ПРОТЕКТОР ПНЕВМАТИЧЕСКОЙ ШИНЫ И ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ ШИНА С ТАКИМ ПРОТЕКТОРОМ
PNEUMATIC TYRE TREAD AND PNEUMATIC TYRE WITH THIS TREAD

Область техники
Настоящее изобретение относится к протектору пневматической шины и к пневматической шине, имеющей такой протектор, и, в частности, к протектору пневматической шины, имеющему улучшенные эксплуатационные характеристики при движении по снегу и эксплуатационные характеристики при движении по льду благодаря упрочняющей части, предусмотренной на боковой стенке блока, образующей фронтальную поверхность, и к пневматической шине, имеющей указанный протектор.
Уровень техники
Зимние шины, которые также называют «нешипованными» шинами, хорошо известны в качестве шин, которые могут перемещаться по поверхностям зимних дорог, покрытым снегом или льдом. Зимние шины, как правило, выполнены с множеством узких бороздок, называемых щелевидными дренажными канавками, которые открываются на поверхности контакта с грунтом, и сцепление с поверхностью дороги зимой улучшается посредством того, что известно как «краевой» эффект и эффект удаления водяной пленки, а также за счет использования смеси, которая является более мягкой, чем смесь, используемая для шин, которые не предназначены для использования зимой.
Механизм, за счет которого сила трения о поверхность дороги создается в зимней шине, в действительности различается в зависимости от того, чем покрыта поверхность дороги - снегом или льдом, так что известно, что даже если используется мягкая смесь и выполнено большое число узких бороздок в блоках, которые представляют собой элементы, контактирующие с грунтом, для улучшения эксплуатационных характеристик при движении по льду, в результате будет иметь место снижение жесткости блока, и это будет препятствовать какому-либо улучшению эксплуатационных характеристик при движении по снегу.
Известно, что включение упрочняющих частей в боковые стенки блоков эффективно в качестве средства для одновременного достижения хороших эксплуатационных характеристик при движении по льду и хороших эксплуатационных характеристик при движении по снегу.
Например, в патентном документе 1 (главным образом, на фиг. 3) описана пневматическая шина, в которой сбалансированное сочетание эксплуатационных характеристик при движении по снегу и эксплуатационных характеристик при движении по льду достигается за счет выполнения упрочняющих частей, в которых используется резина, имеющая степень твердости по JIS A (Японский промышленный стандарт), составляющую от 85 до 95, на боковых стенках блоков, обращенных к поперечной канавке и вспомогательной поперечной канавке, в блоке, предусмотренном с тремя узкими бороздками и одной вспомогательной канавкой.
Кроме того, в патентном документе 2 (главным образом, на фиг. 2) описана пневматическая шина, в которой сбалансированное сочетание эксплуатационных характеристик при движении по снегу и эксплуатационных характеристик при движении по льду достигается за счет использования смеси, в которой, по меньшей мере, 50 весовых частей углеродной сажи и/или кремнезема соединены со 100 весовыми частями диенового каучука, содержащего 30 весовых процентов или более каучукового компонента, имеющего температуру стеклования, составляющую -60°С или более, и за счет выполнения упрочняющих частей, в которых используется резина, имеющая температуру хрупкости, составляющую -30°С или менее, на боковых стенках блоков.
Кроме того, в патентном документе 3 (главным образом, на фиг. 1), который представляет собой предшествующую заявку, описан протектор пневматической шины, который обеспечивает достижение сбалансированного сочетания эксплуатационных характеристик при движении по снегу и эксплуатационных характеристик при движении по льду за счет того, что упрочняющие слои (упрочняющие части), имеющие модуль упругости материала (модуль упругости), составляющий 200 МПа или более, предусмотрены с толщиной, составляющей менее 0,5 мм, на зоне, составляющей, по меньшей мере, 50% от боковых стенок блока.
Документы предшествующего уровня техники
Патентный документ 1: JP 7-047814 A
Патентный документ 2: JP 2010-105509 A
Патентный документ 3: РСТ/JP2011/079188 (WO 2013/088570)
Задача, решаемая изобретением
Тем не менее, трудно добиться сбалансированного сочетания эксплуатационных характеристик при движении по снегу и эксплуатационных характеристик при движении по льду на высоком уровне в случае пневматических шин, описанных в патентных документах 1, 2 и 3, и, в частности, улучшение эксплуатационных характеристик при движении по льду является недостаточным, и существует потребность в пневматической шине, которая может обеспечить достижение сбалансированного сочетания эксплуатационных характеристик при движении по снегу и эксплуатационных характеристик при движении по льду на более высоком уровне с точки зрения безопасности движения по поверхностям зимних дорог.
Настоящее изобретение предназначено для решения проблем предшествующего уровня техники, описанных выше, и его задача состоит в разработке протектора пневматической шины, который может обеспечить достижение сбалансированного сочетания эксплуатационных характеристик при движении по снегу и эксплуатационных характеристик при движении по льду на более высоком уровне, а также в разработке пневматической шины, имеющей подобный протектор.
Средства решения задачи
Для решения вышеупомянутой задачи в соответствии с настоящим изобретением разработан протектор пневматической шины, образованный посредством, по меньшей мере, одной резиновой смеси, отличающийся тем, что указанная, по меньшей мере, одна резиновая смесь имеет модуль Et упругости, рассчитанный на основе испытания на растяжение, определенного в стандарте ASTM D882-09 (Американское общество по испытанию материалов), при этом протектор содержит: по меньшей мере, одну окружную основную канавку, множество вспомогательных канавок и множество блоков, которые ограничены окружной основной канавкой и вспомогательными канавками; по меньшей мере, один из блоков из указанного множества блоков содержит: верхнюю поверхность, образующую поверхность контакта с грунтом, по меньшей мере частично находящуюся в контакте с поверхностью дороги при качении шины, две боковые стенки, образующие фронтальные поверхности и расположенные вдоль направления вдоль окружности шины, и две боковые стенки, образующие боковые поверхности и расположенные вдоль аксиального направления шины; верхняя поверхность блока имеет края двух фронтальных поверхностей, образованные в местах пересечения с двумя боковыми стенками, образующими фронтальные поверхности; блок имеет упрочняющую часть, предусмотренную на, по меньшей мере, одной из двух боковых стенок, образующих фронтальные поверхности, при этом упрочняющая часть образована посредством материала, имеющего модуль Ef упругости, по меньшей мере, в 20 раз превышающий модуль Et упругости резиновой смеси, образующей протектор, имеет среднюю толщину, составляющую от 0,1 мм до 2,0 мм, и выполнена таким образом, чтобы она была обращена, по меньшей мере, к вспомогательной канавке в зоне, составляющей, по меньшей мере, 60% от боковой стенки, образующей фронтальную поверхность, и верхняя поверхность блока образована так, что если смотреть в направлении оси вращения шины, то в том случае, если расстояние от оси вращения шины до любой точки на указанной верхней поверхности измерено в зоне, не включающей края двух фронтальных поверхностей, указанное расстояние превышает расстояние Re, измеренное от оси вращения шины до краев двух фронтальных поверхностей, разность G расстояния Rt, измеренного от оси вращения шины до места на указанной верхней поверхности, самого дальнего от центра в радиальном направлении, и расстояния Re, измеренного от оси вращения шины до краев двух фронтальных поверхностей, составляет от 0,2 мм до 2,0 мм в новом изделии, и расстояние между местом упрочняющей части, самым дальним от центра в радиальном направлении, и краем фронтальной поверхности не превышает 2,0 мм.
В данном случае термин «канавка» относится к пространству, имеющему некоторую ширину и некоторую глубину, которое образовано за счет соединения двух противоположных поверхностей (поверхностей стенок, боковых стенок), которые не входят в контакт друг с другом при нормальных условиях эксплуатации, посредством другой поверхности (нижней поверхности).
Кроме того, термин «основная канавка» относится к канавке, которая в основном «отвечает» за отвод текучей среды и имеет сравнительно большую ширину среди канавок различных типов, образованных в протекторе. Во многих случаях «основная канавка» означает канавку, проходящую линейно, зигзагообразно или волнообразно в направлении вдоль окружности шины, но также охватывает канавку, имеющую сравнительно большую ширину, которая в основном «отвечает» за отвод текучей среды и проходит под углом относительно направления вращения шины.
Кроме того, канавки, отличные от «основной канавки», названы «вспомогательными канавками».
Кроме того, термин «край» относится к пересечению между верхней поверхностью блока и боковой стенкой, образующей фронтальную поверхность, или боковой стенкой, образующей боковую поверхность (краевым частям на верхней поверхности блока или границе верхней поверхности блока с боковой стенкой, образующей фронтальную поверхность, или боковой стенкой, образующей боковую поверхность). Верхняя поверхность блока, которая образует часть поверхности контакта с грунтом, ограничена краями, подобными этим. Если скос образован между верхней поверхностью и боковой стенкой, образующей фронтальную поверхность, или боковой стенкой, образующей боковую поверхность, скошенная часть понимается как представляющая собой часть верхней поверхности. Пересечение между верхней поверхностью блока и боковой стенкой, образующей фронтальную поверхность, в направлении вращения названо «краем фронтальной поверхности». В соответствии с настоящим изобретением край фронтальной поверхности входит в контакт с поверхностью дороги при определенном состоянии поверхности дороги, как будет описано позднее.
Кроме того, термин «модуль упругости» относится к модулю упругости при растяжении, рассчитанному исходя из графика результатов испытания на растяжение, полученного на основе испытания на растяжение, определенного в стандарте ASTM D882-09. Модуль Е упругости при растяжении имеет следующую взаимосвязь с модулем G упругости при сдвиге, как описано, например, в работе “POLYMER PHYSICS” («Физика полимеров») (Оксфорд, ISBN 978-0-19-852059-7, глава 7.7, страница 296).
Е=2G(1+ν)
В данном случае ν - это коэффициент Пуассона, при этом коэффициент Пуассона для резинового материала представляет собой величину, очень близкую к 0,5.
2
Кроме того, в том случае, когда подтверждается, что модуль Ef упругости материала, образующего упрочняющую часть, по меньшей мере, в 20 раз превышает модуль Et упругости резиновой смеси, образующей протектор, данное подтверждение может быть выполнено посредством замены вышеупомянутых модуля Et упругости и модуля Ef упругости комплексным модулем М упругости (динамическим модулем G* упругости материала при сдвиге). Динамический модуль упругости, представленный как G', и модуль механических потерь, представленный как G'', которые представляют собой известные динамические характеристики, определяют посредством анализатора вязкости (анализатора вязкости Metravib VB 4000) при использовании испытательного образца, отформованного из сырой резиновой смеси, или испытательного образца, который соединен с резиновой смесью после вулканизации. Испытательный образец, который используется, описан на фиг. Х2.1 (метод с использованием круглого образца) стандарта ASTM D 5992-96 (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 из 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. Измерение выполняют 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 динамический модуль (G') упругости и модуль (G'') механических потерь при заданной температуре. Комплексный модуль G* упругости определяют исходя из абсолютных величин динамического модуля упругости и модуля механических потерь посредством использования следующей формулы:
В соответствии с настоящим изобретением, имеющим конфигурацию, описанную выше, расстояние от оси вращения шины до зоны верхней поверхности, не включающей края двух фронтальных поверхностей, превышает расстояние Re, измеренное от оси вращения шины до краев двух фронтальных поверхностей, и разность G расстояния Rt, измеренного от оси вращения шины до того места на верхней поверхности блока, которое является самым дальним от центра в радиальном направлении, и расстояния Re, измеренного от оси вращения шины до данных краев двух фронтальных поверхностей, составляет не менее 0,2 мм в новом изделии, так что при движении шины по поверхности дороги, для которой коэффициент трения недостаточен для того, чтобы вызвать деформацию контактирующих с грунтом элементов, такой как поверхность дороги, покрытой льдом, существует возможность предотвращения входа краев фронтальных поверхностей, образованных в месте пересечения верхней поверхности блока и боковой стенки, которая образует фронтальную поверхность и на которой предусмотрена упрочняющая часть, в контакт с поверхностью дороги. Это означает, что существует возможность предотвращения образования водяной пленки между протектором и льдом, которая хорошо известна как одна из причин уменьшения коэффициента трения при движении по льду, и в результате существует возможность улучшения эксплуатационных характеристик при движении по льду. Другими словами, если разность G составляет менее 0,2 мм, края фронтальных поверхностей входят в контакт с поверхностью дороги, даже если коэффициент трения о поверхность дороги будет недостаточным для того, чтобы вызвать деформацию элементов, контактирующих с грунтом, и в результате водяная пленка образуется между протектором и льдом, так что существует риск ухудшения эксплуатационных характеристик при движении по льду.
Кроме того, в соответствии с настоящим изобретением разность G не превышает 2,0 мм, так что при движении шины по поверхности дороги, для которой коэффициент трения является достаточно высоким для того, чтобы вызвать деформацию элементов, контактирующих с грунтом, такой как поверхность дороги, покрытой снегом, существует возможность создания высокого локального краевого давления, в результате того, что края фронтальных поверхностей, образованные в месте пересечения между верхней поверхностью блока и боковыми стенками, которые образуют фронтальные поверхности и на которых предусмотрены упрочняющие части, входят в контакт с поверхностью дороги. То есть, эффект от упрочняющих частей, предусмотренных на боковых стенках, образующих фронтальные поверхности, создает возможность эффективного вгрызания краев фронтальных поверхностей в снег, и в результате существует возможность улучшения эксплуатационных характеристик при движении по снегу. Другими словами, если разность G превышает 2,0 мм, края фронтальных поверхностей вряд ли будут входить в контакт с поверхностью дороги даже на поверхности дороги, для которой коэффициент трения является достаточно высоким для того, чтобы вызвать деформацию элементов, контактирующих с грунтом, такой как покрытая снегом дорога, и в результате края фронтальных поверхностей вряд ли будут вгрызаться в снег, так что будет существовать риск ухудшения эксплуатационных характеристик при движении по снегу.
Кроме того, в соответствии с настоящим изобретением расстояние между местом на той стороне упрочняющей части, которая является самой дальней от центра в радиальном направлении, и краями фронтальных поверхностей не превышает 2,0 мм, так что при движении шины по поверхности дороги, для которой коэффициент трения является достаточно высоким для того, чтобы вызвать деформацию элементов, контактирующих с грунтом, такой как поверхность дороги, покрытой снегом, существует возможность эффективного создания высокого локального краевого давления благодаря эффекту от упрочняющих частей. Другими словами, если расстояние между местом на той стороне упрочняющей части, которая является самой дальней от центра в радиальном направлении, и краями фронтальных поверхностей превышает 2,0 мм, то высокое локальное краевое давление вряд ли будет создано, даже если края фронтальных поверхностей входят в контакт с поверхностью дороги при движении шины по поверхности дороги, для которой коэффициент трения является достаточно высоким для того, чтобы вызвать деформацию элементов, контактирующих с грунтом, такой как поверхность дороги, покрытой снегом, и, следовательно, существует риск ухудшения эксплуатационных характеристик при движении по снегу.
В соответствии с настоящим изобретением упрочняющая часть, предусмотренная на боковой стенке, образующей фронтальную поверхность, предпочтительно предусмотрена у края фронтальной поверхности таким образом, что упрочняющая часть проходит по меньшей мере частично в направлении ширины края фронтальной поверхности.
В соответствии с настоящим изобретением, имеющим конфигурацию, описанную выше, существует возможность надежного создания высокого локального краевого давления посредством края фронтальной поверхности благодаря эффекту от упрочняющей части, и в результате существует возможность дополнительного улучшения эксплуатационных характеристик при движении по снегу при одновременном улучшении также эксплуатационных характеристик при движении по льду.
В соответствии с настоящим изобретением упрочняющая часть, предусмотренная на боковой стенке, образующей фронтальную поверхность, предпочтительно предусмотрена у края фронтальной поверхности таким образом, что упрочняющая часть проходит на всей протяженности края фронтальной поверхности в направлении ширины.
В соответствии с настоящим изобретением, имеющим конфигурацию, описанную выше, существует возможность более надежного создания высокого локального краевого давления посредством края фронтальной поверхности.
В соответствии с настоящим изобретением разность G на верхней поверхности блока предпочтительно не превышает 1,5 мм.
В соответствии с настоящим изобретением, имеющим конфигурацию, описанную выше, существует возможность более надежного создания высокого локального краевого давления посредством края фронтальной поверхности при движении по снегу, и в результате существует возможность дополнительного улучшения эксплуатационных характеристик при движении по снегу при одновременном улучшении также эксплуатационных характеристик при движении по льду.
В соответствии с настоящим изобретением упрочняющая часть, предусмотренная на боковой стенке блока, образующей фронтальную поверхность, предпочтительно предусмотрена на обеих из двух боковых стенок блока, образующих фронтальные поверхности.
В соответствии с настоящим изобретением, имеющим конфигурацию, описанную выше, существует возможность создания большого локального краевого эффекта посредством краев фронтальных поверхностей, образованных в месте пересечения верхней поверхности блока и боковых стенок, которые образуют фронтальные поверхности и на которых предусмотрена упрочняющая часть, во время как ускорения, так и замедления при движении по снегу, и в результате существует возможность дополнительного улучшения эксплуатационных характеристик при движении по снегу при одновременном улучшении также эксплуатационных характеристик при движении по льду.
В соответствии с настоящим изобретением, если смотреть на верхнюю поверхность блока в направлении оси вращения шины, угол между прямой линией, соединяющей края двух фронтальных поверхностей, и касательной к верхней поверхности, проходящей через край фронтальной поверхности, предпочтительно составляет 20° или более.
В соответствии с настоящим изобретением, имеющим конфигурацию, описанную выше, при движении шины по поверхности дороги, для которой коэффициент трения недостаточен для того, чтобы вызвать деформацию элементов, контактирующих с грунтом, такой как поверхность дороги, покрытой льдом, существует возможность обеспечения соответствующего контакта между частью верхней поверхности блока, служащей в качестве поверхности контакта с грунтом, и поверхностью дороги при одновременно предотвращении входа краев фронтальных поверхностей в контакт с поверхностью дороги, и в результате существует возможность дополнительного улучшения эксплуатационных характеристик при движении по снегу. Другими словами, если данный угол меньше 20°, невозможно надежным образом предотвратить вход краев фронтальных поверхностей в контакт с поверхностью дороги, и существует риск ухудшения эксплуатационных характеристик при движении по льду.
В соответствии с настоящим изобретением упрочняющая часть, предусмотренная на боковой стенке блока, образующей фронтальную поверхность, предпочтительно предусмотрена на зоне, составляющей, по меньшей мере, 75% от боковой стенки, образующей фронтальную поверхность.
В соответствии с настоящим изобретением, имеющим конфигурацию, описанную выше, существует возможность создания более надежным образом высокого локального краевого давления посредством края фронтальной поверхности, образованного в месте пересечения верхней поверхности блока и боковой стенки, которая образует фронтальную поверхность и на которой предусмотрена упрочняющая часть, и в результате существует возможность дополнительного улучшения эксплуатационных характеристик при движении по снегу при одновременном улучшении также эксплуатационных характеристик при движении по льду.
В соответствии с настоящим изобретением упрочняющая часть, предусмотренная на боковой стенке блока, образующей фронтальную поверхность, предпочтительно предусмотрена на всей зоне боковой стенки, образующей фронтальную поверхность.
В соответствии с настоящим изобретением, имеющим конфигурацию, описанную выше, существует возможность улучшения эксплуатационных характеристик при движении по снегу более надежным образом при одновременном улучшении также эксплуатационных характеристик при движении по льду.
В соответствии с настоящим изобретением блок предпочтительно образован так, что среднее расстояние в направлении вдоль окружности шины между краями двух фронтальных поверхностей составляет, по меньшей мере, 15 мм.
В соответствии с настоящим изобретением, имеющим конфигурацию, описанную выше, существует возможность предотвращения деформации блоков даже в том случае, если шина движется по поверхности дороги, для которой коэффициент трения недостаточен для того, чтобы вызвать деформацию элементов, контактирующих с грунтом, такой как поверхность дороги, покрытой льдом, и это создает возможность предотвращения образования водяной пленки между протектором и льдом, и в результате эксплуатационные характеристики при движении по льду могут быть дополнительно улучшены.
В соответствии с настоящим изобретением блок предпочтительно дополнительно имеет узкую бороздку, открывающуюся на верхней поверхности и проходящую внутрь блока, при этом узкая бороздка также проходит в направлении ширины шины.
В данном случае термин «узкая бороздка» относится к бороздке, образованной посредством ножа или лезвия и т.д. и также известной как «щелевидная дренажная канавка»; ширина узкой бороздки на поверхности протектора, как правило, меньше ширины вспомогательных канавок и составляет приблизительно 2 мм или менее.
В соответствии с настоящим изобретением, имеющим конфигурацию, описанную выше, узкая бороздка вызывает частичное уменьшение жесткости блока, которая в целом увеличена посредством упрочняющей части, так что существует возможность улучшения сцепления с поверхностью дороги и в особенности сцепления с поверхностью дороги при движении по льду, и в результате эксплуатационные характеристики при движении по льду могут быть улучшены. В то же время узкая бороздка создает возможность «содействия» деформации блока при движении шины по поверхности дороги, для которой коэффициент трения является достаточно высоким для того, чтобы вызвать деформацию элементов, контактирующих с грунтом, такой как поверхность дороги, покрытой снегом, высокое локальное краевое давление, обеспечиваемое за счет края фронтальной поверхности, дополнительно увеличивается, край фронтальной поверхности может соответствующим образом вгрызаться в снег, и в результате эксплуатационные характеристики при движении по снегу могут быть дополнительно улучшены. Кроме того, хорошо известно, что узкая бороздка может служить в качестве дополнительной зоны удерживания для удавления водяной пленки, образующейся между протектором и льдом, которая хорошо известна как одна из причин уменьшения коэффициента трения при движении по льду, и в результате эксплуатационные характеристики при движении по льду могут быть дополнительно улучшены.
Преимущество изобретения
Протектор пневматической шины и пневматическая шина, имеющая подобный протектор, в соответствии с настоящим изобретением обеспечивают возможность достижения сбалансированного сочетания эксплуатационных характеристик при движении по снегу и эксплуатационных характеристик при движении по льду на более высоком уровне.
Краткое описание чертежей
фиг. 1 представляет собой вид в перспективе, схематически показывающий протектор пневматической шины в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения;
фиг. 2 представляет собой увеличенное сечение блока протектора пневматической шины, если смотреть по линии II-II с фиг. 1;
фиг. 3 представляет собой увеличенное сечение блока протектора пневматической шины в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения;
фиг. 4 представляет собой увеличенное сечение блока протектора пневматической шины в соответствии с третьим вариантом осуществления настоящего изобретения; и
фиг. 5 представляет собой увеличенное сечение блока протектора обычной пневматической шины.
Способ осуществления изобретения
Протектор пневматической шины и пневматическая шина, в которой используется указанный протектор в соответствии с предпочтительными вариантами осуществления настоящего изобретения, будут описаны ниже со ссылкой на приложенные фигуры.
Прежде всего со ссылкой фиг. 1 и фиг. 2 будет описан протектор пневматической шины в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения. фиг. 1 представляет собой вид в перспективе, схематически показывающий протектор пневматической шины в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения, и фиг. 2 представляет собой увеличенное сечение блока протектора пневматической шины, если смотреть линии II-II с фиг. 1.
Во-первых, как показано на фиг. 1, ссылочная позиция 1 обозначает протектор пневматической шины в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения. Следует отметить, что размер пневматической шины, для которой применяется протектор 1 пневматической шины, в данном примере представляет собой размер 205/55R16.
Общая конструкция протектора 1 будет описана далее с помощью фиг. 1 и фиг. 2.
Протектор 1, который содержит резиновую смесь, имеющую модуль Et упругости, имеет поверхность 2 контакта с грунтом, которая входит в контакт с поверхностью дороги при качении шины, и в нем образованы две окружные основные канавки 3 и множество вспомогательных канавок 4. Множество блоков 5 ограничены окружными основными канавками 3 и вспомогательными канавками 4.
Блоки 5 содержат: верхнюю поверхность 51, образующую часть поверхности 2 контакта с грунтом, две боковые стенки 52, 53 (боковые стенки, образующие фронтальные поверхности), которые расположены продольно вдоль направления вдоль окружности шины и образованы так, что они обращены к вспомогательным канавкам 4, и две боковые стенки 54, 55 (боковые стенки, образующие боковые поверхности), которые расположены поперечно вдоль направления оси вращения шины и образованы так, что они обращены к окружным канавкам 3.
Верхняя поверхность 51 содержит края 521, 531 фронтальных поверхностей, которые образованы на краевых частях, пересекающихся с боковыми стенками 52, 53, образующими фронтальные поверхности. Кроме того, узкая бороздка 6, которая открывается на верхней поверхности 51 и проходит в направлении ширины шины и при этом также проходит в радиальном направлении внутрь блоков 5, образована в блоках 5. Узкая бороздка 6 также открывается на боковых стенках 54, 55, образующих боковые поверхности. Следует отметить, что узкая бороздка 6 может проходить под заданным углом относительно радиального направления в пределах, обеспечивающих возможность проявления ее различных функций. Кроме того, термин «направление ширины шины» означает направление, перпендикулярное к направлению вдоль окружности шины в данном варианте осуществления, но данный термин также охватывает наклонные направления, образующие заданный угол относительно направления вдоль окружности шины.
Далее, упрочняющая часть 7, содержащая материал, имеющий модуль Ef упругости, который, по меньшей мере, в 20 раз превышает и предпочтительно, по меньшей мере, в 50 раз превышает модуль Et упругости резиновой смеси, образующей протектор 1, предусмотрена на двух боковых стенках 52, 53, образующих фронтальные поверхности. В данном варианте осуществления модуль Et упругости резиновой смеси, образующей протектор 1, составляет 5,4 МПа, и материал, образующий упрочняющую часть 7, базируется на природной смоле, модуль упругости которой составляет 270 МПа, так что обеспечивается такой модуль Ef упругости, который в 50 раз превышает модуль Et упругости.
Далее будет описано расположение упрочняющих частей 7 на блоках 5 протектора 1.
В соответствии с данным вариантом осуществления упрочняющие части 7 выполнены так, чтобы они были обращены к вспомогательным канавкам 4 на зоне, составляющей, по меньшей мере, 60%, предпочтительно, по меньшей мере, 75% от боковых стенок 52, 53, образующих фронтальные поверхности, и более предпочтительно - на всей зоне боковых стенок 52, 53, образующих фронтальные поверхности. Кроме того, упрочняющие части 7 выполнены таким образом, что их средняя толщина t (показанная на фиг. 2) составляет менее 2,0 мм и предпочтительно менее 1,0 мм. В данном случае толщина упрочняющих частей 7 представляет собой толщину в направлении, перпендикулярном к поверхности боковых стенок 52, 53, которые образуют фронтальные поверхности и на которых предусмотрены упрочняющие части 7, обращенные к вспомогательным канавкам 4, и «средняя толщина» представляет собой среднее значение для упрочняющих частей 7 при измерении толщины от стороны нижней поверхности вспомогательных канавок 4 до стороны верхней поверхности 51 блоков 5, другими словами, среднее значение на по существу всей поверхности упрочняющих частей 7. В соответствии с данным вариантом осуществления упрочняющие части 7 предусмотрены на зоне, составляющей 84% от боковых стенок 52, 53, образующих фронтальные поверхности, и средняя толщина t составляет 0,5 мм. В данном случае средняя толщина t упрочняющих частей 7 предпочтительно составляет, по меньшей мере, 0,2 мм.
Далее будет описана верхняя поверхность 51 блоков 5 протектора 1.
Верхняя поверхность 51 образует часть поверхности 2 протектора 1, контактирующей с грунтом, которая входит в контакт с поверхностью дороги при качении шины, при этом верхняя поверхность 51 определена как зона блока 5, которая может частично входить в контакт с поверхностью дороги при определенных условиях. Верхняя поверхность 51 ограничена в направлении вдоль окружности двумя периферийными краями 521, 531 (краями фронтальных поверхностей). Другими словами, верхняя поверхность 51 имеет два периферийных края 521, 531 в ее частях, краевых по отношению к направлению вдоль окружности шины.
В соответствии с данным вариантом осуществления верхняя поверхность 51 блоков 5 протектора 1 образована так, что если расстояние от оси вращения шины до любой точки на верхней поверхности 51 измерить в зоне, не включающей края 521, 531 двух фронтальных поверхностей, указанное расстояние превышает расстояние Re, измеренное от оси вращения шины до краев 521, 531, двух фронтальных поверхностей. Более точно, как показано в сечении по фиг. 2, верхняя поверхность 51 имеет в направлении вдоль окружности: два участка 511, которые проходят внутрь относительно верхней поверхности 51 от краев 521, 531 фронтальных поверхностей и на которых расстояние по радиусу от оси вращения шины постепенно увеличивается, и промежуточный участок 512, расположенный между участками 511, на которых указанное расстояние по радиусу постепенно увеличивается. Промежуточный участок 512 образован с криволинейной формой так, что он имеет радиус, по существу такой же, как радиус шины. Кроме того, предполагается, что в большинстве случаев промежуточный участок 512 основной поверхности 51 блоков 5, которые сформированы таким образом, всегда будет находиться в контакте с поверхностью дороги независимо от состояния поверхности дороги, но это изменяется в соответствии с условиями нагружения и т.д., и также возможно, что часть двух участков 511, на которых расстояние по радиусу постепенно увеличивается, всегда будет находиться в контакте с поверхностью дороги. Следует отметить, что края 521, 531 фронтальных поверхностей образованы так, что они входят в контакт с поверхностью дороги при определенном состоянии поверхности дороги, как будет описано позднее.
Далее будет описано соотношение размеров упрочняющей части 7 блоков 5 протектора 1 и боковых стенок 52, 53, которые образуют фронтальные поверхности и на которых предусмотрена упрочняющая часть 7.
В соответствии с данным вариантом осуществления боковые стенки 52, 53, которые образуют фронтальные поверхности и на которых предусмотрена упрочняющая часть 7, образованы так, что расстояние между местом на самой дальней от центра стороне упрочняющей части 7 (краевой частью с той стороны упрочняющей части 7, которая является наружной в радиальном направлении) и краями 521, 531 фронтальных поверхностей, измеренное в радиальном направлении, не превышает 2,0 мм. Упрочняющая часть 7 предпочтительно образована так, что она по меньшей мере частично включает в себя край 521, 531 фронтальной поверхности, и более предпочтительно так, что она включает в себя весь край 521, 531 фронтальной поверхности. В примере, показанном на фиг. 2, расстояние между местом на той стороне упрочняющей части 7, которая является самой дальней от центра в радиальном направлении, и краями 521, 531 фронтальных поверхностей является нулевым (0 мм), и краевые части на самой дальней от центра в радиальном направлении стороне упрочняющей части 7, предусмотренной на боковых стенках 52, 53, образующих фронтальные поверхности, образованы так, что они имеются на всей протяженности фронтальных краев 521, 531 в направлении ширины. С другой стороны, краевые части на самой дальней от центра в радиальном направлении стороне упрочняющей части 7, предусмотренной на боковых стенках 52, 53, образующих фронтальные поверхности, могут быть образованы так, что они будут по меньшей мере частично присутствовать на краях 521, 531 фронтальных поверхностей в направлении ширины краев 521, 531 фронтальных поверхностей.
Кроме того, упрочняющая часть 7 предусмотрена только на части зоны боковых стенок 52, 53 блока 5, образующих фронтальные поверхности, но упрочняющая часть 7 предпочтительно имеется на всей зоне боковых стенок 52, 53, образующих фронтальные поверхности, для максимизации преимущества от нее. Упрочняющая часть 7 данного вида, само собой разумеется, будет выполнена таким образом, что она будет включать в себя весь край 521, 531 фронтальной поверхности так же, как в данном варианте осуществления.
Далее будет описано соотношение размеров верхней поверхности 51 блоков 5 и краев 521, 531 фронтальных поверхностей.
В данном варианте осуществления разность G расстояния Rt, измеренного от оси вращения шины до части (места) на самой дальней от центра в радиальном направлении стороне верхней поверхности 51 блока 5, и расстояния Re, измеренного аналогичным образом от оси вращения шины до краев 521, 531 двух фронтальных поверхностей, составляет от 0,2 мм до 2,0 мм, когда протектор 1 является неизношенным, и данная «разность G» составляет 0,5 мм в примере, показанном на фиг. 2.
Кроме того, в соответствии с данным вариантом осуществления угол А образован между прямой линией, соединяющей края 521, 531 двух фронтальных поверхностей, и касательной к верхней поверхности 51, проходящей через край 521, 531 фронтальной поверхности, как показано на фиг. 2, в сечении, перпендикулярном к оси вращения шины, при этом угол А образован так, что он составляет 20° или более. В результате при движении шины по поверхности дороги, для которой коэффициент трения является достаточно высоким для того, чтобы вызвать деформацию блока, такой как поверхность дороги, покрытой снегом, края 521, 531 фронтальных поверхностей входят в контакт с поверхностью дороги; с другой стороны, когда шина движется по поверхности дороги, для которой коэффициент трения недостаточен для того, чтобы вызвать деформацию блока, такой как поверхность дороги, покрытой льдом, может быть предотвращен вход краев 521, 531 фронтальных поверхностей в контакт с поверхностью дороги. Вышеупомянутый угол А составляет 28° в примере, показанном на фиг. 2. В данном случае угол А предпочтительно не превышает 60°.
Кроме того, в соответствии с данным вариантом осуществления, по меньшей мере, один из блоков 5 образован так, что среднее расстояние между краями 521, 531 двух фронтальных поверхностей, измеренное в направлении вдоль окружности шины, составляет, по меньшей мере, 15 мм, так что существует возможность предотвращения деформирования блоков даже тогда, когда шина движется по поверхности дороги, для которой коэффициент трения недостаточен для того, чтобы вызвать деформацию элементов, входящих в контакт с грунтом, такой как поверхность дороги, покрытой льдом. Это обеспечивает возможность предотвращения образования водяной пленки между протектором и льдом, и в результате эксплуатационные характеристики при движении по льду могут быть дополнительно улучшены.
Далее будут описаны воздействие и эффект, обеспечиваемые протектором пневматической шины в соответствии с вышеупомянутым первым вариантом осуществления настоящего изобретения.
Во-первых, в соответствии с данным вариантом осуществления упрочняющие части 7 выполнены таким образом, что они обращены к основным канавкам 3 и/или вспомогательным канавкам 4 в зоне, составляющей, по меньшей мере, 60% от боковых стенок 52, 53, образующих фронтальные поверхности, и модуль Ef упругости материала, образующего упрочняющие части 7, задан таким, что он, по меньшей мере, в 20 раз превышает модуль Et упругости резиновой смеси, образующей протектор 1; это обеспечивает возможность создания высокого локального давления на крае фронтальной поверхности за счет воздействия упрочняющих частей 7 при движении шины по поверхности дороги, для которой коэффициент трения является достаточно высоким для того, чтобы вызвать деформацию блоков 5, такой как поверхность дороги, покрытой снегом. В этом случае во время ускорения или нормального движения преимущественно один из краев 521 (или 531) фронтальных поверхностей находится в контакте с грунтом, и во время замедления преимущественно край 531 (или 521) другой фронтальной поверхности находится в контакте с грунтом. То есть, протектор в соответствии с данным вариантом осуществления образован так, что при данном состоянии поверхности дороги любая из двух частей 511, в которых расстояние по радиусу от верхней поверхности 51 постепенно увеличивается, находится в контакте с грунтом. Это означает, что посредством протектора по данному варианту осуществления края 521, 531 фронтальных поверхностей блоков 5 могут вгрызаться дальше в снег, и в результате существует возможность улучшения эксплуатационных характеристик при движении по снегу.
Кроме того, в соответствии с данным вариантом осуществления средняя толщина упрочняющей части 7 задана в диапазоне от 0,1 мм до 2,0 мм, так что при движении шины по поверхности дороги, для которой коэффициент трения является недостаточным для того, чтобы вызвать деформацию блоков 5, такой как поверхность дороги, покрытой льдом, может быть предотвращен вход краев 521, 531 фронтальных поверхностей в контакт с поверхностью дороги. То есть, протектор в соответствии с данным вариантом осуществления образован так, что при данном состоянии поверхности дороги участки верхней поверхности 51, находящиеся вблизи краев фронтальных поверхностей 52, 53 (например, два участка 511, на которых расстояние по радиусу постепенно увеличивается), не входят в контакт с грунтом. Это создает возможность предотвращения образования водяной пленки, которая образуется между протектором и льдом и которая хорошо известна как одна из причин уменьшения коэффициента трения при движении по льду, и в результате протектор в соответствии с данным вариантом осуществления обеспечивает возможность улучшения эксплуатационных характеристик при движении по льду.
Далее будет описан другой пример протектора пневматической шины в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения.
Помимо вышеупомянутого материала на основе природной смолы (включая каучуковый материал) в равной степени возможно использование - в качестве материала упрочняющей части 7 - материала, в котором волокна смешаны с материалом на основе природной смолы или пропитаны материалом на основе природной смолы, термопластичных смол или материалов, в которых термопластичные смолы ламинированы или смешаны; также можно использовать эти материалы в сочетании с тканым материалом или нетканым материалом и т.д., который пропитан материалом на основе природной смолы, с целью улучшения адгезионного сцепления с блоками 5 или обеспечения дополнительного упрочнения. Волокнистый материал, такой как тканый материал или нетканый материал и т.д., пропитанный материалом на основе природной смолы, может быть использован сам по себе в качестве упрочняющей части 7.
Кроме того, когда направление вращения шины задано для протектора шины, упрочняющая часть 7 может быть предусмотрена на любой одной из двух боковых стенок 52, 53, образующих фронтальные поверхности.
Кроме того, нижняя поверхность вспомогательных канавок 4 не покрыта упрочняющей частью 7 в данном варианте осуществления, но в равной степени возможен выбор конструкции, в которой краевая часть упрочняющей части 7 с внутренней стороны шины в радиальном направлении удлинена так, что упрочняющая часть 7 будет покрывать часть нижней поверхности канавок 3, 4 или всю нижнюю поверхность канавок 3, 4 с целью повышения производительности и т.д. при образовании упрочняющей части 7.
Кроме того, упрочняющие части 7 предусмотрены только на тех боковых стенках 52, 53 блоков, которые образуют фронтальные поверхности и обращены к вспомогательным канавкам 4, в данном варианте осуществления, но упрочняющие части 7 также могут быть предусмотрены на тех боковых стенках 54, 55 (боковых стенках, образующих боковые поверхности) блоков, которые обращены к окружным основным канавкам 3, аналогичным образом. Это главным образом создает возможность усиления эффекта от эксплуатационных характеристик при движении по снегу в направлении ширины шины, обеспечиваемых за счет упрочняющих частей 7, и, в частности, создает возможность улучшения управляемости.
Кроме того, форма верхней поверхности 51 блоков 5 не ограничена формами, показанными на фиг. 1 и фиг. 2 для данного варианта осуществления, или формами, показанными на фиг. 3 и фиг. 4 для второго и третьего вариантов осуществления, которые будут описаны позднее, и, как упомянуто выше, верхняя поверхность 51 может быть образована в виде криволинейной так, что она повсюду будет иметь заданную кривизну, или может быть образована в целом с треугольной формой, если смотреть в сечении, перпендикулярном к оси вращения шины, при условии, что расстояние от оси вращения шины до всей зоны верхней поверхности 51 блока за исключением краев 521, 531 фронтальных поверхностей превышает расстояние от краев 521, 531 фронтальных поверхностей до оси вращения шины, и удовлетворяются условия в отношении расстояния Re и разности G и т.д.
Протектор пневматической шины в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения будет описан далее с помощью фиг. 3. фиг. 3 представляет собой увеличенное поперечное сечение, схематически показывающее блок протектора пневматической шины в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения.
Как показано на фиг. 3, протектор 1 в соответствии со вторым вариантом осуществления имеет поверхность 2 контакта с грунтом, которая входит в контакт с поверхностью дороги при качении шины, и две окружные основные канавки 3 и множество вспомогательных канавок 4 образованы в нем так же, как в первом варианте осуществления, описанном выше. Множество блоков 5 ограничены окружными канавками и вспомогательными канавками. Блоки 5 содержат: верхнюю поверхность 51, образующую часть поверхности 2 контакта с грунтом, две боковые стенки 52, 53 (боковые стенки, образующие фронтальные поверхности), которые расположены на расстоянии друг от друга в продольном направлении, соответствующем направлению вдоль окружности шины, и две боковые стенки 54, 55 (боковые стенки, образующие боковые поверхности), которые расположены на расстоянии друг от друга в поперечном направлении, соответствующем аксиальному направлению шины. Верхняя поверхность 51 пересекается с боковыми стенками 52, 53, образующими фронтальные поверхности, и края 521, 531 фронтальных поверхностей образуются в местах пересечения. Кроме того, узкая бороздка 6, которая открывается на верхней поверхности 51 и проходит в направлении ширины шины, а также проходит в радиальном направлении шины (или по существу в радиальном направлении), образована в блоке 5. Упрочняющая часть 7 предусмотрена на двух боковых стенках 52, 53, образующих фронтальные поверхности.
В соответствии с данным вариантом осуществления упрочняющие части 7 предусмотрены таким образом, что они обращены к вспомогательным канавкам 4 в зоне, составляющей, по меньшей мере, 60% и предпочтительно, по меньшей мере, 75% от боковых стенок 52, 53, образующих фронтальные поверхности, и средняя толщина t упрочняющих частей 7 составляет менее 2,0 мм и предпочтительно менее 1,0 мм. Боковые стенки 52, 53, которые образуют фронтальные поверхности и на которых предусмотрены упрочняющие части 7, выполнены таким образом, что расстояние между местом на самой дальней от центра стороне упрочняющих частей 7 и краями 521, 531 фронтальных поверхностей, измеренное в радиальном направлении, не превышает 2,0 мм. В примере, показанном на фиг. 3, упрочняющие части 7 предусмотрены в зоне, составляющей 90% от боковых стенок 52, 53, образующих фронтальные поверхности, средняя толщина t составляет 0,5 мм, и расстояние между местом на самой дальней от центра стороне упрочняющих частей 7 и краями 521, 531 фронтальных поверхностей, измеренное в радиальном направлении, составляет 1,0 мм.
Края 521, 531 фронтальных поверхностей образованы на верхней поверхности 51 так же, как в первом варианте осуществления, описанном выше. Кроме того, в данном варианте осуществления две скошенные части 56, проходящие от краев 521, 531 фронтальных поверхностей, образованы на верхней поверхности 51. В соответствии с данным вариантом осуществления края 561, которые являются отдельными от краев 521, 531 фронтальных поверхностей, образованы на верхней поверхности 51 посредством скошенных частей 56, но края 561, образованные скошенными частями 56, отличаются от краев 521, 531 фронтальных поверхностей и всегда входят в контакт с поверхностью дороги независимо от состояния поверхности дороги. Промежуточная зона 512 верхней поверхности 51, расположенная между краями 561, всегда находится в контакте с поверхностью дороги независимо от состояния поверхности дороги.
В данном варианте осуществления разность G расстояния Rt, измеренного от оси вращения до самой дальней от центра стороны верхней поверхности блока 5, и расстояния Re, измеренного аналогичным образом от оси вращения до краев 521, 531 двух фронтальных поверхностей, также составляет от 0,2 мм до 2,0 мм, когда протектор 1 является неизношенным, и протектор образован так, что расстояние, измеренное от оси вращения до любой точки на верхней поверхности 51 за исключением краев 521, 531 фронтальных поверхностей (любой точки на всей зоне верхней поверхности 51 за исключением краев 521, 531 фронтальных поверхностей), превышает Re. Разность G составляет 0,5 мм в примере, показанном на фиг. 3.
Кроме того, в соответствии с данным вариантом осуществления угол А образован между прямой линией, соединяющей края 521, 531 двух фронтальных поверхностей, и касательной к верхней поверхности 51, проходящей через край 521, 531 фронтальной поверхности, как показано на фиг. 3, при этом угол А образован так, что он составляет 20° или более. В соответствии с данным вариантом осуществления касательная к верхней поверхности 51, проходящая через край 521, 531 фронтальной поверхности, представляет собой прямую линию скошенных частей 56, и угол, определяющий форму скошенных частей 56, представляет собой по существу вышеупомянутый угол А. В результате при движении шины по поверхности дороги, для которой коэффициент трения является достаточно высоким для того, чтобы вызвать деформацию блока, такой как поверхность дороги, покрытой снегом, края 521, 531 фронтальных поверхностей входят в контакт с поверхностью дороги; с другой стороны, при движении шины по поверхности дороги, для которой коэффициент трения недостаточен для того, чтобы вызвать деформацию блока, такой как поверхность дороги, покрытой льдом, может быть предотвращен вход краев 521, 531 фронтальных поверхностей в контакт с поверхностью дороги. Вышеупомянутый угол А составляет 45° в примере, показанном на фиг. 3.
Далее будут описаны воздействие и эффект, обеспечиваемые протектором пневматической шины в соответствии с вышеупомянутым вторым вариантом осуществления настоящего изобретения.
В соответствии с данным вариантом осуществления упрочняющие части 7 отсутствуют на краях 521, 531 фронтальных поверхностей, другими словами, упрочняющие части 7 предусмотрены таким образом, что они не проходят до краев 521, 531 фронтальных поверхностей, но даже в данном случае эффект от упрочняющих частей 7 обеспечивает возможность создания высокого локального краевого давления на краях 521, 531 фронтальных поверхностей блоков 5 при движении шины на поверхности дороги, для которой коэффициент трения является достаточно высоким для того, чтобы вызвать деформацию блоков 5, такой как поверхность дороги, покрытой снегом, и эксплуатационные характеристики при движении по снегу могут быть эффективно улучшены.
Кроме того, скошенные части 56, проходящие от краев 521, 531 фронтальных поверхностей, образованы на верхней поверхности 51 блоков 5, так что существует возможность более надежного предотвращения входа краев 521, 531 фронтальных поверхностей в контакт с поверхностью дороги при движении шины по поверхности дороги, для которой коэффициент трения недостаточен для того, чтобы вызвать деформацию блоков 5, такой как поверхность дороги, покрытой льдом, при этом существует возможность предотвращения образования водяной пленки, которая образуется между протектором и льдом и которая хорошо известна в качестве одной из причин уменьшения коэффициента трения при движении по льду, и в результате существует возможность улучшения эксплуатационных характеристик при движении по льду.
Кроме того, в соответствии с другим примером, который не показан на фигурах, могут соблюдаться соотношения между вышеупомянутыми расстояниями Rt, Re и разностью G для участков боковых стенок, образованных посредством узкой бороздки 6, и боковых стенок 51, 52, образующих фронтальные поверхности, при выполнении и без выполнения упрочняющих частей 7 на участках боковых стенок, образованных посредством узкой бороздки 6, выполненной с блоке 5, и указанные соотношения могут выполняться для участков боковых стенок, образованных посредством узкой бороздки 6, и участков боковых стенок, образованных посредством другой узкой бороздки 6, при выполнении множества узких бороздок 6.
Протектор пневматической шины в соответствии с третьим вариантом осуществления настоящего изобретения будет описан далее с помощью фиг. 4. фиг. 4 представляет собой увеличенное поперечное сечение, схематически показывающее блок протектора пневматической шины в соответствии с третьим вариантом осуществления настоящего изобретения.
Как показано на фиг. 4, протектор 1 в соответствии с третьим вариантом осуществления имеет поверхность 2 контакта с грунтом, которая входит в контакт с поверхностью дороги при качении шины, и две окружные основные канавки 3 и множество вспомогательных канавок 4 образованы в нем так же, как в первом варианте осуществления, описанном выше. Множество блоков 5 ограничены окружными основными канавками и вспомогательными канавками. Блоки 5 содержат: верхнюю поверхность 51, образующую часть поверхности 2 контакта с грунтом, две боковые стенки 52, 53 (боковые стенки, образующие фронтальные поверхности), которые расположены в продольном направлении, соответствующем направлению вдоль окружности шины, и две боковые стенки 54, 55 (боковые стенки, образующие боковые поверхности), которые расположены в поперечном направлении, соответствующем аксиальному направлению шины. Верхняя поверхность 51 пересекается с боковыми стенками 52, 53, образующими фронтальные поверхности, и края 521, 531 фронтальных поверхностей образуются в местах пересечения. Упрочняющая часть 7 предусмотрена на двух боковых стенках 52, 53, образующих фронтальные поверхности.
В соответствии с данным вариантом осуществления упрочняющие части 7 также предусмотрены таким образом, что они обращены к вспомогательным канавкам 4 в зоне, составляющей, по меньшей мере, 60% и предпочтительно, по меньшей мере, 75% от боковых стенок 52, 53, образующих фронтальные поверхности, и средняя толщина t упрочняющих частей 7 составляет менее 2,0 мм и предпочтительно менее 1,0 мм. Кроме того, упрочняющие части 7 предусмотрены таким образом, что расстояние между местом на самой дальней от центра стороне упрочняющих частей 7 и краями 521, 531 фронтальных поверхностей, измеренное в радиальном направлении, не превышает 2,0 мм. В примере, показанном на фиг. 4, упрочняющие части 7 предусмотрены на всей зоне боковых стенок 52, 53, образующих фронтальные поверхности, и образованы так, что они включают в себя полностью края фронтальных поверхностей, средняя толщина t составляет 1,0 мм, и расстояние между местом на самой дальней от центра стороне упрочняющих частей 7 и краями 521, 531 фронтальных поверхностей, измеренное в радиальном направлении, является нулевым (0 мм).
Кроме того, в соответствии с данным вариантом осуществления две скошенные части 56, проходящие от краев 521, 531 фронтальных поверхностей, образованы на верхней поверхности 51. Края 561, которые являются отдельными от краев 521, 531 фронтальных поверхностей, образованы на верхней поверхности 51 посредством скошенных частей 56, но края 561, образованные скошенными частями 56, отличаются от краев 521, 531 фронтальных поверхностей и всегда входят в контакт с поверхностью дороги независимо от состояния поверхности дороги. Промежуточная зона 512 верхней поверхности 51, расположенная между краями 561, всегда находится в контакте с поверхностью дороги независимо от состояния поверхности дороги.
В данном варианте осуществления разность G расстояния Rt, измеренного от оси вращения до самой дальней от центра стороны верхней поверхности 51 блока 5, и расстояния Re, измеренного аналогичным образом от оси вращения до краев 521, 531 двух фронтальных поверхностей, также составляет от 0,2 мм до 2,0 мм, когда протектор 1 является неизношенным, и протектор образован так, что расстояние от оси вращения до любой точки на верхней поверхности 51 за исключением краев 521, 531 фронтальных поверхностей превышает Re. Разность G составляет 0,5 мм в примере, показанном на фиг. 4.
Кроме того, в соответствии с данным вариантом осуществления угол А образован между прямой линией, соединяющей края 521, 531 двух фронтальных поверхностей, и касательной к верхней поверхности 51, проходящей через край фронтальной поверхности, как показано на фиг. 4, при этом угол А образован так, что он составляет 20° или более. В соответствии с данным вариантом осуществления касательная к верхней поверхности 51, проходящая через край фронтальной поверхности, проходит под углом, определяющим форму скошенных частей 56, и в соответствии с данным вариантом осуществления угол, определяющий форму скошенных частей 56, представляет собой по существу вышеупомянутый угол А. В результате при движении шины по поверхности дороги, для которой коэффициент трения является достаточно высоким для того, чтобы вызвать деформацию блока, такой как поверхность дороги, покрытой снегом, края 521, 531 фронтальных поверхностей входят в контакт с поверхностью дороги; с другой стороны, при движении шины по поверхности дороги, для которой коэффициент трения недостаточен для того, чтобы вызвать деформацию блока, такой как поверхность дороги, покрытой льдом, может быть предотвращен вход краев 521, 531 фронтальных поверхностей в контакт с поверхностью дороги. Вышеупомянутый угол А составляет 45° в данном варианте осуществления.
Далее будут описаны воздействие и эффект, обеспечиваемые протектором пневматической шины в соответствии с вышеупомянутым третьим вариантом осуществления настоящего изобретения.
В соответствии с данным вариантом осуществления упрочняющие части 7 имеют среднюю толщину, составляющую 1,0 мм, и предусмотрены на всей зоне боковых стенок 52, 53, образующих фронтальные поверхности, которая включает в себя полностью края 521, 531 фронтальных сторон, так что при движении шины по поверхности дороги, для которой коэффициент трения является достаточно высоким для того, чтобы вызвать деформацию блока 5, такой как поверхность дороги, покрытой снегом, существует возможность создания более высокого локального краевого давления на краях 521, 531 фронтальных поверхностей блока 5 за счет эффекта от упрочняющих частей 7, и эксплуатационные характеристики при движении по снегу могут быть улучшены более эффективным образом.
Кроме того, предусмотрены скошенные части 56, и, следовательно, при движении шины по поверхности дороги, для которой коэффициент трения недостаточен для того, чтобы вызвать деформацию блоков 5, такой как поверхность дороги, покрытой льдом, предотвращается вход краев 521, 531 фронтальных поверхностей в контакт с поверхностью дороги, так что существует возможность предотвращения образования водяной пленки, которая образуется между протектором и льдом, и в результате эксплуатационные характеристики при движении по льду могут быть улучшены.
Выше были описаны предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения, но настоящее изобретение не ограничено вариантами осуществления, показанными на фигурах, и может быть реализовано некоторое количество других вариантов осуществления.
Кроме того, фиг. 5 представляет собой увеличенное сечение, схематически показывающее блок протектора обычной пневматической шины. Блок 15 данного протектора обычной пневматической шины имеет верхнюю поверхность 151, образующую часть поверхности 12 контакта с грунтом, и края 1521, 1531 фронтальных поверхностей образованы в местах пересечения с боковыми стенками 152, 153, образующими фронтальные поверхности. Узкая бороздка 16, которая открывается на верхней поверхности 151 и проходит в поперечном направлении и в радиальном направлении внутрь шины, образована в блоке 15. Упрочняющие части 17 предусмотрены на двух боковых стенках 152, 153, образующих фронтальные поверхности, таким образом, что упрочняющие части 17 включают в себя полностью края 1521, 1531 фронтальных поверхностей. Средняя толщина t упрочняющих частей 17 составляет 0,5 мм, и упрочняющие части 17 выполнены таким образом, что они обращены к вспомогательным канавкам 14 в зоне, составляющей 84% от боковых стенок 152, 153, образующих фронтальные поверхности. Расстояние Rt, измеренное от оси вращения до части на самой дальней от центра стороне верхней поверхности блока 15, равно расстоянию Re, измеренному аналогичным образом от оси вращения до краев 1521, 1531 двух фронтальных поверхностей, и расстояние от оси вращения до любой точки на верхней поверхности 151 также равно Rt и Re.
Приведенные в качестве примера варианты осуществления
Результаты испытаний, выполненных с применением моделирования (методом конечных элементов) при использовании доступного для приобретения, программного обеспечения для компьютеров, будут описаны далее для разъяснения преимущества настоящего изобретения, при этом в испытаниях участвовали блоки протектора пневматической шины в соответствии с обычным примером, предусмотренного с упрочняющим слоем, имеющим известную форму, и блоки шести типов протектора пневматической шины в соответствии с приведенными в качестве примера вариантами осуществления настоящего изобретения.
Приведенные в качестве примера варианты 1-3 осуществления относятся к моделям блоков, предусмотренных с упрочняющими частями в соответствии с первым вариантом осуществления, в которых имеются три разных значения разности G расстояния, измеренного от оси вращения шины до части на самой дальней от центра стороне верхней поверхности блока, и расстояния, измеренного аналогичным образом от оси вращения шины до краев двух фронтальных поверхностей. Приведенные в качестве примера варианты 4-6 осуществления относятся к моделям блоков, предусмотренных с упрочняющими частями в соответствии со вторым вариантом осуществления, в которых также имеются три разных значения разности G расстояния, измеренного от оси вращения шины до части на самой дальней от центра стороне верхней поверхности блока, и расстояния, измеренного аналогичным образом от оси вращения шины до краев двух фронтальных поверхностей.
Размер модели блока в обычном примере и в шести моделях в соответствии с приведенными в качестве примера вариантами осуществления в каждом случае соответствовал кубовидному блоку, имеющему короткую сторону с длиной, составляющей 10 мм, длинную сторону с длиной, составляющей 20 мм, и высоту, составляющую 10 мм, образованному с использованием одного и того же материала на основе каучука (с модулем упругости, составляющим 5,4 МПа) и имеющему узкие бороздки, каждая из которых имеет ширину, составляющую 0,4 мм, и глубину, составляющую 7 мм, и открывается на верхней поверхности блока. Упрочняющие части были образованы из одного и того же материала (с модулем упругости, составляющим 270 МПа), и модуль упругости материала упрочняющих частей в 50 раз превышал модуль упругости каучукосодержащего материала блоков.
Коэффициент трения при состоянии поверхности дороги, соответствующем поверхности дороги, покрытой льдом, был получен при соответствующей нагрузке, приложенной к моделям блоков, заданным таким образом. Результаты вычислений показаны в таблицах 1 и 2. В таблицах 1 и 2 рассчитанные значения показаны в виде показателя, если принять значение для обычного примера равным 100, и более высокие числовые значения являются более подходящими.
Таблица 1
Приведенный в качестве примера вариант 1 осуществления
Приведенный в качестве примера вариант 2 осуществления
Приведенный в качестве примера вариант 3 осуществления
Обычный пример
Разность G (мм)
0,5
1,0
1,5
0
Коэффициент трения при движении по льду (показатель)
102
104
105
100
Таблица 2
Приведенный в качестве примера вариант 4 осуществления
Приведенный в качестве примера вариант 5 осуществления
Приведенный в качестве примера вариант 6 осуществления
Обычный пример
Разность G (мм)
0,5
1,0
1,5
0
Коэффициент трения при движении по льду (показатель)
107
108
102
100
Как показано в таблицах 1 и 2, может быть подтверждено то, что протекторы пневматических шин в соответствии с приведенными в качестве примера вариантами 1-6 осуществления обеспечили возможность эффективного достижения улучшенных эксплуатационных характеристик при движении по льду.
Перечень ссылочных позиций
1 - Протектор пневматической шины
2 - Поверхность контакта с грунтом
3 - Окружная основная канавка
4 - Вспомогательная канавка
5 - Блок
51 - Верхняя поверхность блока (часть которой включает в себя поверхность 2 контакта с грунтом)
52, 53 - Боковая стенка на стороне, определяемой в направлении вдоль окружности, боковая стенка, образующая фронтальную поверхность
521, 531 - Край фронтальной поверхности
54, 55 - Боковая стенка на стороне, определяемой в направлении ширины шины, боковая стенка, образующая боковую поверхность
56 - Скошенная часть
6 - Узкая бороздка (щелевидная дренажная канавка)
7 - Упрочняющая часть