ПРОТЕКТОР ДЛЯ ПНЕВМАТИЧЕСКОЙ ШИНЫ
PNEUMATIC TIRE TREAD

Область техники
Настоящее изобретение относится к протектору для пневматической шины и, в частности, относится к протектору для пневматической шины, при использовании которого эксплуатационные характеристики при движении по снегу и эксплуатационные характеристики при движении по льду улучшаются посредством усиливающего слоя, предусмотренного в блоке, а также к пневматической шине, имеющей такой протектор.
Уровень техники
Шины, предназначенные для использования зимой, также известные как нешипованные шины, хорошо известны как шины, которые могут быть использованы на зимних дорогах, покрытых снегом или льдом. В шинах, предназначенных для использования зимой, сцепление с поверхностями зимних дорог, как правило, улучшается за счет эффекта удаления водяной пленки и за счет так называемого краевого эффекта, достигаемого посредством выполнения множества так называемых щелевидных дренажных канавок, узких бороздок, которые раскрываются на контактирующей с грунтом поверхности, и посредством использования резиновой смеси, которая является более мягкой, чем резиновая смесь в шинах, не предназначенных для использования зимой.
Механизм, посредством которого создается сила трения о поверхность дороги, в действительности различается для снега и льда, и известно, что комбинация, которая предпочтительна для улучшения эксплуатационных характеристик при движении по льду, а именно использование мягкой резиновой смеси и выполнение множества узких бороздок в блоках, которые представляют собой контактирующие с грунтом элементы, приводит к снижению жесткости блока, что тем самым препятствует улучшению эксплуатационных характеристик при движении по снегу.
Известно, что включение усиливающих слоев на боковых стенках блоков представляет собой эффективное средство для достижения удовлетворительных эксплуатационных характеристик одновременно при движении как по льду, так и по снегу, и фиг. 3 патентного документа 1 раскрывает способ достижения как эксплуатационных характеристик при движении по снегу, так и эксплуатационных характеристик при движении по льду, посредством выполнения усиливающих слоев с использованием резины, имеющей твердость в соответствии с JIS A (Японский промышленный стандарт), составляющую от 80 до 95 градусов, на боковых стенках блоков, обращенных к поперечной канавке и вспомогательной канавке, в блоке, выполненном с тремя узкими бороздками и одной вспомогательной канавкой.
Кроме того, фиг. 2 патентного документа 2 раскрывает способ достижения как эксплуатационных характеристик при движении по снегу, так и эксплуатационных характеристик при движении по льду, посредством выбора резиновой смеси, в которой 50 или более весовых частей, по меньшей мере, одного из веществ, представляющих собой углеродную сажу и диоксид кремния, соединены с 100 весовыми частями диенового каучука, содержащего 30 или более весовых процентов компонента каучука, имеющего температуру перехода в стеклообразное состояние (температуру стеклования), равную, по меньшей мере, -60°С, и выполнения усиливающих слоев, в которых используется каучук, имеющий температуру хрупкости/охрупчивания, равную самое большее -30°С, на боковых стенках блоков.
Документы предшествующего уровня техники
Патентный документ 1: Японский патент Kokai 1995-047814; и
Патентный документ 2: Японский патент Kokai 2010-105509.
Задачи, решаемые настоящим изобретением
Тем не менее, посредством способов, раскрытых в патентном документе 1 и патентном документе 2, эксплуатационные характеристики при движении по снегу и эксплуатационные характеристики при движении по льду не достигаются вместе оптимальным образом, и с точки зрения безопасности при движении по поверхностям зимних дорог существует потребность в пневматических шинах, посредством которых как эксплуатационные характеристики при движении по снегу, так и эксплуатационные характеристики при движении по льду могут быть достигнуты на более высоком уровне.
Соответственно, настоящее изобретение предназначено для решения проблем, с которыми сталкиваются при использовании предшествующего уровня техники, описанного выше, и задача настоящего изобретения состоит в разработке протектора для пневматической шины, посредством которого как эксплуатационные характеристики при движении по снегу, так и эксплуатационные характеристики при движении по льду могут быть достигнуты на более высоком уровне и в котором усиливающие слои предусмотрены на участках боковых стенок контактирующих с грунтом элементов, и в разработке пневматической шины, имеющей подобный протектор.
Средства решения проблем
Для решения вышеупомянутой задачи настоящее изобретение представляет собой протектор для пневматической шины, имеющий контактирующую с грунтом поверхность, которая входит в контакт с поверхностью дороги при качении шины, и образованный из, по меньшей мере, одной резиновой смеси, характеризуюшийся тем, что он имеет, по меньшей мере, одну основную канавку, которая образована в протекторе, множество вспомогательных канавок и блоки, которые представляют собой контактирующие с грунтом элементы, ограниченные основной канавкой и вспомогательными канавками, тем, что блоки имеют множество боковых стенок, обращенных к основной канавке и/или вспомогательным канавкам, и тем, что, по меньшей мере, одна боковая стенка, из множества боковых стенок блока, имеет усиливающий слой, при этом усиливающий слой имеет среднюю толщину, составляющую менее 0,5 мм, и выполнен так, что он обращен к основной канавке и/или к вспомогательной канавке, на площади, равной, по меньшей мере, 50% боковой стенки, и усиливающий слой выполнен из материала на основе природной смолы или термопластической смолы, имеющего модуль упругости материала, равный, по меньшей мере, 200 МПа.
В данном документе термин «канавка» относится к некоторому пространству, имеющему некоторую ширину и некоторую глубину и конфигурированному посредством соединения двух противоположных поверхностей (поверхностей стенок), которые в нормальных условиях эксплуатации не входят в контакт друг с другом, посредством другой поверхности (нижней поверхности).
Кроме того, термин «основная канавка» относится к канавке, которая преимущественно «отвечает» за отвод текучих сред и является сравнительно широкой среди различных канавок, которые образованы в протекторе. Во многих случаях «основная канавка» означает канавку, которая проходит в направлении вдоль окружности шины линейно, зигзагообразно или в виде волнистой линии, но данный термин также охватывает сравнительно широкие канавки, которые проходят под углом относительно направления вращения шины и преимущественно «отвечают» за отвод текучих сред.
Кроме того, канавки, отличные от «основной канавки» названы «вспомогательными канавками».
Кроме того, термин «боковая стенка блока» относится к поперечной стенке, которая обращена к канавке и представляет собой подмножество поверхностей, образующих блок, который представляет собой контактирующий с грунтом элемент. Если блок, который представляет собой контактирующий с грунтом элемент, расположен в части протектора, самой дальней от центра в направлении ширины, также учитываются поперечные стенки, обращенные наружу от протектора.
Кроме того, участки, на которых боковые стенки блока пересекаются с контактирующей с грунтом частью (контактирующей с грунтом поверхностью), которая входит в контакт с поверхностью дороги при качении, названы «краями».
2
<mrow />
Кроме того, термин «модуль упругости материала» относится к динамическому комплексному модулю упругости при сдвиге (динамическому модулю упругости при сдвиге: G*) материала, определяемому при -10°С. Модуль накопления при сдвиге, обозначенный G′, и модуль механических потерь при сдвиге, обозначенный G′′, которые представляют собой хорошо известные динамические свойства для специалиста в данной области техники, определяются посредством анализатора вязкости (анализатора вязкости: Metravib VB4000) при использовании испытательного образца, отформованного из сырой невулканизованной резиновой смеси, или испытательного образца, который соединен с резиновой смесью после вулканизации. Испытательный образец, который используется, представляет собой образец, который описан на фиг. Х2.1 (метод с использованием круглого образца) стандарта ASTM D 5992-96 (Американское общество по испытанию материалов) (версия, опубликованная в сентябре 2006, исходно одобренная в 1996 г.). Диаметр 'd' испытательного образца составляет 10 мм (следовательно, испытательный образец имеет площадь круглого поперечного сечения, составляющую 78,5 мм), толщина 'L' каждой части резиновой смеси составляет 2 мм, и отношение 'd/L' (описанное в параграфе Х2.4 стандарта ASTM в отличие от отношения 'd/L', составляющего 2 и рекомендованного в стандарте ISO 2856) составляет 5. В испытании реакцию испытательного образца, содержащего вулканизованную резиновую смесь, подвергнутого простому нагружению при знакопеременной синусоидальной сдвиговой нагрузке, измеряют при частоте, составляющей 10 Гц. Максимальное напряжение при сдвиге, создаваемое во время испытания, составляет 0,7 МПа. Испытание проводят путем изменения температуры от Tmin, которая представляет собой температуру, более низкую по сравнению с температурой (Tg) стеклования резинового материала, до максимальной температуры Tmax,
близкой к 100°С, со скоростью 1,5°С в минуту. Испытательный образец стабилизируют в течение приблизительно 20 минут при температуре Tmin перед началом испытания для обеспечения удовлетворительной однородности температуры в испытательном образце. Получаемые результаты представляют собой модуль накопления при сдвиге (G′) и модуль механических потерь (G′′) при заданной температуре. Комплексный модуль G* определяют исходя из абсолютных величин модуля накопления при сдвиге и модуля механических потерь при сдвиге посредством использования следующей формулы:
В протекторе по настоящему изобретению, сконфигурированном, как описано выше, в боковых стенках, на которых предусмотрены усиливающие слои, из боковых стенок блока, усиливающие слои предусмотрены на площади, равной, по меньшей мере, 50% боковых стенок, и, следовательно, локализованное высокое краевое давление может быть достигнуто при движении по поверхности дороги, при котором коэффициент трения поверхности дороги является достаточно высоким для обеспечения деформирования контактирующего с грунтом элемента, что имеет место при движении по снегу. Следовательно, может быть обеспечено врезание краев блока в снег, и в результате эксплуатационные характеристики при движении по снегу могут быть улучшены. Подобные эффекты более резко выражены при усиливающем слое, образованном из материала на основе природной смолы или термопластической смолы, имеющего модуль упругости материала, равный, по меньшей мере, 200 МПа.
Кроме того, в протекторе по настоящему изобретению средняя толщина усиливающих слоев, предусмотренных на боковых стенках блока, составляет менее 0,5 мм, и, следовательно, при движении по поверхности дороги, при котором коэффициент трения поверхности дороги является недостаточным для обеспечения деформирования контактирующего с грунтом элемента, что имеет место при движении по льду, давление контакта блока в целом может поддерживаться более равномерным при одновременном обеспечении возможности проявления краевого эффекта. Следовательно, весь блок может входить в однородный контакт с поверхностью дороги, даже несмотря на то, что усиливающие слои предусмотрены на боковых стенках блока, и в результате эксплуатационные характеристики при движении по льду могут поддерживаться более надежным образом. При более детальном рассмотрении можно указать, что если средняя толщина усиливающих слоев равна или больше 0,5 мм, то при движении по поверхности дороги, при котором коэффициент трения поверхности дороги является недостаточным для обеспечения деформирования контактирующего с грунтом элемента, что имеет место при движении по льду, очень малые деформации контактирующего с грунтом элемента вызывают воздействие больших нагрузок на усиливающий слой, что приводит к локализованным увеличениям давления контакта, и, таким образом, существует опасность того, что эксплуатационные характеристики при движении по льду ухудшатся.
В протекторе согласно настоящему изобретению усиливающий слой предпочтительно предусмотрен на, по меньшей мере, двух боковых стенках блока, обращенных в направлении вращения шины.
В протекторе согласно настоящему изобретению, конфигурированном данным образом, локально высокое краевое давление может быть достигнуто посредством боковых стенок блока и предусмотренных с усиливающими слоями, как во время ускорения, так и во время замедления при движении по снегу, и в результате этого эксплуатационные характеристики при движении по снегу могут быть улучшены при одновременном сохранении эксплуатационных характеристик при движении по льду.
В протекторе согласно настоящему изобретению вышеупомянутый блок предпочтительно дополнительно имеет, по меньшей мере, одну узкую бороздку, и каждая из двух поверхностей стенок узкой бороздки имеет второй усиливающий слой, при этом вторые усиливающие слои имеют среднюю толщину, составляющую менее 0,5 мм, и выполнены так, что они обращены к узкой бороздке на площади, равной, по меньшей мере, 50% двух поверхностей стенок узкой бороздки.
В данном документе термин «узкая бороздка» относится к бороздке, образованной лезвием ножа или тому подобным, также известной как так называемая щелевидная дренажная канавка, при этом ширина узкой бороздки на наружной поверхности протектора относительно мала по сравнению преимущественно с вспомогательными канавками, при этом она, как правило, составляет самое большее 2 мм. Участки, на которых узкие бороздки пересекаются с контактирующей с грунтом поверхностью блока, который представляет собой контактирующий с грунтом элемент, также названы «краями».
В протекторе по настоящему изобретению, конфигурированном данным образом, локально высокое краевое давление также может быть создано на краях узких бороздок посредством вторых усиливающих слоев, предусмотренных на частях узких бороздок, и в результате существует возможность более надежного улучшения эксплуатационных характеристик при движении по снегу при одновременном сохранении эксплуатационных характеристик при движении по льду.
В протекторе по настоящему изобретению средняя толщина усиливающего слоя и/или второго усиливающего слоя предпочтительно равна самое большее 0,3 мм и более предпочтительно - равна самое большее 0,2 мм.
В протекторе по настоящему изобретению, конфигурированном данным образом, может быть обеспечена более высокая равномерность давления контакта блока в целом при движении по льду при одновременном обеспечении возможности создания высокого краевого давления при движении по снегу за счет эффекта, создаваемого усиливающим слоем, и в результате существует возможность более надежного улучшения эксплуатационных характеристик при движении по снегу при одновременном сохранении эксплуатационных характеристик при движении по льду.
В протекторе по настоящему изобретению усиливающий слой предпочтительно образован на боковых стенках блока, в пределах зоны, проходящей от того места по высоте в радиальном направлении шины, которое находится на расстоянии 1,6 мм от нижней поверхности основной канавки или вспомогательной канавки, определяемом в направлении наружу в радиальном направлении шины относительно высоты, до того места по высоте в радиальном направлении шины, в котором находится контактирующая с грунтом поверхность контактирующего с грунтом элемента.
В протекторе по настоящему изобретению, конфигурированном данным образом, степень свободы при размещении и задании пределов размеров усиливающего слоя на боковых стенках блока может быть повышена для улучшения эксплуатационных характеристик при движении по снегу при одновременном сохранении эксплуатационных характеристик при движении по льду, и за счет этого можно более эффективным образом улучшить эксплуатационные характеристики при движении по снегу при одновременном сохранении эксплуатационных характеристик при движении по льду.
В протекторе по настоящему изобретению второй усиливающий слой предпочтительно образован на представляющей собой боковую стенку части узкой бороздки в пределах зоны, проходящей от того места по высоте в радиальном направлении шины, которое находится на расстоянии 1,6 мм от нижней поверхности узкой бороздки, определяемом в направлении наружу в радиальном направлении шины относительно высоты, до того места по высоте в радиальном направлении шины, в котором находится контактирующая с грунтом поверхность контактирующего с грунтом элемента.
В протекторе по настоящему изобретению, конфигурированном данным образом, степень свободы при размещении и задании пределов размеров второго усиливающего слоя на представляющей собой боковую стенку части узкой бороздки может быть повышена для улучшения эксплуатационных характеристик при движении по снегу при одновременном сохранении эксплуатационных характеристик при движении по льду, и за счет этого можно более эффективным образом улучшить эксплуатационные характеристики при движении по снегу при одновременном сохранении эксплуатационных характеристик при движении по льду.
Преимущества изобретения
При использовании протектора для пневматической шины в соответствии с настоящим изобретением и пневматической шины, имеющей подобный протектор, эксплуатационные характеристики при движении по снегу могут быть улучшены при одновременном сохранении эксплуатационных характеристик при движении по льду.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 - чертеж, схематически иллюстрирующий протектор для пневматической шины в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения;
Фиг. 2 - увеличенное сечение контактирующего с грунтом элемента (блока) в протекторе для пневматической шины, если смотреть по линии II-II с фиг. 1;
Фиг. 3 - увеличенное сечение контактирующего с грунтом элемента (блока) в протекторе для пневматической шины в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения; и
Фиг. 4 - увеличенное сечение контактирующего с грунтом элемента (блока) в протекторе для пневматической шины в соответствии с третьим вариантом осуществления настоящего изобретения.
Способы осуществления изобретения
Предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения будут описаны далее со ссылкой на чертежи.
Сначала протектор для пневматической шины в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения будет описан на основе фиг. 1 и 2.
Фиг. 1 представляет собой чертеж, схематически иллюстрирующий протектор для пневматической шины в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения, а фиг. 2 представляет собой увеличенное сечение, схематически иллюстрирующее блок, который представляет собой контактирующий с грунтом элемент, в протекторе для пневматической шины в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения.
Во-первых, как проиллюстрировано на фиг. 1, ссылочная позиция 1 обозначает протектор 1 для пневматической шины в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения. Следует отметить, что размер шины в данном примере - это 205/55R16, и протектор 1 представляет собой протектор, в котором направление вращения шины не задано.
Контактирующие с грунтом элементы (блоки) 5, имеющие контактирующую с грунтом поверхность 2, которая входит в контакт с поверхностью дороги при качении шины, и разграниченные основными канавками 3 и вспомогательными канавками 4, образованы в протекторе 1. В каждом контактирующем с грунтом элементе 5 усиливающие слои 6, выполненные с такой конфигурацией, что их часть открывается для воздействия на контактирующей с грунтом поверхности 2, образованы на боковых стенках блока и обращенных в направлении вращения шины, другими словами на боковых стенках 5а блока и обращенных к вспомогательным канавкам 4. В данном варианте осуществления длина (размер в направлении вращения шины) блока 5, включающего в себя усиливающие слои 6, составляет 30 мм, и ширина (размер в направлении ширины шины) составляет 20 мм.
Далее, каждый усиливающий слой 6 образован в зоне с площадью, равной, по меньшей мере, 50% от площади каждой боковой стенки 5а блока. Площадь каждой боковой стенки 5а блока представляет собой площадь соответствующей части блока 5, обращенной к каждой канавке 4. Участки каждой боковой стенки 5а блока, отличные от усиливающих слоев 6, образованы из материала самого блока 5.
В данном варианте осуществления каждый усиливающий слой 6 имеет размер в направлении ширины, по существу такой же, как протяженность каждого блока 5 в направлении ширины, как проиллюстрировано на фиг. 1, и образован так, что он проходит по существу от нижней поверхности 4а вспомогательной канавки 4 до контактирующей с грунтом поверхности 2 контактирующего с грунтом элемента 5, как проиллюстрировано на фиг. 2.
В данном случае в данном варианте осуществления глубина основных канавок 3 и вспомогательных канавок 4 составляет 8 мм, и усиливающие слои 6 имеют размер по высоте в направлении высоты блока 5, по существу равный 8 мм. Таким образом, в данном варианте осуществления каждый усиливающий слой 6 образован на по существу 100% площади каждой боковой стенки 5а блока.
Средняя толщина усиливающего слоя 6 составляет менее 0,5 мм, предпочтительно равна самое большее 0,3 мм и более предпочтительно равна самое большее 0,2 мм. Усиливающие слои 6 в данном варианте осуществления имеют среднюю толщину, составляющую 0,15 мм, и они имеют по существу постоянную толщину. Толщина усиливающего слоя 6 представляет собой толщину в направлении, перпендикулярном к наружной поверхности боковой стенки 5а блока и обращенной к вспомогательной канавке 4, и средняя толщина представляет собой среднее из значений, измеренных между стороной усиливающего слоя 6 у нижней поверхности 4а вспомогательной канавки 4 и стороной усиливающего слоя 6 у контактирующей с грунтом поверхности 2 контактирующего с грунтом элемента 5, другими словами, среднее из значений по существу по всему усиливающему слою 6.
Усиливающий слой 6 имеет модуль упругости материала, равный, по меньшей мере, 200 МПа. В данном варианте осуществления материал, из которого образованы усиливающие слои 6, представляет собой материал на основе природной смолы, имеющий модуль упругости материала, составляющий 300 МПа. Следует отметить, что модуль упругости материала самогó контактирующего с грунтом элемента 5 равен самое большее 10 МПа.
В данном варианте осуществления, выполненном таким образом, во-первых, за счет усиливающих слоев 6, выполненных таким образом, что они обращены к вспомогательным канавкам 4 на площади, равной, по меньшей мере, 50% частей 5а, которые представляют собой боковые стенки и на которых предусмотрены усиливающие слои 6, из боковых стенок блоков, образующих контактирующие с грунтом элементы 5, локализованное высокое краевое давление может быть достигнуто посредством эффекта, создаваемого усиливающими слоями 6 при движении по поверхности дороги, при котором коэффициент трения поверхности дороги является достаточно высоким для обеспечения деформирования контактирующих с грунтом элементов 5, что имеет место при движении по снегу. Следовательно, может быть обеспечено врезание краев элемента 5, контактирующего с грунтом, в снег в большей степени, и в результате эксплуатационные характеристики при движении по снегу могут быть улучшены. Данный эффект становится более резко выраженным при использовании усиливающего слоя 6, имеющего модуль упругости материала, равный, по меньшей мере, 200 МПа.
Кроме того, средняя толщина усиливающих слоев 6 составляет менее 0,5 мм, и, следовательно, при движении по поверхности дороги, при котором коэффициент трения поверхности дороги является недостаточным для обеспечения деформирования контактирующего с грунтом элемента 5, что имеет место при движении по льду, давление контакта контактирующего с грунтом элемента 5 в целом может поддерживаться более равномерным при одновременном обеспечении возможности проявления краевого эффекта, и, таким образом, эксплуатационные характеристики при движении по льду могут сохраняться.
Как правило, модуль упругости материала, используемого в пневматических шинах, обычно составляет от 0,1 до 50 МПа, самое большее  приблизительно 100 МПа. Что касается материалов, имеющих сравнительно высокий модуль упругости материала, составляющий, по меньшей мере, 200 МПа, предназначенных для использования в усиливающих слоях 6, как в данном варианте осуществления, помимо материалов на основе природной смолы, подобных рассмотренным выше (включая резиновые материалы/материалы на основе каучука), то, например, могут быть использованы те материалы, в которых материал на основе природной смолы смешан с волокнами или пропитывает волокна, те материалы, которые содержат термопластические смолы, или те материалы, которые содержат ламинат или смесь из данных материалов, и данные материалы также могут быть использованы в сочетании с тканым или нетканым материалом, пропитанным, например, материалами на основе природной смолы, для улучшения адгезионного сцепления с контактирующим с грунтом элементом 5 или для обеспечения дополнительного усиления.
Следует отметить, что, например, в случае протектора шины, в котором направление вращения шины задано, усиливающий слой 6 может быть предусмотрен только на одной части 5а боковой стенки, из двух частей 5а боковых стенок блока.
Кроме того, в данном варианте осуществления нижняя поверхность 4а вспомогательной канавки 4 не покрыта усиливающим слоем 6, но для повышения производительности при подготовке усиливающих слоев 6, например, конфигурация может быть такой, что краевые части усиливающих слоев 6 в радиальном направлении внутрь шины будут проходить таким образом, что усиливающий слой 6 будет покрывать часть нижних поверхностей канавок 3, 4 или все нижние поверхности канавок 3, 4.
Кроме того, в данном варианте осуществления усиливающие слои 6 предусмотрены только на боковых стенках 5а блока и обращенных к вспомогательным канавкам 4, но усиливающие слои 6 также могут быть выполнены таким же образом на боковых стенках блока и обращенных к основным канавкам 3. За счет этого возможно проявление эффекта, посредством которого эксплуатационные характеристики при движении по снегу улучшаются за счет усиливающих слоев 6, в боковом направлении, другими словами, в том, что касается характеристик управляемости, при одновременном сохранении эксплуатационных характеристик при движении по льду.
Далее, протектор для пневматической шины в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения будет описан на основе фиг. 3. Фиг. 3 представляет собой увеличенное сечение, схематически иллюстрирующее контактирующий с грунтом элемент в протекторе для пневматической шины в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения.
Как проиллюстрировано на фиг. 3, контактирующие с грунтом элементы (блоки) 5, имеющие контактирующую с грунтом поверхность 2, которая входит в контакт с поверхностью дороги при качении шины, и разграниченные основными канавками 3 и вспомогательными канавками 4, образованы в протекторе 1 по второму варианту осуществления так же, как в первом варианте осуществления, рассмотренном выше. Две узкие бороздки 7, открывающиеся на контактирующей с грунтом поверхности 2, образованы в контактирующем с грунтом элементе 5 по второму варианту осуществления.
Таким же образом, как в первом варианте осуществления, рассмотренном выше, в контактирующем с грунтом элементе 5 усиливающие слои 6 предусмотрены на боковых стенках 5а блока и обращенных в направлении вращения шины, и, кроме того, усиливающие слои (вторые усиливающие слои) 8, имеющие такую конфигурацию, что их часть открыта для воздействия на контактирующей с грунтом поверхности 2, также образованы в узких бороздках 7. Следует отметить, что, за исключением узких бороздок и усиливающих слоев 8, конфигурация во втором варианте осуществления такая же, как в первом варианте осуществления, рассмотренном выше, и, следовательно, ее описание здесь опущено.
Как проиллюстрировано на фиг. 3, усиливающие слои 8 образованы так, что они обращены к узкой бороздке 7 на площади, равной, по меньшей мере, 50% двух поверхностей стенок узкой бороздки 7, и так, что они имеют среднюю толщину, составляющую 0,5 мм или менее, так же, как усиливающие слои 6 в первом варианте осуществления, рассмотренном выше, и используемый материал такой же, как материал, используемый для усиливающих слоев 6 в первом варианте осуществления.
В данном варианте осуществления за счет размещения подобных узких бороздок 7 и усиливающих слоев 8 локализованное высокое краевое давление может быть получено не только на краях контактирующего с грунтом элемента 5, но также на краях узких бороздок 7 посредством эффекта, создаваемого усиливающими слоями 8 при движении по поверхности дороги, при котором коэффициент трения поверхности дороги является достаточно высоким для обеспечения деформирования контактирующих с грунтом элементов 5, что имеет место при движении по снегу.
Следовательно, может быть обеспечено врезание краев контактирующего с грунтом элемента 5 и краев узких бороздок 7 в снег в большей степени, и в результате эксплуатационные характеристики при движении по снегу могут быть улучшены более эффективным образом.
Кроме того, средняя толщина усиливающих слоев 8 составляет менее 0,5 мм, и, следовательно, при движении по поверхности дороги, при котором коэффициент трения поверхности дороги является недостаточным для обеспечения деформирования контактирующего с грунтом элемента 5, что имеет место при движении по льду, давление контакта контактирующего с грунтом элемента 5 в целом может поддерживаться более равномерным при одновременном обеспечении возможности проявления краевого эффекта, и, таким образом, эксплуатационные характеристики при движении по льду могут сохраняться.
Следует отметить, что в данном варианте осуществления нижняя поверхность узкой бороздки 7 не покрыта усиливающим слоем 8, но для повышения производительности при подготовке усиливающих слоев 8, например, конфигурация может быть такой, что усиливающий слой 8 будет покрывать нижнюю поверхность (нижнюю часть) узкой бороздки 7.
Далее, протектор для пневматической шины в соответствии с третьим вариантом осуществления настоящего изобретения будет описан на основе фиг. 4. Фиг. 4 представляет собой увеличенное сечение, схематически иллюстрирующее контактирующий с грунтом элемент в протекторе для пневматической шины в соответствии с третьим вариантом осуществления настоящего изобретения.
Как проиллюстрировано на фиг. 4, контактирующие с грунтом элементы (блоки) 5, имеющие контактирующую с грунтом поверхность 2, которая входит в контакт с поверхностью дороги при качении шины, и разграниченные основными канавками 3 и вспомогательными канавками 4, образованы в протекторе 1 по третьему варианту осуществления так же, как в первом варианте осуществления, рассмотренном выше. Так же, как в первом варианте осуществления, в контактирующем с грунтом элементе 5 по третьему варианту осуществления усиливающие слои 6 предусмотрены на боковых стенках 5а блока и обращенных к вспомогательным канавкам 4. Усиливающие слои 6 в третьем варианте осуществления образованы в пределах зоны, проходящей от того места по высоте, которое находится на расстоянии 1,6 мм от нижней поверхности 4а вспомогательной канавки 4, определяемом в направлении наружу в радиальном направлении шины, до того места по высоте, в котором находится контактирующая с грунтом поверхность 2 контактирующего с грунтом элемента 5. Материал, используемый для усиливающих слоев 6, и их средняя толщина такие же, как материал и средняя толщина усиливающего слоя 6 в первом варианте осуществления.
В третьем варианте осуществления усиливающие слои 6 предусмотрены на площади, равной по существу 70% боковых стенок 5а. Так же, как в первом варианте осуществления, рассмотренном выше, усиливающие слои 6 имеют размер в направлении ширины, который по существу такой же, как протяженность блоков 5 в направлении ширины (это не показано на чертежах). Следует отметить, что усиливающие слои 8 узких бороздок 7 во втором варианте осуществления, рассмотренном выше, также могут быть образованы в пределах зоны, проходящей от того места по высоте, которое находится на расстоянии 1,6 мм от нижней части узкой бороздки 7, определяемом в направлении наружу в радиальном направлении шины, до того места по высоте, в котором находится контактирующая с грунтом поверхность 2 контактирующего с грунтом элемента 5, так же, как в третьем варианте осуществления.
Следует отметить, что в первом - третьем вариантах осуществления, рассмотренных выше, конфигурация может быть такой, что размер усиливающих слоев 6 и усиливающих слоев 8 в направлении ширины будет меньше, чем определяемая в направлении ширины протяженность боковых стенок блоков 5, в которых они предусмотрены.
В данном варианте осуществления степень свободы при образовании усиливающих слоев 6 на частях контактирующего с грунтом элемента 5, представляющих собой боковые стенки блока, может быть повышена. Другими словами, степень свободы при размещении усиливающего слоя на боковую стенку блока, и оптимизации задания диапазонов размеров может быть повышена для улучшения эксплуатационных характеристик при движении по снегу при одновременном сохранении эксплуатационных характеристик при движении по льду. Следовательно, существует возможность выполнения усиливающих слоев 6 в таком месте и в пределах такой зоны, что посредством них при движении по поверхности дороги, при котором коэффициент трения поверхности дороги достаточен, чтобы вызвать деформирование контактирующего с грунтом элемента 5, что имеет место при движении по снегу, локализованное высокое краевое давление может быть достигнуто на краях контактирующего с грунтом элемента 5 за счет эффекта, создаваемого усиливающими слоями 6, и при движении по поверхности дороги, при котором коэффициент трения поверхности дороги является недостаточным для обеспечения деформирования контактирующего с грунтом элемента 5, что имеет место при движении по льду, давление контакта контактирующего с грунтом элемента 5 в целом может поддерживаться более равномерным при одновременном обеспечении возможности проявления краевого эффекта.
Выше были описаны особенно предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения, но настоящее изобретение может быть модифицировано и реализовано в виде различных вариантов осуществления без его ограничения вариантами осуществления, показанными на схематических чертежах.
Вариант осуществления изобретения
Далее, для прояснения преимуществ настоящего изобретения будет приведено разъяснение результатов испытаний, проведенных посредством использования моделирования (на основе метода конечных элементов) при использовании доступного имеющегося на рынке компьютерного программного обеспечения для обычного примера, предусмотренного с усиливающими слоями, имеющими публично известную форму, и для трех типов контактирующего с грунтом элемента (см. фиг. 3) протекторов для пневматических шин в соответствии с вариантом 2 осуществления (вторым вариантом осуществления) настоящего изобретения.
Размер модели контактирующего с грунтом элемента (блока), соответствующей обычному примеру и трем типам согласно варианту 2 осуществления, в каждом случае соответствовал прямоугольному блоку, имеющему короткую сторону с длиной 20 мм, длинную сторону с длиной 30 мм и высоту 8 мм, образованному посредством использования одинакового материала на основе каучука, при этом каждая из узких бороздок имела ширину, составляющую 0,4 мм, и глубину, составляющую 7 мм, и открывалась на поверхности, соответствующей контактирующей с грунтом поверхности контактирующего с грунтом элемента (блока). В каждой модели были предусмотрены усиливающие слои, имеющие различный модуль упругости материала и/или разную среднюю толщину, как показано в Таблице 1.
При соответствующей нагрузке, приложенной к моделям контактирующих с грунтом элементов, заданным таким образом, были получены максимальное давление контакта, создаваемое в контактирующем с грунтом элементе при состоянии поверхности дороги, соответствующем снегу, и коэффициент трения при состоянии поверхности дороги, соответствующем льду. Вышеупомянутые расчетные величины были выражены в виде показателей, при этом показатель для обычного примера был задан равным 100, и при этом бóльшие числовые значения являются более удовлетворительными.
Таблица 1
Вариант 1 осуществления
Вариант 2 осуществления
Вариант 3 осуществления
Обычный пример
Средняя толщина усиливающего слоя (мм)
0,15
0,3
0,4
0,5
Модуль упругости материала усиливающего слоя (мм)
300
300
900
100
Максимальное давление контакта при движении по снегу (показатель)
117
158
202
100
Коэффициент трения при движении по льду (показатель)
111
105
98
100
Как показано в Таблице 1, может быть подтверждено, что при использовании протекторов для пневматической шины в соответствии с вариантами 1-3 осуществления эксплуатационные характеристики при движении по снегу могут быть эффективно улучшены, и эксплуатационные характеристики при движении по льду могут быть сохранены.
Перечень ссылочных позиций
1 Протектор для пневматической шины
2 Контактирующая с грунтом поверхность
3 Основная канавка
4 Вспомогательная канавка
5 Контактирующий с грунтом элемент (блок)
5а Боковая стенка контактирующего с грунтом элемента
6 Усиливающий слой
7 Узкая бороздка (щелевидная дренажная канавка)
8 Усиливающий слой узкой бороздки