Шина
TIRE

Данное изобретение относится, в целом, к шине. В частности, хотя и не исключительно, данное изобретение относится к шине, предназначенной для адаптации к условиям качения шины.
Шины, например, пневматические шины, находят применение в наземных транспортных средствах, таких как автомобили, а также в летательных аппаратах, таких как самолеты.
Пневматические шины, как правило, содержат первую и вторую боковины с контактной стенкой, проходящей между ними. Кроме того, такие пневматические шины обычно изготавливают из множества слоев из эластомерного материала. Слои включают каркас, герметизирующий или внутренний слой, борт, брекерную конструкцию и рисунок протектора. Слои, как правило, размещают один поверх другого вокруг барабана. После этого слои расширяют в пресс-форме для образования конечной формы шины и затем подвергают вулканизации (например, посредством подвода пара) для соединения слоев вместе и, следовательно, формирования шины. При этом к контактной стенке шины Т может быть присоединен протекторный браслет, предназначенный для контакта с поверхностью, по которой катится шина при использовании.
Пневматические шины обычно накачивают для обеспечения одного заданного давления по меньшей мере при их движении. Это может быть неоптимальным с точки зрения того, как шина функционирует, будучи опирающейся или присоединенной к транспортному средству. Например, в то время как условия качения, воздействию которых подвергается шина, могут изменяться (например, вследствие движения на повороте, ровных или шероховатых поверхностей, движения на подъемах или спусках), внутреннее давление в шине может оставаться по существу постоянным или может изменяться только на относительно незначительную величину. Как будет понятно, соответственно, форма шины может также оставаться по существу постоянной. В качестве альтернативы и/или дополнения внешние силы, действующие на поверхность шины, например, вследствие трения, могут приводить к изменению формы шины так, что это может отрицательно повлиять на эксплуатационные характеристики шины.
Как будет понятно, желательное или требуемое давление в шине, подходящее для эксплуатации в условиях бездорожья, может существенно отличаться от давления в шине, подходящего для эксплуатации при движении по дорогам. Кроме того, размер и/или форма пятна контакта шины с поверхностью, по которой она катится, могут влиять на сопротивление качению и способность шины к сцеплению с указанной поверхностью. Однако форма и/или размер пятна контакта в значительной степени определяются и обусловлены исходной формой шины после ее создания и внутренним давлением в шине, до которого шина исходно накачана перед ее использованием. Несмотря на то, что форма и/или размер пятна контакта обычной шины могут изменяться во время использования (например, вследствие приложенных внешних нагрузок), такие изменения могут отрицательно повлиять на эксплуатационные характеристики шины и, как правило, нежелательны. Такие внешние нагрузки могут включать изменение массы транспортного средства, к которому присоединена шина, и/или удары по наружной поверхности шины (например, из-за скалистого грунта). Как будет понятно специалисту в данной области техники, пятна контакта, имеющие разные размеры и/или формы, могут быть предпочтительными при разных условиях движения (например, при движении на повороте в отличие от движения по прямой линии) для относительного уменьшения или увеличения трения между шиной и поверхностью, по которой она катится.
Качение шины по поверхности при эксплуатации вызывает износ протекторного браслета шины. Такой износ в конце концов приводит к тому, что шина становится непригодной для дальнейшего использования (вследствие того, что она становится небезопасной, и/или вследствие того, что она не соответствует национальным нормативным актам в отношении глубины/толщины протекторного браслета). Соответственно, шины имеют срок полезного использования. Следовательно, предпочтительно создавать протекторные браслеты из материалов, имеющих относительно высокую износостойкость, посредством чего обеспечивается относительно продолжительный срок полезного использования шины. Однако материалы, имеющие относительно высокую износостойкость, могут иметь относительно низкий коэффициент трения и, соответственно, могут обеспечивать относительно низкое сцепление с поверхностью, по которой катится шина. Следовательно, подобные шины могут иметь относительно плохие эксплуатационные характеристики в условиях, когда требуется высокое сцепление с дорогой.
Следовательно, первая неисключительная задача изобретения состоит в том, чтобы предложить шину, которая по меньшей мере частично уменьшает остроту одной или более из вышеуказанных проблем. Кроме того, неисключительная задача изобретения состоит в том, чтобы предложить шину, которая выполнена с возможностью адаптации к условиям качения шины, например, к изменению условий качения шины. Кроме того, неисключительная задача изобретения состоит в том, чтобы предложить шину, которая выполнена с возможностью динамической адаптации к условиям качения шины (например, к изменению условий качения шины). Неисключительная задача изобретения состоит в том, чтобы предложить шину, в которой ее наружная форма может быть изменена, например, во время использования при качении. Неисключительная задача изобретения состоит в том, чтобы предложить шину, которая имеет относительно продолжительный срок полезного использования и имеет относительно высокое сцепление с дорогой.
Соответственно, согласно первому аспекту изобретения предложена шина, предназначенная для адаптации к условиям качения шины, при этом шина содержит первую и вторую боковины с контактной стенкой, проходящей между ними, при этом шина дополнительно содержит нагреватель, предназначенный для нагрева одной или более из первой боковины, второй боковины и контактной стенки.
Специалисту в данной области техники следует понимать термин «контактная стенка» как относящийся к той части шины, которая проходит между первой и второй боковинами и предназначена при использовании для контакта с поверхностью, по которой катится шина. Контактная стенка может содержать множество слоев из материала и/или компонентов.
Согласно второму аспекту изобретения предложена шина, предназначенная для адаптации к условиям качения шины, при этом шина содержит первую и вторую боковины с контактной стенкой, проходящей между ними, при этом контактная стенка содержит протекторный браслет, расположенный на ее наружной поверхности, при этом шина дополнительно содержит нагреватель, предназначенный для нагрева одной или более из первой боковины, второй боковины и контактной стенки.
Специалисту в данной области техники следует понимать термин «протекторный браслет» как относящийся к конструктивному элементу на наружной поверхности контактной стенки, при этом по меньшей мере часть протекторного браслета предназначена для контакта с поверхностью, по которой катится шина при использовании. Протекторный браслет может иметь по существу гладкую наружную поверхность или может быть выполнен с рисунком.
В некоторых вариантах осуществления согласно первому или второму аспекту множество камер могут быть образованы внутри шины. Одна или более из множества камер могут быть выполнены с возможностью избирательного накачивания (например, во время качения шины при использовании) для изменения наружной формы первой боковины, второй боковины и/или контактной стенки.
Настоящее изобретение предпочтительно обеспечивает возможность применения различных материалов, имеющих разные свойства, в протекторном браслете шины. Возможность адаптации наружной формы шины Т позволяет получить измененные формы и/или размеры пятен контакта между шиной и поверхностью, по которой она катится. Авторы изобретения установили то, что при изменении формы и/или размера пятна контакта различные материалы могут быть использованы в протекторном браслете, и, в частности, то, что могут быть использованы материалы, имеющие разные скорости износа, при сохранении относительно длительного срока полезного использования шины.
Согласно третьему аспекту изобретения предложена шина, предназначенная для адаптации к условиям качения шины, при этом шина содержит первую и вторую боковины с контактной стенкой, проходящей между ними, и нагреватель, предназначенный для нагрева одной или более из первой боковины, второй боковины и контактной стенки, при этом множество камер образованы внутри шины, при этом по меньшей мере одна из множества камер выполнена с возможностью избирательного накачивания (например, во время качения шины при использовании) для изменения наружной формы первой боковины, второй боковины и/или контактной стенки.
В вариантах осуществления одна, некоторые или каждая из множества камер могут быть изолированы по текучей среде или могут быть выполнены с возможностью изоляции по текучей среде от одной или более других камер из множества камер. В вариантах осуществления одна, некоторые или каждая из множества камер могут быть выполнены с возможностью накачивания отдельно от одной, некоторых или каждой из других камер из множества камер.
Нагрев материала первой боковины, второй боковины и/или контактной стенки предпочтительно позволяет использовать относительно сниженное давление для накачивания данной по меньшей мере одной из множества камер (и, следовательно, изменения наружной формы одной или более стенок шины) по сравнению с давлением, необходимым для обеспечения такого же накачивания, но при отсутствии такого нагрева. Кроме того, изменение наружной формы одной или более стенок шины можно регулировать более точно и/или быстро посредством использования шины по изобретению. Не желая быть ограниченными какой-либо конкретной теорией, полагают, что управление нагревателем может обеспечить регулирование податливости первой боковины, второй боковины и/или контактной стенки. Эластомерные материалы, из которых обычно изготовлены шины, как правило, обладают меньшей способностью к упругому деформированию, когда они относительно холодные, чем тогда, когда они относительно более горячие. Соответственно, когда одна или более стенок шины нагреты нагревателем, накачивание одной или более из множества камер приводит к относительно большему изменению наружной формы первой боковины, второй боковины и/или контактной стенки, чем в случае, когда стенки шины не нагреты (при подаче одинакового давления). Авторы изобретения установили, что данное улучшенное регулирование наружной формы данных одной или более стенок шины особенно предпочтительно в условиях пониженных температур, например, когда температура окружающего воздуха является относительно низкой, и/или во время относительно раннего или начального периода использования шины после того, как она была неподвижной в течение промежутка времени (например, когда транспортное средство, к которому присоединена шина, стояло на стоянке всю ночь).
В некоторых вариантах осуществления согласно первому и третьему аспектам контактная стенка может содержать протекторный браслет, расположенный на ее наружной поверхности.
Протекторный браслет (при его наличии) может содержать первую часть, расположенную, например, рядом с первой и/или второй боковинами или примыкающую к первой и/или второй боковинам шины. Протекторный браслет может содержать вторую часть, например, расположенную рядом с центральной зоной контактной стенки или примыкающую к центральной зоне контактной стенки (например, расположенную на расстоянии от первой и/или второй боковин). Первая и вторая части протекторного браслета могут быть образованы из одного и того же материала или из разных материалов, например, из одинаковых смесей материалов или из разных смесей материалов. Одна из первой и второй частей может быть выполнена с возможностью обеспечения коэффициента трения, отличающегося от коэффициента трения другой из первой и второй частей. Одна из первой и второй частей может быть подвергнута обработке поверхности, отличающей от обработки поверхности другой из первой и второй частей, или может иметь рельеф поверхности, отличающийся от рельефа поверхности другой из первой и второй частей. В альтернативном варианте первая и вторая части могут быть подвергнуты одинаковой обработке поверхности и/или могут иметь одинаковый рельеф поверхности и/или могут быть выполнены с возможностью обеспечения одинакового коэффициента трения.
Нагреватель может быть выполнен с возможностью (например, избирательного) нагрева протекторного браслета или может быть выполнен с возможностью его конфигурирования для (например, избирательного) нагрева протекторного браслета, или может быть расположен с возможностью (например, избирательного) нагрева протекторного браслета, или может быть выполнен с возможностью его размещения для (например, избирательного) нагрева протекторного браслета. Нагреватель может быть выполнен с возможностью (например, избирательного) нагрева первой части протекторного браслета (при ее наличии) и/или второй части протекторного браслета (при ее наличии) или может быть выполнен с возможностью его конфигурирования для (например, избирательного) нагрева первой части протекторного браслета (при ее наличии) и/или второй части протекторного браслета (при ее наличии), или может быть расположен с возможностью (например, избирательного) нагрева первой части протекторного браслета (при ее наличии) и/или второй части протекторного браслета (при ее наличии), или может быть выполнен с возможностью его размещения для (например, избирательного) нагрева первой части протекторного браслета (при ее наличии) и/или второй части протекторного браслета (при ее наличии). Нагреватель предпочтительно может быть выполнен с возможностью (например, избирательного) нагрева первой части протекторного браслета или может быть выполнен с возможностью его конфигурирования для (например, избирательного) нагрева первой части протекторного браслета, или может быть расположен с возможностью (например, избирательного) нагрева первой части протекторного браслета, или может быть выполнен с возможностью его размещения для (например, избирательного) нагрева первой части протекторного браслета (например, только или предпочтительно).
Нагрев части протекторного браслета предпочтительно может приводить к изменению свойств материалов данной части протекторного браслета (например, по меньшей мере временному). В некоторых вариантах осуществления нагрев части протекторного браслета может обеспечить улучшение сцепление данной части протекторного браслета с дорогой. Например, материал протекторного браслета может стать относительно более податливым, чем в ненагретом состоянии. Соответственно, нагретая часть протекторного браслета может создавать относительно увеличенное сцепление с поверхностью, по которой она катится. При избирательном увеличении сцепления одной или более частей протекторного браслета с дорогой шина может обеспечить увеличенное сцепление с дорогой при необходимости (например, при движении на повороте) и относительно уменьшенное сцепление с дорогой в другое время (например, при качении по прямой). Посредством этого может по существу сохраняться срок полезного использования шины при одновременном обеспечении улучшенных характеристик сцепления с дорогой в случае и при необходимости.
Шина может содержать средство изоляции (например, изоляцию), например, выполненное или расположенное с возможностью регулирования или направления распределения тепла и/или теплового потока в шине и/или регулирования потерь тепла из шины. Средство изоляции может содержать изолирующий слой. Средство изоляции может находиться по меньшей мере частично (например, может быть по меньшей мере частично заделано) в первой боковине, второй боковине и/или контактной стенке. Средство изоляции может быть расположено по меньшей мере частично между нагревателем и наружной поверхностью первой боковины, второй боковины и/или контактной стенки. Средство изоляции может быть выполнено или расположено с возможностью по меньшей мере частичного предотвращения или уменьшения теплового потока от нагревателя к или по направлению к протекторному браслету (при его наличии), например, к или по направлению к первой части и/или второй части протекторного браслета (при его наличии).
В некоторых вариантах осуществления первая и вторая части протекторного браслета (при его наличии) могут быть образованы из разных материалов, например, из разных смесей материалов. Например, первая часть протекторного браслета может быть образована, например, из первого материала, и вторая часть протекторного браслета может быть образована из второго (например, другого) материала. Первый материал может иметь относительно более низкую износостойкость по сравнению со вторым материалом. Второй материал может иметь относительно высокую износостойкость. Первый материал может быть выполнен с возможностью обеспечения относительно высокого коэффициента трения при использовании. Второй материал может быть выполнен с возможностью обеспечения относительно низкого коэффициента трения при использовании, например, более низкого по сравнению с первым материалом. Первый и второй материалы могут быть выбраны такими, чтобы они по-разному реагировали на нагрев, например, посредством нагревателя. Первый материал может быть выполнен таким, чтобы он становился относительно более податливым и/или обеспечивал относительно более высокий коэффициент трения при нагреве по сравнению со вторым материалом.
В некоторых вариантах осуществления нагреватель может быть расположен с возможностью нагрева первой боковины, второй боковины и/или контактной стенки. В некоторых вариантах осуществления нагреватель может быть по меньшей мере частично заделан в первую боковину, вторую боковину и/или контактную стенку. Нагреватель может содержать нагревательный элемент. Нагревательный элемент может содержать брекер или другой элемент шины, придающий жесткость. Брекер или другой элемент, придающий жесткость, может проходить по существу по окружности шины. Нагреватель может быть соединен или может быть выполнен с возможностью соединения с источником электроэнергии. Нагреватель может быть выполнен с возможностью избирательного нагрева или может быть выполнен с возможностью его конфигурирования для избирательного нагрева одной или более частей первой боковины, второй боковины и/или контактной стенки. Нагреватель может быть выполнен с возможностью избирательного нагрева или может быть выполнен с возможностью его конфигурирования для избирательного нагрева первой части первой боковины, второй боковины и/или контактной стенки, например, до первой температуры и избирательного нагрева второй части первой боковины, второй боковины и/или контактной стенки до второй температуры (например, отличающейся от первой температуры).
В некоторых вариантах осуществления шина может содержать датчик температуры, предназначенный, например, для измерения температуры первой боковины, второй боковины и/или контактной стенки. Датчик температуры может быть выполнен с возможностью прямого или косвенного измерения температуры первой боковины, второй боковины и/или контактной стенки. Датчик температуры может содержать устройство для измерения сопротивления нагревательного элемента (при его наличии).
В некоторых вариантах осуществления шина может содержать средство накачивания (например, механизм накачивания), предназначенное (-ый), например, для накачивания одной или более из множества камер (при их наличии). Средство накачивания может содержать один или более насосов (например, один насос), например, один или более из роторного насоса, поршневого насоса, диафрагменного насоса, винтового насоса или насоса другого пригодного типа. Средство накачивания может быть размещено или может быть выполнено с возможностью размещения внутри и/или снаружи шины. Когда средство накачивания размещено или выполнено с возможностью размещения внутри шины, шина может быть выполнена с возможностью удерживания средства накачивания. Средство накачивания может быть прикреплено или может быть выполнено с возможностью прикрепления к шине, например, к ее внутренней поверхности. Средство накачивания может быть прикреплено или может быть выполнено с возможностью прикрепления к одной или более из множества камер (при их наличии). Средство накачивания может соединено по текучей среде (например, функционально) с одной, некоторыми или каждой из множества камер. Средство накачивания может содержать, например, коллектор, предназначенный для соединения средства накачивания по текучей среде с одной, некоторыми или каждой из множества камер.
В некоторых вариантах осуществления по меньшей мере одна из множества камер (при их наличии) может быть расположена рядом с контактной стенкой или может примыкать к контактной стенке. По меньшей мере одна из множества камер может быть расположена с возможностью изменения наружной формы контактной стенки или может быть выполнена с возможностью ее размещения для изменения наружной формы контактной стенки (например, части контактной стенки) при использовании. По меньшей мере одна из множества камер может проходить в зоне незначительной части контактной стенки, между первой и второй боковинами. Незначительная часть может иметь длину, составляющую менее половины расстояния между боковинами шины, например, менее трети, четверти, одной пятой, одной шестой расстояния между боковинами шины. Одна, некоторые или каждая из множества камер могут иметь переменный объем, например, могут быть расширяемыми или сжимаемыми. Более одной или каждая из множества камер могут быть выполнены с возможностью накачивания, например, для изменения наружной формы шины.
Контактная стенка может содержать первую зону (например, внутреннюю зону), расположенную рядом с первой боковиной или примыкающую к первой боковине, вторую зону (например, наружную зону), расположенную рядом со второй боковиной или примыкающую ко второй боковине, и третью зону (например, центральную зону) между первой и второй зонами. Множество камер (при их наличии) могут включать первую камеру, выполненную с возможностью изменения формы одной из первой, второй и третьей зон контактной стенки или выполненную с возможностью ее конфигурирования для изменения формы одной из первой, второй и третьей зон контактной стенки. Множество камер могут включать вторую камеру, выполненную с возможностью изменения формы другой из первой, второй и третьей зон контактной стенки или выполненную с возможностью ее конфигурирования для изменения формы другой из первой, второй и третьей зон контактной стенки. Множество камер могут включать третью камеру, выполненную с возможностью изменения формы еще одной из первой, второй и третьей зон контактной стенки или выполненную с возможностью ее конфигурирования для изменения формы еще одной из первой, второй и третьей зон контактной стенки.
В некоторых вариантах осуществления одна из множества камер (при их наличии) может содержать дополнительную или основную камеру, проходящую, например, от первой боковины до второй боковины. Дополнительная или основная камера может иметь больший объем, чем одна или более из других камер из множества камер или каждая из других камер из множества камер. Дополнительная или основная камера может быть выполнена с возможностью функционального сообщения по текучей среде с одной или более из остальных камер из множества камер.
Шина может быть функционально соединена со средством измерения (например, датчиком), например, шина может содержать средство измерения (например, датчик), предназначенное, например, для определения одного или более параметров качения шины. Средство измерения может быть выполнено с возможностью мониторинга или может быть выполнено с возможностью его конфигурирования для мониторинга одного или более параметров шины и/или параметров среды, окружающей шину. Данные один или более параметров шины могут включать: давления в одной или более из множества камер шины (при их наличии); нагрузки, воздействию которых подвергаются один или более компонентов шины; скорость потока текучей среды под давлением, проходящего в камерах и/или проходящего в камеры или из камер шины и/или из средства накачивания (при его наличии). Данные один или более параметров окружающей среды могут включать: температуру окружающего воздуха; давление окружающей среды; шероховатость поверхности, по которой катится или может катиться шина; наклон вверх или вниз, определяемый для поверхности, по которой катится или может катиться шина; крутизну поворота, на котором катится или может катиться шина; свойства материала поверхности, по которой катится или может катиться шина. Средство измерения может содержать один или более из оптического датчика, датчика давления, датчика скорости потока, датчика изображения, датчика температуры, датчика силы.
Шина может быть функционально соединена со средством управления (например, управляющим устройством), например, шина может содержать средство управления (например, управляющее устройство), предназначенное, например, для регулирования давления текучей среды в одной или более из множества камер (при их наличии) и/или для управления нагревателем (например, для нагрева первой боковины, второй боковины и/или контактной стенки). Средство управления может быть выполнено с возможностью управления нагревателем или может быть выполнено с возможностью его конфигурирования для управления нагревателем в качестве реакции на температуру первой боковины, второй боковины и/или контактной стенки, например, измеренную датчиком температуры. Средство управления может быть выполнено с возможностью управления средством накачивания (при его наличии) или может быть выполнено с его возможностью конфигурирования для управления средством накачивания (при его наличии) для накачивания одной или более из множества камер (при их наличии) или выпуска текучей среды ил одной или более из множества камер (при их наличии), например, в качестве реакции на параметр качения шины (например, определенный или измеренный средством измерения при его наличии). Средство управления может быть выполнено с возможностью избирательного повышения или снижения давления текучей среды или может быть выполнено с возможностью его конфигурирования для избирательного повышения или снижения давления текучей среды в одной или более из множества камер, например, для изменения формы шины посредством этого. Средство управления может быть выполнено с возможностью управления средством накачивания или может быть выполнено с возможностью его конфигурирования для управления средством накачивания. Средство управления может быть выполнено с возможностью управления средством накачивания и/или нагревателем или может быть выполнено с возможностью его конфигурирования для управления средством накачивания и/или нагревателем в качестве реакции на параметр качения шины, измеренный средством измерения. Средство управления может содержать один или более клапанов. Один или более клапанов могут быть соединены с одной, некоторыми или каждой из множества камер, например, для избирательного регулирования потока текучей среды в данную или каждую камеру и/или из данной или каждой камеры. Средство управления может быть выполнено с возможностью приведения его в действие для избирательного управления данным или каждым клапаном. Средство управления может быть выполнено с возможностью обеспечения изменения формы шины или может быть выполнено с возможностью его конфигурирования для изменения формы шины, пока она катится, например, для динамического изменения формы шины.
В некоторых вариантах осуществления, в которых первый материал протекторного браслета (при его наличии) имеет относительно более низкую износостойкость, чем второй материал, средство управления может быть выполнено с возможностью управления средством накачивания или может быть выполнено с возможностью его конфигурирования для управления средством накачивания (например, для изменения наружной формы первой боковины, второй боковины и/или контактной стенки), и/или может быть выполнено с возможностью управления нагревателем или может быть выполнено с возможностью его конфигурирования для управления нагревателем (например, для нагрева одной или более из первой боковины, второй боковины и контактной стенки, например, для регулирования характеристик стенок шины в условиях пониженных температур, например, для минимизации гистерезисных потерь и максимизации изменения профиля шины). Средство управления может быть выполнено с возможностью управления средством накачивания и/или нагревателем или может быть выполнено с возможностью его конфигурирования для управления средством накачивания и/или нагревателем в зависимости от условий качения и/или в качестве реакции на параметры качения шины (например, измеренные одним или более датчиками). Таким образом, потери энергии в шине и/или от шины могут быть относительно уменьшены.
В случае, когда упоминается, что форма шины изменяется или может быть изменена, следует понимать, что это может включать изменение формы контактной стенки шины или одной или более ее частей.
Шина может представлять собой пневматическую шину. Шина может быть пригодной для использования для наземных транспортных средств и/или летательных аппаратов.
Согласно четвертому аспекту изобретения предложена шина, предназначенная для адаптации к условиям качения шины, при этом шина содержит первую и вторую боковины с контактной стенкой, проходящей между ними, при этом контактная стенка содержит протекторный браслет, расположенный на ее наружной поверхности, при этом протекторный браслет содержит первую часть, образованную из первого материала, и вторую часть, образованную из второго, другого материала.
В вариантах осуществления шинасогласно пятому аспекту изобретения может содержать множество камер, образованных в шине, и/или нагреватель, предназначенный для нагрева одной или более из первой боковины, второй боковины и контактной стенки.
В некоторых вариантах осуществления шина, имеющая указанную систему нагрева (например, нагреватель) в сочетании с множеством камер давления (например, многочисленными камерами), может иметь средство для изменения ее профиля (например, наружной формы) при одновременном получении преимуществ за счет способности к нагреву для оптимизации свойств резины в условиях низких температур для обеспечения минимальных гистерезисных потерь и максимального изменения профиля при оптимизированных смесях протектора (при его наличии), предназначенных для обеспечения большой боковой реактивной силы и предусмотренных в наружной части протектора для функционирования в режиме работы с нормальными эксплуатационными характеристиками, и смесях, обеспечивающих более высокое сопротивление износу и низкие потери энергии и предусмотренных в центральной части протектора для функционирования в экономичном режиме, при этом данное средство функционирует вместе с системой управления (например, средством управления или управляющим устройством при его наличии) и механизмом накачивания шины (например, средством накачивания при его наличии) для обеспечения оптимальной деформации и температуры с целью уменьшения потерь энергии в шине.
Согласно дополнительному аспекту изобретения предложен способ изготовления шины, описанной в данном документе.
Во избежание неопределенности любые из признаков, описанных в данном документе, применимы в равной степени для любого аспекта изобретения.
В пределах объема данной заявки в явной форме предусмотрено то, что различные аспекты, варианты осуществления, примеры и альтернативы, приведенные в предыдущих абзацах, в формуле изобретения и/или в нижеследующем описании и на чертежах, и, в частности, отдельные признаки/элементы вышеуказанного могут рассматриваться независимо или в любой комбинации. Признаки, описанные в связи с одним аспектом или вариантом осуществления изобретения, применимы для всех аспектов или вариантов осуществления, если такие признаки совместимы.
Варианты осуществления изобретения будут описаны далее только в качестве примера со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
Фиг.1 - схематическое сечение шины согласно варианту осуществления изобретения, установленной на ободе колеса;
Фиг.2 - выполненный с частичным разрезом вид в перспективе шины, показанной на фиг.1;
Фиг.3 - упрощенный схематический вид шины, показанной на фиг.1 и содержащей дополнительные компоненты; и
Фиг.4 - выполненный с частичным разрезом вид в перспективе шины согласно дополнительному варианту осуществления изобретения.
Далее рассматриваются фиг.1-3, на которых показана шина Т согласно варианту осуществления изобретения. Шина Т содержит первую и вторую боковины 1, 2 с контактной стенкой 3, проходящей между ними. Первая и вторая боковины 1, 2 и контактная стенка 3 содержат каркас С из слоев из эластомерного материала с герметизирующим слоем L, проходящим от края до края внутренней поверхности стенок для герметизации шины Т. Шина Т показана на фиг.1 установленной на ободе WR колеса.
Контактная стенка 3 содержит протекторный браслет 30 на ее наружной поверхности, содержащий первую, вторую и центральную части 30а, 30b, 30с протектора в данном варианте осуществления. Части 30а, 30b, 30с протектора выбраны для обеспечения относительно увеличенного коэффициента трения в данном варианте осуществления. В данном варианте осуществления первая и вторая части 30а, 30b протектора образованы из смеси материалов, имеющей относительно более низкую износостойкость и относительно более высокий коэффициент трения, чем смесь материалов, из которой образована центральная часть 30с протектора. Однако в вариантах осуществления части 30а, 30b, 30с протектора могут быть изготовлены из одной и той же смеси материалов.
В шине Т образовано множество камер 4, 5, 6. Основная камера 4 проходит от первой боковины 1 до второй боковины 2 и образует бульшую часть внутреннего объема шины Т в данном варианте осуществления. Боковые камеры 5 расположены с обеих сторон шины Т (например, примыкают к боковинам 1, 2). Центральные камеры 6 расположены между боковыми камерами 5 и рядом с контактной стенкой 3.
Боковые камеры 5 и центральные камеры 6 могут быть образованы с помощью любых подходящих средств. В некоторых вариантах осуществления камеры 5, 6 могут быть образованы отдельно и затем присоединены к внутренней поверхности каркаса шины Т. Несмотря на то, что показаны две боковые камеры 5 и три центральные камеры 6, может быть предусмотрено любое соответствующее число данных камер 5, 6, как будет понятно специалисту в данной области техники. В вариантах осуществления шина Т может не иметь боковых камер 5 и/или может не иметь центральных камер 6.
Шина Т дополнительно содержит нагреватель 7, который содержит нагревательный элемент 70 в данном варианте осуществления. Нагревательный элемент 70 заделан внутри контактной стенки и содержит брекерный элемент шины Т, который также придает жесткость конструкции шины Т. В данном варианте осуществления нагревательный элемент 70 функционально соединен с источником электроэнергии (непоказанным).
В данном варианте осуществления средство изоляции, содержащее изолирующий слой 8, расположено в контактной стенке 3 и расположено с возможностью защиты контактной стенки 3 от нагрева нагревательным элементом 70 при использовании. Например, изолирующий слой 8 может быть расположен с возможностью защиты контактной стенки 3 от расслаивания, вызываемого нагревом. Изолирующий слой 8 может быть образован из любого пригодного изоляционного материала, например, из полимера или ткани, обладающего (-ей) изолирующей способностью. В данном варианте осуществления изолирующий слой 8 проходит на всей ширине контактной стенки от первой боковины до второй боковины. В данном варианте осуществления изолирующий слой 8 расположен с возможностью уменьшения передачи тепла от нагревателя 7 к или по направлению к протекторному браслету 30 контактной стенки.
В данном варианте осуществления датчик 9 температуры расположен с возможностью измерения температуры контактной стенки 3. Датчик 9 температуры показан заделанным в контактную стенку 3 шины Т, однако это необязательно, и вместо этого датчик 9 температуры может быть расположен в любом подходящем месте для непосредственного измерения температуры контактной стенки 3. В вариантах осуществления может быть предусмотрено множество датчиков температуры, которые, например, могут быть расположены с возможностью измерения температуры различных частей шины Т (например, ее различных стенок 1, 2, 3). В вариантах осуществления датчик 9 температуры может быть расположен с возможностью измерения температуры первой и/или второй боковин помимо измерения или в качестве альтернативы измерению температуры контактной стенки 3. В данном варианте осуществления датчик 9 температуры представляет собой термопару.
При эксплуатации давление воздуха в камерах 4, 5, 6 изменяется посредством системы 40 накачивания, содержащей насос 40, который может представлять собой любой подходящий насос, например, поршневой насос. В данном варианте осуществления насос 40 расположен снаружи шины Т. Однако в вариантах осуществления насос 40 может быть расположен внутри шины Т.
Данный вариант осуществления содержит блок 20 управления, расположенный внутри или снаружи шины Т, который выполнен с возможностью регулирования давления текучей среды в камерах 4, 5, 6. Клапанная система 42 в шине Т избирательно обеспечивает возможность потока и предотвращает поток текучей среды, проходящий в камеры 4, 5, 6 и/или из камер 4, 5, 6, посредством чего обеспечивается возможность их накачивания и выпуска текучей среды из них. Блок 20 управления функционально соединен с насосом 40 системы 40 накачивания и с клапанной системой 42.
Шина Т может содержать коллектор 41 или другой узел для обеспечения сообщения по текучей среде, расположенный с возможностью направления потока текучей среды в камеры 5, 6 (и при необходимости в основную камеру 4) и/или из камер 5, 6 (и при необходимости из основной камеры 4) и к насосу 40/из насоса 40. Шина Т может содержать источник текучей среды (непоказанный), который может быть расположен с возможностью подачи текучей среды в камеры 4, 5, 6 и/или приема текучей среды из камер 4, 5, 6. Такой источник текучей среды может быть внешним или внутренним по отношению к шине Т и может содержать, например, контейнер под давлением.
Внутренние объемы камер 5, 6 могут быть образованы и/или выбраны такими, чтобы текучая среда при использовании могла перемещаться из одной камеры 5 в одну или более из остальных камер 5, 6 для накачивания указанных одной или более из остальных камер 5, 6 при отсутствии необходимости в доступе к текучей среде из основной камеры 4 или источника текучей среды (непоказанного). В качестве альтернативы или дополнения текучая среда может быть отобрана из основной камеры 4 и перераспределена по одной или более из камер 5, 6 (или наоборот). При использовании адаптируемых клапанов (например, трехходовых клапанов) сетка движения воздушных потоков между камерами 4, 5, 6 может быть упрошена. Передача давления от основной камеры 4 и/или к основной камере 4 может быть использована в качестве дополнительного источника текучей среды, например, при потребности в быстром изменении давления.
Шина Т может содержать датчик для определения параметра качения шины. Параметр качения может, например, представлять собой наклон вверх или вниз поверхности, по которой катится или может катиться шина (например, «собирается» катиться). Датчик может содержать акселерометр и/или средство формирования изображения, такое как одна или более камер. Блок 20 управления может получать данные о параметрах качения от датчика (например, о наклоне вверх или вниз поверхности, по которой катится шина) и может приводить в действие насос 40 для изменения давления в одной или более из камер 4, 5, 6.
При использовании датчик 9 температуры измеряет температуру контактной стенки 3 и передает эту информацию блоку 20 управления. Если температура контактной стенки 3 ниже пороговой температуры (например, заданной пороговой температуры), блок 20 управления приводит в действие нагреватель 7 для нагрева контактной стенки 3. Электроэнергия подается посредством электрического соединения к нагревательным элементам 70 нагревателя, которые вырабатывают тепло за счет резистивного нагрева. Нагретые нагревательные элементы 70 передают тепловую энергию контактной стенке 3 посредством теплопроводности и излучения. Наличие изолирующего слоя 8 предпочтительно обеспечивает уменьшение потерь тепла, выделяющегося из контактной стенки 3 в среду, окружающую шину Т (например, в поверхность, по которой катится шина Т). Посредством этого относительно уменьшается количество требуемой тепловой энергии, и, следовательно, нагрев контактной стенки 3 до заданной температуры (например, пороговой температуры) предпочтительно является относительно более быстрым и требует относительно уменьшенного количества подаваемой электроэнергии. Нагреватель может потреблять электрическую мощность, составляющую приблизительно 1 кВт. Кроме того, изолирующий слой 8 может предпочтительно обеспечивать улучшение распределения тепла по контактной стенке 3 шины Т за счет содействия удерживанию тепловой энергии в ней. Кроме того, наличие изолирующего слоя 8 может обеспечивать уменьшение передачи тепла от нагревателя 7 к протекторному браслету 30, что способствует сохранению его жесткости и, следовательно, его сцепления с поверхностью качения. Кроме того, изолирующий слой 8 может обеспечить уменьшение частоты возникновения расслаивания шины Т за счет относительного уменьшения (по отношению к шине Т, не имеющей такого изолирующего слоя 8) потока тепловой энергии через слои шины Т.
Когда измеренная температура контактной стенки 3 меньше или равна пороговой температуре, блок 20 управления осуществляет управление нагревателем 7 для прекращения нагрева контактной стенки 3. Нагрев контактной стенки 3 (и/или первой боковины 1 и/или второй боковины 2) предпочтительно обеспечивает относительное уменьшение изменения давления, необходимого в камерах 5, 6 для обеспечения заданной степени изменения наружной формы шины Т. Соответственно, относительно менее мощный насос 40 может быть использован и/или меньшее количество энергии может потребоваться для работы насоса 40. Кроме того, авторы изобретения установили, что шина Т в большей степени реагирует на изменения давления в камерах 5, 6 в условиях пониженных температур, например, когда температура окружающего воздуха является относительно низкой (например, ниже 10 градусов Цельсия), или когда шина Т не катилась по поверхности в течение длительного промежутка времени, например, когда транспортное средство, к которому присоединена шина, было неподвижным в течение длительного промежутка времени (например, стояло на стоянке всю ночь).
В вариантах осуществления блок 20 управления может быть выполнен с возможностью управления шиной Т в соответствии с различными режимами эксплуатации. Например, блок 20 управления может быть выполнен с возможностью «переключения» шины Т между различными режимами эксплуатации, такими как экономичный режим, режим работы с нормальными эксплуатационными характеристиками и режим движения по бездорожью.
В экономичном режиме основная камера 4 может иметь относительно высокое давление, и боковые и/или центральные камеры 5, 6 могут иметь относительно более низкое давление, что способствует контакту центральной части 30с протекторного браслета 30 с поверхностью, по которой катится шина Т, при одновременной минимизации контакта первой и второй частей 30а, 30b протекторного браслета 30 с указанной поверхностью. Материал первой и второй частей 30а, 30b протекторного браслета 30, имеющий более низкую износостойкость, предпочтительно может быть по меньшей мере частично защищен от износа, вызываемого поверхностью, по которой катится шина. Кроме того, сопротивление шины Т качению по поверхности может быть относительно уменьшено вследствие уменьшенного контакта поверхности с материалом первой и второй частей 30а, 30b, который имеет относительно более высокий коэффициент трения. Соответственно, расходы на эксплуатацию транспортного средства (например, затраты энергии) могут быть относительно снижены в данном режиме.
В режиме работы с нормальными эксплуатационными характеристиками боковая камера 5 (и при необходимости одна или более из центральных камер 6) могут иметь относительно более высокое давление (чем в экономичном режиме). В вариантах осуществления основная камера 4 может иметь относительно сниженное давление. За счет данного распределения давления наружная форма шины Т может быть изменена для относительного увеличения контакта первой и второй частей 30а, 30b протекторного браслета 30 с поверхностью, по которой катится шина Т. За счет данной конфигурации предпочтительно могут быть обеспечены дополнительное сцепление шины Т с поверхностью и жесткость шины Т вследствие относительно более высокого коэффициента трения материала, из которого образованы первая и вторая части 30а, 30b протекторного браслета 30. Такой режим может быть особенно предпочтительным во время движения на повороте, сильного торможения, ускорения и тому подобного, когда шина Т может подвергаться воздействию относительно больших сил, обусловленных трением о поверхность, по которой она катится. Как будет понятно, давление в камерах 4, 5, 6 может быть изменено так, что бульшая часть первой части 30а протекторного браслета 30 будет находиться в контакте с поверхностью, по которой катится шина Т, по сравнению со второй частью 30b протекторного браслета 30, или наоборот (например, при движении на повороте).
В режиме движения по бездорожью центральные камеры 6 (и при необходимости боковые камеры 5) могут иметь относительно низкое давление (например, более низкое, чем в экономичном режиме и режиме работы с нормальными эксплуатационными характеристиками), в то время как основная камера 4 может иметь относительно высокое давление (по отношению к центральным камерам 6 и боковым камерам 5). Таким образом, контактная стенка 3 может легче и быстрее деформироваться при контакте с неровностями и/или объектами на поверхности, по которой катится шина Т. Это может предпочтительно уменьшить воздействие неровности поверхности и, следовательно, повысить комфорт водителя и пассажиров транспортного средства, к которому присоединена шина Т. Кроме того, сцепление шины Т с неровной поверхностью может быть относительно увеличено за счет такого распределения давлений в камерах 4, 5, 6.
Далее рассматривается фиг.4, на которой показана шина 1Т согласно дополнительному варианту осуществления изобретения, при этом элементы, аналогичные элементам, описанным в связи с шиной Т, показанной на фиг.1 и 2, обозначены аналогичными ссылочными позициями с цифрой 1, стоящей впереди, и не будут дополнительно описаны в данном документе. Шина 1Т, показанная на фиг.4, отличается от шины, показанной на фиг.1 и 2, тем, что предусмотрены только две центральные камеры 16.
Специалистам в данной области техники будет понятно, что возможен ряд модификаций вышеуказанных вариантов осуществления без отхода от объема изобретения. Например, хотя нагреватель 7 показан как содержащий нагревательный элемент 70, содержащий брекерный элемент шины, это необязательно, и вместо этого нагревательный элемент 70 может быть предусмотрен в дополнение к брекерному элементу или вместо него. В альтернативном варианте нагреватель 7 может содержать альтернативное средство для нагрева первой боковины 1, второй боковины 2 и/или контактной стенки 3. Например, в вариантах осуществления нагреватель 7 может содержать каналы, по которым проходит нагретая среда (например, нагретая текучая среда) для теплообмена с первой боковиной 1, второй боковиной 2 и/или контактной стенкой 3.
В качестве дополнения или альтернативы в вариантах осуществления шина 1, 1Т может быть выполнена без камер 5, 6, 15, 16.
В качестве дополнения или альтернативы в вариантах осуществления шина 1, 1Т может не включать в себя изолирующий слой 8. В качестве дополнения или альтернативы, несмотря на то, что средство изоляции содержит изолирующий слой 8, описанный как расположенный с возможностью уменьшения передачи тепла от нагревателя 7 к протекторному браслету 30 и проходящий на всей ширине контактной стенки 3 от первой боковины 1 до второй боковины 2, это необязательно, и вместо этого изолирующий слой 8 (или другое соответствующее средство изоляции) может проходить только на части ширины контактной стенки 3 между первой и второй боковинами 1, 2 и/или может быть расположен (-о) с возможностью уменьшения передачи тепла от нагревателя 7 только к центральной части 30с протекторного браслета 30 или только к первой и/или второй частям 30а, 30b протекторного браслета 30.
В качестве дополнения или альтернативы в вариантах осуществления шина 1, 1Т может не включать в себя протекторный браслет 30.
В качестве дополнения или альтернативы, несмотря на то, что датчик 9 температуры описан как представляющий собой термопару, это необязательно, и вместо этого датчик 9 температуры может представлять собой датчик температуры любого подходящего типа, такой как термопреобразователь сопротивления (например, термистор), инфракрасный излучатель, биметаллическое устройство, жидкостное устройство и тому подобное. В качестве дополнения или альтернативы, несмотря на то, что датчик 9 температуры описан как обеспечивающий непосредственное измерение температуры контактной стенки 3, это необязательно, и вместо этого датчик 9 температуры может осуществлять косвенное измерение температуры контактной стенки 3, например, посредством измерения температуры нагревательного элемента 70 и/или компонента, соседнего с контактной стенкой 3. В некоторых вариантах осуществления датчик 9 температуры может быть выполнен с возможностью определения сопротивления нагревательного элемента, исходя из которого может быть вычислено удельное сопротивление нагревательного элемента (при наличии данных о его длине и площади поперечного сечения). Температура нагревательного элемента 70 может быть вычислена исходя из рассчитанного удельного сопротивления или из справочной таблицы с данными по температуре в зависимости от удельного сопротивления нагревательного элемента, которые были определены ранее.
Специалистам в данной области техники также будет понятно, что множество комбинаций вышеупомянутых признаков и/или элементов, показанных на приложенных чертежах, обеспечивают явные преимущества по отношению к предшествующему уровню техники и, следовательно, находятся в пределах объема изобретения, описанного в данном документе.