БОЛЬШЕГРУЗНАЯ ШИНА
HIGH-CAPACITY TIRE

Настоящее изобретение относится к пневматической шине, более конкретно к большегрузной шине, имеющей рисунок протектора, состоящий из блоков, который обеспечивает улучшение самоочистки от камней, захваченных канавками протектора.
В случае большегрузных шин для грузовиков и т.п., разрабатываемых для использования как на мощеных, так и на немощенных дорогах, например, на гравийных дорогах на стройках, и снабженных рисунком протектора из блоков для обеспечения достаточного сцепления на немощенных дорогах, существует такая тенденция, что камни или небольшие твердые предметы на дорогах оказываются захваченными канавками протектора.
Если захваченные камни остаются в канавках протектора и многократно ударяются о дно канавки в ходе движения, существует вероятность повреждения дна канавки, а также подпротекторного усиливающего слоя кордов, и поэтому долговечность протектора ухудшается. Таким образом, существует такая проблема, что скорость восстановления использованных шин снижается.
Поэтому для предотвращения захвата камней ранее использовали следующие технические приемы:
а) обеспечение наклона боковых стенок канавок протектора так, что ширина канавки постепенно увеличивается от дна канавки к открытой верхней части, например, как описано в JP-2002-337514-A;
б) формирование канавки протектора так, что она включает независимые платформы, выступающие из дна канавки, например, как описано в JP-11-180112-А, и
в) уменьшение ширины открытой части канавки протектора.
Однако в случае технического приема (а), при условии, что ширина открытой верхней части канавки не должна изменяться, ширина дна канавки уменьшается, поскольку наклон боковых стенок увеличивается. Следовательно, становится трудно формировать дно канавки с большой дугой (в поперечном сечении). В результате на дне канавки, вследствие многократной деформации в ходе движения, возможно появление трещин.
В случае технологического приема (б), чтобы сформировать независимые платформы, требуется относительно большая ширина канавки на дне, и, следовательно, становится трудно обеспечить наклон боковых стенок канавки так, чтобы камень легко было извлечь.
В случае технологического приема (в) характеристики на влажном дорожном покрытии (дренаж) имеют склонность к ухудшению.
Таким образом, целью настоящего изобретения является обеспечение большегрузной шины, в которой, чтобы предотвратить повреждения дна канавки и подпротекторного усиливающего слоя кордов, улучшают самоочистку протектора от захваченных камней, что не вызывает образования трещин на дне канавки и ухудшения характеристик на влажном дорожном покрытии.
В соответствии с настоящим изобретением большегрузная шина включает протектор, снабженный центральной продольной канавкой, расположенной вдоль экватора шины; продольными канавками короны, расположенными с каждой стороны от центральной продольной канавки; поперечными канавками короны, проходящими от центральной продольной канавки к продольной канавке короны так, что область между ними в продольном направлении разделена на блоки короны; узкими канавками короны, расположенными на блоках короны так, что они проходят от центральной продольной канавки к продольной канавке короны, дополнительно разделяя в продольном направлении блоки короны на две части, и перемычками, расположенными в поперечных канавках короны и выступающими из дна канавки, соединяя соседние в продольном направлении два блока короны;
в которой поперечные канавки короны наклонены под углом α от 10 до 30 градусов относительно аксиального направления шины, центральная продольная канавка имеет глубину меньше, чем глубина продольной канавки короны, и аксиально-внутренняя часть поперечной канавки короны, которая расположена с аксиально-внутренней стороны перемычки, имеет глубину меньше, чем глубина продольной канавки короны.
В области короны протектора давление на грунт относительно высокое, и вероятность повреждения захваченными камнями также относительно высокая. Поэтому поперечные канавки короны в области короны протектора наклонены под углом α В результате, захваченные камни легко перемещаются в ходе движения вдоль направления поперечной канавки короны.
Более того, поскольку блок короны дополнительно разделен в продольном направлении на две части блока узкой канавкой короны, в ходе движения части блока могут перемещаться в продольном направлении шины, при этом изменяя ширину аксиальных канавок короны. В результате благодаря синергетическому эффекту изменения ширины и наклона поперечных канавок короны камни, захваченные поперечными канавками, легко извлекаются.
Однако, если части блоков чрезмерно перемещаются, возможно возникновение так называемого пилообразного (heel-and-toe) износа в блоках короны. Следовательно, чтобы обеспечить поддержку нижней части частей блоков и предотвратить чрезмерное перемещение частей блока, поперечные канавки короны снабжены перемычками.
Кроме того, центральная продольная канавка и аксиально-внутренние части поперечных канавок короны выполнены более мелкими, чем продольные канавки короны. Другими словами, толщина резины протектора на дне канавки увеличена. Таким образом, даже если захваченные камни трудно выпадают, вследствие повышенной толщины резины, повреждение подпротекторного усиливающего слоя кордов можно избежать, и долговечность протектора и скорость восстановления использованных шин могут быть увеличены.
Краткое описание чертежей
На Фиг.1 представлен развернутый вид, демонстрирующий пример рисунка проектора большегрузной шины в соответствии с настоящим изобретением.
На Фиг.2 представлен увеличенный вид основной части проектора шины в соответствии с настоящим изобретением.
На Фиг.3(А) представлен вид поперечного сечения центральной продольной канавки вдоль направления, перпендикулярного продольному направлению.
На Фиг.3(В) представлен вид поперечного сечения продольной канавки короны вдоль направления, перпендикулярного продольному направлению.
На Фиг.3(С) представлен вид поперечного сечения поперечной канавки короны вдоль направления, перпендикулярного продольному направлению.
На Фиг.4 представлен вид поперечного сечения по линии А-А на Фиг.2.
Воплощения настоящего изобретения описаны далее более подробно со ссылками на прилагаемые чертежи.
На чертежах большегрузная шина 1 по настоящему изобретению включает протектор 2, ограниченный поверхностью 2s протектора и снабженный центральной продольной канавкой 3, проходящей вдоль экватора шины С; продольными канавками 4 короны, расположенными с каждой стороны центральной продольной канавки 3, и поперечными канавками 6 короны, проходящими от центральной продольной канавки 3 к продольным канавкам 4 короны так, что область Yc короны протектора, которая ограничена двумя продольными канавками 4 короны, разделена на блоки 5 короны с образованием двух продольных рядов, расположенных между центральной продольной канавкой 3 и одной из продольных канавок 4 короны.
В данном воплощении протектор 2 дополнительно снабжен плечевыми продольными канавками 7, расположенными аксиально снаружи от каждой продольной канавки 4 короны; плечевыми поперечными канавками 9, проходящими от плечевой продольной канавки 7 к прилегающему краю Те протектора так, что плечевая область Ye протектора, ограниченная плечевой продольной канавкой 7 и прилегающим краем Те протектора, разделена на плечевые блоки 8, и средними поперечными канавками 11, проходящими от плечевой продольной канавки 7 к соседней продольной канавке 4 короны так, что средняя область Ym протектора, ограниченная плечевой продольной канавкой 7 и продольной канавкой 4 короны, разделена на средние блоки 10.
Соответственно, протектор 2 в данном воплощении снабжен с каждой стороны от экватора С шины рядом блоков 5 короны, расположенных вдоль экватора С шины, рядом плечевых блоков 8, расположенных вдоль края Те протектора и рядом средних блоков 10, расположенных между ними. Таким образом, блочный рисунок протектора состоит из шести рядов блоков.
На Фиг.3(А), 3(B) и 3(C) представлено поперечное сечение центральной продольной канавки 3, продольной канавки 4 короны и поперечной канавки 6 короны соответственно перпендикулярно соответствующим направлениям канавок по длине.
В данном воплощении, как представлено на чертежах, боковые стенки 3s центральной продольной канавки 3, боковые стенки 4s продольной канавки 4 короны и боковые стенки 6s поперечной канавки 6 короны имеют угол 9 не более 3 градусов относительно направления, перпендикулярного поверхности 2s протектора.
Это приводит к большему объему канавки по открытой ширине канавки и к улучшению характеристик на влажном дорожном покрытии (дренажа) и сцепления с дорогой.
В настоящем изобретении, чтобы контролировать захват камней областью Yc короны протектора, поперечные канавки 6 короны наклонены под углом а от 10 до 30 градусов относительно аксиального направления шины, как показано на Фиг.1. Таким образом, в ходе движения возникает аксиальное перемещение (вдоль наклона) камней, захваченных поперечными канавками 6 короны, что способствует улучшению самоочистки от захваченных камней.
Как показано на Фиг.2, каждый из блоков 5 короны снабжен узкой канавкой 12 короны, проходящей от центральной продольной канавки 3 к продольной канавке 4 короны так, что она дополнительно разделяет блок 5 короны в продольном направлении на две части блока 5А и 5В. Блок короны не разделен другими канавками (включая ламели).
Узкая канавка 12 короны имеет ширину W12 от 0,5 до 1,0 мм на поверхности 2s протектора.
Вследствие формирования узких канавок 12 короны перемещение частей 5А и 5В блоков становится более свободным в направлении к или от соседних поперечных канавок 6 короны в ходе движения, и, соответственно, ширина поперечной канавки 6 изменяется каждый раз, когда канавочная область протектора вступает в контакт с грунтом.
Следовательно, вследствие такого синергетического эффекта и описанного выше наклона поперечных канавок 6 короны самоочистка от захваченных камней может быть дополнительно улучшена. Если угол α составляет менее 10 градусов, становится трудно получить такой синергетический эффект. Если угол α составляет более 30 градусов, становится трудно получить требуемые характеристики сцепления с дорогой.
Однако, если части 5А и 5В блоков чрезмерно перемещаются, тогда возможно возникновение пилообразного износа на передней и задней частях блока 5 короны. Поэтому каждая поперечная канавка 6 короны снабжена перемычкой 15.
Перемычка 15 выступает из дна канавки и проходит между двумя соседними блоками 15 короны так, что соединяет эти блоки. Таким образом сдерживают перемещение частей 5А и 5В блоков в направлении к или от поперечных канавок 6 короны, и пилообразный износ, возникающий из-за узких канавок 12 короны, может быть минимизирован.
В данном воплощении перемычка расположена так, что среднее в аксиальном направлении положение Pt перемычки 15 расположено ближе к экватору С шины относительно среднего в аксиальном направлении положения Рg поперечной канавки 6 короны.
Тем самым части 5А и 5В блоков обеспечены большей опорой со стороны экватора шины, чем со стороны края протектора (давление контакта выше со стороны экватора, чем со стороны края протектора), и влияние перемычки 15 на регулирование пилообразного износа может быть увеличено без увеличения размера перемычки 15, а именно без снижения объема канавки. Здесь, среднее в аксиальном направлении положение Pt перемычки 15 является таким положением на радиально-внешней поверхности перемычки 15, которое находится на центральной по ширине линии (i) поперечной канавки 6 короны. Среднее в аксиальном направлении положение Pt перемычки 15 поперечной канавки 6 короны является таким положением на открытой верхней части поперечной канавки 6 короны, которое находится на центральной по ширине линии (i) поперечной канавки 6 короны.
В настоящем изобретении, как показано на Фиг.4, глубину Н3 центральной продольной канавки 3 и глубину H6i аксиально-внутренней части 6i поперечной канавки 6 короны, которая расположена с аксиально-внутренней стороны перемычки 15, задают так, чтобы они были меньше глубины Н4 продольной канавки 4 короны. Таким образом, в соответствующей части резины протектора, где может происходить захват камней и поэтому существует риск возникновения повреждений в подпротекторном усиливающем слое корда (поясе, бандаже и брекере), толщина резины от дна канавки к усиливающему протектор слою корда возрастает, и может быть предотвращено повреждение усиливающего слоя кордов.
С этой целью предпочтительно разность между глубинами канавок (Н4-Н3) и (H4-H6i) составляет не менее 5,0 мм, но не более 9,0 мм.
Если эта величина составляет более 9,0 мм, становится трудно поддерживать необходимые характеристики дренажа. Если она составляет менее 5,0 мм, становится трудно обеспечивать достаточный эффект предотвращения повреждения усиливающего протектор слоя кордов.
В данном воплощении глубина Н6о аксиально-внешней части 6о поперечной канавки 6 короны, которая расположена аксиально снаружи от перемычки 15, больше, чем глубина H6i указанной выше аксиально-внутренней части 6i. Тем самым обеспечивают неравномерность движения частей 5А и 5В, что способствует улучшению самоочистки от захваченных каменей.
Предпочтительно глубина Н6о канавки аксиально-внешней части 6о не меньше, чем глубина Н4 продольной канавки короны. Более предпочтительно глубина Н6о канавки является такой же, как глубина Н4 продольной канавки 4 короны, а глубина H6i канавки является такой же, как глубина НЗ центральной продольной канавки 3. Тем самым возможно минимизировать концентрацию напряжений на дне канавки.
Глубина Н15 перемычки (а именно, глубина перемычки 15 от поверхности 2S протектора) и глубина Н12 узкой канавки 12 короны предпочтительно составляет от 40 до 60% от глубины Н4 продольной канавки 4 короны. Если глубина Н15 перемычки или глубина Н12 канавки составляет более 60% от глубины Н4 канавки, тогда перемещения частей 5А и 5В блоков увеличиваются и становится трудно контролировать возникновение пилообразного износа. Если глубина Н15 перемычки или глубина Н12 канавки составляет менее 40% от глубины Н14 канавки, тогда самоочистка от камней становится недостаточной.
Поэтому более предпочтительно, когда одна из глубин Н15 перемычки и Н12 канавки составляет от 50 до 60% от глубины Н4 канавки, а другая составляет от 40 до 50% от глубины Н4 канавки.
В данном воплощении глубина Н6о канавки аксиально-внешней части 6о и глубина Н4 продольной канавки 4 короны составляют приблизительно от 18 до 25 мм, а глубина НЗ центральной продольной канавки 3 и глубина H6i аксиально-внутренней части 6i больше, чем глубина Н15 перемычки.
Чтобы дополнительно контролировать пилообразный износ, как показано на Фиг.2, узкая канавка 12 короны в данном воплощении обеспечена в форме «Z». Узкая канавка 12 короны состоит из первой основной части 12а, проходящей от центральной продольной канавки 3, второй основной части 12b, проходящей от продольной канавки короны 4 по существу параллельно первой основной части 12а, и соединительной части 12с, соединяющей внутренние концы первой основной части 12а и второй основной части 12b.
Внутренний угол γ между соединительной частью 12с и первой основной частью 12а и внутренний угол у между соединительной частью 12 с и второй основной частью 12b составляет не менее 45 градусов, но не более 90 градусов, предпочтительно, не более 80 градусов.
Следовательно, части 5А и 5В блоков могут зацепляться друг за друга, что контролирует их избыточные перемещения в продольном направлении, и тем самым можно снизить пилообразный износ.
Первая и вторая основные части 12а и 12b по существу параллельны поперечным канавкам 6 короны, и предпочтительно расстояние D между первой и второй основными частями 12а и 12b составляет от 2,0 до 10% от длины BL блока 5 короны, измеренной перпендикулярно поперечной канавке 6 короны.
С точки зрения сцепления с дорогой и стабильности вождения, предпочтительно длина BL блока составляет от 30 до 50 мм, а минимальная аксиальная ширина BW (ширина блока BW) блока 5 короны составляет от 30 до 40 мм.
В данном воплощении, с точки зрения сцепления с дорогой и захвата камней, центральную продольную канавку 3 формируют в виде зигзагообразной канавки, которая состоит из наклонных основных частей За, наклоненных под углом наклона β от 1 до 15 градусов относительно продольного направления шины, и участков 3b перегиба, проходящих между основными наклонными частями 3а и наклоненных под углом наклона большим, чем угол β, в продольном направлении шины, в противоположном направлении относительно наклонной основной части 3а.
Такие участки 3b перегиба центральной продольной канавки 3 могут улучшить сцепление с дорогой и тормозное усилие.
В данном воплощении указанные выше узкие канавки 12 короны соответственно пересекают участки 3 перегиба центральной продольной канавки 3. Поэтому камни, захваченные участками перегиба 3b, легко перемещаются и выпадают. Камни, захваченные наклонными основными частями 3а и переместившиеся в участки 3b перегиба, легко выпадают.
По той же причине каждая поперечная канавка 6 короны пересекается с одной из наклонных основных частей 3а центральной продольной канавки 3.
Как показано на Фиг.1, подобно области Yc короны протектора, в плечевой области Ye протектора и, кроме того, в средней области Ym протектора плечевые поперечные канавки 9 и средние поперечные канавки 11 наклонены под углом α от 10 до 30 градусов относительно аксиального направления шины, а плечевой блок 8 и средний блок 10 снабжены плечевой узкой канавкой 17 и средней узкой канавкой 18 соответственно, дополнительно разделяющей блок 8 в продольном направлении на две части 8А и 8В блоков и блок 10 на две части 10А и 10В блоков.
Таким образом, плечевые поперечные канавки 9 и средние поперечные канавки 11 обеспечены функцией самоочистки от камней.
Чтобы сдерживать пилообразный износ плечевых блоков 8 и средних блоков 10, плечевые поперечные канавки 9 и средние поперечные канавки 11 снабжены перемычками 20 и 21, выступающими из дна соответствующих канавок и соединяющими два соседних в продольном направлении блока (два плечевых блока 8, два средних блока 10).
В средней области Ym протектора, чтобы в первую очередь обеспечить дренаж, средние поперечные канавки 11 и плечевые продольные канавки 7 образованы так, что они имеют такую же глубину, как глубина Н4 продольной канавки 4 короны.
В плечевой области Ye протектора, чтобы в первую очередь обеспечить стабильность вождения и сопротивление неравномерному износу, плечевые поперечные канавки 9 образованы так, что они имеют меньшую глубину, чем средние поперечные канавки 11, в данном воплощении, по существу такую же, как глубина H6i аксиально-внутренней части 6i поперечной канавки короны, а именно от 0,9 до 1,1 глубины H6i канавки.
Сравнительные испытания
Были изготовлены большегрузные шины размером 11.00R20 (размер обода 7,50×20) с рисунком протектора, представленным на Фиг.1, и техническими характеристиками, представленными в таблице 1, и их испытывали на захват камней, сопротивление неравномерному износу и дренаж.
1. Испытания на дренаж
На грузовике с установленными испытываемыми шинами (при давлении в шинах 725 кПа) осуществляли пробег по влажной поверхности дороги по заданному маршруту испытания шины и оценивали характеристики движения на влажном дорожном покрытии. Результаты представлены в виде показателя, исходя из результата для сравнительной шины сравнительного примера 1, принимаемого за 100, при этом чем больше величина, тем лучше характеристики на влажном дорожном покрытии.
2. Испытания на захват камней и сопротивление неравномерному износу
На грузовике осуществляли пробег на расстояние 1500 км (гравийная дорога: мощеная дорога = приблизительно 2:1). Затем подсчитывали число захваченных камней в области короны протектора. Результаты представлены в виде показателя, исходя из результата для сравнительной шины сравнительного примера 1 (ср. пр.1), принимаемого за 100, при этом чем больше величина, тем лучше захват камей.
Более того, после пробега на расстояние 1500 км визуально оценивали пилообразный износ блоков короны. Результаты представлены в виде показателя, исходя из результата для сравнительной шины сравнительного примера 1, принимаемого за 100, причем чем больше величина, тем лучше сопротивление неравномерному износу.
Как показано в таблице 1, в случае шин по воплощениям примера 1 - примера 6, вследствие синергетического эффекта наклона поперечных канавок короны под углом α, обеспечения узких канавок короны на блоках короны, обеспечения перемычек в поперечных канавках короны и задания глубин H6i и НЗ меньше, чем глубина Н4, улучшен захват камней, при поддержании или улучшении ходовой характеристики на влажном дорожном покрытии и сопротивления неравномерному износу.
Таблица 1
Шина
Ср. пр.1
Пр.1
Пр.2
Ср. пр.2
Ср. пр.3
Ср. пр.4
Ср. пр.5
Пр.3
Пр.4
Пр.5
Пр.6
Глубина Н4 продольной канавки короны (мм)
20,4
20,4
20,4
20,4
20,4
20,4
20,4
20,4
20,4
20,4
20,4
Глубина НЗ центральной продольной канавки (мм)
15,4
15,4
15,4
15,4
15,4
15,4
20,4
15,4
15,4
15,4
15,4
(% от Н4)
75
75
75
75
75
75
100
75
75
75
75
Поперечная канавка короны угол α (град.)
0
10
30
40
10
10
10
10
10
10
10
нет
Перемычка глубина Н15 (мм)
10,2
10,2
10,2
10,2
-
10,2
10,2
10,2
8,2
8,2
8,2
(% от Н4)
50
50
50
50
-
50
50
50
40
40
40
Аксиально-внутренняя часть глубина H6i (мм)
15,4
15,4
15,4
15,4
15,4
15,4
20,4
15,4
15,4
15,4
15,4
(% от Н4)
75
75
75
75
75
75
100
75
75
75
75
Аксиально-внешняя часть глубина Н6о (мм)
20,4
20,4
20,4
20,4
20,4
20,4
20,4
15,4
20,4
20,4
20,4
(% от Н4)
100
100
100
100
100
100
100
75
100
100
100
Узкая канавка короны глубина Н12 (мм)
нет
10,2
10,2
10,2
10,2
10,2
-
10,2
10,2
8,2
10,2
12,2
(% от Н4)
50
50
50
50
50
-
50
50
40
50
60
Результаты испытаний Захват камней
100
105
110
110
90
100
80
103
105
105
105
Сопротивление неравномерному износу
100
105
95
80
80
80
100
105
108
105
100
Дренаж
100
105
110
115
105
95
105
95
95
100
100