ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ ШИНА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
PNEUMATIC TIRE OF VEHICLE

Настоящее изобретение относится к пневматической шине транспортного средства, имеющей протектор шины с выступающими профилированными элементами, отделенными друг от друга посредством канавок, например, профилированными грунтозацепами или профилированными лентами, в которых соответственно расположен по меньшей мере один шип противоскольжения в отверстии под шип противоскольжения, при этом по меньшей мере на противоположных в окружном направлении сторонах шипа противоскольжения образованы заканчивающиеся внутри профилированных элементов углубления для приема частиц льда, возникающих при царапании шипа противоскольжения о лед.
Известно и распространено предоставление протекторов пневматических шин транспортного средства с шипами противоскольжения для улучшения передачи усилия шины при движении в зимних условиях на заснеженных и/или покрытых льдом проезжих частях. Общий принцип действия шин с шипами основан при этом на нескольких эффектах. С одной стороны, шипы противоскольжения проникают в лед, находящийся на проезжей части, и механически зацепляются с ним. Кроме того, в процессах торможения и тягового усилия возникают относительные движения (проскальзывание) между пневматической шиной транспортного средства и покрытой льдом проезжей частью, при которых шипы противоскольжения протягиваются через лед и тем самым прорезают канавки на верхней поверхности льда. Формирующиеся при этом частицы льда – осколки льда или порошок из крупинок льда – часто накапливаются вокруг соответствующего шипа противоскольжения, в результате этого обеспечивается как эффект захвата льда шипом противоскольжения, так и эффект захвата льда окружающим шип противоскольжения резиновым материалом протектора шины.
Для противодействия отрицательному эффекту формирующихся частиц льда известно предоставление мелких углублений в качестве отводящих каналов, соответственно, емкостей для приема частиц льда в непосредственной близости к шипу противоскольжения. Такие отводящие каналы или емкости известны в разных конфигурациях.
Шина упомянутого ранее типа известна, например, из DE 10 2014 225 047 A1. Углубления, предусмотренные для приема частиц льда, имеют основную часть, проходящую по большей части их окружной протяженности, и примыкающую к ней концевую часть. В основной части ширина и глубина углублений увеличиваются с увеличением расстояния от шипа противоскольжения. В концевой части ширина и глубина углублений уменьшаются с увеличением расстояния от шипа противоскольжения. В случае езды по ровному льду функция этих углублений в качестве емкостей для частиц льда должна сохраняться, поскольку частицы льда могут в данном случае беспрепятственно и при этом в достаточной мере быстро перемещаться от шипа противоскольжения в области углублений с большей площадью поперечного сечения. В случае езды по шероховатому льду или по покрытому снегом льду снег или любые уже существующие частицы льда могут препятствовать движению перемещения частицы льда, отколотой от верхней поверхности льда посредством шипа противоскольжения, таким образом углубления закупориваются и забиваются до тех пор, пока они полностью или по существу полностью не будут заполнены частицами льда. Кроме того, объем этих углублений значительно уменьшается с увеличением износа протектора шины, таким образом эффективность углублений быстро снижается.
Следовательно, в основу настоящего изобретения положена задаче улучшить в шине ранее упомянутого типа эффективность углублений, предусмотренных для приема частиц льда.
Поставленная задача решается согласно настоящему изобретению благодаря тому, что на противоположных в окружном направлении сторонах шипа противоскольжения образовано по одному единственному углублению с окружной в горизонтальной проекции краевой зоной и центральной зоной, находящейся в горизонтальной проекции внутри краевой зоны, при этом центральная зона относительно окружности (периферии) протектора шины в радиальном направлении находится глубже, чем краевая зона, а глубина центральной зоны в окружном направлении непрерывно увеличивается к шипу противоскольжения.
Углубления, функционирующие согласно настоящему изобретению в качестве емкостей для льда, имеют таким образом две области разной глубины и, следовательно, выполнены двухступенчатыми. Центральная зона имеет самую большую глубину вблизи соответствующего шипа противоскольжения, так что в углубления в непосредственной близости к шипу противоскольжения принимается даже большее количество частиц льда. Следовательно, пути перемещения частиц льда значительно короче по сравнению с уже известными углублениями, служащими в качестве емкостей для льда, так что приемные характеристики углублений по сравнению с известными углублениями улучшаются. Частицы льда, принятые в области центральной зоны, благодаря специальному ходу глубины центральной зоны выбрасываются из углублений так же надежно, как и частицы льда, принятые в области краевой зоны, при выходе из контакта с опорной поверхностью («самоочищение»). Следовательно, эффект захвата льда шипом противоскольжения, а также эффект захвата льда резиновым материалом, окружающего шип противоскольжения, значительно улучшаются. С усилением износа протектора шины объем углублений уменьшается, только медленно, благодаря их двухступенчатому выполнению, так что углубления, функционирующие в качестве емкостей для льда, являются особенно долго эффективными. Благодаря выполнению краевой зоны несколько менее глубокой, углубления могут быть расположены особенно близко к шипу противоскольжения, при этом жесткость резинового материала, непосредственно окружающего шип противоскольжения, по меньшей мере по существу сохраняется. Кроме того, благодаря краевой зоне приемные характеристики углублений дополнительно улучшаются, при этом одновременно обеспечивается возможность надежной посадки шипа противоскольжения в отверстии под шип противоскольжения.
Согласно одному предпочтительному варианту осуществления центральная зона углублений имеет основание (дно), наклоненное относительно радиального направления под постоянным углом, благодаря чему частицы льда, принятые в углублениях, выбрасываются особенно надежно. Дополнительно благодаря этому также обеспечивается прием частиц льда в пневматической шине транспортного средства при маленьких углах бокового увода шины.
Предпочтительно глубина центральной зоны относительно окружности протектора шины на ее самом глубоком участке составляет от 1,8 мм до 2,0 мм, в частности 2,0 мм. Также предпочтительно, чтобы глубина центральной зоны относительно окружности протектора на ее самом неглубоком участке составляла от 0,8 мм до 1,2 мм, в частности 1,0 мм. Такие диапазоны глубины идеальны с учетом размера и количества обычно формирующихся частиц льда, так что частицы льда особенно надежно принимаются в углублениях и вновь выбрасываются из них при выходе из контакта с опорной поверхностью (поверхность контакта шины с дорогой).
В еще одном предпочтительном варианте осуществления краевая зона углубления в радиальном направлении имеет постоянную глубину от 0,4 мм до 0,6 мм, в частности 0,5 мм.
Согласно еще одному предпочтительному варианту осуществления углубления, образованные у шипа противоскольжения, в горизонтальной проекции соответственно выполнены зеркально симметричными относительно плоскости, заданной окружным направлением и радиальным направлением и проходящей через основную ось шипа противоскольжения. Эта мера является предпочтительной для надлежащего введения шипа противоскольжения в резиновый материал протектора шины и обеспечивает выравнивание растягивающего напряжения в резиновом материале, окружающем шип противоскольжения.
Количество частиц льда, которое может быть принято в углублениях, дополнительно увеличивается, если согласно одному предпочтительному варианту осуществления центральная зона в горизонтальной проекции имеет форму углубления в уменьшенной форме и краевая зона имеет постоянную ширину от 0,5 мм до 1,2 мм.
Согласно одному предпочтительному варианту осуществления по меньшей мере одно из углублений в горизонтальной проекции имеет форму асимметрично удлиненного в окружном направлении шестиугольника, при этом половина шестиугольника, находящаяся ближе к шипу противоскольжения, является удлиненной и проходит от приблизительно 60% до 90% длины углубления, определенной в окружном направлении. Предпочтительно это углубление имеет на самом широком участке в осевом направлении ширину от 5,0 мм до 10,0 мм.
Согласно еще одному варианту осуществления углубление в горизонтальной проекции имеет форму равнобокой трапеции, но с выгнутым по центру у шипа противоскольжения основанием. Вследствие этого частицы льда, формирующиеся у шипа противоскольжения, захватываются особенно надежно непосредственно в центральной зоне углубления. В связи с этим также является предпочтительным, если выгнутое основание углубления ограничено посредством дугообразного в горизонтальной проекции ограничительного края, который имеет длину дуги от 40% до 45% окружности круга, лежащего в основе дуги окружности.
Предпочтительно ограничительные края, образующие бока трапеции углубления, проходят на верхней поверхности грунтозацепа в горизонтальной проекции относительно осевого направления под углом от предпочтительно 45° до 75°, в частности от 50° до 65°. Кроме того, предпочтительно, чтобы углубление в осевом направлении имело ширину, определяемую по воображаемому основанию трапеции, составляющую от 7,0 мм до 12,5 мм, в частности от 11,0 мм до 12,0 мм.
Также в углублении, имеющем трапециевидную форму в горизонтальной проекции, предпочтительно, чтобы центральная зона в горизонтальной проекции была прямоугольной и в осевом направлении имела длину от предпочтительно 2,5 мм до 3,5 мм, а также в окружном направлении ширину от предпочтительно 0,8 мм до 2,4 мм.
Для сбалансированной жесткости резинового материала в области введения шипа противоскольжения предпочтительно, чтобы согласно еще одному предпочтительному варианту осуществления по оси сбоку шипа противоскольжения соответственно было образовано одно другое углубление, заканчивающееся внутри профилированного элемента, при этом углубления отделены диаметрально противоположно друг от друга посредством шипа противоскольжения и в горизонтальной проекции выполнены зеркально симметричными к плоскости, заданной окружным направлением и радиальным направлением и проходящей через основную ось шипа противоскольжения.
Другие признаки, преимущества и подробности настоящего изобретения более подробно объясняются ниже со ссылками на чертежи, на которых схематически показаны примеры осуществления настоящего изобретения. На чертежах показано:
фиг.1 – горизонтальная проекция (вид сверху) части профилированного грунтозацепа, относящегося к протектору пневматической шины транспортного средства, в области шипа противоскольжения, согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения,
фиг.1A – сечение вдоль линии Ia–Ia по фиг.1,
фиг.2 – горизонтальная проекция (вид сверху) части профилированного грунтозацепа, относящегося к протектору пневматической шины транспортного средства, в области шипа противоскольжения, согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения,
фиг.2a – сечение вдоль линии IIa–IIa по фиг.2.
Пневматическая шина транспортного средства, осуществляемая согласно настоящему изобретению, представляет собой зимнюю шину в радиальной конструкции для легковых автомобилей, фургонов или грузовых автомобилей малой грузоподъемности. Показанный соответственно на фиг.1 и фиг.2 профилированный грунтозацеп ограничивается известным способом не показанными на фигурах канавками, например окружными и поперечными канавками, а также предпочтительно обеспечен выполненными, в частности известным способом, бороздками, не показанными на фигурах. Окружное направление шины, соответственно, протектора шины обозначено соответственно на фиг.1 и фиг.2 с помощью двойной стрелки U.
В каждом профилированном грунтозацепе образовано отверстие 1 под шип противоскольжения, в которое вставлен и в котором закреплен шип 2 противоскольжения, состоящий из тела шипа противоскольжения и штифта шипа противоскольжения. В показанных примерах осуществления неглубокого и кольцеобразного в горизонтальной проекции углубления 3 имеется отверстие 1 под шип противоскольжения, которое образуется при вулканизации крепежного элемента формирующего отверстие 1 «литого стержня» и в радиальном направлении имеет, например, глубину 1,0 мм. Крепежный элемент, в частности, представляет собой так называемый «элемент блокировки поворота», с помощью которого литой стержень крепится с возможностью замены к вулканизационной форме.
1
В варианте, показанном на фиг.1, в профилированном грунтозацепе вокруг отверстия 1 под шип противоскольжения, соответственно, вокруг шипа 2 противоскольжения образовано четыре неглубоких углубления 4, 4’, 5, 5’, которые служат в качестве емкостей для приема частиц льда, откалываемых при качении шины на покрытом льдом грунте. Каждое углубление 4, 4’, 5, 5’ расположено на минимальном расстоянии a от кольцеобразного углубления 3, составляющем от 0,5 мм до 1,5 мм.
Углубление 4 проходит относительно шипа 2 противоскольжения в одном окружном направлении, углубление 4’ проходит относительно шипа 2 противоскольжения в другом окружном направлении, при этом углубления 4, 4’ в горизонтальной проекции (на виде сверху) соответственно выполнены зеркально симметричными плоскости, заданной окружным направлением и радиальным направлением и проходящей через основную ось шипа 2 противоскольжения. Эта плоскость обозначена на фиг.1 в виде линии L, которая совпадает с линией Ia–Ia сечения.
1
1
1
1
1
Углубление 4 имеет в окружном направлении в окружности (периферии) протектора шины вдоль линии L длину l от 5,0 мм до 40,0 мм, при этом длина l приспособлена к соответствующему положению шипа 2 противоскольжения в профилированном грунтозацепе таким образом, что углубление 4 заканчивается на расстоянии по меньшей мере 2,0 мм от края грунтозацепа, самого близкого в окружном направлении. Кроме того, углубление 4 в горизонтальной проекции по существу имеет форму удлиненного в окружном направлении шестиугольника, при этом половина шестиугольника, находящаяся ближе к шипу 2 противоскольжения, является удлиненной и проходит приблизительно по 60% – 90% длины l. Углубление 4 в горизонтальной проекции, таким образом, имеет дельтовидную форму. В осевом направлении углубление 4 на своем самом широком участке имеет ширину b от 5,0 мм до 10,0 мм, в частности 6,0 мм, и на своих концах, лежащих в окружном направлении, соответственно ширину b’ от 2,0 мм до 4,0 мм, в частности 3,0 мм.
a
a
b
b
Углубление 4 имеет краевую зону 4a и центральную зону 4b, находящуюся внутри краевой зоны 4a и окруженную ею. Краевая зона 4a имеет постоянную ширину b, измеренную на окружности протектора шины, от 0,5 мм до 1,2 мм, в частности 1,0 мм, а также постоянную глубину t в радиальном направлении (фиг.1a) от 0,4 мм до 0,6 мм, предпочтительно 0,5 мм. Центральная зона 4b имеет в горизонтальной проекции форму углубления 4 в уменьшенном виде и имеет основание 4c, которое наклонено относительно радиального направления под постоянным углом α таким образом, что глубина центральной зоны 4b в окружном направлении к шипу 2 противоскольжения непрерывно увеличивается. На своем конце, находящемся дальше от шипа 2 противоскольжения, центральная зона 4b относительно уровня окружности протектора шины в радиальном направлении имеет глубину t’ (фиг. 1A) от 0,8 мм до 1,2 мм, в частности 1,0 мм. На своем конце, находящемся возле шипа 2 противоскольжения, центральная зона 4b относительно уровня окружности протектора шины в радиальном направлении имеет глубину t (фиг. 1a) от 1,8 мм до 2,0 мм, в частности 2,0 мм.
1
1
1
1
1
Углубление 4’ имеет в окружном направлении вдоль линии L длину l’ от 5,0 мм до 40,0 мм, при этом длина l’ приспособлена к соответствующему положению шипа 2 противоскольжения в профилированном грунтозацепе таким образом, что углубление 4’ заканчивается на расстоянии по меньшей мере 2,0 мм от края грунтозацепа, самого близкого в окружном направлении. В показанном примере осуществления длина l’ углубления 4’ значительно меньше, чем длина l углубления 4. В горизонтальной проекции углубление 4’ имеет сжатую в окружном направлении форму углубления 4. В осевом направлении углубление 4’ на своем самом широком участке имеет уже упомянутую ширину b. На своих концах, лежащих в окружном направлении, углубление 4 имеет в осевом направлении соответственно также уже упомянутую ширину b1’.
a
a
b
b
Углубление 4’ имеет краевую зону 4’a и центральную зону 4’b, находящуюся внутри краевой зоны 4’a и окруженную ею. Краевая зона 4’a имеет уже упомянутую ширину b от 0,5 мм до 1,2 мм, в частности 1,0 мм и дополнительно в радиальном направлении уже упомянутую постоянную глубину t (фиг.1a) от 0,4 мм до 0,6 мм, в частности 0,5 мм. Центральная зона 4’b в горизонтальной проекции в уменьшенной форме имеет форму углубления 4’, а также дополнительно основание (дно) 4’c, которое наклонено относительно радиального направления под постоянным углом α’ таким образом, что глубина центральной зоны 4’b в окружном направлении непрерывно увеличивается к шипу 2 противоскольжения. На своем конце, находящемся дальше от шипа 2 противоскольжения, центральная зона 4’b относительно уровня окружности протектора шины в радиальном направлении имеет уже упомянутую глубину t’ (фиг.1a) от 0,8 мм до 1,2 мм, в частности 1,0 мм. На своем конце, находящемся у шипа 2 противоскольжения, центральная зона 4’b относительно уровня окружности протектора шины в радиальном направлении имеет также уже упомянутую глубину t (фиг.1a) от 1,8 мм до 2,0 мм, в частности 2,0 мм.
2
2
Углубления 5, 5’ расположены аксиально сбоку шипа 2 противоскольжения и дополнительно отделены диаметрально противоположно друг от друга посредством шипа 2 противоскольжения, а также в горизонтальной проекции выполнены зеркально симметрично друг к другу относительно линии L. Каждое углубление 5, 5’ имеет в горизонтальной проекции по существу форму части кругового кольца, при этом вместо наружной относительно шипа 2 противоскольжения дуги окружности на верхней поверхности профилированного грунтозацепа предусмотрен ориентированный в окружном направлении край и два примыкающих к разным концам указанного края и наклоненных в горизонтальной проекции противоположно к окружному направлению края. Каждое углубление 5, 5’ имеет по существу постоянную ширину b от 1,0 до 2,0 мм, дополнительно в окружном направлении на своем самом длинном участке длину l от 4,0 мм до 6,0 мм и в радиальном направлении предпочтительно постоянную глубину от 0,5 мм до 1,5 мм.
В варианте по фиг.2 в профилированном грунтозацепе вокруг отверстия 1 под шип противоскольжения, соответственно, вокруг шипа 2 противоскольжения образовано четыре неглубоких углубления – два углубления 6 и два углубления 7 –, которые также служат в качестве емкостей для приема частиц льда, откалываемых при качении шины по покрытому льдом грунту.
1
Каждое углубление 6 расположено также на минимальном расстоянии a от уже упомянутого кольцеобразного углубления 3, составляющем от 0,5 мм до 1,5 мм. Одно углубление 6 расположено относительно шипа 2 противоскольжения в одном окружном направлении смежно с шипом 2 противоскольжения, другое углубление 6 расположено относительно шипа 2 противоскольжения в другом окружном направлении смежно с шипом 2 противоскольжения, при этом оба углубления 6 в горизонтальной проекции соответственно выполнены зеркально симметричными к плоскости, заданной окружным направлением и радиальным направлением и проходящей через основную ось шипа 2 противоскольжения. Эта плоскость обозначена на фиг.2 в виде линии L, которая совпадает с линией IIa–IIa сечения. Кроме того, одно углубление 6 выполнено зеркально симметричным в горизонтальной проекции к другому углублению 6 относительно заданной осевым направлением и радиальным направлением плоскости, которая на фиг.2 соответствует линии L’.
1
B
1
3
3
Каждое углубление 6 имеет в горизонтальной проекции форму равнобокой трапеции, но с выгнутым по центру у шипа 2 противоскольжения, соответственно, кольцеобразного углубления 3 основанием, которое ограничено в области выгиба на верхней поверхности грунтозацепа дугообразным в горизонтальной проекции ограничительным краем 8. Каждый ограничительный край 8 проходит в горизонтальной проекции концентрично основной оси шипа 2 противоскольжения, так что два ограничительных края 8 обоих углублений 6 проходят вдоль общего радиуса r, при этом каждый ограничительный край 8 имеет длину l дуги от 40% до 45% окружности круга с радиусом r. Ограничительные края 9, образующие бока трапеции углубления 6, проходят в горизонтальной проекции относительно осевого направления под углом β от 45° до 75°, в частности от 50° до 65°. Каждое углубление 6 имеет в окружном направлении длину l от 7,0 мм до 9,0 мм, в частности 8,0 мм. В осевом направлении углубление 6 имеет ширину b, определяемую на воображаемом основании трапеции и составляющую от 7,0 мм до 12,5 мм, в частности от 11,0 мм до 12,0 мм.
a
b
b
b
b
Углубление 6 имеет краевую зону 6a и центральную зону 6b, находящуюся внутри краевой зоны 6a и окруженную ею, а также являющуюся прямоугольной в горизонтальной проекции. Краевая зона 6a имеет в радиальном направлении также уже упомянутую постоянную глубину t (фиг. 2a) от 0,4 мм до 0,6 мм. Прямоугольная центральная зона 6b имеет в горизонтальной проекции в осевом направлении длину l от 2,5 мм до 3,5 мм, в окружном направлении ширину b от 0,8 мм до 2,4 мм, в частности 1,0 мм, и ограничена в радиальном направлении посредством основания 6c, которое относительно радиального направления наклонено под постоянным углом γ таким образом, что глубина центральной зоны 6b непрерывно увеличивается в окружном направлении к концу, находящемуся у шипа 2 противоскольжения. На своем конце, находящемся дальше от шипа 2 противоскольжения, центральная зона 6b относительно уровня окружности протектора шины в радиальном направлении имеет уже упомянутую глубину t’ (фиг.2a) от 0,8 мм до 1,2 мм, в частности 1,0 мм. На своем конце, находящемся у шипа 2 противоскольжения, центральная зона 4b относительно уровня окружности протектора шины в радиальном направлении имеет также уже упомянутую глубину t (фиг.2a) от 1,8 мм до 2,0 мм, в частности 2,0 мм.
4
Углубления 7 расположены относительно основной оси шипа 2 противоскольжения снаружи углублений 6, а также отделены диаметрально противоположно друг от друга посредством шипа 2 противоскольжения. В горизонтальной проекции углубления 7 относительно линии L являются зеркально симметричными друг к другу, и дополнительно каждое углубление 7 выполнено зеркально симметричным относительно линии L’. Каждое углубление 7 имеет на окружности протектора шины постоянную ширину b от 1,0 мм до 2,0 мм. Кроме того, каждое углубление 7 в горизонтальной проекции состоит из средней части 7a, ориентированной в окружном направлении, и двух краевых частей 7b, которые проходят параллельно ограничительным краям 9, образующим бока трапеции углублений 6, и, следовательно, под уже упомянутым углом β, а также заканчиваются в окружном направлении совместно с углублениями 6.
Перечень ссылочных позиций
1     отверстие под шип противоскольжения
2     шип противоскольжения
3     углубление
4, 4’    углубление
4a, 4’a    краевая зона
4b, 4’b    центральная зона
4c, 4’c    основание (дно)
5, 5’    углубление
6     углубление
6a     краевая зона
6b     центральная зона
6c     основание (дно)
7     углубление
7a     средняя часть
7b     краевая часть
8, 9    ограничительный край
1
a     минимальное расстояние
a
b
b, b    ширина
1
1
2
3
4
b, b’, b, b, b  ширина
1
1
2
3
b
l, l’, l, l, l  длина
В
l    длина дуги
L, L’    линия
1
r     радиус
a
b
b
t, t, t’   глубина
U     двойная стрелка (окружное направление)
α, α’, β, γ   угол