ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ ШИНА
PNEUMATIC TIRE

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к пневматической шине, более конкретно к пневматической шине, разработанной таким образом, что она имеет улучшенные характеристики торможения при движении по обледенелым дорожным поверхностям, которые не воздействуют на устойчивость рулевого управления, обеспечиваемую шиной, а в ее поверхности протектора имеются прорези.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Прорези, как правило, выполняют в поверхности протектора для повышения поглощения влаги с целью улучшения эксплуатационных характеристик при движении по влажной дороге, а также по обледенелым и заснеженным дорожным поверхностям. Однако при чрезмерном количестве прорезей в поверхности протектора жесткость протектора снижается, что отрицательно влияет на устойчивость рулевого управления и тормозную способность. Вследствие этого традиционно предлагаются различные технологии, затрагивающие форму и расположение прорезей (например, см. патентные документы 1 и 2).
В патентном документе 1 описано повышение устойчивости рулевого управления при движении по льду и одновременное предотвращение таких повреждений, как растрескивание прорезей или выпадение фрагментов шин в результате расположения двух или более прорезей на поверхности шашки так, что они располагаются во взаимно противоположных направлениях и пересекаются. Кроме того, в патентном документе 2 описаны меры повышения удобства вождения, обеспечения устойчивости рулевого управления и характеристик торможения на влажном покрытии путем создания прорези с закруткой вокруг оси, расположенной в радиальном направлении относительно шины.
Однако, несмотря на то, что в патентном документе 1 поглощение воды поверхностью протектора в некоторой степени увеличивается, существует ограничение, связанное с тем, что при дальнейших попытках повышения поглощения влаги сложно сохранять устойчивость рулевого управления. Кроме того, в патентном документе 2 вследствие того, что угол закручивания равен 135° или более, возникают сложности, связанные с извлечением шины из формы после вулканизационной формовки, а также с подверженностью поверхности протектора повреждению.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ
Настоящая технология предлагает создание пневматической шины с конструкцией, разработанной для повышения поглощения воды, снижения потерь жесткости шины с прорезями на поверхности протектора, улучшения характеристик торможения, одновременно не затрудняя процесс извлечения шины из формы.
Пневматическая шина, являющаяся предметом настоящего изобретения, имеет глухую прорезь, выполненную в поверхности протектора и включающую небольшое отверстие в радиальном направлении относительно шины, а также множество разрезов, проходящих от небольшого отверстия радиально до поверхности контакта с дорожным покрытием. Диаметр окружности, вписанной в данное небольшое отверстие, превышает толщину разрезов. Разрезы делают с закруткой вглубь с центром, расположенным в данном небольшом отверстии, и угол закрутки от верхней до нижней части поверхности контакта с дорожным покрытием составляет не менее 10°, но не более 135°.
Таким образом, описанная выше шина предпочтительно имеет форму, описанную ниже в пунктах (1)-(3).
(1) Выполняется от 3 до 6 разрезов.
(2) Диаметр окружности, вписанной в указанное небольшое отверстие, в 1,5-20 раз превышает толщину разрезов.
(3) Глухая прорезь располагается на поверхности протектора вместе с другой прорезью, расположенной в поперечном относительно шины направлении. В данном случае глухая прорезь предпочтительно располагается в поперечном относительно шины направлении со стороны переднего края и/или со стороны заднего края шашки, сформированной на поверхности протектора.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В соответствии с принципами настоящего изобретения, описанными выше, в поверхности протектора выполняется глухая прорезь с центром в небольшом отверстии, проходящая в радиальном относительно шины направлении и имеющая множество разрезов, расходящихся радиально от небольшого отверстия до поверхности контакта с дорожным покрытием. Разрезы сделаны с закруткой вглубь с центром в данном небольшом отверстии, и угол закрутки от верхней до нижней поверхности области, контактирующей с дорожным покрытием, составляет не менее 10°, но не более 135°. Таким образом, можно повысить поглощение воды за счет повышения емкости глухой прорези, снизить потерю жесткости протектора, не затрудняя процесс извлечения шины из формы, а также улучшить характеристики торможения на льду с сохранением устойчивости рулевого управления при движении по сухим и влажным дорожным покрытиям.
Более того, поскольку диаметр окружности, вписанной в небольшое отверстие, расположенное в центре глухой прорези, больше толщины разрезов, улучшается попадание воды в небольшое отверстие при движении по обледенелым дорожным покрытиям, при этом вода, попадающая в небольшое отверстие, может эффективно расходиться по каждому из разрезов. Это способствует быстрому и эффективному поглощению воды.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На фиг.1 представлен вид сверху, иллюстрирующий пример глухой прорези, выполненной в поверхности протектора пневматической шины в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.
На фиг.2 представлено перспективное изображение, иллюстрирующее форму внешних стенок закрытой прорези из фиг.1.
На фиг.3A и 3B представлены виды сверху, соответствующие фиг.1, для других вариантов осуществления настоящего изобретения. На фиг.3C представлено частичное увеличенное изображение, иллюстрирующее размер небольшого отверстия из фиг.3A.
На фиг.4 представлен вид сверху, иллюстрирующий часть поверхности протектора пневматической шины в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.
На фиг.5 представлен вид сверху, иллюстрирующий часть поверхности протектора пневматической шины в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения.
На фиг.6 представлен частичный вид сверху, демонстрирующий поверхность протектора пневматической шины, использованной в рабочих примерах.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Ниже будут представлены подробные описания конструкции шины, являющейся предметом настоящего изобретения, со ссылками на сопроводительные иллюстрации. На фиг.1 в прямоугольной рамке представлен частичный вид сверху, иллюстрирующий пример глухой прорези, выполненной в поверхности протектора пневматической шины в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения. На фиг.2 представлено перспективное изображение, иллюстрирующее форму внешних стенок закрытой прорези из фиг.1.
На фиг.1 в поверхности 1 протектора, начиная от небольшого отверстия 2, в радиальном направлении относительно шины выполнена глухая прорезь 5 (фиг.2), а также множество разрезов 4 (на фигуре показаны четыре разреза), проходящих радиально от небольшого отверстия 2 до поверхности контакта с дорожным покрытием 3. Все разрезы 4 закручены вглубь с центром в небольшом отверстии 2. Угол закрутки θ от верхней поверхности к нижней поверхности области, контактирующей с дорожным покрытием 3, составляет не менее 10°, но не более 135°, предпочтительно - от 90 до 120°. На фигурах пунктирными линиями показаны нижние поверхности разрезов 4. Необходимо отметить, что в глухой прорези 5, составляющей предмет настоящего изобретения и описываемой в настоящем документе, диаметр окружности, вписанной в небольшое отверстие 2, превышает толщину разрезов 4.
В результате этого может быть увеличено поглощение влаги вследствие увеличения емкости закрытой прорези 5, а также может быть снижена потеря жесткости протектора без усложнения процесса извлечения шины из формы. Следовательно, улучшаются характеристики торможения на льду, и сохраняется устойчивость рулевого управления при движении по сухим и влажным дорожным покрытиям.
Более того, поскольку диаметр окружности, вписанной в небольшое отверстие 2, расположенное в центре глухой прорези 5, больше толщины разрезов 4, улучшается попадание воды в это небольшое отверстие 2 при движении по обледенелым дорожным покрытиям, и вода, попадающая в небольшое отверстие 2, может эффективно расходиться по каждому из разрезов 4. Это способствует быстрому и эффективному поглощению воды.
Если угол закрутки θ меньше 10°, существенного повышения поглощения воды не будет, следовательно, не будет существенного улучшения тормозных характеристик на льду. Если угол закрутки θ составляет 135° и больше, это отрицательно повлияет на процесс извлечения шины из формы после вулканизации, и поверхность протектора 1 станет легко подверженной повреждению.
Необходимо отметить, что в настоящем изобретении угол закрутки θ разрезов 4 не обязательно должен быть одинаков для всех разрезов 4, образующих глухую прорезь 5. Иными словами, допустимо различие интервалов между соседними разрезами 4 в одной глухой прорези 5. Кроме того, наряду с равномерными (линейными) отклонениями в направлении вглубь также возможна конструкция с нелинейным изменением угла закрутки θ разрезов 4.
Для пневматической шины, составляющей предмет настоящего изобретения и имеющей описанную выше конструкцию, форма глухой прорези 5 включает множество разрезов 4, имеющих закрутку вокруг небольшого отверстия 2, которое располагается в радиальном направлении. Следовательно, при извлечении шины из формы после вулканизации поверхность протектора 1 может быть легко повреждена ножами формы, которые формируют разрезы 4. С этой точки зрения свободно вращающиеся ножи предпочтительно располагать на внутренней поверхности формы, используемой для вулканизационного формования пневматической шины, составляющей предмет изобретения, и предпочтительно выполнять вулканизационную формовку с помощью такой формы.
В вариантах осуществления, изображенных на фиг.1 и 2, представлены примеры с четырьмя разрезами 4, образующими глухую прорезь 5, однако количество разрезов 4 в настоящем изобретении не ограничивается этим значением и предпочтительно составляет от 3 до 6 разрезов 4. Если количество разрезов 4 составляет два или менее, будет сложно добиться отличных характеристик торможения на льду. Если количество разрезов составляет семь и более, появляется опасность растрескивания поверхности 1 протектора шины во время движения.
Кроме того, форма поперечного сечения небольшого отверстия 2, расположенного в центральной части глухой прорези 5, не имеет специальных ограничений, и, как показано на фиг.1, этому отверстию может быть придана преимущественно круглая или прямоугольная форма. В качестве альтернативы, как показано на фиг.3A и 3B, в зависимости от количества разрезов 4, образующих глухую прорезь 5, форма поперечного сечения небольшого отверстия 2 может быть многоугольной или звездообразной, соответствующей количеству разрезов 4.
Как показано на фиг.3C, в глухой прорези 5, соответствующей настоящему изобретению, диаметр d окружности 2z, вписанной в небольшое отверстие 2, в 1,5-20 раз, предпочтительно в 1,5-5 раз превышает толщину разрезов 4. В результате этого может быть повышено поглощение воды при движении по обледенелым покрытиям, снижена потеря жесткости протектора и улучшены характеристики торможения на льду.
Необходимо отметить, что толщина w разрезов 4 не имеет специальных ограничений, но, как правило, составляет от приблизительно 0,5 до 2 мм. Более того, глубина глухой прорези 5 также не имеет специальных ограничений, но при формовании шины с использованием платформы, определяющей установленные пределы для зимних шин, глубина предпочтительно задается так, чтобы она достигала верхней поверхности платформы. Таким образом, после окончания эксплуатации данной шины в качестве зимней можно будет использовать ее в качестве летней.
В приведенном выше варианте осуществления описан пример, в котором разрезы 4 имеют линейную форму и расходятся радиально от небольшого отверстия 2. Однако глухая прорезь 5, составляющая предмет настоящего изобретения, может быть выполнена таким образом, что сверху разрезы 4, радиально расходясь от небольшого отверстия 2, будут иметь волнообразную или зигзагообразную форму.
В пневматической шине, составляющей предмет изобретения, глухая прорезь 5, описанная выше, предпочтительно располагается так, чтобы обеспечивалось равномерное ее распределение по всей поверхности контакта с дорожным покрытием 3 поверхности 1 протектора. В этом случае, с точки зрения сохранения равномерности распределения жесткости поверхности контакта с дорожным покрытием 3 и предотвращения неравномерного износа, глухая прорезь 5 предпочтительно должна располагаться таким образом, чтобы разрезы 4, образующие глухую прорезь 5, не находились рядом друг с другом.
Кроме того, в зависимости от предпочтительных характеристик шины, как показано на фиг.4 и 5, глухая прорезь 5 может располагаться на поверхности 1 протектора вместе с прорезью 6, расположенной в поперечном относительно шины направлении. В результате этого усиливаются краевые эффекты, связанные с размещением прорези 6, и может быть достигнута высокая устойчивость рулевого управления и улучшенные характеристики торможения на льду. Необходимо отметить, что оба конца прорези 6 в продольном направлении открываются на боковых поверхностях ребра 7 в поперечном направлении относительно шины, однако это не следует интерпретировать как невозможность использования глухих прорезей.
На фиг.4 представлен пример, в котором множество глухих прорезей 5 располагаются параллельно на поверхности ребра в поверхности 1 протектора, а прорези 6, имеющие зигзагообразную форму и расположенные в поперечном относительно шины направлении, размещены попеременно с ними в продольном направлении Т относительно шины. Тем не менее форма прорезей 6 и их расположение не ограничены и могут подвергаться произвольным изменениям в зависимости от формы рисунка протектора. К примерам формы прорези 6 относятся преимущественно линейные или волнообразные формы, трехмерные формы и т.п.
Кроме того, при формовании шашки 8 в поверхности 1 протектора, как показано на фиг.5, шашка 8 разделяется прорезью 6, расположенной в поперечном относительно шины направлении. Закрытые прорези 5 предпочтительно расположены параллельно в поперечном относительно шины направлении вдоль переднего или заднего края (со стороны заднего края и/или со стороны переднего края на шине) шашки 8 по меньшей мере с одной стороны.
В частности, прорезь 6, расположенную в поперечном относительно шины направлении, по возможности, не делают на расстоянии 30% или менее длины шашки от переднего и/или заднего ее края в продольном относительно шины направлении. Вместо них размещаются глухие прорези 5, предпочтительно располагающиеся параллельно в поперечном направлении шины. В результате этого может быть обеспечена жесткость переднего и/или заднего конца шашки 8, улучшена стабильность рулевого управления, эффективно снижен неравномерный износ, улучшено поглощение воды и характеристики торможения на льду.
Как описано выше, пневматическая шина, являющаяся предметом настоящего изобретения, имеет глухую прорезь, выполненную в поверхности протектора и включающую небольшое отверстие, расположенное в радиальном направлении относительно шины, а также множество разрезов, расходящихся от данного небольшого отверстия радиально до поверхности контакта с дорожным покрытием. Разрезы выполнены с закруткой вглубь с центром в небольшом отверстии, а угол закрутки от верхней до нижней поверхности области, контактирующей с дорожным покрытием, составляет не менее 10°, но не более 135°. Таким образом, можно повысить поглощение воды, улучшить характеристики торможения на льду с сохранением устойчивости рулевого управления при движении по обледенелым дорожным покрытиям, а также не усложнять процесс извлечения шины из формы. Таким образом, реализовав простую конструкцию, можно получить превосходные результаты, и пневматическая шина, являющаяся предметом настоящего изобретения, может использоваться в качестве нешипованной шины, которая обеспечивает торможение на льду.
ПРИМЕРЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Были изготовлены шины, составляющие предмет настоящего изобретения (рабочие примеры 1-8), а также шины, используемые для сравнения (сравнительные примеры 1-4), с размерами 195/65R15 91Q и рисунком протектора, показанным на фиг.6. Необходимо отметить, что на фиг.6 показан пример с тремя разрезами 4 в глухой прорези 5.
В рабочих примерах глухая прорезь 5 имеет такую форму, когда разрезы 4 расходятся радиально от центральной оси, расположенной в направлении радиуса шины, до поверхности контакта с дорожным покрытием; при этом по центральной оси выполнено небольшое отверстие 2. Все глухие прорези 5 имеют одинаковую глубину 7 мм, а все разрезы 4 имеют одинаковую толщину w, равную 0,5 мм. Шины, соответствующие рабочим примерам 1-8 и сравнительным примерам 1-2, изготовлены с использованием указанных в таблице 1 значений следующих параметров: количество разрезов 4, угол закрутки разрезов 4, диаметр d окружности, вписанной в небольшое отверстие 2, отношение d/w, наличие прорезей 6, расположенных в поперечном относительно шины направлении, и расположение глухих прорезей 5 на переднем и заднем краях шашки.
Кроме того, были изготовлены шины, соответствующие сравнительным примерам 3 и 4, следующим образом. Глухую прорезь 5 получили путем формирования разрезов 4, расходящихся радиально от центральной оси, расположенной в радиальном направлении относительно шины, до поверхности контакта с дорожным покрытием без формирования небольшого отверстия 2 на центральной оси. В частности, шины, соответствующие сравнительным примерам 3 и 4, изготавливали путем варьирования количества разрезов 4 и угла закрутки разрезов 4 в соответствии с конфигурациями, представленными в таблице 1. Каждая глухая прорезь 5 имела одинаковую глубину 7 мм, а каждый разрез 4 имел одинаковую толщину w, равную 0,5 мм.
Все 12 типов шин были проанализированы на характеристики торможения на льду в соответствии со способом, описанным ниже, кроме того, был проанализирован процесс извлечения шины из формы после вулканизации. При анализе процесса извлечения шин из формы после вулканизации те шины, поверхность протектора которых оказывалась неповрежденной, обозначались в таблице 1 символом «○», а шины, поверхность протектора которых оказывалась поврежденной, обозначались символом «×».
Проверка характеристик торможения на льду
Шины надевали на диски 15×6JJ, накачивали до давления 230 кПа и устанавливали на передние и задние колеса легкового автомобиля (производства Японии) с объемом двигателя 2000 куб. см. Тест торможения от начальной скорости 40 км/ч проводили на обледенелой дороге. Эффективность торможения на льду определяли как величину, обратную тормозному пути после нажатия на тормоз. Результаты были проиндексированы, и сравнительному примеру 1 было присвоено значение индекса 100. Результаты представлены в таблице 1. Более высокому значению индекса соответствует более высокая эффективность торможения на льду.
Таблица 1
Сравнительный пример 1
Рабочий пример 1
Рабочий пример 2
Рабочий пример 3
Рабочий пример 4
Рабочий пример 5
Глу-хая про-резь 5
Наличие или отсутствие небольшого отверстия 2
Присутствует
Присутствует
Присутствует
Присутствует
Присутствует
Присутствует
Количество разрезов 4
3
2
7
3
2
2
Угол закрутки θ разрезов 4 (°)
0
10
130
90
90
90
Толщина w разрезов 4 (мм)
0,5
0,5
0,1
0,5
0,5
0,5
Диаметр d окружности, вписанной в небольшое отверстие 2 (мм)
1,5
0,5
2,1
0,5
1,5
0,5
d/w
3,0
1,0
21,0
1,0
3,0
1,0
Наличие или отсутствие сочетания с поперечными прорезями
Присутствует
Отсутствует
Отсутствует
Отсутствует
Отсутствует
Присутствует
Наличие или отсутствие расположения на переднем и на заднем краях
Присутствует
Отсутствует
Отсутствует
Отсутствует
Отсутствует
Отсутствует
Результа-ты анали-за
Эффективность торможения на льду
100
102
104
103
103
103
Извлечение из формы
○
○
○
○
○
○
Таблица 1 (продолжение)
Рабочий пример 6
Рабочий пример 7
Рабочий пример 8
Сравнительный пример 2
Сравнительный пример 3
Сравнительный пример 4
Глухая прорезь 5
Наличие или отсутствие небольшого отверстия 2
Присутствует
Присутствует
Присутствует
Присутствует
Отсутствует
Отсутствует
Количество разрезов 4
3
3
3
3
3
3
Угол закрутки θ разрезов 4 (°)
90
105
120
135
105
135
Толщина w разрезов 4 (мм)
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
Диаметр d окружности, вписанной в небольшое отверстие 2 (мм)
1,5
1,5
1,5
1,5
-
-
d/w
3,0
3,0
3,0
3,0
-
-
Наличие или отсутствие сочетания с поперечными прорезями
Присутствует
Присутствует
Присутствует
Присутствует
Присутствует
Присутствует
Наличие или отсутствие расположения на переднем и на заднем краях
Присутствует
Присутствует
Присутствует
Присутствует
Присутствует
Присутствует
Результаты анализа
Эффективность торможения на льду
105
107
108
108
100
102
Извлечение из формы
○
○
○
×
○
×
Шины, соответствующие рабочим примерам 1-8, являющиеся предметом настоящего изобретения, имеют небольшое отверстие 2, выполненное по центральной оси, и их конструкция такова, что угол закрутки θ относительно направления радиуса шины составляет не менее 0°, но не более 135°. Из таблицы 1 очевидно, что шины, соответствующие рабочим примерам 1-8, в сравнении с шинами, использованными для сравнения (шины из сравнительных примеров 1-4), имеют более высокую эффективность торможения на льду и прекрасно извлекаются из формы. В частности, очевидно, что шины из рабочих примеров 7 и 8, в которых используются от 3 до 6 разрезов 4 и отношение (d/w) диаметра d окружности, вписанной в небольшое отверстие 2, к толщине w разрезов 4 находится в диапазоне от 1,5 до 20, имеют исключительно высокие характеристики торможения на льду.