ШИНА
TIRE

Область техники
Изобретение относится к шине.
Уровень техники
Обычно для улучшения характеристик шины на льду и на снегу (характеристики на льду) увеличивают площадь контакта шины с поверхностью земли и увеличивают число прорезей на поверхности протектора шины.
При этом для улучшения характеристики износа шины увеличивают площадь контакта шины с опорной поверхностью. Известно, что для увеличения площади контакта шины с поверхностью дороги увеличивают ширину поверхности протектора, уменьшают площадь части канавок и увеличивают глубину канавок на протекторе. Кроме того, для улучшения характеристики износа шины увеличивают жесткость блоков (шашек) на протекторе шины.
Кроме того, для улучшения характеристики качения шины уменьшают ее вес посредством уменьшения «объема протектора». Следует отметить, что «объем протектора» определяют на основании соотношения между площадью контакта с поверхностью земли и глубиной вышеуказанных канавок.
Шина, имеющая указанные выше особенности, известна, например, из патентного документа WO 2006022120.
Обычно для сохранения характеристики на льду не следует уменьшать площадь контакта с поверхностью дороги и количество прорезей на протекторе шины.
Кроме того, для улучшения характеристики износа необходимо увеличить жесткость блоков на протекторе шины. Жесткость блоков можно увеличить за счет уменьшения количества прорезей на протекторе шины, однако это приведет к снижению характеристики на льду.
Улучшение характеристики качения посредством уменьшения «объема протектора» приводит к снижению как характеристики на льду, так и характеристики износа.
Таким образом, обычным путем сложно добиться улучшения характеристик износа и качения шины при необходимости сохранения характеристики на льду.
Задачей изобретения является устранение указанных проблем и создание шины с улучшенными характеристиками износа и качения с сохранением характеристики на льду.
Раскрытие изобретения
В соответствии с изобретением, поставленная задача решается в шине, содержащей на протекторе множество блоков, разделенных кольцевыми канавками, проходящими в окружном направлении шины, и поперечными канавками, проходящими в направлении по ширине шины. Блоки, расположенные рядом с экваториальной линией шины, названы центральными, а блоки, расположенные снаружи от центральных блоков в направлении по ширине шины и наиболее удаленные от экваториальной линии шины, названы плечевыми. Согласно изобретению, ширина протектора составляет от 60 до 95% от ширины шины, а плотность расположения прорезей в центральных блоках больше плотности расположения прорезей в плечевых блоках.
Такая шина может также дополнительно содержать вторые блоки, прилегающие к центральным блокам снаружи в направлении по ширине шины и расположенные со стороны центральных блоков относительно плечевых блоков, при этом плотность расположения прорезей во вторых блоках больше плотности расположения прорезей в плечевых блоках.
Плотность расположения прорезей в центральных блоках предпочтительно больше плотности расположения прорезей на вторых блоках.
Предпочтительно глубина поперечных канавок в центральном участке шины больше глубины поперечных канавок в плечевом участке, расположенном снаружи от центрального участка в направлении по ширине шины.
Глубина поперечных канавок в центральных блоках предпочтительно больше глубины поперечных канавок во вторых блоках.
Глубина поперечных канавок во вторых блоках может быть больше глубины поперечных канавок в плечевых блоках.
Шина согласно изобретению обладает улучшенными характеристиками износа и качения без ухудшения характеристики на льду.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 показана шина в соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения, вид в разрезе в радиальном направлении;
на фиг. 2 - часть протектора шины в соответствии с изобретением, вид сверху;
на фиг. 3 - часть протектора шины в соответствии с изобретением, вид сверху.
Вариант осуществления изобретения
Шина 1 в соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения будет рассмотрена со ссылкой на фиг. 1-3.
На фиг. 1 показана шина 1 в разрезе в радиальном направлении, а на фиг. 2 показан протектор шины 1 на виде сверху.
Несмотря на то что в соответствии с данным вариантом выполнения будет рассмотрена зимняя шина, сохраняющая характеристики на льду, изобретение не ограничено только зимней шиной и может быть применимо и для летней шины.
Как показано из фиг. 1, размер протектора 2 в направлении W по ширине шины 1 составляет от 60 до 95% размера шины 1 в указанном направлении W. Такая конфигурация позволяет улучшить характеристики износа и качения при минимальных затратах.
Следует отметить, что если размер протектора 2 в направлении W по ширине шины составляет менее 60% от размера шины 1 в указанном направлении W, то площадь контакта шины 1 с поверхностью земли будет недостаточной, и характеристика износа и характеристика на льду ухудшатся. Если же размер протектора 2 в направлении W по ширине шины будет составлять свыше 95% от размера шины 1 в этом направлении W, то это негативно отразится на характеристике качения.
Как показано на фиг. 1, протектор 2 включает в себя протекторную резину 21 и 22. Протекторная резина 21 может быть выполнена из вспененной резины с низким износом и низким вспениванием, а протекторная резина 22 также может быть выполнена из резины с низким износом.
Использование протекторной резины 21 позволяет улучшить характеристики износа и качения, а использование указанной протекторной резины 22 позволяет улучшить характеристику качения.
Следует отметить, что такие протекторные резины 21 и 22 могут представлять собой резины с одинаковыми свойствами, т.е. обе протекторные резины 21 и 22 могут представлять собой вспененную резину.
Как показано на фиг. 2 и 3, протектор 2 шины 1 состоит из множества блоков 70А - 70С, разделенных кольцевыми канавками 50, проходящими в окружном направлении L, и поперечными канавками 60, проходящими в направлении W по ширине шины.
Окружное направление L представляет собой направление по окружности, центральная ось которой является осью вращения шины, а направление W по ширине шины представляет собой направление, параллельное оси вращения шины.
В шине 1 размером 195/65R15 глубина поперечных канавок 60 предпочтительно составляет от 75 до 100% от толщины протектора 2, более предпочтительно - от 85 до 95% от толщины протектора 2. Это улучшает характеристику износа.
Показанные на фиг. 2 и 3 блоки 70А, ближайшие к экваториальной линии CL шины и расположенные в центральной полосе, названы центральными блоками; блоки 70В, расположенные во вторых полосах снаружи по ширине шины от блоков 70А, названы вторыми блоками; а блоки 70С, наиболее удаленные от экваториальной линии CL и расположенные в плечевой полосе снаружи по ширине шины от центральных блоков 70А и от вторых блоков 70С, названы плечевыми блоками.
Кроме того, как показано на фиг. 2 и 3, в окружном направлении L шины расположено множество блоков 70А, 70В и 70С.
Следует отметить, что в соответствии с рассматриваемым вариантом осуществления изобретения возможно выполнение шины как с одной центральной полосой, двумя вторыми полосами и двумя плечевыми полосами (фиг. 2), так и с двумя центральными полосами, двумя вторыми полосами и двумя плечевыми полосами (фиг. 3). Однако изобретение не ограничивается данными примерами и может быть использовано в шинах с другой конфигурацией полос протектора.
Форма каждого из блоков 70А - 70С, если смотреть в направлении, перпендикулярном поверхности протектора, может быть прямоугольной, как показано на фиг. 2 и 3, либо может иметь иную форму, например, параллелограмма или стреловидную.
Как показано на фиг. 2 и 3, на каждом блоке 70А - 70С выполнено множество прорезей 80. В данном случае прорези 80 представляют собой канавки, выполненные с возможностью смыкания при соприкосновении шины 1 с поверхностью земли.
Как показано на фиг. 2 и 3, глубина поперечных канавок 60, проходящих в направлении W по ширине шины, на центральном участке CEN, больше глубины поперечных канавок 60 на плечевом участке SHO, расположенном в направлении W по ширине шины снаружи центрального участка CEN.
Как показано на фиг. 2 и 3, центральные блоки 70А и 70В расположены в центральном участке CEN, а плечевые блоки 70С находятся в плечевом участке SHO.
Глубина поперечных канавок 60 между блоками 70А больше глубины поперечных канавок 60 между блоками 70В.
Глубина поперечных канавок 60 между блоками 70В больше глубины поперечных канавок 60 между блоками 70С.
Например, у нешипованной шины глубина поперечных канавок 60 в центральном участке CEN и глубина поперечных канавок 60 в плечевом участке SHO равна от 7,0 до 8,9 мм.
Таким образом, за счет увеличения расстояния между прорезями 80 в окружном направлении L шины и уменьшения глубины поперечных канавок 60 на плечевом участке можно увеличить жесткость плечевого участка SHO.
Плотность расположения прорезей на блоках 70А больше, чем плотность расположения прорезей на блоках 70В и 70С, расположенных в направлении W по ширине шины снаружи блоков 70А.
Кроме того, плотность расположения прорезей в блоках 70В больше, чем плотность расположения прорезей в блоках 70С, расположенных в направлении W по ширине шины снаружи блоков 70А и блоков 70В.
Плотность расположения прорезей определяют посредством деления общей длины (длину изогнутой линии и т.п. измеряют по прямой) всех прорезей 80 в блоках 70А - 70С на площадь каждого блока 70А - 70С.
Например, плотность расположения прорезей в блоках 70А может составлять от 110 до 500% плотности расположения прорезей в блоках 70С.
Кроме того, плотность расположения прорезей в блоках 70В может составлять от 100 до 130% от количества кромок на единицу длины в окружном направлении L в блоках 70С.
Плотность расположения прорезей в блоках 70А может составлять от 100 до 500% от плотности расположения прорезей на блоках 70В.
Следует отметить, что вместо вышеуказанной плотности прорезей можно использовать общее количество кромок (краевых компонентов) на единицу U длины в окружном направлении L шины. При этом единица длины U определяется для каждого блока 70А - 70С.
В этом случае общее количество кромок на единицу длины U в окружном направлении L шины в блоках 70А и 70В может быть больше, чем общее количество кромок на единицу U длины в окружном направлении L шины в блоках 70С, расположенных в направлении W по ширине шины снаружи блоков 70А и 70В.
Кроме того, общее количество кромок на единицу длины U в окружном направлении L в блоках 70А может быть больше или равно общему количеству кромок на единицу длины U в окружном направлении L шины в блоках 70В, расположенных в направлении W по ширине шины снаружи блоков 70А.
Общее количество кромок на единицу длины U в окружном направлении L шины в блоках 70А может составлять от 110 до 500% от общего количества кромок на единицу длины U в окружном направлении L шины в блоках 70С.
Кроме того, общее количество кромок на единицу длины U в окружном направлении L шины в блоках 70В может составлять от 100 до 300% от общего количества кромок на единицу длины в окружном направлении L шины в блоках 70С.
В шине, соответствующей описываемому варианту ее выполнения, несмотря на то что количество прорезей в блоках 70А в центральной полосе не уменьшается, количество прорезей постепенно уменьшается от блоков 70В во второй полосе, в направлении блоков 70С в плечевой полосе. Таким образом, такая шина 1 может сохранить характеристику на льду и улучшить характеристику износа за счет снижения частичного износа.
В шине 1 глубина поперечных канавок 60 между блоками 70В во второй полосе меньше, чем глубина поперечных канавок 60 между блоками 70А в центральной полосе, поэтому на всей площади от блоков 70А в центральной полосе до блоков 70В во второй полосе снижен частичный износ без значительного уменьшения объема протектора. Таким образом, на площади от блоков 70А в центральной полосе до блоков 70В во второй полосе улучшена характеристика износа с сохранением характеристики на льду.
Кроме того, глубина поперечных канавок 60 между блоками 70С в плечевой полосе, меньше глубины поперечных канавок 60 между блоками 70В во второй полосе. По всей области от блоков 70В во второй полосе до блоков 70С в плечевой полосе снижен частичный износ без значительного уменьшения объема протектора. Таким образом, на области от блоков 70В во второй полосе до блоков 70С в плечевой полосе улучшена характеристика износа без ухудшения ходовых характеристик на льду.
Глубина поперечных канавок 60 постепенно уменьшается от блоков 70А в центральной полосе в направлении блоков 70С в плечевой полосе. На всей области протектора уменьшается частичный износ без значительного уменьшения объема протектора. Таким образом, на всей области от блоков 70А в центральной полосе до блоков 70С в плечевой полосе улучшена характеристика износа без ухудшения характеристики на льду.
Кроме того, шина 1 выполнена так, чтобы износ блоков 70А в центральной полосе был больше износа блоков 70С в плечевой полосе. Для этого жесткость блоков 70С в плечевой полосе увеличена по сравнению с жесткостью блоков 70А в центральной полосе. В результате увеличивается жесткость всей шины 1, а следовательно, улучшается характеристика износа.
Кроме того, в шине 1 износ блоков 70А в центральной полосе больше износа блоков 70В во второй полосе, для чего плотность расположения прорезей в блоках 70В во второй полосе или глубина поперечных канавок 60 между указанными блоками уменьшена по сравнению с глубиной канавок в блоках 70А в центральной полосе. За счет этого увеличена жесткость блоков 70В во второй полосе по сравнению с жесткостью блоков 70А в центральной полосе. В результате износ блоков 70А в центральной полосе уменьшен по сравнению с износом блоков 70В во второй полосе. Следует отметить, что в блоках 70В во второй полосе плотность расположения прорезей и глубина поперечных канавок 60 может быть меньше, чем в блоках 70А центральной полосы.
В шине 1 износ блоков 70В во второй полосе больше износа блоков 70С в плечевой полосе, для чего снижена плотность расположения прорезей в блоках 70С в плечевой полосе в уменьшена глубина поперечных канавок 60 между указанными блоками по сравнению с глубиной канавок в блоках 70В во второй полосе. За счет этого увеличена жесткость блоков 70С в плечевой полосе по сравнению с жесткостью блоков 70В во второй полосе. В результате износ блоков 70В во второй полосе меньше износа блоков 70С в плечевой полосе. Следует отметить, что в блоках 70С в плечевой полосе плотность расположения и глубина поперечных канавок 60 может быть меньше, чем в блоках 70В во второй полосе.
Кроме этого, плотность расположения прорезей или глубина поперечных канавок 60 уменьшается постепенно от блоков 70А в центральной полосе в направлении блоков 70С в плечевой полосе. Таким образом, жесткость блоков 70В во второй полосе увеличена по сравнению с блоками 70А в центральной полосе, а жесткость блоков 70С в плечевой полосе увеличена по сравнению с блоками 70В во второй полосе. За счет этого можно частично снизить износ шины 1. Таким образом, можно повысить характеристику износа шины 1 в целом. Следует отметить, что плотность расположения прорезей или глубина поперечных канавок 60 уменьшается постепенно от блоков 70А в центральной полосе в направлении блоков 70С в плечевой полосе.
Кроме того, в шине 1 увеличена жесткость блоков 70С в плечевой полосе. За счет этого увеличено краевое давление и площадь контакта с опорной поверхностью блоков 70С в плечевой полосе. В результате компенсируется снижение характеристики на льду (тормозная характеристика на льду и на снегу) из-за уменьшения числа краевых компонентов на блоках 70С в плечевой полосе. В целом, при торможении к блокам 70С в плечевой полосе прикладываются значительные усилия, которые могут приводить к их сминанию, следовательно, можно считать, что форма шины 1 в соответствии с изобретением является предпочтительной для компенсации снижения характеристики на льду.
Обобщая, можно отметить, что в шине 1 в соответствии с изобретением плотность расположения прорезей или глубина поперечных канавок 60 уменьшается постепенно от блоков 70А в центральной полосе в направлении блоков 70С в плечевой полосе. Таким образом, жесткость блоков 70В во второй полосе увеличена по сравнению с блоками 70А в центральной полосе, а жесткость блоков 70С в плечевой полосе увеличена по сравнению с блоками 70В во второй полосе.
Кроме того, в шине 1 краевое давление и площадь контакта с опорной поверхностью блоков 70В во второй полосе увеличены по сравнению с блоками 70А в центральной полосе, а краевое давление и площадь контакта с опорной поверхностью блоков 70С в плечевой полосе увеличены по сравнению с блоками 70В во второй полосе. За счет этого можно компенсировать снижение характеристики на льду (тормозной характеристики на льду и на снегу) из-за уменьшения краевых компонентов на блоках 70В во второй полосе и краевых компонентов на блоках 70С в плечевой полосе.
В целом, усилие, прикладываемое при торможении к блокам 70В во второй полосе, значительно больше усилия, прикладываемого к блокам 70А в центральной полосе, а усилие, прикладываемое при торможении к блокам 70С в плечевой полосе, больше усилия, прикладываемого к блокам 70В во второй полосе. Усилия, прикладываемые к блокам 70А, 70В и 70С, увеличиваются, вследствие чего может происходить их сминание. В связи с этим, как уже отмечалось, конфигурация блоков 70А, 70В и 70С шины 1 в соответствии с рассмотренным выше вариантом ее выполнения, позволяет улучшить характеристику износа без ухудшения характеристики на льду.
Кроме того, в шине 1 количество прорезей в каждом блоке 70А - 70С подобрано так, что оно разное в каждом из этих блоков, при этом длина протектора 2 в направлении W по ширине шины уменьшена. Поэтому, несмотря на уменьшение площади контакта шины 1 с опорной поверхностью, за счет увеличения жесткости блоков вероятность сминания блоков становится малой, предотвращается уменьшение площади контакта с поверхностью дороги и увеличивается при этом краевое давление блоков. Это позволяет избежать ухудшения характеристики на льду.
Кроме того, в шине 1 глубина поперечных канавок между блоками 70А - 70С подобрана так, что она разная для каждого из этих блоков, при этом длина протектора 2 в направлении W по ширине шины уменьшена. Поэтому, несмотря на уменьшение площади контакта шины 1 с поверхностью дороги, увеличено краевое давление, а следовательно, сохраняется характеристика на льду.
Кроме того, в шине 1, несмотря на улучшение характеристики на льду из-за использования в протекторе 2 вспененной резины, характеристики износа и качения несколько снижаются. Однако количество прорезей в каждом блоке 70А - 70С разное подобрано так, что жесткость блоков 70А - 70С частично увеличена, компенсируя снижение характеристик износа и качения. Кроме этого, глубина поперечных канавок 60 между блоками 70А - 70С разная, за счет чего жесткость блоков 70А - 70С также частично увеличена, компенсируя снижение характеристик износа и качения.
Как отмечалось выше, в шине 1 плотность расположения прорезей постепенно уменьшается от блоков 70А в центральной полосе к блокам 70В во второй полосе и к блокам 70С в плечевой полосе. В результате жесткость блоков 70В во второй полосе выше, чем у блоков 70А в центральной полосе, а жесткость блоков 70С в плечевой полосе выше, чем у блоков 70В во второй полосе.
Однако в блоках с меньшей плотностью расположения прорезей характеристика на льду (тормозная характеристика на льду и на снегу) снижена из-за сокращения краевых компонентов. Кроме того, при торможении, когда к ним прикладывается большое усилие, жесткость блоков из-за низкой плотности расположения прорезей оказывается недостаточной.
Таким образом, в шине 1 частично уменьшена плотность расположения прорезей, но также частично уменьшена глубина поперечных канавок. Это позволяет увеличить краевое давление не только за счет изменения количества прорезей, но также и за счет изменения количества блоков.
Кроме того, сокращение числа прорезей означает, что участок, на котором ранее находилась прорезь, заменяется плоским участком, следовательно, можно увеличить площадь контакта блока с опорной поверхностью. В результате снижение характеристики на льду (тормозной характеристики на льду и на снегу) из-за уменьшения числа краевых компонентов при замене прорезей в блоках 70В во второй полосе и в блоках 70С в плечевой полосе можно компенсировать увеличением краевого давления из-за увеличения блоков. Кроме того, в шине 1 уменьшена не только плотность расположения прорезей, но и глубина поперечных канавок 60. Это позволяет существенно увеличить жесткость блоков 70В во второй полосе и жесткость блоков 70С в плечевой полосе. Поэтому при торможении, когда на блоки 70В во второй полосе и на блоки 70С в плечевой полосе действуют значительные усилия, можно избежать сминания каждого блока.
Таким образом, можно улучшить характеристики износа и качения шины 1 в соответствии с изобретением без ухудшения характеристики на льду за счет уменьшения по частям плотности расположения прорезей и/или за счет уменьшения по частям глубины поперечных канавок.
Примеры
Далее будут описаны результаты испытаний сравнительного образца и образца 1. Следует отметить, что изобретение не ограничено этими примерами.
Все использованные в испытаниях шины имели одинаковые размеры и рисунки протектора. Частности, для испытаний использовались шины размером 195/65R15.
У сравнительного образца шины плотность расположения прорезей в блоках 70А не превышала плотности расположения в блоках 70В или 70С. В образце 1 шины плотность расположения прорезей в блоках 70А больше плотности расположения прорезей в блоках 70В или 70С. В образце 2 шины плотность расположения прорезей в блоках 70А больше плотности расположения прорезей в блоках 70В или 70С, а плотность расположения прорезей в блоках 70В больше плотности расположения прорезей в блоках 70С.
В образце 3 шины глубина поперечных канавок между блоками 70А больше глубины поперечных канавок между блоками 70В или 70С. В образце 4 шины глубина поперечных канавок между блоками 70А больше глубины поперечных канавок между блоками 70В или 70С, а глубина поперечных канавок между блоками 70В больше глубины поперечных канавок между блоками 70С. В образце 5 шины плотность расположения прорезей в блоках 70А больше плотности расположения прорезей в блоках 70В или 70С, а глубина поперечных канавок между блоками 70А больше глубины поперечных канавок между блоками 70В или 70С. В образце 6 шины плотность расположения прорезей в блоках 70А больше плотности расположения прорезей в блоках 70В или 70С, а глубина поперечных канавок между блоками 70А больше глубины поперечных канавок между блоками 70В или 70С, плотность расположения прорезей в блоках 70В больше плотности расположения прорезей в блоках 70С, а глубина поперечных канавок между блоками 70В больше глубины поперечных канавок между блоками 70С.
Результаты испытаний приведены в Таблицах 1 и 2. Характеристика на льду, характеристики износа и качения указаны в виде индексов. Чем больше значение, тем лучше соответствующая характеристика на льду, характеристики износа или качения.
Из приведенных выше результатов видно, что у каждого из образцов 1-6 шины по сравнению со сравнительным образцом значительно улучшены характеристики износа и качения без ухудшения характеристики на льду.
Несмотря на то что был описан конкретный вариант осуществления изобретения, специалистам в данной области техники будет понятно, что изобретение не ограничено указанным вариантом. Изобретение допускает изменения, не выходящие за его объем и сущность, определяемые формулой изобретения. Описание изобретения является лишь примерным и ни в коей мере не ограничивает изобретение.
Промышленная применимость
Шина в соответствии с изобретением обладает улучшенными характеристиками износа и качения без ухудшения ее характеристик на льду.
Перечень ссылочных позиций
1
Шина
2
Протектор
21, 22
Протекторная резина
50
Кольцевая канавка
60
Поперечная канавка
70А, 70В, 70С
Блок
80
Прорезь