ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ ШИНА
AIR TIRE

Область изобретения
Настоящее изобретение, в общем, относится к пневматическим шинам и, в частности, к пневматической шине, идеальной для применения в качестве нешипованной шины и обладающей хорошо сбалансированными улучшенными характеристиками как на обледенелой, так и на заснеженной дороге, при подавлении возникновения неравномерного износа.
Уровень техники
Известна из нерассмотренной опубликованной заявки Японии №2005-280367 и 2006-298057 нешипованная шина для обледенелой или заснеженной дороги, характеризующаяся рисунком протектора с пятью рядами блоков, включающими центральный ряд блоков, пару рядов средних блоков на внешней стороне от этого ряда и пару рядов плечевых блоков, расположенных с внешней стороны рядов средних блоков. Если число рядов блоков составляет не менее 6, трудно сохранить стабильность управления автомобилем на сухой дороге вследствие недостатка жесткости рисунка, так как блоки слишком малы. Если число рядов блоков составляет не более 4, трудно сохранить характеристики на заснеженной дороге из-за недостаточного усилия сдвига по отношению к снегу под протектором. При таком рисунке протектора с пятью рядами блоков форма и число ламелей в каждом блоке, отношение зоны контакта с грунтом к рисунку протектора и глубина канавок и подобные характеристики были определены, чтобы улучшить характеристики на обледенелой и заснеженной дороге.
В последние годы, с развитием ускорения и модернизации автомобилей, возникает потребность дополнительного улучшения характеристик на обледенелой и заснеженной дороге.
Следовательно, целью настоящего изобретения является обеспечение пневматической шины, в которой задано соотношение ширины центральной зоны контакта с грунтом, средней зоны контакта с грунтом и плечевой зоны контакта с грунтом проектора, а также улучшены и хорошо сбалансированы характеристики как на обледенелой, так и на заснеженной дороге, при подавлении возникновения неравномерного износа.
В соответствии с настоящим изобретением пневматическая шина включает протектор, содержащий четыре основные продольные канавки, каждая из которых имеет ширину HG не менее 4 мм, состоящих из пары аксиально-внутренних основных продольных канавок, проходящих по обе стороны от экватора шины С в продольном направлении шины, и пары аксиально-внешних основных продольных канавок на внешней стороне от них. Между аксиально-внутренними продольными канавками расположена центральная зона контакта с грунтом, имеющая аксиальную ширину We, составляющую от 10 до 15% ширины TW контакта с грунтом протектора шины. Между аксиально-внутренней основной продольной канавкой и аксиально-внешней основной продольной канавкой расположена пара средних зон контакта с грунтом, каждая из которых имеет ширину Wm, составляющую от 15 до 22% ширины TW контакта с грунтом протектора шины. И между аксиально-внешней основной продольной канавкой и краем Те контакта с грунтом протектора находится пара плечевых зон контакта с грунтом, каждая из которых имеет аксиальную ширину Ws, составляющую от 15 до 22% ширины TW контакта с грунтом протектора шины. Каждая из зон, центральная зона контакта с грунтом, средняя зона контакта с грунтом и плечевая зона контакта с грунтом, разделены на множество блоков множеством поперечных канавок соответственно. Также каждый блок снабжен ламелями. Более того, узкая продольная канавка имеет ширину Hg меньше, чем ширина HG основной канавки, и расположена так, что делит каждую среднюю зону контакта с грунтом на аксиально-внутреннюю часть и аксиально-внешнюю часть.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Воплощение настоящего изобретения описано далее подробно в сочетании с прилагаемыми чертежами.
на Фиг.1 представлен развернутый вид предпочтительного воплощения настоящего изобретения, демонстрирующий рисунок протектора пневматической шины;
на Фиг.2 представлено поперечное сечение протектора, демонстрирующее частично глубину основной продольной канавки и поперечных канавок;
на Фиг.3 представлен увеличенный развернутый вид поперечной канавки в центральной зоне контакта с грунтом;
на Фиг.4 представлена диаграмма распределения поперечной жесткости протектора, и
на Фиг.5 представлено схематическое изображение рисунка протектора согласно сравнительному примеру 1, представленному в Таблице.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВОПЛОЩЕНИЙ ИЗОБРЕТЕНИЯ
На Фиг.1 представлен рисунок протектора пневматической шины 1 в соответствии с одним из воплощений изобретения. В этом воплощении пневматическая шина 1 является нешипованной шиной для легкового автомобиля.
Пневматическая шина 1 включает протектор 2, включающий четыре основные продольные канавки 3, каждая из которых имеет ширину HG не менее 4 мм, состоящие из пары аксиально-внутренних основных продольных канавок 3i, проходящих по обе стороны от экватора шины С в продольном направлении шины и пары аксиально-внешних основных продольных канавок 3о на внешней стороне от них. Таким образом, протектор 2 шины 1 включает центральную зону 4с контакта с грунтом, расположенную между аксиально-внутренними основными продольными канавками 3i, пару средних зон 4m контакта с грунтом, каждая из которых расположена между аксиально-внутренними основными продольными канавками 3i и аксиально-внешними основными продольными канавками 3о, пару плечевых зон 4s контакта с грунтом, каждая из которых расположена между аксиально-внешней основной продольной канавкой 3о и краем Те контакта с грунтом.
Край Те контакта с грунтом представляет собой наиболее удаленный внешний край области, которая может контактировать с грунтом, если шина 1 установлена на стандартный обод J колеса и накачана до стандартного давления (здесь и далее "нормальное накачанное состояние" шины). Расстояние между краями Те контакта с грунтом представляет собой ширину TW контакта с грунтом протектора.
Здесь стандартный обод J колеса представляет собой модельный обод, который может представлять собой обод, официально принятый для шины организацией стандартизации, т.е. JATMA (Японская организация производителей шин и дисков), TRA (Британская Ассоциация шин и ободов), ETRTO (Европейская техническая организация по ободам и покрышкам), STRO (Скандинавия) и т.п., называемый "стандартный обод" в системе JATMA, "модель колеса" в системе TRA, "мерное колесо" в системе ETRTO и т.п. Стандартное давление представляет собой "максимальное давление воздуха" в системе JATMA, "внутреннее давление" в системе ETRTO, максимальное давление, представленное в таблице "Предельно допустимые нагрузки шины при различных внутренних давлениях в холодное время" системы TRA или т.п. Однако в случае шин для легковых автомобилей в качестве стандартного давления принимают величину 180 кПа.
Основная продольная канавка 3 имеет ширину HG не менее 4 мм. Чтобы предотвратить неравномерный износ, край основной продольной канавки 3, который представляет собой общую линию поверхности боковой стенки канавки и поверхности протектора, предпочтительно проходит по прямой линии. Чтобы улучшить усилие сдвига в отношении снега под протектором, основная продольная канавка 3 предпочтительно проходит в продольном направлении шины, при этом сохраняя свою определенную форму поперечного сечения. Как показано на Фиг.2, глубину DG основной продольной канавки 3 для нешипованной шины обычно устанавливают от 5,0 до 10,0 мм, более предпочтительно от 8,0 до 10,0 мм.
Все зоны контакта с грунтом, а именно центральная зона 4с контакта с грунтом, средняя зона 4m контакта с грунтом и плечевая зона 4s контакта с грунтом, состоят из рядов блоков, включающих множество блоков 6, расположенных в продольном направлении шины, разделенных поперечными канавками 5. Дополнительно каждый блок 6 снабжен множеством ламелей 7.
Центральная зона 4с контакта с грунтом сформирована рядом Вс блоков, выполненным из центральных блоков 6с, разделенных центральными поперечными канавками 5с. Центральная зона 4с контакта с грунтом имеет аксиальную ширину Wc, составляющую от 10 до 15% ширины TW контакта протектора с грунтом, более предпочтительно от 11 до 13% ширины TW контакта протектора с грунтом.
Средняя зона 4m контакта с грунтом сформирована рядом Вm блоков, выполненным из средних блоков 6m, разделенных средними поперечными канавками 5m. Средняя зона контакта с грунтом имеет аксиальную ширину Wm, составляющую от 15 до 22% ширины TW контакта протектора с грунтом, более предпочтительно от 18 до 21% ширины TW контакта протектора с грунтом.
Плечевая зона 4s контакта с грунтом сформирована рядом Bs блоков, выполненным из плечевых блоков 6s, разделенных плечевыми поперечными канавками 5s. Плечевая зона контакта с грунтом имеет аксиальную ширину Ws, составляющую от 15 до 22% ширины TW контакта протектора с грунтом, более предпочтительно от 16 до 18% ширины TW контакта протектора с грунтом.
В данном воплощении зоны 4с, 4m и 4s контакта с грунтом имеют одинаковую величину шага поперечных канавок 5.
В условиях шины, контактирующей с грунтом, продольная длина центральной зоны 4 с контакта с грунтом, проходящей по экватору С шины, больше, чем длина других зон 4m и 4s контакта с грунтом. Увеличение ширины Wс дает увеличение площади контакта с грунтом в большей степени, чем увеличение ширины Wm и Ws средней и плечевой зон контакта с грунтом. Это эффективно для улучшения характеристики сцепления или характеристики на обледенелой дороге. С другой стороны, ширина Ws уменьшается с увеличением указанной выше ширины Wc, поперечная жесткость плечевой зоны 4s контакта с грунтом имеет тенденцию к снижению, тем самым ухудшается стабильность вождения на заснеженной дороге.
Чтобы сбалансированно улучшить характеристики как на обледенелой, так и на заснеженной дороге, важно увеличивать как ширину Wc центральной зоны 4с контакта с грунтом, так и ширину Ws плечевой зоны 4s контакта с грунтом при уменьшении ширины Wm средней зоны контакта с грунтом.
Однако, если ширина Wm средней зоны 4m контакта с грунтом уменьшается слишком сильно, неравномерный износ, так называемый износ "с носка на пятку" (heal-and toe) и перфорированный (punching) износ (неравномерный износ рисунка), происходит в средней зоне 4m контакта с грунтом, тем самым быстрее ухудшая свойства контакта с грунтом.
Следовательно, в данном воплощении настоящего изобретения ширина Wm средней зоны 4m контакта с грунтом составляет от 15 до 22%, что меньше обычного диапазона. С другой стороны, ширина Wc центральной зоны 4с контакта с грунтом составляет от 10 до 15%, а ширина Ws плечевой зоны 4s контакта с грунтом составляет от 15 до 22%, что больше обычного диапазона.
Если ширина Wm средней зоны 4m контакта с грунтом меньше указанного выше диапазона, неравномерный износ в средней зоне 4m контакта с грунтом нельзя подавить. Если ширина Wm средней зоны контакта с грунтом больше указанного выше диапазона, характеристики на обледенелой дороге и характеристики на заснеженной дороге не будут улучшены, так как ширина Wc и Ws не попадают в указанный выше диапазон. Если ширина Wc и ширина Ws меньше указанного выше диапазона, характеристики на обледенелой дороге и характеристики на заснеженной дороге не будут улучшены. И, если ширина Wc и ширина Ws больше указанного выше диапазона, становится затруднительным обеспечение ширины Wm в указанном выше диапазоне, тем самым вероятно быстрое развитие неравномерного износа. Указанные выше диапазоны ширины Wc, Wm и Ws устанавливают верхний предел указанной выше ширины HG основной продольной канавки 3.
Таким образом, данные диапазоны дают возможность увеличения площади контакта с грунтом и одновременного усиления жесткости плечевой зоны 4s контакта с грунтом, а также обеспечивают сбалансированное улучшение характеристик как на обледенелой, так и на заснеженной дороге. Более того, средняя зона 4m контакта с грунтом может иметь минимальную ширину Wm, и неравномерный износ может быть эффективно подавлен.
Каждая средняя зона 4m контакта с грунтом снабжена узкими продольными канавками 9, проходящими в продольном направлении шины. Узкие продольные канавки имеют ширину Hg, которая меньше, чем ширина HG основных продольных канавок 3. В данном воплощении ширина Hg узкой продольной канавки предпочтительно оставляет от 2 до 6 мм. Узкая продольная канавка 9 разделяет среднюю зону 4m контакта с грунтом на аксиально-внутреннюю часть 4mi и аксиально-внешнюю часть 4mо. Обеспечение узких продольных канавок 9 способствует сохранению жесткости средней зоны 4m контакта с грунтом, подавлению неравномерного износа и снижению поперечной жесткости.
Заявитель обнаружил, что характеристики перехода от движения по прямой к движению на повороте, а также плавность при смене ряда движения на заснеженной, обледенелой и сухой дороге эффективно улучшаются, если поперечная жесткость центральной зоны 4с контакта с грунтом и плечевой зоны 4s контакта с грунтом большая, если поперечная жесткость средней зоны 4m контакта с грунтом невелика и если они сильно отличаются друг от друга. В данном случае распределение поперечной жесткости рисунка протектора имеет форму, приближенную к W-образной, как показано на Фиг.4. Таким образом, в данном воплощении настоящего изобретения путем снабжения средней зоны 4m контакта с грунтом узкой продольной канавкой 9 для снижения поперечной жесткости достигают формы распределения поперечной жесткости, приближенной к W-образной.
В то же время, чтобы получить распределение поперечной жесткости, более приближенное к W-образной форме, ширина Ws, ширина Wc, ширина Wmi аксиально-внутренней части средней зоны 4m контакта с грунтом и ширина Wmo аксиально-внешней части средней зоны 4m контакта с грунтом предпочтительно должны удовлетворять следующему соотношению:
Характеристики перехода от движения по прямой к движению на повороте и плавность при смене ряда движения дополнительно эффективно улучшены.
В пневматической шине 1 краевая область контакта с грунтом пневматической шины 1 имеет лучшую характеристику сцепления на снегу, чем область экватора С шины. Следовательно, как показано на Фиг.2, глубина Dc центральной поперечной канавки 5с, глубина Ds плечевой поперечной канавки 5s, глубина Dmi поперечной канавки 5mi, проходящей через аксиально-внутреннюю часть 4mi средней зоны 4m контакта с грунтом, и глубина Dmo поперечной канавки 5mо, проходящей через аксиально-внешнюю часть средней зоны 4m контакта с грунтом, должны удовлетворять следующему соотношению:
Если глубина Dc центральной поперечной канавки 5с неравномерна, как в данном воплощении, глубина Dc означает среднюю глубину канавки.
Как показывает соотношение (2), в плечевой зоне 4s контакта с грунтом и аксиально-внешней части 4mо средней зоны 4m контакта с грунтом, обладающих характеристиками сцепления на снегу, глубина Ds канавки и глубина Dmo канавки установлены большими. В таких канавках усилие сдвига снега становится больше, тем самым эффективно улучшая характеристику сцепления на снегу. Поскольку глубина Dc канавки в центральной зоне 4с контакта с грунтом невелика, жесткость центральной зоны 4с контакта с грунтом становится большой. Это дает возможность водителям получать улучшенную твердую ответную реакцию при управлении автомобилем на заснеженной дороге. Более того, глубина Dmi канавки аксиально-внутренней канавки 5mi, проходящей через аксиально-внутреннюю часть 4mi средней зоны 4m контакта с грунтом, установлена наименьшей, таким образом, избыточное снижение жесткости и неравномерный износ подавляют, даже если аксиально-внутренняя часть 4mi средней зоны 4m контакта с грунтом невелика.
Глубина Dc центральной поперечной канавки 5с от 0,8 до 1,0 больше, чем глубина DG основной продольной канавки 3. И в настоящем воплощении глубина Ds канавки эквивалентна глубине DG канавки. Глубина Dg узкой продольной канавки 9 предпочтительно не более глубины Dmi канавки для подавления неравномерного износа.
Как показано на Фиг.3, каждая центральная поперечная канавка 5с включает центральную часть 10, пересекающую экватор С шины, и пару аксиально-внешних частей 11, прилегающих к центральной части 10 с обоих краев. Максимальная ширина W11 аксиально-внешней части 11 больше, чем ширина W10 центральной части 10. Ширина W10 центральной части 10 в данном воплощении является постоянной по всей длине центральной части 10. Ширина W11 внешней части 11 возрастает постепенно по направлению к аксиально-внутренней основной продольной канавке 3i. За счет формирования такой аксиально-внешней части 11 усилие сдвига снега становится большим, тем самым эффективно улучшают характеристику сцепления на снегу. Это дает возможность водителям получать улучшенную твердую ответную реакцию при управлении автомобилем на заснеженной дороге.
Как показано на Фиг.2, глубина D11 аксиально-внешней части 11 установлена больше, чем глубина D10 центральной части 10, тем самым захват снега происходит легче и получают большое усилие сдвига снега. Формирование столбиков снега в канавке также происходит до некоторой степени легко во всех случаях, когда ширина W10 эквивалентна ширине W11, если глубина D11 установлена больше, чем глубина D10. Это дает возможность водителям получать улучшенную твердую ответную реакцию на управление. Разность между глубиной D11 и глубиной D10 (D11-D10) предпочтительно составляет не менее 1,0 мм.
Сравнительные испытания
Нешипованные шины для испытаний 195/65R15 (размер обода 15x6JJ) с одинаковым рисунком протектора, представленным на Фиг.1, были изготовлены для определения характеристик на обледенелой дороге, характеристик на заснеженной дороге и сопротивления неравномерному износу. Ширина HG основной продольной канавки составляет 5,9 мм, а ширина Hg узкой продольной канавки составляет 2,8 мм. Рисунок сравнительного Примера 1 представлен на Фиг.5.
1) Характеристики на обледенелой дороге
3
Автомобиль для испытаний (2000 см, FR car) с установленными на все колеса испытываемыми шинами (накачанными до 200 кПа) испытывали на обледенелой дороге по маршруту для испытания шины и определяли стабильность вождения по ощущениям водителя на основании твердой ответной реакции на управление автомобилем, впечатления контакта с грунтом и впечатления жесткости. Результаты представлены в Таблице в виде показателя, основанного на сравнительном примере 1, принятом за 100, где чем больше величина показателя, тем лучше характеристики.
2) Характеристики на заснеженной дороге
Указанный выше автомобиль для испытаний испытывали на заснеженной дороге по маршруту для испытания шины и определяли стабильность вождения по ощущениям водителя на основании твердой ответной реакции на управление автомобилем, впечатления контакта с грунтом, впечатления жесткости. Результаты представлены в Таблице в виде показателя, основанного на сравнительном примере 1, принятом за 100, где чем больше величина показателя, тем лучше характеристики.
3) Износостойкость
Указанный выше автомобиль для испытаний испытывали на сухой асфальтированной дороге на дистанции 8000 км и затем сравнивали состояние износа средней зоны контакта с грунтом с износом других зон контакта с грунтом. Результаты представлены в Таблице  в виде показателя, основанного на сравнительном примере 1, принятом за 100, где чем больше величина показателя, тем лучше характеристики.
Пр.1
Пр.2
Пр.3
Срав Пр.1
Срав Пр.2
Срав Пр.3
Срав Пр.4
Срав Пр.5
Рисунок протектора
Фиг.1
Фиг.1
Фиг.1
Фиг.5
Фиг.1
Фиг.1
Фиг.1
Фиг.1
Отношение зоны контакта с грунтом к рисунку протектора (%)
70
70
70
71
70
70
70
70
Ширина TW зоны контакта протектора с грунтом (мм)
164
164
164
167
164
164
164
164
Элемент кромки
37700
37700
37700
41100
37700
37700
37700
37700
Глубина DG основной продольной канавки (мм)
9,0
9,0
9,0
9,9
9,0
9,0
9,0
9,0
Глубина Dg узкой продольной канавки (мм)
5,8
5,8
5,8
5,8
5,8
5,8
5,8
5,8
Ширина Wc центральной зоны контакта с грунтом (мм)
20,8
20,8
20,8
20,0
15,0
25,0
20,8
20,8
Wc/TW (%)
12,7
12,7
12,7
12,0
9,1
15,2
12,7
12,7
Ширина Wm средней зоны контакта с грунтом (мм)
32,9
32,9
32,9
39,2
32,9
32,9
24,0
42,0
Wm/TW (%)
20,1
20,1
20,1
23,5
20,1
20,1
14,6
25,6
Ширина Wmi аксиально-внутренней части средней зоны контакта с грунтом (мм)
13,5
13,5
13,5
16,5
13,5
13,5
18,0
9,0
Ширина Wmo аксиально-внешней части средней зоны контакта с грунтом (мм)
16,6
16,6
16,6
20,3
16,6
16,6
21,1
12,1
Ширина Ws плечевой зоны контакта с грунтом (мм)
28,3
28,3
28,3
23,9
33,3
23,3
33,3
23,3
Ws/TW (%)
17,3
17,3
17,3
14,2
20,3
14,2
20,3
20,3
Центральная поперечная канавка
Глубина D10 центральной части (мм)
4,5
6,0
7,8
7,6
6,0
6,0
6,0
6,0
Ширина W10 центральной части (мм)
2,5
2,5
2,5
1,9
2,5
2,5
2,5
2,5
Глубина D11 аксиально-внешней части (мм)
6,3
7,3
7,8
7,6
7,3
7,3
7,3
7,3
Максимальная ширина W11 аксиально-внешней части (мм)
6,3
6,3
6,3
7,0
6,3
6,3
6,3
6,3
Средняя поперечная канавка
Глубина Dmi внутренней средней поперечной канавки (мм)
6,3
6,3
6,3
7,5
6,3
6,3
6,3
6,3
Глубина Dmo наружной средней поперечной канавки (мм)
9,0
9,0
9,0
9,9
9,0
9,0
9,0
9,0
Плечевая поперечная канавка
Глубина Ds плечевой поперечной канавки (мм)
9,0
9,0
9,0
9,9
9,0
9,0
9,0
9,0
Характеристики
Характеристики на обледенелой дороге
110
115
115
100
105
105
105
105
Характеристики на заснеженной дороге
110
115
105
100
95
95
90
90
Износостойкость
95
95
95
100
95
95
95
95