ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ ШИНА
PNEUMATIC TIRE

Изобретение относится к пневматической шине, снабженной рисунком протектора, включающим блоки, сформированные из продольных канавок и поперечных канавок, в частности к пневматической шине, позволяющей снизить уровень шума от рисунка протектора.
В шине с рисунком из блоков, снабженной блоками на поверхности протектора, где продольные канавки проходят 'в продольном направлении шины и поперечные канавки проходят в направлении, перпендикулярном продольному направлению, существует проблема, состоящая в том, что кромка блока с первой стороны контакта с грунтом стукается о поверхность дороги во время контакта с грунтом и производит ударный шум. А вибрация во время удара вызывает возбуждение воздуха в продольной канавке и создает пустотный резонанс.
Для решения данной проблемы в блоках используют мягкую резину для смягчения удара в тот момент, когда кромка блока соприкасается с поверхностью дороги, чтобы снизить ударный шум. К сожалению, если резина блока слишком мягкая, блоки сильно деформируются во время контакта с грунтом и сжатие и открывание поперечных канавок производит громкий шум воздушного всасывания. В результате это может вызывать больший шум от рисунка протектора, и существует вероятность образования неравномерного износа. Здесь шум от рисунка протектора определяют как всякий шум, исходящий от рисунка протектора, включающий, например, указанный выше ударный шум, пустотный резонанс, шум воздушного всасывания и т.п. Таким образом, трудно в значительной степени снизить шум от рисунка протектора, поскольку смягчение резины ограничено.
В связи с этим, с целью снижения ударного шума, в опубликованной патентной заявке Японии №2000-309207 предложена шина, включающая блок (а), снабженный большим числом вогнуто-выпуклых неплоских частей (b) на радиально-внешней кромке (ае), где соединяются поверхность (as), обращенная к поперечной канавке, и поверхность (ts) протектора. В соответствии с опубликованной патентной заявке Японии №2000-309207 указанная выше неплоская часть (b) выполнена в форме лунки и в форме выемки. К сожалению, несмотря на то, что достигают эффекта снижения ударного шума, в блоке не ожидают достижения эффекта снижения пустотного резонанса в продольных канавках.
Таким образом, целью настоящего изобретения является обеспечение пневматической шины, способной устранить шум от рисунка протектора посредством снижения ударного шума и пустотного резонанса при подавлении шума воздушного всасывания.
В соответствии с настоящим изобретением пневматическая шина включает протектор, снабженный блоками, и каждый указанный блок имеет поверхность стенки блока, обращенную к поперечной канавке, наклоненную под углом (Θ) от 5 до 40 градусов относительно аксиального направления шины с образованием остроугольного края и тупоугольного края блока, где поверхность стенки блока между остроугольным краем и тупоугольным краем снабжена по меньшей мере двумя прорезями шириной от 0,3 до 2,0 мм так, что расстояние Р2, измеренное от остроугольного края до одной из по меньшей мере двух указанных прорезей, ближайшей к остроугольному краю, больше, чем расстояние Р1, измеренное от указанного тупоугольного края до одной из по меньшей мере двух прорезей, ближайшей к тупоугольному краю; каждое расстояние измеряют вдоль радиально-внешней кромки поверхности стенки блока до центра прорези по ширине.
Блоки могут быть расположены в продольных рядах, разделенных продольными канавками, и продольные ряды могут включать центральный ряд, расположенный на экваторе шины.
Предпочтительно, каждая из по меньшей мере двух прорезей имеет продольную длину L от 2,0 до 6,0 мм.
Предпочтительно, по меньшей мере две прорези расположены на расстоянии Р от 0,1 до 0,4 длины W указанной радиально-внешней кромки поверхности стенки блока, где расстояние Р измеряют вдоль указанной радиально-внешней кромки, между центрами по ширине соседних прорезей, и длину W измеряют вдоль указанной радиально-внешней кромки.
Расстояние Р предпочтительно не меньше, чем указанное расстояние Р1 на стороне тупоугольного края, но меньше, чем указанное расстояние Р2 на стороне остроугольного края.
Таким образом, в настоящем изобретении поперечные канавки наклонены под сравнительно большим углом (от 5 до 40 градусов) относительно аксиального направления шины. Это обеспечивает возможность постепенного вступления блока в контакт от остроугольного края и смягчения удара. Также, на поверхности стенки блока обеспечены по меньшей мере две прорези, обращенные в поперечные канавки, поэтому жесткость кромки блока может быть умеренно снижена. В сочетании со смягчением удара, благодаря указанному выше наклону поперечной канавки осуществляют подавление ударного шума.
Между тем, при использовании более мягкой резины блоков блок деформируется во время контакта с грунтом и объем поперечных канавок изменяется. Это может привести к усилению шума воздушного всасывания. Однако прорезь в соответствии с настоящим изобретением работает как канал для отвода воздуха, и сжатый воздух в поперечных канавках может быть выпущен, что подавляет шум воздушного всасывания.
Благодаря наклону поперечных канавок блоки нежелательно снабжены остроугольными и тупоугольными краями. Однако расстояние Р2, измеренное от остроугольного края до одной из по меньшей мере двух прорезей, расположенной ближе к остроугольному краю, больше, чем расстояние Р1, измеренное от тупоугольного края до одной из по меньшей мере двух прорезей, расположенной ближе к тупоугольному краю. Таким образом, перемещение остроугольного края с низкой жесткостью или вибрация остроугольного края могут быть подавлены во время удара, что подавляет возникновение пустотного резонанса в продольных канавках.
Поскольку блок контактирует с грунтом со стороны остроугольного края, давление воздуха в поперечной канавке выше со стороны тупоугольного края.
В настоящем изобретении отношение между расстоянием Р1 и Р2 составляет:
Р1<Р2.
Прорезь со стороны тупого угла сформирована близко к тупоугольному краю. Тупоугольный край испытывает высокое давление воздуха, так что сжатый воздух в поперечных канавках может быть эффективно выпущен. Более того, жесткость тупоугольного края снижается и уменьшается энергия, так что неравномерный износ может быть подавлен в области тупоугольного края.
Краткое описание чертежей
На Фиг.1 представлен развернутый вид рисунка протектора пневматической шины в соответствии с изобретением;
На Фиг.2 представлен увеличенный вид блока сверху;
На Фиг.3 представлен вид поперечного сечения блока по Фиг.2;
На Фиг.4(А), 4(В), 4(С) и 4(D) представлены виды блока сверху, демонстрирующие другие воплощения, и
На Фиг.5 представлен вид в перспективе блока по примеру предшествующего уровня техники.
Воплощения настоящего изобретения описаны далее подробно со ссылками на прилагаемые чертежи.
На Фиг.1 представлен развернутый вид рисунка протектора большегрузной радиальной шины в соответствии с изобретением. Как показано на Фиг.1, пневматическая шина 1 представленного воплощения снабжена на поверхности 2 протектора продольными канавками 3, проходящими в продольном направлении шины, и поперечными канавками 4, проходящими в направлении, перпендикулярном относительно продольных канавок 3, с образованием блоков 6 на поверхности 2 протектора.
Продольные канавки 3 в представленном воплощении включают аксиально-внутренние продольные канавки 3i, расположенные с обеих сторон экватора С шины, и аксиально-внешние продольные канавки 3s, расположенные аксиально снаружи от аксиально-внутренних продольных канавок 3i.
Поперечные канавки 4 в представленном воплощении включают аксиально-внутренние поперечные канавки 4i, расположенные между аксиально-внутренними продольными канавками 3i, аксиально-промежуточные поперечные канавки 4m, расположенные между каждой аксиально-внутренней продольной канавкой 3i и каждой аксиально-внешней продольной канавкой 3s, и аксиально-внешние поперечные канавки 4s, расположенные между каждой аксиально-внешней продольной канавкой 3s и каждым краем Те протектора.
Следовательно, поверхность 2а протектора включает рисунок протектора, сформированный из ряда центральных блоков 6с, окруженных продольными канавками 3i и поперечными канавками 4i, рядов аксиально-промежуточных блоков 6m, окруженных продольными канавками 3i и 3s и поперечными канавками 4m, и рядов аксиально-внешних блоков 6s, окруженных продольными канавками 3s, краями Те протектора и поперечными канавками 4s.
Очевидно, что в пневматической шине 1 могут быть выполнены различные изменения и она не ограничена указанным рисунком из блоков. По меньшей мере один из рядов блоков 6 может быть заменен и получен, например, на рисунок из блоков и ребер, проходящих непрерывно в продольном направлении шины. Ширина и глубина указанных выше продольных канавок 3 и поперечных канавок 4 также особым образом не ограничены и может быть подобрана произвольно ширина и глубина канавки, как в традиционной пневматической шине.
Каждая из указанных поперечных канавок 4 наклонена под углом (Θ) от 5 до 40 градусов относительно аксиального направления шины. Как показано на Фиг.2, поперечные канавки 4 сформированы в виде наклонных канавок. Таким образом, каждый из указанных выше блоков 6 снабжен краями 7 блоков на пересечении указанных выше поперечных канавок 4 и продольных канавок 3. Края 7 блоков включают остроугольные края 7а, где угол (α) края имеет форму острого угла, и тупоугольные края 7b, где угол (α) края имеет форму тупого угла между поперечной канавкой 4 и продольной канавкой 3.
Более того, вышеуказанные блоки 6 имеют поверхность SA стенки блока, обращенную к вышеуказанной поперечной канавке 4, по меньшей мере с двумя прорезями 9 (три прорези 9 в настоящем воплощении), проходящими в продольном направлении.
Каждая из прорезей 9 представляет собой узкую канавку шириной Ws от 0,3 до 2,0 мм. Один конец прорези 9 выходит на поверхность SA стенки блока, а другой конец заканчивается внутри блока 6. Продольная длина L прорези 9 предпочтительно составляет от 2,0 до 6,0 мм, а глубина (h) прорези 9, измеренная от поверхности 2 протектора, предпочтительно составляет от 0,3 до 1,0 глубины Нy поперечной канавки 4, обращенной к прорези 9 (показано на Фиг.3). Соседние прорези 9 находятся друг от друга на одинаковом расстоянии в настоящем воплощении. Каждое расстояние Р, измеренное между центрами по ширине соседних прорезей 9, составляет от 0,1 до 0,4 длины W радиально-внешней кромки 6е. А радиально-внешнюю кромку 6е определяют как кромку, где соединяются поверхность SA стенки блока и поверхность 2 протектора.
В вышеуказанном блоке 6 одна из прорезей 9, ближайшая к остроугольному краю 7а, обозначена как прорезь 9а, и одна из прорезей 9, ближайшая к тупоугольному краю 7b, обозначена как прорезь 9b. В данном примере расстояние Р2, измеренное от остроугольного края 7а до прорези 9а, ближайшей к остроугольному краю 7а, больше, чем расстояние Р1, измеренное от указанного тупоугольного угла 7b до прорези 9b, ближайшей к тупоугольному краю 7b, и каждое расстояние измеряют вдоль радиально-внешней кромки 6е поверхности стенки блока до центра по ширине прорези.
В шине 1 с таким рисунком протектора вышеуказанные поперечные канавки 4 наклонены под углом (Θ) от 5 до 40 градусов относительно аксиального направления шины, и блок 6 может вступать в контакт с поверхностью грунта постепенно, от остроугольного края 7а, что смягчает толчок при ударе. Более того, на поверхности SA стенки блока расположены по меньшей мере две прорези 9, обращенные к поперечным канавкам 4. Эти прорези 9 могут целесообразно снижать жесткость кромки блока с первой стороны площади контакта с грунтом. В сочетании со смягчением удара, благодаря наклону указанных выше поперечных канавок 4, прорези могут подавлять ударный шум. В частности, если указанный выше угол (Θ) составляет менее 5 градусов и если обеспечена одна прорезь 9, эффект смягчения толчка при ударе является недостаточным. Однако если угол (Θ) превосходит 40 градусов, характеристика сцепления с влажным дорожным покрытием и сила сцепления, являющиеся характеристиками, обеспечиваемыми поперечными канавками, недостаточно улучшаются. Поэтому угол (Θ) предпочтительно составляет не менее 25 градусов.
Указанная выше прорезь 9 служит в качестве канала для отвода воздуха внутри поперечных канавок 4. Во время контакта с грунтом прорези 9 способствуют выпуску воздуха, сжатого вследствие деформации поперечных канавок 4, и снижают шум воздушного всасывания.
Если ширина Ws прорези 9 составляет более 2,0 мм, объем поперечной канавки 4, включающей прорези 9, становится больше, что может нежелательно повышать шум воздушного всасывания. Если указанная выше ширина Ws составляет менее 0,3 мм, лезвие ножа для формирования прорезей будет слишком тонким, чтобы сформировать прорезь как таковую. Таким образом, нижний предел ширины Ws предпочтительно составляет не менее 0,6 мм, а верхний предел - не более 1,5 мм, более предпочтительно, не более 1,0 мм.
Если длина L прорези 9 составляет менее 2,0 мм, смягчение толчка при ударе становится не очень эффективным, и прорези 9 не могут в достаточной степени подавлять ударный шум. Однако если длина L превосходит 6,0 мм, баланс жесткости блока становится хуже, и это может вызывать неравномерный износ. Таким образом, нижний предел длины L предпочтительно составляет не менее 3,0 мм, а верхний предел предпочтительно составляет не более 5,0 мм.
Если глубина (h) прорези 9 составляет менее 0,3 глубины Ну поперечной канавки, смягчение толчка при ударе не будет очень эффективным, и прорезь 9 изнашивается на начальной стадии износа, тем самым снижая ранее полученный эффект. Однако если глубина (h) прорези 9 превосходит 1,0 глубины Ну поперечной канавки, баланс жесткости блока становится хуже, тем самым вызывая неравномерный износ. Следовательно, нижний предел глубины (h) прорези предпочтительно составляет не менее 0,5 глубины Ну поперечной канавки. А чтобы при эксплуатации не изнашивались только некоторые из прорезей 9, все прорези 9 предпочтительно имеют эквивалентные размеры по ширине Ws, длине L и глубине (h).
Если расстояние Р между прорезями 9 составляет менее 0,1 длины W радиально-внешней кромки 6е, баланс жесткости блока становится хуже и возможно возникновение неравномерного износа. Однако если расстояние Р превосходит 0,4 длины W, смягчение толчка при ударе становится не очень эффективным, что недостаточно подавляет ударный шум. Следовательно, нижний предел расстояния Р предпочтительно составляет не менее 0,15, более предпочтительно, не менее 2,0 длины W. А верхний предел предпочтительно составляет не более 0,3.
Более того, в настоящем изобретении, что касается остроугольного края 7а и тупоугольного края 7b, сформированных указанными выше поперечными канавками 4, которые являются наклонными, расстояние Р2 до прорези 9 больше, чем расстояние Р1. Следовательно, возможно снижение перемещения остроугольного края 7а с низкой жесткостью или вибрации остроугольного края 7а во время удара и все это обеспечивает возможность подавления возбуждения и возникновения пустотного резонанса в продольных канавках 3. В то же время, чтобы сохранить хороший баланс жесткости блоков, указанные выше расстояния Р между прорезями 9 предпочтительно составляют не меньше, чем расстояние Р1, но меньше, чем расстояние Р2; то есть предпочтительно отношение между интервалами составляет:
Р1≤Р<Р2.
Чтобы сбалансировать вышеупомянутую жесткость блока, отношение (α2·Р2)/(α1·Р1) предпочтительно составляет 1,0±0,2. Произведение (α2·Р2) является произведением вышеуказанного угла α2 остроугольного края 7а и вышеуказанного расстояния Р2, а произведение (α1·Р1) является произведением угла α1 тупоугольного края 7b и вышеуказанного расстояния Р1.
В частности, в настоящем изобретении вышеуказанная продольная канавка 3 сформирована в виде прямолинейной канавки, проходящей линейно в продольном направлении. Однако не следует считать, что продольные канавки 3 ограничены прямолинейными канавками. Как показано на Фиг.4(А), 4(В), 4(С) и 4(D), поверхность SB стенки блока, обращенная к продольной канавке 3, может включать наклонные части 10, наклоненные, например, под углом (β) относительно продольного направления. В частности, если вышеупомянутая наклонная часть 10 проходит от остроугольного края 7а и/или тупоугольного края 7b, вышеуказанный угол (β) наклонной части 10 меньше, чем угол (Θ) поперечной канавки 4. При таком расположении угол (α) остроугольного края 7а имеет форму острого угла, а угол (α) тупоугольного края имеет форму тупого угла. Более того, поверхность SB стенки блока в позиции, расположенной на расстоянии от вышеуказанного края 7 блока, может быть снабжена вырезами.
Выше описаны конкретные предпочтительные воплощения настоящего изобретения, но очевидно, что могут быть сделаны различные изменения, и настоящее изобретение не ограничено воплощениями, представленными на чертежах.
Сравнительные испытания
Изготавливали большегрузные радиальные шины размером 275/80R22,5 на основе рисунка протектора, представленного на Фиг.1, и технических характеристик, представленных в таблице 1, и испытывали их на уровень шума в сравнении друг с другом. Каждая из шин имела, по существу, одинаковую конструкцию, как представлено ниже, за исключением технических характеристик, представленных в таблице 1:
Длина W радиально-внешней кромки каждого блока: 35 мм;
Ширина продольной канавки: 9 мм;
Глубина продольной канавки: 16 мм;
Ширина поперечной канавки: 7 мм;
Глубина Ну поперечной канавки: 16 мм.
Испытания шины на уровень шума
Одну шину вращали на барабане в соответствии с стендовыми испытаниями, определенными в стандарте JASOC606 в безэховом помещении при следующих условиях:
Обод колеса: 7,50×22,5;
Внутреннее давление: 900 кПа;
Нагрузка: 23,7 кН;
Скорость: 40 км/ч.
Звуковой уровень (О.А.) шума измеряли с помощью микрофона, расположенного на расстоянии один метр от центра шины и на высоте 0,25 м, и определяли разницу с уровнем шума сравнительных примеров. Результаты испытаний представлены в таблице 1. Отрицательная величина (со знаком минус) означает снижение уровня шума.
Результаты испытаний подтверждают, что шины в соответствии с примерами по изобретению позволяют, в общем, снизить уровень шума от рисунка протектора, подавляя ударный шум и пустотный резонанс, при подавлении шума воздушного всасывания.
Таблица 1
Ср.пр.1
Ср.пр.2
Ср.пр.3
Пр.1
Пр.2
Пр.3
Пр.4
Пр.5
Пр.6
Пр.7
Пр.8
Число прорезей
0
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
Глубина (h) прорези [мм]
-
11,5
11,5
11,5
11,5
11,5
11,5
11,5
11,5
11,5
11,5
Отношение h/Ну
-
0,72
0,72
0,72
0,72
0,72
0,72
0,72
0,72
0,72
0,72
Ширина Ws прорези [мм]
-
3,0
3,0
2,0
1,5
1,0
0,6
0,3
1,0
1,0
1,0
Длина L прорези [мм]
-
6,0
6,0
6,0
6,0
6,0
6,0
6,0
6,0
6,0
6,0
Расстояние Р между прорезями [мм]
-
8,5
8,5
8,5
8,5
8,5
8,5
8,5
8,5
8,5
8,5
Отношение P/W
-
0,24
0,24
0,24
0,24
0,24
0,24
0,24
0,24
0,24
0,24
Угол (Θ) наклона поперечной канавки [градус]
30
30
30
30
30
30
30
30
25
15
5
Угол α1 тупоугольного края
120
120
120
120
120
120
120
120
115
105
95
Угол α2 остроугольного края
60
60
60
60
60
60
60
60
65
75
85
Расстояние Р1 [мм]
-
9
6
6
6
6
6
6
6
6
6
Расстояние Р2 [мм]
-
9
12
12
12
12
12
12
12
12
12
Удовлетворяет ли соотношению Р1≤Р<Р2
нет
нет
да
да
да
да
да
да
да
да
да
Уровень шума [дБ]
станд.
+0,4
+0,2
-0,2
-0,3
-0,4
-0,4
-0,5
-0,4
-0,3
-0,2
Продолжение таблицы 1
Пр.9
Пр.10
Пр.11
Пр.12
Пр.13
Пр.14
Пр.15
Пр.16
Пр.17
Пр.18
Пр.19
Число прорезей
2
2
5
5
3
3
3
3
3
3
3
Глубина (h) прорези [мм]
11,5
11,5
11,5
11,5
6
4,8
3,5
11,5
11,5
11,5
11,5
Отношение h/Ну
0,72
0,72
0,72
0,72
0,375
0,30
0,22
0,72
0,72
0,72
0,72
Ширина Ws прорези [мм]
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
Длина L прорези [мм]
6,0
6,0
6,0
6,0
6,0
6,0
6,0
2,0
3,0
5,0
7,0
Расстояние Р между прорезями [мм]
14
12,5
5,0
3,5
8,5
8,5
8,5
8,5
8,5
8,5
8,5
Отношение P/W
0,4
0,36
0,14
0,1
0,24
0,24
0,24
0,24
0,24
0,24
0,24
Угол (Θ) наклона поперечной канавки [градус]
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
Угол α1 тупоугольного края
120
120
120
120
120
120
120
120
120
120
120
Угол α2 остроугольного края
60
60
60
60
60
60
60
60
60
60
60
Расстояние Р1 [мм]
6
7,5
5
7
6
6
6
6
6
6
6
Расстояние Р2 [мм]
15
15
10
14
12
12
12
12
12
12
12
Удовлетворяет ли соотношению Р1≤Р<Р2
да
да
да
нет
да
да
да
да
да
да
да
Уровень шума [дБ]
-0,3
-0,3
-0,5
-0,5
-0,4
-0,4
-0,3
-0,3
-0,3
-0,5
-0,6