ШИНА
TYRE

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к шине, имеющей участок протектора для вступления в контакт с поверхностью дороги.
Уровень техники
Резина, обладая вязкоэластичностью, проявляет свойство гистерезиса. Соответственно, протектор шины вследствие повторных деформаций и сжатий, ассоциированных с движениями качения, генерирует теплоту. Увеличение количества резины, образующей протектор, приводит к увеличению гистерезисных потерь, обусловленных изгибными деформациями и сдвиговыми деформациями во время движений качения шины. По этой причине шина, имеющая протектор большей толщины, имеет тенденцию нагреваться в большей степени. В частности, большая шина, применяемая для больших транспортных средств, используемых в карьерах, на строительных площадках или тому подобных объектах, имеет характерное свойство, заключающееся в том, что шина склонна вырабатывать тепло, поскольку такая большая шина требует не только большого количества используемой в ней резины, но и используется в сильно нагруженном состоянии, на плохих дорожных покрытиях и при сложных тяговых режимах, повторяющихся при этом деформациях и сжатиях. Если шина нагревается до высокой температуры во время движения транспортного средства, такое повышение температуры вызывает проблемы, такие как отсоединение (отделение) резины, составляющей участок протектора, от слоев брекера, и приводит к укорачиванию цикла замены шины.
Соответственно, до сих пор известен метод, в соответствии с которым в участке протектора в направлении ширины протектора сформированы подканавки, причем количество резины как источника выработки тепла уменьшено, а площадь поверхности участка протектора увеличена так, чтобы способствовать излучению тепла из участка протектора (РТL1, например).
[PTL1] Публикация Японской патентной заявки номер 2003-205706, фиг. 1 и т.д.
Раскрытие изобретения
Тем не менее, обычная шина имеет следующие проблемы. В частности, хотя излучение тепла и может стимулироваться формированием боковых участков канавок (подканавок), пересекающихся с окружным направлением шины и при этом увеличивающих площадь канавок, такое увеличение площади канавок приводит к снижению прочности протектора и снижению его устойчивости к истиранию. Поскольку эффективность тепловой радиации шины и прочность шины являются предметом компромисса, существует предел в обеспечении эффективности теплового излучения путем увеличения площади канавок.
С учетом отмеченного выше, объектом настоящего изобретения является предоставление шины, которая способна надежно увеличить эффективность теплового излучения без причинения ущерба прочности участка протектора и его сопротивлению истиранию.
С целью решения вышеназванных проблем, шина (пневматическая шина 1) согласно первому признаку настоящего изобретения включает в себя участок протектора (участок 13 протектора) для вступления в контакт с поверхностью дороги. Сущность изобретения состоит в следующем. В участке протектора сформированы участок боковой канавки (боковая канавка 40А), простирающийся в направлении пересечения с окружным направлением шины, и контактный участок (блок 100 контактного участка), выделенный участком боковой канавки. Контактный участок имеет: поверхность контакта с грунтом (поверхность 100S контакта с грунтом) для вступления в контакт с поверхностью дороги; боковую поверхность (боковая поверхность 101), сформированную на внешней в направлении ширины протектора стороне контактного участка; поверхность боковой канавки (поверхность 103 боковой канавки), представляющую собой стенку канавки участка боковой канавки, сформированную в окружном направлении шины на одном конце контактного участка, и суживающуюся поверхность (суживающаяся поверхность 100R), которая пересекает поверхность контакта с грунтом, боковую поверхность и поверхность боковой канавки в угловом участке (угловой участок 100А), сформированном поверхностью контакта с грунтом, боковой поверхностью и поверхностью боковой канавки.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 - перспективный вид пневматической шины одного из вариантов осуществления.
Фиг. 2 - вид пневматической шины данного варианта осуществления в поперечном сечении, сделанном в направлении ширины протектора и в диаметральном направлении шины.
Фиг. 3 - увеличенный перспективный вид, показывающий участок протектора пневматической шины увеличенным образом.
Фиг. 4 - увеличенный перспективный вид, показывающий блок контактного участка пневматической шины в увеличенной форме.
Фиг. 5 - вид участка протектора в плане, который виден из направления стрелки А на фиг. 3.
Фиг. 6 - вид участка протектора в плане, который виден из направления стрелки А на фиг. 3.
Фиг. 7 - вид пневматической шины в плане, показанный в качестве одного из модифицированных вариантов осуществления, видимый из направления, перпендикулярного ее участку протектора.
Фиг. 8 - вид пневматической шины в плане, показанный в качестве данного модифицированного варианта осуществления, видимый из направления, перпендикулярного ее участку протектора.
Фиг. 9 - представляет в увеличенной форме увеличенные перспективные виды, которые показывают блоки контактного участка пневматических шин согласно другим вариантам осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 10 - представляет увеличенные перспективные виды, которые показывают блоки контактного участка пневматических шин согласно еще и другим вариантам осуществления настоящего изобретения в увеличенной форме.
Фиг. 11(а) - перспективный вид, показывающий основные принципы имитационной модели в сравнительной оценке 1 настоящего изобретения, фиг. 11(b) - увеличенный перспективный вид, показывающий основные принципы имитационной модели в сравнительной оценке 1 настоящего изобретения и фиг. 11(с) - график, показывающий результаты имитационной модели в сравнительной оценке 1 настоящего изобретения.
Фиг. 12(а) - увеличенный вид, показывающий участок протектора пневматической шины сравнительного примера в сравнительной оценке 2 настоящего изобретения, видимый сбоку протектора, и фиг. 12(b) - увеличенный вид, показывающий участок протектора пневматической шины примера в сравнительной оценке 2 настоящего изобретения, видимый сбоку протектора.
Фиг. 13 - перспективный вид, показывающий общие принципы имитационной модели в сравнительной оценке 3 настоящего изобретения.
Фиг. 14 - график, показывающий результаты имитации в сравнительной оценке 3 настоящего изобретения.
Осуществление изобретения
Осуществление пневматической шины 1 согласно настоящему изобретению будет описано со ссылкой па рисунки. В частности, описания будут приведены для (1) конфигурации пневматической шины, (2) конфигурации контактных участков, (3) действия и эффектов и (4) модифицированного примера.
В нижеследующих описаниях рисунков одинаковые или аналогичные компоненты обозначены одинаковыми или аналогичными ссылочными позициями. Следует учесть, к тому же, что рисунки являются лишь схематичными и размерные отношения и т.п. отличаются от таковых в реальности. Конкретные размеры и т.п., следовательно, должны рассматриваться с учетом следующих описаний. Кроме того, размерные отношения и пропорции на разных рисунках могут отличаться.
Фиг. 1 является перспективным видом пневматической шины 1 одного из вариантов осуществления. Фиг. 2 является видом поперечного сечения пневматической шины 1, сделанного вдоль направления tw ширины шины и диаметрального направления td шины. Пневматическая шина 1 этого варианта осуществления вместо воздуха может быть наполнена инертным газом, таким как газообразный азот.
Как показано на фиг. 1, пневматическая шина 1 имеет бортовые участки 11 для вхождения в контакт с ободом, участки 12 боковой стенки, образующие боковые поверхности шины, участок протектора 13 для вступления в контакт с поверхностью дороги и участки 14 контрфорса, каждый из которых расположен между соответствующим участком 12 боковой стенки и участком 13 протектора.
Участки 14 контрфорса являются участками, расположенными в диаметральном направлении шины на продолжении участков 12 боковой стенки и слитно с боковыми поверхностями участка 13 протектора. Каждый из участков 14 контрфорса простирается в диаметральном направлении td шины внутрь от концевого участка 13е протектора, расположенного на внешней в направлении tw ширины протектора стороне участка протектора 13. Внутреннее положение участка 14 контрфорса в диаметральном направлении td шины эквивалентно самой внутренней в диаметральном направлении td шины стороне каждого положения, при котором соответствующая боковая канавка (боковая канавка 40А) открывается в концевой участок 13е протектора. Участки 14 контрфорса являются участками, которые не вступают в контакт с грунтом во время нормального передвижения.
Окружные канавки 20А и 20В, простирающиеся в окружном направлении tc шины, сформированы в участке 13 протектора. Окружные контактные участки 30А, 30В и 30С, выделенные окружными канавками 20А и 20В, также сформированы в нем.
Боковые канавки 40А, простирающиеся в направлении, пересекающемся с окружным направлением tc шины, сформированы в окружном контактном участке 30А. Боковые канавки 40В, простирающиеся в направлении пересечения с окружным направлением tc шины, сформированы в окружном контактном участке 30В. Боковые канавки 40С, простирающиеся в направлении пересечения с окружным направлением tc шины, сформированы в окружном контактном участке 30С. В рассматриваемом варианте осуществления, блоки 100, 110 и 120 контактного участка сформированы путем сегментирования окружных контактных участков 30А, 30В и 30С боковыми канавками 40А, 40В и 40С. Кроме того, боковые канавки 40А, 40В и 40С сообщаются с окружными канавками 20А и 20В. В данном случае, боковые канавки 40А открыты в сторону концевого участка 13е протектора.
Пневматическая шина 1 имеет каркасный слой 51, который образует несущую конструкцию пневматической шины 1. Внутренний вкладыш 52, который является в высокой степени воздухонепроницаемым резиновым слоем, соответствующим камере, находится в диаметральном направлении td шины на внутренней стороне каркасного слоя 51. Оба конца каркасного слоя 51 поддержаны парой бортов 53.
Слои брекера 54 расположены на внешней в диаметральном направлении td шины стороне каркасного слоя 51. Слои брекера 54 представлены первым слоем брокера 54а и вторым слоем брекера 54b, которые сформированы путем покрытия стальных жгутов резиной. Стальные жгуты, образующие как первый слой брекера 54а, так и второй слой брекера 54b, расположены под заданным углом к экваториальной линии CL шины. Участок 13 протектора расположен на внешнем в диаметральном направлении td шины слое брекера 54 (первый слой брекера 54а и второй слой брекера 54b).
Расстояние между двумя концевыми участками (концевыми участками 13е протектора) участка 13 протектора пневматической шины 1 будет обозначаться ТМ. В рассматриваемом варианте осуществления, два конца участка 13 протектора представляют собой два в направлении tw ширины протектора конца площади контакта с грунтом в состоянии, когда шина находится в контакте с поверхностью дороги. Под состоянием, когда шина находится в контакте с поверхностью дороги, понимается, например, состояние, когда шина присоединена к номинальному ободу и к шине приложены номинальное внутреннее давление и номинальная нагрузка. В рассматриваемом случае, номинальным ободом является стандартный обод для соответствующего размера, установленного в ежегоднике JATWA (The Japan Automobile Tyre Manufactures Association, Inc. - Корпорация «Японская Ассоциация производителей автомобильных шин»), 2008 г. Номинальное внутреннее давление обозначает давление воздуха, соответствующее максимальной нагрузке согласно ежегоднику JATWA, 2008 г. Номинальная нагрузка обозначает нагрузку, эквивалентную максимальной допустимой нагрузке в случае выбора односкатного колеса согласно ежегоднику, JATWA, 2008 г. За пределами Японии, стандарты для определения вышеупомянутых параметров определены промышленными стандартами, которые действуют в регионах, где применимые шины изготовлены или используются. Такие стандарты включают, например, «The Tire and Rim Association Inc. Year Book» (ежегодник корпорации «Ассоциация по шинам и ободом) в Соединенных Штатах Америки и «The European Tire and Rim Technical Organization Standards Manual» (Руководство по стандартам Европейской технической организации по шинам и ободом) в Европе.
В рассматриваемом варианте осуществления, полагается, что пневматической шиной 1 является, например, радиальная шина, имеющая аспектное отношение 80% или меньше, диаметр обода 57" или больше, несущую способность 60 т или больше и коэффициент загрузки (k-коэффициент) 1,7 или больше. Обратите внимание, что пневматическая шина 1 не ограничивается лишь вышеупомянутой шиной.
Фиг. 3 является увеличенным перспективным видом, показывающим участок 13 протектора пневматической шины 1 в увеличенной форме. Фиг. 4 является увеличенным перспективным видом, показывающим блок 100 контактного участка в увеличенной форме. Фиг. 5 и 6 являются видами в плане блоков контактного участка, которые рассматриваются из направления стрелки А на фиг. 3.
Каждый блок 100 контактного участка сформирован путем разделения на части окружного контактного участка 30А боковыми канавками 40А. Блок 100 контактного участка имеет: поверхность 100S контакта с грунтом, которая вступает в контакт с поверхностью дороги; боковую поверхность 101, сформированную на внешней в направлении tw ширины протектора стороне блока 100 контактного участка; боковую поверхность 102, расположенную на внутренней в направлении tw ширины протектора стороне блока 100 контактного участка; поверхность 103 боковой канавки, образующую стенку канавки боковой канавки 40А, сформированной на одной в окружном направлении tc шины стороне блока 100 контактного участка, и поверхность 104 боковой канавки, образующую стенку канавки боковой канавки 40А, сформированную на другой в окружном направлении tc шины стороне блока 100 контактного участка. Кроме того, блок 100 контактного участка имеет суживающуюся поверхность 100R, которая пересекает поверхность 100S контакта с грунтом, боковую поверхность 101 и поверхность 103 боковой канавки на угловом участке 100А, сформированном поверхностью 100S контакта с грунтом, боковой поверхностью 101 и поверхностью 103 боковой канавки. В данном случае, угловой участок 100А образует концевой участок 13е протектора участка 13 протектора, описанного выше.
Боковая поверхность 101 сформирована на граничащей с участком 14 контрфорса стороне блока 100 контактного участка. Боковая поверхность 101 простирается в окружном направлении tc шины. Боковая поверхность 101 слитна с поверхностями 103 и 104 боковой канавки блока 100 контактного участка, которые образуют стенки боковой канавки 40А. Боковая поверхность 102 сформирована расположенной в направлении tw ширины протектора напротив боковой поверхности 101. Боковая поверхность 102 образует стенку канавки окружной канавки 20А, которая сопряжена с внутренней в направлении tw ширины шины стороной блока 100 контактного участка.
Поверхность 103 боковой канавки простирается в направлении tw ширины протектора. Поверхность 103 боковой канавки расположена на одной в окружном направлении tc шины стороне блока 100 контактного участка. Поверхность 104 простирается в направлении tw ширины протектора. Поверхность 104 боковой канавки расположена на другой в окружном направлении tc шины стороне блока 100 контактного участка.
Суживающаяся поверхность 100R простирается в окружном направлении tc шины в угловом участке 100А, сформированном поверхностью 100S контакта с грунтом и боковой поверхностью 101. Суживающаяся поверхность 100R наклоняется внутрь в диаметральном направлении td шины к одной стороне окружного направления tc шины в свете поперечного сечения блока 100 контактного участка в окружном направлении tc шины и в диаметральном направлении td шины. Суживающаяся поверхность 100R также наклоняется внутрь в диаметральном направления td шины к внешней стороне направления tw ширины протектора в свете поперечного сечения блока 100 контактного участка в направлении tw ширины протектора и диаметрального направлении td шины.
В частности, суживающаяся поверхность 100R сформирована таким образом, чтобы снять вершину, где пересекаются поверхность 100S контакта с грунтом, боковая поверхность 101 и поверхность 103 боковой канавки. Другими словами, суживающаяся поверхность 100R сформирована таким образом, чтобы иметь, по меньшей мере, по одной стороне на поверхности 100S контакта с грунтом, боковой поверхности 101 и поверхности 103 боковой канавки.
В направлении Tw ширины протектора из боковой поверхности 101 и боковой поверхности 100 блока контактного участка, 102 суживающаяся поверхность 100R имеет сторону на боковой поверхности 101, но не имеет стороны на боковой поверхности 102. То есть в направлении Tw ширины протектора из расположенных напротив друг друга боковой поверхности 101 и боковой поверхности 102 блока 100 контактного участка, вторая боковая поверхность (боковая поверхность 102) не пересекает суживающуюся поверхность 100R.
Кроме того, в окружном направлении Тс шины блока из поверхности 103 боковой канавки и поверхности 104 боковой канавки 100 контактного участка, суживающаяся поверхность 100R имеет сторону на поверхности 103 боковой канавки, но не имеет стороны на поверхности 104 боковой канавки. То есть из расположенных напротив друг друга в окружном направлении Тс шины поверхности 103 боковой канавки и поверхности 104 боковой канавки блока 100 контактного участка вторая (поверхность 104 боковой канавки) не пересекает суживающуюся поверхность 100R.
При формировании суживающейся поверхности 100R как описано выше, больше вероятность того, что воздух, движущийся вдоль суживающейся поверхности 100R во время вращения пневматической шины 1 сталкивается с поверхностью 104 боковой канавки другого блока 100 контактного участка, который является смежным в окружном направлении Тс шины. Другими словами, больше вероятность того, что воздух, движущийся вдоль суживающейся поверхности 100R, будет захвачен в боковой канавке 40А, которая в окружном направлении Тс шины является смежной с блоком 100 контактного участка.
В рассматриваемом варианте осуществления, форма суживающейся поверхности 100R является планарной. В частности, поверхность 100R имеет такую форму, которая простирается линейно в свете поперечного сечения в окружном направлении tc шины и диаметральном направлении td шины или в свете поперечного сечения в направлении tw ширины протектора и диаметрального направления td шины.
2
К тому же, как показано на фиг. 4, если полагают плоскость Sv, которая проходит: через вершину Р2, где пересекаются суживающаяся поверхность 100R, контактная поверхность 100S и боковая поверхность 101; через вершину Р1, где пересекаются суживающаяся поверхность 100R, контактная поверхность 100S и поверхность 103 боковой канавки; и через вершину Р3, где пересекаются суживающаяся поверхность 100R, боковая поверхность 101 и поверхность 104 боковой канавки, угол θ1, образованный между плоскостью Sv и поверхностью 100S контакта с грунтом, находится в диапазоне 0°<θ1<45°. Как альтернатива, угол θ2, образованный между плоскостью Sv и боковой поверхностью 101, находится в диапазоне 0°<θ2<45°. Другими словами, лишь один из углов θ1 и θ2 должен быть в диапазоне 0°<θ1 (или θ2)<45°. Более предпочтительно, угол θ1 (или угол θ2) находится в диапазоне 10°<θ1 (или θ)<30°. В рассматриваемом варианте осуществления, поскольку форма суживающейся поверхности 100R является планарной формой, суживающаяся поверхность 100R и плоскость Sv являются одной и той же плоскостью.
Между тем, как показано на фиг. 4, угол θ1 может быть определен как угол, образованный между прямой линией, простирающейся параллельно суживающейся поверхности 100R (плоскости Sv) и являющейся перпендикулярной к концевому участку 100R1, сформированному суживающейся поверхностью 100R и поверхностью 100S контакта с грунтом, и прямой линией, простирающейся параллельно контактной поверхности 100S и являющейся перпендикулярной концевому участку 100R1. Кроме того, угол θ1 может быть также объяснен как угол наклона суживающейся поверхности 100R (плоскости Sv) к поверхности 100S контакта с грунтом. Следует отметить, что в рассматриваемом варианте осуществления концевой участок 100R1 расположен на прямой линии на плоскости Sv, линии, соединяющей вершину Р1 и вершину Р2.
Между тем, угол θ2 может быть определен как угол, образованный между прямой линией, простирающейся параллельно суживающейся поверхности 100R (плоскости Sv) и являющейся перпендикулярной к концевому участку 100R2, сформированному суживающейся поверхностью 100R и боковой поверхностью 101, и прямой линией, простирающейся параллельно боковой поверхности 101 и являющейся перпендикулярной к концевому участку 100R2. Кроме того, угол θ2 может быть также объяснен как угол наклона суживающейся поверхности 100R (плоскости Sv) к боковой поверхности 101. В рассматриваемом варианте осуществления концевой участок 100R2 расположен на прямой линии на плоскости Sv, линии, соединяющей вершину Р2 и вершину Р3.
Суживающаяся поверхность 100R предпочтительно сформирована таким образом, что расстояние L2 между вершиной Р1 и вершиной Р3 в диаметральном направлении td шины длиннее, чем расстояние L1 между вершиной Р1 и вершиной Р2 в направлении tw ширины протектора. Это необходимо по следующей причине. В частности, вследствие принятия расстояния L2 длиннее, чем расстояние L1, есть вероятность, что суживающаяся поверхность 100R дольше остается ровной по мере увеличения истирания блока 100 контактного участка с поверхности 100S контакта с грунтом. Короче, устойчивость эффектов суживающейся поверхности 100R может быть повышена. В данном случае, более предпочтительно, чтобы расстояние L2 было равным или больше 50 мм.
В пневматической шине 1, блок 100 контактного участка имеет суживающуюся поверхность 100R на угловом участке 100А, сформированном поверхностью 100S контакта с грунтом и боковой поверхностью 101, расположенную с внешней стороны в направлении tw ширины протектора, и таким образом, чтобы пересекать поверхность 100S контакта с грунтом, боковую поверхность 101 и поверхность 103 боковой канавки.
По этой причине, как показано на фиг. 5, когда пневматическая шина вращается во вращательном направлении tr1, поток AR воздуха (относительный ветер) в противоположном вращательному направлению tr1 направлении, который имеет место относительно вращения пневматической шины 1, сталкивается с поверхностью 104 боковой канавки блока 100 контактного участка, расположенной вниз по течению во вращательном направлении, и поток AR воздуха направлен к соответствующей боковой канавке 40А. Поэтому, как следствие, создается поток AR воздуха от боковой стороны 101 блока 100 контактного участка к боковой канавке 40А. Другими словами, окружающий пневматическую шину 1 воздух поступает в боковую канавку 40А, так что объем воздушного потока, протекающего в боковой канавке 40А, может быть увеличен. Следовательно, в пневматической шине 1, коэффициент теплопередачи внутри каждой боковой канавки 40А увеличен, так что температура каждого блока 100 контактного участка может быть снижена. Кроме того, можно уменьшить температуру протектора 13.
Между тем, как показано на фиг. 6, когда пневматическая шина 1 вращается во вращательном направлении tr2, вращением пневматической шины 1 создается поток AR воздуха (относительный ветер) вдоль боковой поверхности 101. Поэтому в направлении tw ширины протектора стимулируется отток воздуха из соответствующей боковой канавки 40А наружу, так что объем потока воздуха, протекающий в боковой канавке 40А, может быть увеличен. Следовательно, коэффициент теплопередачи внутри каждой боковой канавки 40А увеличен, так что температура каждого блока 100 контактного участка может быть снижена. Кроме того, можно уменьшить температуру участка 13 протектора.
Как описано выше, пневматическая шина 1 рассматриваемого варианта осуществления может увеличить интенсивность излучения тепла без использования методов обычных технологий, таких как увеличение площади канавок. Другими словами, пневматическая шина 1 может увеличить интенсивность излучения тепла без ущерба для прочности протектора и устойчивости его к истиранию.
Между тем, в пневматической шине 1, угол θ1, образованный между плоскостью Sv, проходящей через вершины Р1-Р3 суживающейся поверхности 100R, и поверхностью 100S контакта с грунтом, находится в диапазоне 0°<θ1<45°. Как альтернатива, угол θ2, образованный между плоскостью Sv и боковой поверхностью 101, находится в диапазоне 0°<θ2<45°.
Если угол θ1 (или θ2) становится равным или больше 45°, воздух, протекающий над поверхностью каждой суживающейся поверхности 110R, с вероятностью отделится от нее и объем потока воздуха, протекающего в каждой боковой канавке 40А, вряд ли увеличится. Другими словами, способствовать уменьшению температуры участка 13 протектора можно путем установления угла θ1 (или θ2) в вышеупомянутом диапазоне. В данном случае, описание ситуации, когда угол θ1 (или θ2) равен или меньше 0°, проводиться не будет, поскольку это имеет место, когда не сформирована суживающаяся поверхность 100R.
Между тем, в пневматической шине 1 рассматриваемого варианта осуществления, каждая боковая канавка 40А сообщается с окружной канавкой 20А. Соответственно, воздух, поступивший в боковую канавку 40А, или вышедший из боковой канавки 40А, циркулирует в окружном направлении tc шины внутри окружной канавки 20А. Таким образом, можно еще больше уменьшить температуру участка 13 протектора.
К тому же, в пневматической шине 1 рассматриваемого варианта осуществления форма суживающейся поверхности 100R является планарной формой. Соответственно имеющей такую конфигурацию шине 1, воздух, двигающийся вдоль суживающейся поверхности 100R, может быть превращен в менее склонный к отклонению, чем в случае, когда форма суживающейся поверхности 100R преобразована в такую, которая выдается во внешнюю сторону блока 100 контактного участка. С другой стороны, может быть снижено уменьшение объема блока 100 контактного участка по сравнению со случаем, когда форма суживающейся поверхности 100R превращена в такую форму, которая вдается во внутреннюю сторону блока 100 контактного участка. Соответственно, пневматическая шина 1 может также препятствовать уменьшению срока ее службы до износа и обеспечить прочность ее блоков контактного участка.
Кроме того, в пневматической шине 1 рассматриваемого варианта осуществления каждая из суживающихся поверхностей 100R сформирована на стороне участка 14 контрфорса блока 100 контактного участка. В частности, суживающаяся поверхность 100R сформирована в направлении tw ширины протектора на самой внешней стороне участка 13 протектора. Имеющая такую конфигурацию шина 1 может захватывать воздух, двигающийся вдоль поверхностей участков 14 контрфорса пневматической шины в боковые канавки 40А. Другими словами, даже когда температура протектора 13 увеличена вследствие вращения шины, воздух, имеющий температуру ниже, чем температура участка 13 протектора, может быть захвачен в участок 13 протектора. Следовательно, температура протектора может быть еще более существенно снижена.
z
Фиг. 7 и 8 являются видами в плане пневматической шины 2, показанной в качестве модифицированного примера осуществления, наблюдаемыми из перпендикулярного к ее участку протектора направления. Фиг. 7 и 8 являются схематическими диаграммами для объяснения потоков AR воздуха, которые имеют место, когда пневматическая шина 2 вращается во вращательном направлении tr1. В пневматической шине 2, показанной в качестве модифицированного примера 1, боковые канавки 41А наклонены к линиями направления ширины протектора, которые идут вдоль направления tw ширины протектора. Для большей точности, центральная линия In каждой боковой канавки 41А вдоль продольного направления боковой канавки 41А, сформированной в окружном контактном участке 30А, наклонена под углом θ к соответствующей направлению ширины протектора линии TL вдоль направления tw ширины протектора.
Каждый блок 200 контактного участка, очерченный окружной канавкой 20А и боковой канавкой 41А, имеет поверхность 200S контакта с грунтом, боковую поверхность 201 на стороне участка 14 контрфорса, боковую поверхность 202, расположенную напротив боковой поверхности 201, поверхность 203 боковой канавки в окружном направлении tc шины на одной стороне блока 200 контактного участка, поверхность 204 боковой канавки в окружном направлении tc шины на другой стороне блока 200 контактного участка и суживающуюся поверхность 200R, которая пересекает контактную поверхность 200S, боковую поверхность 201 и поверхность 203 боковой канавки.
а
b
а
b
Когда наклоненная боковая канавка 41А сформирована, как описано выше, угол θ, образованный между боковой поверхностью 201, которая пересекает суживающуюся поверхность 200R и поверхность 203 боковой канавки, которая пересекает суживающуюся поверхность 200R, является преимущественно тупым углом. В частности, если сформирована наклонная боковая канавка 41А, угол θ, образованный между боковой поверхностью 201 и поверхностью 204 боковой канавки, становится острым углом. Предпочтительно, что суживающася поверхность 200R пересекают боковая поверхность 201 и поверхность 203 боковой канавки, которые образуют между собой тупой угол θ, вместо пересечения боковой стороны 201 и поверхности 204 боковой канавки, которые образуют между собой острый угол θ.
Это обусловлено следующей причиной. В частности, если пневматическая шина 2 вращается во вращательном направлении tr1, как показано на фиг. 7, поток воздуха (относительный ветер) AR, сталкивается с поверхностью 204 блока 200 контактного участка, расположенной вниз по течению во вращательном направлении tr1 и захватывается в соответствующую боковую канавку 41А. Следовательно, коэффициент теплопередачи внутри каждой боковой канавки 41А увеличен, так что эффект снижения температуры каждого блока 200 контактного участка может быть увеличен.
Между тем, как показано на фиг. 8, если пневматическая шина 2 вращается во вращательном направлении tr2, вращением пневматической шины 2 создается поток AR воздуха (относительный ветер), текущий вдоль боковой поверхности 201. По этой причине, стимулируется выход воздуха из соответствующей боковой канавки 41А наружу в направлении tw ширины протектора, так что объем потока воздуха, протекающего в боковой канавке 41А, может быть увеличен. Следовательно, коэффициент теплопередачи внутри каждой боковой канавки 41А увеличен, так что температура каждого блока 200 контактного участка может быть снижена. Кроме того, можно снизить температуру участка 13 протектора.
Хотя содержание настоящего изобретения было описано выше со ссылкой на конкретный вариант осуществления изобретения, описания и рисунки, составляющие часть этого раскрытия, не должны считаться ограничивающими настоящее изобретение. Разные альтернативные варианты осуществления и примеры являются очевидными из этого раскрытия для тех, кто имеет опыт в данной области техники.
Фиг. 9(а)-9(f) являются увеличенными перспективными видами блоков контактного участка пневматических шин других вариантов осуществления. Как показано на фиг. 9(а), например, в блоке контактного участка, суживающаяся поверхность 100Ra (плоскость Sv) может быть сформирована таким образом, что расстояние L2 в диаметральном направлении td шины между вершиной Р1 и вершиной Р3 длиннее, чем расстояние L1 между вершиной Р1 и вершиной Р2 в направлении tw ширины протектора.
Между тем, как показано на фиг. 9(b), на блоке контактного участка, суживающаяся поверхность 100Rb (плоскость Sv) может быть сформирована таким образом, что расстояние L2 в диаметральном направлении td шины между вершиной Р1 и вершиной Р3 короче, чем расстояние L1 в направлении tw ширины протектора между вершиной Р1 и вершиной Р2.
В то же время, как показано на каждой из фиг. 9(с)-9(f), на блоке контактного участка, суживающаяся поверхность 100R может быть сформирована с изгибом. Кроме того, количество изгибов в суживающейся поверхности 100R не ограничено одним, и суживающаяся поверхность 100R может быть сформирована таким образом, что является изогнутой много раз.
В каждой из суживающихся поверхностей 100Rc-100Rf, показанных на вышеупомянутых фиг. 9(с)-9(f), угол θ1, образованный между плоскостью Sv, проходящей через вершины Р1-Р3, и поверхностью 100S контакта с грунтом находится в диапазоне 0°<θ1<45°. Как альтернатива, угол θ2, образованный между плоскостью Sv и боковой поверхностью 101, находится в диапазоне 0°<θ2<45°.
В то же время, как суживающаяся поверхность 100R блока 100 контактного участка, так и виртуальная плоскость Sv для образования углов θ1 и θ2 показаны на каждой из фиг. 9(с)-9(f). В частности, на каждой из упомянутых выше фигур 9(а) и 9(b), угол θ1 образован на базе суживающейся поверхности 100R и поверхности 100S контакта с грунтом, а угол θ2 образован на базе суживающейся поверхности 100R и боковой поверхности 101. С другой стороны, на каждой из фиг. 9(с)-9(f), угол θ1 образован на основе плоскости Sv и поверхности 100S контакта с грунтом, а угол θ2 образован на основе плоскости Sv и боковой поверхности 101.
То есть, как и в случаях блоков 100 контактного участка, показанных на фиг. 9(с)-9(f), где суживающиеся поверхности 100Rc-100Rf не совпадают с плоскостью Sv, проходящей через вершины Р1-Р3, угол θ1 образован на основе виртуальной плоскости Sv и поверхности 100S контакта с грунтом, а угол θ2 образован на основе виртуальной плоскости Sv и боковой поверхности 101.
В то же время, фиг. 10(а)-10(f) являются увеличенными перспективными видами блоков контактного участка в пневматических шинах еще и других вариантов осуществления. Как показано на фиг. 10(а)-10(f), в блоках контактного участка, суживающиеся поверхности 100Rg-100R1 могут быть сформированы в криволинейных формах. В частности, в каждом из блоков контактного участка, суживающаяся поверхность может быть сформирована в криволинейной форме, которая углублена в направлении внутренней стороны (внутрь) блока. Как альтернатива, суживающаяся поверхность может быть сформирована в форме криволинейной поверхности, которая выдается в направлении внешней стороны (внутрь) блока.
В каждой из суживающихся поверхностей 100Rg-100R1, показанных на вышеупомянутых фиг. 10(а)-10(f), угол θ1 образован между плоскостью Sv, проходящей через вершины Р1-Р3, и поверхностью 100S контакта с грунтом, находится в диапазоне 0°<θ1<45°. Как альтернатива, угол θ2, образованный между плоскостью Sv и боковой поверхностью 101, находится в диапазоне 0°<θ1<45°.
Следует отметить, что каждая из фиг. 10(а)-10(f) показывает суживающуюся поверхность 100R блока 100 контактного участка и виртуальную плоскость Sv для образования углов θ1 и θ2, как в случаях вышеупомянутых фиг. 9(с)-9(f).
Несмотря на то что пневматические шины указанных вариантов осуществления могут обеспечить существенные эффекты, когда адаптированы до так называемых очень больших шин, они применимы также как шины общего назначения. Можно увеличить коэффициент теплопередачи такой пневматической шины посредством создания боковой поверхности (участок контрфорса) контактного участка, где боковая сторона пересекается с направлением ширины участка протектора, с суживающейся поверхностью таким образом, чтобы быть вырезанной из боковой поверхности во внутреннюю сторону контактного участка протектора и сообщаться с соответствующим участком боковой канавки. Следовательно, может быть снижен рост температуры поверхности протектора в ситуации, такой как перемещение с высокой скоростью по плохой дороге, когда протектор склонен генерировать теплоту.
На фиг. 1 показан типичный пример рисунка протектора пневматической шины 1. Тем не менее, рисунок протектора не ограничен лишь вышеприведенным. Например, пневматическая шина 1 может быть шиной, имеющей ребристый контактный участок без боковых канавок, сформированных вблизи ее экваториальной линии.
Вышеописанные варианты осуществления показывают, что все участки боковых канавок (боковые канавки 40 или боковые канавки 41) сформированы под одинаковым углом к окружному направлению шины. Тем не менее, на одной и той же пневматической шине, углы участков боковых канавок по отношению к окружному направлению шины не всегда должны быть одинаковыми углами. Например, боковые канавки могут быть сформированы под разными углами в зависимости от таковых для окружных участков 30С, 30В и 30С. Кроме того, участки боковых канавок могут быть сформированы под разными углами для окружных контактных участков 30С.
Вышеописанные варианты осуществления раскрывают, что в участке протектора сформированы окружные канавки 20А и 20В. Тем не менее, окружные канавки 20А и 20В должны быть сформированы не всегда. Другими словами, в протекторе могут быть сформированы участки лишь боковых канавок (боковые канавки 40 или боковые канавки 41).
На фиг. 1-10, вышеописанные варианты осуществления раскрывают примеры, в которых суживающиеся поверхности имеют блоки контактного участка, расположенные на одной из внешних сторон в направлении tw ширины протектора. В качестве альтернативы, суживающимися поверхностями могут быть обеспечены блоки контактного участка, расположенные на обеих внешних сторонах в направлении tw ширины протектора. Кроме того, многие блоки контактного участка также могут быть обеспечены расширяющимися поверхностями различающихся между собой форм.
Следовательно, совершенно очевидно, что настоящее изобретение может включать в себя разные варианты осуществления, в том числе не описанные в данном документе. Соответственно, технический объем притязаний настоящего изобретения должен быть определен лишь по существу, чтобы, основываясь на вышеприведенных описаниях, считать изобретение в объеме притязаний формулы изобретения приемлемым.
Далее, будет дано описание имитации с использованием анализа вычислительной динамики жидкостей и газов, проведенной в процессе установления критических показателей 0°<θ1<45° и 0°<θ2<45° в отношении угла θ1, образованного между суживающейся поверхностью и контактной поверхностью, а также угла θ2, образованного между суживающейся поверхностью и боковой поверхностью канавки.
Фиг. 11(а) показывает основные принципы имитации. В большом пространстве, где течет равномерный поток, предусмотрен уступ, простирающийся в направлении, перпендикулярном к потоку, и на части угла уступа предусмотрен склоновый участок. Плоскость, расположенная в отрицательном направлении на оси у, если смотреть из центра пространства, является портом входа ветра, а плоскость, расположенная на ней в прямом направлении, является портом выхода ветра. Однородный поток в положительном направлении по оси у существует в пространстве. Плоскость в отрицательном направлении на оси z обозначена как нижняя поверхность, а граничное условие скорости потока, равное 0, обеспечено на поверхности стенки нижней плоскости. Остальные поверхности стенок являются виртуальными поверхностями стенок, которые в реальности не существуют и находятся в так называемых условиях проскальзывания, при которых компоненты скорости потока, иные, чем в направлении однородного потока (в направлении оси y), установлены на 0. Уступ сформирован имеющим такую форму, что его нижняя поверхность наклонена в отрицательном направлении по оси z в сторону выхода однородного потока. Вследствие обеспечения углового участка уступа склоном, ветер, дующий вдоль нижней поверхности, втягивается склоном в отрицательном направлении по оси z. В это время определяли изменение склоном средней скорости ветра на выходе склона, изменяя угол α склона. Следовательно, определена зависимость между способностью склона втягивать ветер и углом α входа склона. Поскольку в фокусе внимания был угол α входа, длину поперечного сечения выхода склона по оси z устанавливали постоянной (постоянная площадь поперечного сечения), в то время как угол входа устанавливали переменным, как показано на фиг. 11(b) (соответственно, длина участка склона по оси у превращается в зависимую от угла входа переменную).
Фиг. 11(с) показывает результаты имитирования. На фиг. 11(с) горизонтальная ось показывает угол входа склона, а вертикальная ось показывает отношение (%) объема ветра, проходящего через выход склона относительно скорости течения однородного потока. Вычисления были проведены соответственно путем установления скорости течения однородного потока на трех разных уровнях, а именно 8, 20 и 40 км/ч. Как видно на графике, на каждом из уровней однородного потока, объем втянутого склоном ветра становится почти равным нулю при угле входа 45°.
Далее, будет дано описание сравнительной оценки, проведенной с использованием пневматических шин сравнительного примера, и приведен пример, чтобы в еще большей степени прояснить эффекты настоящего изобретения. Следует, тем не менее, отметить, что настоящее изобретение вовсе не ограничивается следующими примерами.
Прежде всего, в сравнительной оценке, до начала ее были приготовлены пневматическая шина согласно стандартному примеру, показанному на фиг. 12(а), и пневматическая шина согласно примеру 1, показанному на фиг. 12(b). Таблица 1 показывает конфигурации пневматических шин. Обратите внимание, что пневматические шины имеют одинаковые конфигурации, за исключением конфигураций суживающихся поверхностей.
В дополнение, в данном испытании, все пневматические шины имели размер 59/80R63. Для всех пневматических шин было проведено прогностическое моделирование температуры, устанавливая внутреннее давление на уровне 600 кПа и прилагая нагрузку 101,6 т.
Пневматическая шина, у которой блоки контактного участка не были обеспечены суживающимися поверхностями, была использована в качестве пневматической шины стандартного примера. Пневматическая шина, у которой блоки контактного участка были обеспечены суженными поверхностями планарной формы, была использована в качестве пневматической шины примера 1. В данном случае, следует отметить, что суженные поверхности у пневматической шины примера 1 имеют планарную форму и суженные поверхности являются тем же самым, что и плоскость Sv. Кстати, сведения об угле θ1 и угле θ2 таковы, как приведены в таблице 1.
Далее, результаты оценки, проведенной с использованием пневматических шин, будут описаны со ссылкой на таблицу 1.
Таблица 1
Стандартный пример
Пример 1
Формирование сужающейся поверхности
отсутствует
присутствует
Угол θ1 (°) между плоскостью Sv (суживающаяся поверхность) и поверхностью контакта с грунтом
-
75°
Угол θ2 (°) между плоскостью Sv (суживающаяся поверхность) и боковой поверхностью
-
20°
Температура внутри протектора (среднее значение температуры в верхней части ленте самого внешнего слоя брекера)
100
98
При оценке эффективности теплоизлучения как для стандартного примера, так и примера был применен анализ прогнозирования температуры с использованием имитирования. Средний показатель температуры в верхней части самого внешнего слоя брекера внутри шины был использован в качестве критерия оценки. Кроме того, результат измерения шины стандартного примера был использован как эталон (100), а критерий оценки, представляющий относительную оценку, был рассчитан для шины примера 1.
В отношении оценки результатов в таблице 1, меньший критерий оценки указывает на лучшую эффективность теплового излучения. Как видно в таблице 1, было установлено, что эффективность теплового излучения шины примера 1 превышает таковую шины стандартного примера. Другими словами, было подтверждено, что пневматическая шина, которой свойственно, что угол θ1, образованный между плоскостью Sv, проходящей через вершины Р1-Р3 суживающейся поверхности, и поверхностью 100S контакта с грунтом, находится в интервале 0°<θ1<45° или что угол θ2, образованный между плоскостью Sv и боковой поверхностью 101, находится в диапазоне 0°<θ2<45°, является отличной в отношении эффективности излучения.
Далее, будет дано описание имитации с использованием анализа вычислительной динамики жидкостей и газов, проведенной с использованием примеров 11 и 12 и стандартного примера. Фиг. 13 является перспективным видом, показывающим основные принципы имитационной модели (пневматическая шина), используемой для имитации.
х
х
х
х
Во-первых, как показано на фиг. 13, вдоль углового участка 100А, расположенного в направлении tw ширины протектора с внешней стороны блока 100 контактного участка, в продолжающемся направлении углового участка 100А проведена линия L100A воображаемого контура. При этом были установлены соответственно для примеров 11 и 12, а также стандартного примера разные углы наклона θ, каждый из которых был образован между линией L100A воображаемого контура и суживающейся поверхностью 100R. Для уточнения, угол наклона θ в примере 11 был установлен равным 20°, угол наклона θ в примере 12 был установлен равным 35° и угол наклона θ в стандартном примере был установлен равным 55°.
В данном случае, в каждом из примеров 11 и 12, а также в стандартном примере расстояние L1 и расстояние L2 были установлены одинаковыми. Для большей точности, расстояние L1 и расстояние L2 были установлены равными 60 мм.
Дополнительно, для каждого из вышеописанных примеров 11 и 12, а также стандартного примера был обеспечен основной поток, текущий в окружном направлении tc шины. К тому же, для каждого из случаев было рассчитано отношение скорости ветра в боковой канавке 40А (скорость ветра боковой канавки) к скорости ветра основного потока (скорость ветра в основном потоке). В данном случае, скорость ветра в основном потоке была установлена равной 8 км/ч (2,222 м/с). Скорость ветра в боковой канавке была рассчитана как среднее значение путем деления общего объема ветра, дующего в боковой канавке, на площадь поперечного сечения боковой канавки 40А.
Результаты показаны на фиг. 14. На фиг. 14, результат для примера 11 показан как данные D1, результат для примера 12 показан как данные D2 и результат для стандартного примера показан как данные D3. На фиг. 14 более значительная величина отношения (%) скорости ветра, показанного на вертикальной оси, указывает на лучший эффект охлаждения.
x
x
Как показано на фиг. 14, примеры 11 и 12 имеют лучшие эффекты охлаждения по сравнению со стандартным примером. Как результат, было установлено, что излишне большой угол наклона θ приводит к ослаблению охлаждающего эффекта. При этом пример 11 проявил тенденцию меньшего эффекта охлаждения по сравнению с примером 12. Как результат, было установлено, что эффект охлаждения был усилен в большей степени при установлении угла наклона θ равным 20° или меньше.
Полное содержание Японской патентной заявки номер 2011-255595 (зарегистрирована 22 ноября 2011 г.) включено в настоящую заявку посредством ссылки.
Как описано выше, настоящее изобретение может предоставить шину, которая способна надежно повысить эффективность излучения тепла без нанесения ущерба прочности протектора и его устойчивости к истиранию, а шина согласно настоящему изобретению, следовательно, полезна.