направление, имеющее составляющую в окружном направлении шины.
При движении транспортного средства поток воздуха протекает в направлении, противоположном направлению вращения шины, как показано на фиг. 2(a). Этот поток воздуха втекает в каждую канавку на поверхности протектора и затем вытекает из нее, в результате чего тепло рассеивается и шина охлаждается.
Если канавка будет иметь большую ширину, то проходящий через канавку поток воздуха (указан стрелкой на примере (i) на фиг. 2(b)) увеличивается, улучшая тем самым охлаждение протектора, но при этом снижается прочность полоски и ослабляется износостойкость или стабильность работы шины (пример (i) на фиг. 2(b)). Если канавка будет иметь меньшую ширину, то снижение прочности полоски уменьшается, а износостойкость или стабильность работы шины не ухудшается, но при этом протекающий через канавку поток воздуха (указан стрелкой на примере (ii) на фиг. 2(b)) уменьшается, что ухудшает охлаждение протектора (пример (ii) на фиг. 2(b)).
На шине 1 согласно изобретению, узкая канавка имеет входную часть сравнительно малой ширины. При вращении шины поток воздуха легко поступает в узкую канавку 3 через входную часть 4, так что протекающий через узкую канавку 3 поток воздуха (указан стрелкой на фиг. 2(c)) увеличивается (фиг. 2(c)). Таким образом, благодаря узкой канавке и входной части пневматическая шина согласно изобретению обеспечивает охлаждение протектора.
На фиг. 3(a) представлены примеры (i)-(iv) выполнения узкой канавки 3 и входной части 4, которые могут быть выполнены на шине 1. Последующее описание относится, если не указано иначе, к поверхности протектора на виде в развертке.
Как показано на фиг. 3(b), от одного конца 3a узкой канавки 3 до другого ее конца 3b можно провести вектор, который будет называться первым вектором V1. На одном конце 3a узкой канавки 3 шины 1 имеется входная часть 4, отходящая в окружном направлении шины от поверхности 3we стенки узкой канавки 3, то есть в сторону конечной точки V1ce окружной составляющей V1c первого вектора V1, проходящего между обращенными друг к другу в окружном направлении шины поверхностями 3we и 3ws (3w) стенок канавки 3, как показано на фиг. 3(a) в примерах (ii)-(iv). Иными словами, входная часть начинается на поверхности 3we стенки узкой канавки 3 и проходит вверх в направлении окружной составляющей V1c первого вектора V1, проходящего посередине между обращенными друг к другу в окружном направлении шины поверхностями 3we и 3ws (3w) стенок узкой канавки 3.
В описываемой пневматической шине входная часть 4 выполнена на концевой части 3ар узкой канавки 3, как показано на фиг. 3(a) в примерах (i)-(iv). В шине 1 входная часть 4 отходит от поверхности 3w (3we) стенки канавки в направлении окружной составляющей V1c первого вектора V1.
В примерах (i)-(iv) на фиг. 3(a) первый вектор V1 определен как вектор, начальной точкой которого является средняя точка X отрезка прямой, проходящей в окружном направлении шины и образующей один конец 3а узкой канавки 3, а конечной точкой - средняя точка Y отрезка прямой, проходящей в окружном направлении шины и образующей другой конец 3b узкой канавки 3. В описываемой пневматической шине первый вектор V1 может быть вектором, начальной точкой которого является наиболее удаленная точка в направлении по ширине шины на одной концевой части 3ap узкой канавки 3, а конечной точкой которого - наиболее удаленная в направлении по ширине шины точка на другой концевой части 3bp узкой канавки 3.
Далее описаны преимущества шины 1 согласно изобретению.
В шине, которая используется в качестве сравнительного примера для шины 1, содержащей узкую канавку 3 и входную часть 4, как показано в примере (i) на фиг. 3(a), входная часть выполнена на поверхности 3ws стенки узкой канавки 3, то есть со стороны начальной точки V1cs окружной составляющей V1c первого вектора V1 и в таком же положении в направлении по ширине шины, как и входная часть 4 шины 1 (обозначена на фиг. 3(a) штрихпунктирными линиями как воображаемая входная часть 4′).
С одной концевой части 3ap узкой канавки 3 длина Lx проекции на окружное направление шины комбинации узкой канавки 3 с входной частью 4, выполненной на поверхности 3we стенки узкой канавки 3, а именно со стороны конечной точки V1ce окружной составляющей V1c первого вектора V1 (показано в примере (i) на фиг. 3(a) в качестве типового примера), меньше длины Lx′ проекции на окружное направление шины комбинации узкой канавки 3 с входной частью 4′, отходящей от поверхности 3ws стенки узкой канавки 3, то есть со стороны начальной точки V1cs окружной составляющей V1c первого вектора V14 в пневматической шине согласно сравнительному примеру, где выполнена эта воображаемая входная часть.
Необходимо отметить, что положение входной части 4 обозначает среднюю точку P линии, образующей один конец 4a входной части 4, между точкой 4аоо, ближайшей к одному концу 3a узкой канавки 3, и точкой 4aoi, ближайшей к другому концу 3b узкой канавки 3, как показано в примере (i) на фиг. 3(a). Положение воображаемой входной части 4′ обозначено аналогичным образом точкой P′ (пример (i) на фиг. 3(a)). В этом случае прямая линия, проходящая через точку P на шине 1 согласно одному из описываемых примеров и точку P′ на пневматической шине согласно сравнительному примеру, параллельна окружному направлению шины, то есть входная часть 4 и виртуальная входная часть 4′ имеют одинаковое положение в направлении по ширине шины.
Пневматическую шину обычно изготавливают вулканизацией с использованием пресс-форм. Протектор формуется посредством расположения пресс-форм по всей окружности шины (используя секторы, расположенные отдельно в окружном направлении шины). В месте соединения пресс-форм из них может вытекать небольшое количество протекторной резины. Это приводит к локальным выпрессовкам (избыточной резины) на поверхности протектора вулканизированной пневматической шины. Когда положение места соединения пресс-форм совпадает с положением узкой канавки и/или входной части, образованными на поверхности протектора, над узкой канавкой и/или входной частью возникает выпрессовка, частично заполняющая узкую канавку и/или входную часть. При одном и том же количестве узких канавок с входными частями на поверхности протектора меньшая длина проекции комбинации узкой канавки с входной частью на окружное направление шины снижает возможность того, что положение места соединения пресс-форм будет совпадать с положением узкой канавки или входной части, а также снижает возможные изменения формы узкой канавки и входной части из-за вышеуказанной выпрессовки.
Таким образом, в шине 1 согласно изобретению, в которой длина Lx проекции комбинации узкой канавки 3 с входной частью 4 на окружное направление шины сравнительно мала, легко достигается охлаждение протектора посредством узкой канавки 3 с входной частью 4.
Кроме того, шина 1 согласно изобретению при совпадении направления вращения шины с направлением окружной составляющей V1c первого вектора V1 (направление от одного конца к другому концу входной части) обеспечивает проявление следующего эффекта. Воздух поступает в выходящий на поверхность 2 протектора конец 4b входной части 4, проходит через эту входную часть 4 и протекает от ее конца 4а, соединенного с узкой канавкой 3, в концевую часть 3ар этой узкой канавки 3. Затем воздух протекает от одной концевой части 3ар узкой канавки 3 в сторону другой концевой части 3bp узкой канавки на большей части длины L3 узкой канавки 3. Таким образом, воздух протекает через сравнительно большую площадь внутри узкой канавки 3.
В шине 1 согласно изобретению в случае, если направление вращения шины (направление от другого конца 4b к одному концу 4а входной части) противоположно направлению окружной составляющей V1c первого вектора V1, то воздух, протекающий в узкую канавку 3 с другой концевой части 3bp узкой канавки 3, может вытекать из входной части 4, выполненной в одной концевой части 3ap узкой канавки 3.
Таким образом, шина 1 согласно изобретению посредством узкой канавки 3 и входной части 4 легко охлаждает протектор. Как отмечено выше, пневматическая шина согласно изобретению имеет протектор с повышенным рассеянием тепла.
Кроме того, маловероятно, что пневматическая шина согласно изобретению будет имеет выпрессовку над узкой канавкой и/или входной частью, что повышает эффективность производства шины.
Предпочтительно в пневматической шине согласно изобретению расстояние M1 от одного конца 3a узкой канавки 3 до места расположения входной части 4 в направлении вдоль узкой канавки 3 составляет от 0% до 35% длины L3 узкой канавки 3.
В этом случае воздух, протекающий от входной части 4 в узкую канавку 3, протекает из места, находящегося ближе к одному концу 3a узкой канавки 3, в место, находящееся ближе к другому концу 3b узкой канавки 3, по большей части длины L3 узкой канавки 3. Таким образом, воздух омывает большую площадь внутри узкой канавки 3, что способствует повышению отвода тепла от протектора. В результате может быть увеличено расстояние между узкими канавками 3 в окружном направлении шины.
В данном случае расстояние M1 от одного конца 3a узкой канавки 3 до места расположения входной части 4 в направлении вдоль узкой канавки 3 является расстоянием между средней точкой P и точкой X в направлении вдоль узкой канавки 3.
Длина L3 узкой канавки 3 определяется расстоянием по прямой линии между точкой X и точкой Y, то есть длиной первого вектора V1.
Поскольку входная часть 4 выполнена на одном конце 3a узкой канавки 3, изображенной в примерах (ii)-(iv) на фиг. 3(a), то воздух, протекающий от входной части 4 в узкую канавку 3, протекает от одного конца 3a узкой канавки 3 до другого ее конца 3b по существу по всей длине L3 узкой канавки 3, как было отмечено выше. Таким образом, воздух протекает через большую площадь внутри узкой канавки 3. Это дополнительно повышает теплоотдачу протектора. При этом уменьшение окружного расстояния между узкими канавками 3 может быть сведено к минимуму.
Выражение «входная часть 4 выполнена на одном конце 3a узкой канавки 3» означает, что точка 4аоо на линии, образующей один конец 4a входной части 4, ближайшая к одному концу 3a узкой канавки 3, соответствует наружной точке в направлении по ширине шины одной концевой части 3ap узкой канавки 3.
Один конец 3a узкой канавки 3 представляет собой прямую линию, параллельную окружному направлению шины, следовательно, любая точка на конце 3a может быть наружной точкой по ширине шины одной концевой части 3ap узкой канавки 3.
На фиг. 3(c) представлены примеры (i)-(iv), на которых показаны указанный выше первый вектор V1 и вектор V2, проведенный от одного конца 4а входной части 4 в одной концевой части 3ap узкой канавки 3 до другого конца 4b входной части 4.
Второй вектор V2 определен начальной точкой V2s, которая является средней точкой Р линии, образующей один конец 4а входной части 4 между точкой 4аоо, ближайшей к одному концу 3a узкой канавки 3, и точкой 4aoi, ближайшей к другому концу 3b узкой канавки 3, и конечной точкой V2e, которая является средней точкой Q линии, образующей другой конец 4b входной части 4 между точкой 4boo, ближайшей к одному концу 3a узкой канавки 3, и точкой 4boi, ближайшей к другому концу 3b узкой канавки 3.
Предпочтительно угол θ2 между первым вектором V1 и вторым вектором V2 меньше 90° (острый угол), как показано в примере (iv) на фиг. 3(c). Иными словами, предпочтительно шина 1 имеет узкую канавку 3 с входной частью 4, как они изображены в примере (iv) на фиг. 3(a), а не узкую канавку 3 с входной частью 4, как они изображены на любом из примеров (i)-(iii) на фиг. 3(a).
Если угол θ2 будет острым, то воздух, протекающий от конца 4b входной части 4, открытого к поверхности 2 протектора, во входную часть 4 и затем из одного конца 4а входной части 4, соединенного с узкой канавкой 3, в одну концевую часть 3ap узкой канавки 3 и собирается в ней, а не протекает из нее сразу в другую концевую часть 3bp узкой канавки. Воздух, собирающийся в одной концевой части 3ap узкой канавки 3, протекает внутрь нее в радиальном направлении шины и достигает дна 3bo узкой канавки 3. Затем воздух протекает от одной концевой части 3ap узкой канавки 3 к другой концевой части 3bp узкой канавки 3 и, достигая ее, вытекает наружу из нее в радиальном направлении шины. Таким образом, воздух перемещается в глубокой части узкой канавки 3 и затем вытекает на поверхность 2 протектора. Образование тепла более значительно внутри протектора по сравнению с наружной его частью, следовательно, протекание воздуха через глубокую часть узкой канавки 3 может более эффективно рассеивать образующееся в шине тепло.
Таким образом, выбор угла θ2 менее 90° дополнительно способствует повышению отвода тепла от протектора.
Предпочтительно угол θ2 составляет от 50° до 70°.
Такой диапазон углов θ2 дополнительно способствует повышению теплоотвода от протектора.
В пневматической шине согласно изобретению один и другой концы узкой канавки 3, изображенной на фиг. 3(a), могут быть изменены так, чтобы на одном конце 3a узкой канавки 3 входная часть 4, расположенная в окружном направлении шины, находилась на поверхности 3we стенки узкой канавки 3, то есть на стороне конечной точки V1ce окружной составляющей V1c первого вектора V1, как показано на фиг. 4(a). На фиг. 4(b) изображен первый вектор V1, а на фиг. 4(c) изображен и второй вектор.
Предпочтительный вариант выполнения входной части 4, показанный на фиг. 3, может быть таким же предпочтительным и для входной части 4, показанной на фиг. 2.
Предпочтительно в описываемой пневматической шине входная часть 4 находится на поверхностях 3w обеих стенок узкой канавки 3, обращенных навстречу друг другу в окружном направлении шины, как показано на фиг. 5.
При расположении входной части 4 на поверхностях 3w стенок узкой канавки 3 воздух, втекающий в узкую канавку 3 от входной части 4, расположенной в одной концевой части 3ap узкой канавки 3, может вытекать из входной части 4, расположенной в другой концевой части 3bp узкой канавки 3. При этом может быть дополнительно повышен теплоотвод от протектора.
Кроме того, благодаря наличию входной части 4 повышение теплоотвода от протектора может быть достигнуто независимо от того, будет ли направление вращения шины совпадать с направлением окружной составляющей первого вектора V1 или будет направлено противоположно.
На фиг. 6(a) и 6(b) схематично показан результат численного анализа векторов скорости воздушного потока внутри узкой канавки 3 и входной части 4, показанных на фиг. 5.
В качестве модели использовалась узкая канавка 3 длиной L3=200 мм, шириной w3=10 мм, глубиной d3=100 мм, углом θ1=30° с входной частью 4 длиной L4=50 мм, шириной w4=50 мм, глубиной d4=20 мм и углом θ2=60°.
В шине сравнительного примера, на которой воображаемая входная часть 4′, показанная в примере (i) на фиг. 3(a), выполнена на поверхностях 3w обеих стенок узкой канавки 3, обращенных друг к другу в окружном направлении шины, причем воздух, протекающий из другого конца 4b входной части 4, открытой к поверхности 2 протектора, во входную часть 4 и затем протекающий из одного конца 4а входной части 4, соединяющейся с узкой канавкой 3, в узкую канавку 3, протекает от поверхности 2 протектора к дну 3bo канавки и достигает его около центральной части узкой канавки 3 и затем протекает от дна 3bo канавки в сторону поверхности 2 протектора, как показано на фиг. 6(a). В шине согласно изобретению, узкая канавка 3 и входная часть 4 которой показаны на фиг. 5, воздух, протекающий с другой стороны от одного конца 4а входной части 4 в узкую канавку 3, протекает от поверхности 2 протектора ко дну 3bo канавки и достигает его прежде, чем пройти через центральную часть узкой канавки 3, затем продолжает протекать по дну 3bo канавки и течет от дна 3bo канавки к поверхности 2 протектора после прохождения через центральную часть узкой канавки 3, как показано на фиг. 6(b).
Таким образом, шина согласно изобретению может более эффективно рассеивать тепло, образующееся в протекторе.
В шине 1 узкие канавки 3 расположены с фиксированным шагом Lp в окружном направлении шины, как показано на фиг. 1(a). Но описываемая шина не ограничена этим, поскольку узкие канавки могут быть расположены с периодичностью в окружном направлении шины. Расположение узких канавок с периодичностью в окружном направлении шины предотвращает совпадение положения места соединения пресс-форм протектора с положением узкой канавки или входной части и исключает возникновение выпрессовки над узкой канавкой и/или входной частью. Это может повысить теплоотвод от протектора.
Описываемая пневматическая шина будет обладать повышенным теплоотводом от протектора, если в любой части поверхности 2 протектора будут выполнены узкие канавки 3 с входной частью 4.
В шине 1 узкая канавка 3 и входная часть 4 расположены на ребристой центральной полоске 17, включающей в себя экваториальную плоскость CL шины. В центральной полоске 17 давление контакта на грунт при качении шины особенно высоко, и расширение и сжатие протекторной резины особенно большое. Поэтому повышение теплоотвода от протектора обеспечивается посредством выполнения узкой канавки 3 и входной части 4 на ребристой центральной полоске.
В описываемой пневматической шине меньший из углов θ1 между направлением вдоль узкой канавки 3 и окружным направлением шины (показан на фиг. 1(a) в качестве стандартного примера) должен предпочтительно составлять от 45° до 70°, предпочтительнее от 55° до 65°. Этот диапазон обеспечивает поток воздуха в узкую канавку 3.
Предпочтительно в шине 1 отношение окружной длины w4 (фиг. 1(b)) входной части 4 к ширине w3 узкой канавки 3 должно составлять от 3 до 7. При таком отношении w4/w3 обеспечивается жесткость полоски, на которой находятся узкая канавка 3 и входная часть 4, при повышенном теплоотводе от протектора.
Желательно отношение глубины d4 (фиг. 1(b)) входной части 4 к глубине d3 узкой канавки 3 должно составлять от 1/7 до 1/3. При таком диапазоне отношений d4/d3 может быть обеспечена жесткость полоски, на которой расположены узкая канавка 3 и входная часть 4, а также может быть повышен теплоотвод от протектора.
Предпочтительно отношение длины L3 узкой канавки к длине L4 входной части должно быть не менее 2,0 для дополнительного повышения охлаждающего эффекта.
Отношение окружной длины w4 входной части к глубине d4 входной части предпочтительно должно быть не менее 1,0 для дополнительного повышения охлаждающего эффекта.
Ширина w3 узкой канавки 3 предпочтительно должна составлять от 10 до 20 мм. При такой ширине узкая канавка 3 будет закрыта, и полоска будет непрерывно контактировать с грунтом. Это повышает жесткость и износостойкость полоски.
В шине 1 форма входной части 4 на поверхности 2 протектора представляет собой параллелограмм, включающий в себя пару сторон, параллельных направлению вдоль узкой канавки 3, как показано в примерах (i)-(iii) на фиг. 3(a). Но описываемая пневматическая шина не ограничена такой формой, и может использоваться любая форма.
На фиг. 7(a)-7(c) показаны различные формы входных частей 4 на поверхности 2 протектора.
Эти формы входной части 4 включают в себя, помимо параллелограмма:
трапецию, нижнее основание которой открыто к поверхности стенки узкой канавки 3, верхнее основание находится на расстоянии от поверхности стенки узкой канавки 3, а длина по ширине шины постепенно уменьшается в сторону от поверхности стенки узкой канавки 3 (фиг. 7(a));
трапецию, верхнее основание которой открыто к поверхности стенки узкой канавки 3, нижнее основание находится на расстоянии от поверхности стенки узкой канавки 3, длина которого по ширине шины постепенно увеличивается в сторону от поверхности стенки узкой канавки 3 (фиг. 7(b));
форму, в которой две стороны, кроме верхнего и нижнего оснований трапеции, показанной на фиг. 7(b), являются криволинейными (фиг. 7(c));
форму полукруга (фиг. 7(d));
форму треугольника (фиг. 7(e)).
Предпочтительно входная часть 4 в разрезе по плоскости, перпендикулярной направлению прохождения узкой канавки 3, имеет форму с постепенным увеличением глубины от конца 4b к концу 4a и достигает максимальной глубины на одном конце 4а входной части 4, как показано на фиг. 1(b).
Форма входной части 4 в сечении по плоскости, перпендикулярной прохождению узкой канавки 3, является прямой линией, соединяющей один конец 4а с другим концом 4b, как показано на фиг. 1(b). Однако пневматическая шина согласно изобретению не ограничена только такой формой и может иметь любую другую форму.
На фиг. 8(a)-8(h) показаны различные формы входной части 4 в разрезе по плоскости, перпендикулярной прохождению узкой канавки 3.
В дополнение к прямой линии (фиг. 8(a)) эти формы могут быть криволинейными (8(b), 8(c)); ступенчатыми (фиг. 8(d)); линиями, в которых глубина входной части 4 постоянна от конца 4b до средней точке M и постепенно увеличивается от М к концу 4a (фиг. 8(e), 8(f)); линиями, в которых глубина входной части 4 постепенно увеличивается от конца 4b к средней точке М и является постоянной от М до конца 4а (фиг. 8(g)); кривую, в которой глубина входной части 4 постоянна от конца 4(b) к концу 4а (фиг. 8(h)).
Несмотря на то что рисунок протектора шины 1 имеет ребристую полоску и полоски шашек, рисунок протектора пневматической шины согласно изобретению не ограничивается этим и может быть любым другим.
Несмотря на то что оба конца 3а и 3b узкой канавки заканчиваются внутри центральной ребристой полоски 17, по крайней мере, один конец узкой канавки может быть открыт к другой канавке (то есть кольцевой канавки).
Несмотря на то что узкая канавка 3 и входная часть 4 находятся на ребристой центральной полоске 17, включающей в себя экватор С шины, узкая канавка 3 и входная часть 4 могут находиться в любой части поверхности 2 протектора.
Пневматическая шина согласно изобретению особенно подходит, в частности, для использования в качестве шины со сравнительно большим протектором, например, для строительных машин, грузовых автомобилей или автобусов.
На фиг. 9 в разрезе изображена пневматическая шины 1 согласно одному из вариантов осуществления изобретения.
Как показано на фиг. 9, шина 1 содержит протектор 500 с увеличенной толщиной резины (с большей толщиной резины) по сравнению с пневматической шиной, установленной на пассажирском транспортном средстве или ему подобном.
В частности, шина 1 удовлетворяет условию DC/OD≥0,015, где OD - наружный диаметр шины, DC - калибр резины протектора 500 в экваториальной плоскости C шины.
Наружный диаметр OD шины (в мм) - это диаметр шины 1 в той части, где ее наружный диаметр является наибольшим (обычно это протектор 500 вблизи экваториальной плоскости С шины). Калибр резины DC (в мм) - это толщина резины протектора 500 в экваториальной плоскости С шины. Калибр резины DC не включает в себя толщину брекера 300. Если кольцевая канавка образована в месте, где проходит экваториальная плоскость С шины, то калибр резины DC определяется толщиной резины протектора 500 в месте, расположенном рядом с кольцевой канавкой.
Шина 1 включает в себя пару бортовых сердечников 110, каркас 200 и брекер 300, выполненный из нескольких брекерных слоев, как показано на фиг. 9. На фиг. 9 показана только одна половина шины 1, другая половина шины 1 имеет такое же строение.
Каждый бортовой сердечник 110 расположен в борту 120 и изготовлен из бортовой проволоки (не показано).
Каркас 200 является основой шины 1. Каркас 200 проходит от протектора 500 до бортового участка 120 через боковину 900 протектора и боковину 700.
Каркас 200 проходит тороидально между парой бортовых сердечников 110. В этом варианте выполнения каркас 200 включает в себя каждый бортовой сердечник 110. Оба конца каркаса 200 в направлении twd по ширине шины поддерживаются парой бортов 120.
Каркас 200 имеет корд, на виде в плане проходящий в заданном направлении от поверхности 2 протектора. В этом варианте выполнения корд каркаса проходит вдоль направления twd по ширине шины. Корд каркаса содержит, например, стальную проволоку.
Брекер 300 находится в протекторе 500. Брекер 300 расположен снаружи каркаса 200 в радиальном направлении trd шины и проходит в окружном направлении шины. Брекер 300 имеет ленты, проходящие под углом в заданном направлении, в котором проходит корд каркаса. Ленты брекера могут быть, например, металическими кордами.
Брекер 300 изготовлен из множества брекерных слоев и включает в себя первый слой 301, второй слой 302, третий слой 303, четвертый слой 304, пятый слой 305 и шестой слой 306.
Первый брекерный слой 301 расположен снаружи каркаса 200 в радиальном направлении trd шины. Первый брекерный слой 301 расположен наиболее глубоко в брекере 300, выполненном из нескольких брекерных слоев, в радиальном направлении trd шины. Второй брекерный слой 302 расположен снаружи первого брекерного слоя 301 в радиальном направлении trd шины. Третий брекерный слой 303 расположен снаружи второго брекерного слоя 302 в радиальном направлении trd шины. Четвертый брекерный слой 304 расположен снаружи третьего брекерного слоя 303 в радиальном направлении trd шины. Пятый брекерный слой 305 расположен снаружи четвертого брекерного слоя 304 в радиальном направлении trd шины. Шестой брекерный слой 306 расположен снаружи пятого брекерного слоя 305 в радиальном направлении trd шины. Шестой брекерный слой 306 расположен в крайнем наружном положении в брекере 300, выполненном из множества брекерных слоев, в радиальном направлении trd шины. Первый брекерный слой 301, второй брекерный слой 302, третий брекерный слой 303, четвертый брекерный слой 304, пятый брекерный слой 305 и шестой брекерный слой 306 расположены в указанном порядке из глубины наружу в радиальном направлении trd шины.
В этом варианте выполнения ширина (здесь и далее ширина, измеренная вдоль направления twd по ширине шины) первого брекерного слоя 301 и второго брекерного слоя 302 в направлении twd по ширине шины составляют не менее 25% и не более 70% ширины TW протектора. Ширина третьего брекерного слоя 303 и четвертого брекерного слоя 304 в направлении twd по ширине шины составляет не менее 55% и не более 90% ширины TW протектора. Ширина пятого брекерного слоя 305 и шестого брекерного слоя 306 в направлении twd по ширине шины составляет не менее 60% и не более 110% ширины TW протектора.
В этом варианте выполнения ширина пятого брекерного слоя 305 больше ширины третьего брекерного слоя 303, ширина третьего брекерного слоя 303 больше ширины шестого брекерного слоя 306 или равна ей, ширина шестого брекерного слоя 306 больше ширины четвертого брекерного слоя 304, ширина четвертого брекерного слоя 304 больше ширины первого брекерного слоя 301, а ширина первого брекерного слоя 301 больше ширины второго брекерного слоя 302 в направлении twd по ширине шины. В брекере 300, выполненном из нескольких брекерных слоев, ширина пятого брекерного слоя 305 является самой большой, а ширина второго брекерного слоя 302 - самой маленькой в направлении twd по ширине шины. Таким образом, брекер 300, выполненный из нескольких брекерных слоев, включает в себя самый короткий брекерный слой (т.е. второй брекерный слой 302), который является самым коротким в направлении twd по ширине шины.
Второй слой 302, который является самым коротким, имеет конец 302е, являющийся конечным краем в направлении twd по ширине шины.
В этом варианте выполнения на виде в плане на поверхность 2 протектора угол наклона корда первого слоя 301 и второго слоя 302 по отношению к корду каркаса составляет не менее 70° и не более 85° соответственно. Угол наклона корда третьего брекерного слоя 303 и четвертого брекерного слоя 304 по отношению к корду каркаса составляет не менее 50° и не более 75° соответственно. Угол наклона корда пятого брекерного слоя 305 и шестого брекерного слоя 306 по отношению к корду каркаса составляет не менее 50° и не более и 70° соответственно.
Брекер 300, выполненный из нескольких брекерных слоев, включает в себя внутреннюю поперечно проходящую брекерную группу 300А, промежуточную поперечно проходящую брекерную группу 300B и наружную поперечно проходящую брекерную группу 300C. Каждая из поперечно проходящих брекерных групп 300А-300C представляет собой группу с множеством брекерных слоев, в которой корды соседних слоев пересекают друг друга (желательно с экваториальной плоскостью шины между ними) на виде в плане на поверхность 2 протектора.
Внутренняя поперечно проходящая брекерная группа 300А представляет собой ряд брекерных слоев и находится снаружи каркаса 200 в радиальном направлении trd шины. Внутренняя поперечно проходящая брекерная группа 300А состоит из первого брекерного слоя 301 и второго брекерного слоя 302. Промежуточная поперечно проходящая брекерная группа 300B представляет собой ряд слоев и находится снаружи внутренней поперечно проходящей брекерной группы 300А в радиальном направлении trd шины. Промежуточная поперечно проходящая брекерная группа 300B состоит из третьего брекерного слоя 303 и четвертого брекерного слоя 304. Наружная поперечно проходящая брекерная группа 300C представляет собой ряд брекерных слоев и находится снаружи промежуточной поперечно проходящей брекерной группы 300B в радиальном направлении trd шины. Наружная поперечно проходящая брекерная группа 300C состоит из пятого брекерного слоя 305 и шестого брекерного слоя 306.
Ширина внутренней поперечно проходящей брекерной группы 300A составляет не менее 25% и не более 70% ширины TW протектора в направлении twd по ширине шины. Ширина промежуточной поперечно проходящей брекерной группы 300B составляет не менее 55% и не более 90% ширины TW протектора в направлении twd по ширине шины. Ширина наружной поперечно проходящей брекерной группы 300C составляет не менее 60% и не более 110% ширины TW протектора в направлении twd по ширине шины.
Угол наклона корда брекера внутренней поперечно проходящей брекерной группы 300A по отношению к корду каркаса составляет не менее 70° и не более 85° на виде в плане на поверхность 2 протектора. Угол наклона корда брекера промежуточной поперечно проходящей брекерной группы 300 В по отношению к корду каркаса составляет не менее 50° и не более 75° на виде в плане на поверхность 2 протектора. Угол наклона корда брекера наружной поперечно проходящей брекерной группы 300C по отношению к корду каркаса составляет не менее 50° и не более 70% на виде в плане на поверхность 2 протектора.
Угол наклона корда брекера по отношению к корду каркаса является наибольшим во внутренней поперечно проходящей брекерной группе 300A на виде в плане на поверхность 2 протектора. Угол наклона корда брекера промежуточной поперечно проходящей брекерной группы 300B по отношению к корду каркаса больше или равен углу наклона корда брекера наружной поперечно проходящей брекерной группы 300C по отношению к корду каркаса.
Центральная кольцевая канавка 13 выполнена так, что длина DL в направлении twd по ширине шины от конца 300е брекера до крайнего положения по ширине шины (то есть положения изогнутости внутрь в направлении по ширине шины) центральной по ширине канавки линии WL, проходящей через центр ширины центральной кольцевой канавки 13 на виде в плане на поверхность 2 протектора шины 1, составляет не более 200 мм.
Примеры
Шина отлита в пресс-форме и затем вулканизирована обычным способом, используемым в шинной промышленности для производства вулканизированной шины, и включает в себя узкую канавку и входную часть. Технические характеристики такой шины приведены в Таблице 1. Для вулканизации протектора использовался вулканизатор со множеством пресс-форм.
Изготовленная шина была установлена на соответствующий обод (53/80R63), определенный Японской ассоциацией производителей автомобильных шин (JATMA), и шина была накачена до давления в 600 кПа. На шину был направлен поток воздуха в окружном направлении шины. Теплопроводность внутри узкой канавки оценивалась путем подачи тепла в узкую канавку от пленочного нагревателя, расположенного на подветренной поверхности стенки узкой канавки шины, и тепло измерялось в одной точке вблизи центра подветренной поверхности стенки узкой канавки. В частности, вычислялся относительный оценочный показатель в сравнении с результатом оценки Сравнительного примера 1, принятым за 100. Более высокий показатель свидетельствует о большем отводе тепла от протектора. В Таблице 1 представлены конкретные условия и результаты.
Сравнение Примера 1 со Сравнительным примером 1 показывает, что выпрессовка над узкой канавкой и/или входной частью исключена, если выполняются условия, изложенные в пункте 1 и/или 2 формулы изобретения. Сравнение Примера 3 с Примерами 1, 2 и 4 указывает на то, что повышение отвода тепла от протектора дополнительно увеличивается, если в дополнение к условиям, изложенным в пунктах 1-5 формулы изобретения, выполняются условия, изложенные в пункте 6 формулы изобретения.
Промышленная применимость
Протектор пневматической шины согласно изобретению имеет повышенный теплоотвод без увеличения общего объема канавок.
Такая пневматическая шина особенно подходит для строительных транспортных средств, грузовых автомобилей или автобусов.
Список ссылочных обозначений
1 - пневматическая шина
2 - поверхность протектора
3 - узкая канавка
3a (3e) - один конец узкой канавки
3b (3e) - другой конец узкой канавки
3ap (3ep) - одна концевая часть узкой канавки
3bp (3ep) - другая концевая часть узкой канавки
3bo - дно узкой канавки
3w - поверхность стенки узкой канавки
3we (3w) - поверхность стенки узкой канавки со стороны конечной точки окружной составляющей первого вектора
3ws (3w) - поверхность стенки узкой канавки со стороны начальной точки окружной составляющей первого вектора
4 - входная часть
4′ - воображаемая входная часть
4a (4e) - один конец входной части
4b (4е) - другой конец входной части
4аоо - точка на линии, образующей один конец входной части, ближайшая к одному концу узкой канавки
4aoi - точка на линии, образующей один конец входной части, ближайшая к другому концу узкой канавки
4boo - точка на линии, образующей другой конец входной части, ближайшая к одному концу узкой канавки
4boi - точка на линии, образующей другой конец входной части, ближайшая к другому концу узкой канавки
13 - центральная кольцевая канавка
14 - боковая кольцевая канавка
15 - промежуточная поперечная канавка
16 - боковая поперечная канавка
17 - ребристая центральная полоска
18 - шашки промежуточной полоски
19 - шашки боковой полоски
120 - борт
200 - каркас
300 - брекер
301 - первый брекерный слой
302 - второй брекерный слой
303 - третий брекерный слой
304 - четвертый брекерный слой
305 - пятый брекерный слой
306 - шестой брекерный слой
300A - внутренняя поперечно проходящая брекерная группа
300B - промежуточная поперечно проходящая брекерная группа
300C - наружная поперечно проходящая брекерная группа
300e - конец брекера
500 - протектор
700 - боковина
900 - боковина протектора
d3 - глубина узкой канавки
d4 - глубина входной части
w3 - ширина узкой канавки в окружном направлении шины
w4 - длина входной части по окружности шины
С - экватор шины (экваториальная плоскость)
CL - экваториальная плоскость шины
M1 - расстояние от конца узкой канавки до места расположения входной части в направлении вдоль узкой канавки
L3 - длина узкой канавки
L4 - длина входной части
Lx - длина проекции комбинации узкой канавки с входной частью на окружное направление шины
Lx′ - длина проекции комбинации узкой канавки с воображаемой входной частью на окружное направление шины
P - средняя точка между точкой 4аоо и точкой 4aoi
Q - средняя точка между точкой 4boo и точкой 4boi
Tw - ширина протектора, контактирующего с грунтом
TG - торец протектора, контактирующего с грунтом
V1 - первый вектор
V1c - окружная составляющая V
V1ce - конечная точка V1c
V1cs - начальная точка V1c
V2 - второй вектор
V2e - конечная точка V2
V2s - начальная точка V2
θ1 - угол между направлением вдоль узкой канавки и окружным направлением шины
θ2 - угол между V1 и V2