ШИПОВАННАЯ ШИНА Российский патент 2012 года по МПК B60C11/16 

Настоящее изобретение относится в целом к шипам для шины, в частности к шипам для зимней шины.

После появления колес с приводом от двигателя появилась необходимость в улучшении сцепления колеса с поверхностью, по которой оно двигается. В ранний период широкие стальные ведущие колеса тягового оборудования были оборудованы массивными стальными выступами, которые погружались в грунт и придавали колесу тягу, требующуюся для волочения по грунту срезающих или отвальных плугов. Широкие колеса были необходимы для создания площади, требующейся для поддержки трактора и не допускающей его погружения в грунт. Выступы создают зацепление с почвой, требующееся для волочения плугов.

Появление безлошадной повозки создало новую группу проблем, поскольку она была не более чем механизированным приспособлением транспортного средства с лошадиной тягой, имеющим свободно вращающиеся колеса, предназначенным для перемещения по грунту вместо продвижения за счет вращения колес от силового привода. Скоро было обнаружено, что стальная полоса, или шина, которая охватывала деревянный обод колеса, была пригодна для использования на плотных и сухих поверхностях. Это открытие привело к появлению сплошной резиновой, а затем пневматической шины.

После появления пневматической шины большие усилия были приложены к поиску средств для улучшения сцепления ведущих колес транспортных средств всех видов с поверхностью и при условиях, при которых они должны действовать. Вода, грязь и снег являются тремя наиболее трудными средами, в которых должна работать шина современного транспортного средства. Каждая из этих сред требует определенного протектора шины, приспособленного или для «отвода» воды от шины, или захвата мягкой или скользкой поверхности и или переноса большего количества материала под участок протектора, или уплотнения материала для создания достаточно устойчивой ведущей поверхности. Однако основной проблемой, с которой приходится сталкиваться при управлении колесным транспортным средством на поверхности, является лед.

Никакие протекторы, ребра, стержни и/или иные средства не являются эффективными на поверхности из сплошного льда. Хотя заслуженные съемные колесные цепи или грунтозацепы обеспечивают определенное сцепление при этих условиях, их использование никогда не было популярным из-за трудности их установки и съема и тряской езды, которую они обеспечивают для транспортного средства, на котором их используют.

В попытке решить эти проблемы была разработана обычная «шипованная шина», которая содержит участок протектора, включающий в себя ряд твердых выступов в виде шипов, выступающих на короткое расстояние из поверхности протектора для того, чтобы слегка проникать в поверхность льда и таким образом обеспечивать ограниченную степень сцепления между шиной и дорогой. Однако желательной является шипованная шина с улучшенным по сравнению с обычными шипованными шинами сцеплением со льдом.

Шина согласно настоящему изобретению содержит каркас; протекторный браслет, имеющий наружную по радиусу поверхность протектора и множество проходящих по радиусу выемок; и структуру противоскольжения, расположенную в одной из проходящих по радиусу выемок и содержащую первую концевую часть; вторую треугольную среднюю часть и третью треугольную концевую часть, включающую в себя три проходящих по радиусу выступа для обеспечения сцепления со льдом, причем форма проходящей по радиусу выемки соответствует форме противоскользящей структуры так, что противоскользящая структура закреплена как в радиальном направлении, так и в направлении вращения внутри выемки относительно протекторного браслета.

Согласно другому аспекту настоящего изобретения каждый из трех проходящих по радиусу выступов имеет полусферическую концевую часть для зацепления со льдом.

Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения каждый из трех проходящих по радиусу выступов проходит под косым углом относительно наружной по радиусу протекторной поверхности.

Согласно другому аспекту настоящего изобретения каждый из трех проходящих по радиусу выступов проходит перпендикулярно наружной по радиусу протекторной поверхности.

Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения первая концевая часть противоскользящей структуры имеет круговую форму.

Согласно другому аспекту настоящего изобретения первая концевая часть противоскользящей структуры имеет треугольную форму.

Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения третья треугольная концевая часть шире второй треугольной средней части.

Согласно другому аспекту настоящего изобретения три проходящих по радиусу выступа являются штифтами, вставленными в соответствующие выемки в третьей треугольной концевой части.

Следующие определения являются определяющими в приведенном описании.

«Вершина» относится к клину из резины, помещенному между каркасом и загибом каркаса в области борта шины, обычно применяемому для придания жесткости шине.

«Отношение высоты к ширине» шины означает отношение высоты ее разреза (SH) к ширине ее разреза (SW), умноженное на 100% для того, чтобы быть выраженным в процентах.

«Кольцевой» означает выполненное в форме кольца.

«Аксиальный» или «аксиально» означает линии или направления, параллельные оси вращения шины, и является синонимами с «поперечный» и «со стороны».

«Борт» означает часть шины, состоящую из кольцевого упругого элемента, обернутого слоями корда с приданием ей формы, с армирующими элементами или без них, такими как резиновые прокладки, резиновая стружка, вершины, предохранительные накладки и бортовые ленточки покрышки, соответствующей проектному ободу.

«Ленточная армирующая структура» означает, по меньшей мере, два слоя параллельного корда, тканого или нетканого, помещенные под протектором, не прикрепленные к борту и имеющие левый и правый углы корда в диапазоне от 17 градусов до 27 градусов относительно экваториальной плоскости шины.

«Ленточная структура» означает, по меньшей мере, два кольцевых слоя или пласта параллельного корда, тканого или нетканого, помещенные под протектором, не прикрепленные к борту и имеющие левый и правый углы корда в диапазоне от 17 градусов до 27 градусов относительно экваториальной плоскости шины.

«Шина с диагональным кордом» означает шину, имеющую каркас с армирующим кордом в слое каркаса, проходящий по диагонали по шине от сердечника борта до сердечника борта под углом от приблизительно 25 градусов до 50 градусов относительно экваториальной плоскости (ЕР) шины. Корд проходит под противоположными углами в чередующихся слоях.

«Брекеры» относятся к, по меньшей мере, двум кольцевым слоям или пластам параллельного армирующего корда, имеющим такой же угол относительно экваториальной плоскости шины, как и параллельный армирующий корд в пластах каркаса.

«Шерохование» означает процедуру, при которой поверхности эластомерного протектора или оболочки придается шероховатость. Придание шероховатости ведет к удалению окисленного материала и обеспечивает улучшенное связывание.

«Барабан для вулканизации покрышек» относится к цилиндрическому устройству, в которое помещают компоненты шины при изготовлении шины. «Барабан для вулканизации покрышек» может включать в себя устройство для вдавливания бортов в барабан, завертывания концов слоя каркаса поверх бортов и для расширения барабана с целью придания компонентам шины тороидальной формы.

«Каркас» означает структуру шины, за исключением ленточной структуры, протектора, подпротектора и боковой резины поверх пластов, но включая борта.

«Оболочка» означает каркас, ленточную структуру, борта, боковые стенки и все другие компоненты шины, включая слой невулканизированной резины, предназначенный для облегчения сборки протектора, за исключением протектора и подпротектора. Оболочка может быть представлена новой невулканизированной резиной или ранее вулканизированной резиной, которая должна быть снабжена новым протектором.

«Диаметральная плоскость» означает плоскость, перпендикулярную оси вращения протектора и проходящую через аксиальный центр протектора.

«Окружной» означает линии или направления, проходящие по периметру поверхности кольцевой шины параллельно экваториальной плоскости (ЕР) и перпендикулярно аксиальному направлению.

«Бортовые ленточки» относится к узким полосам материала, помещенным с наружной стороны борта для защиты пластов корда от обода, распределения прогиба по ободу и герметизации шины.

Кроме того, может быть использована армирующая структура, помещенная в бортовой части шины.

«Корд» означает одну из армирующих жил, из которых состоят пласты шины.

«Проектный обод» означает обод, имеющий определенную конфигурацию и ширину. В целях данного описания проектный обод и ширина проектного обода соответствуют установленным промышленным стандартам, действующим на той территории, на которой изготавливается шина. Например, в США проектный обод соответствует требованиям Ассоциации шин. В Европе такие требования соответствуют указанным в Руководстве по стандартам Европейской технической организации шин, и термин «проектный обод» означает то же, что и стандартный образец обода. В Японии организацией, разрабатывающей стандарты, является Японская ассоциация изготовителей автомобильных шин.

«Ширина проектного обода» является определенной, доступной в промышленных масштабах шириной обода, отнесенной к каждому размеру шин и обычно составляющей от 75% до 90% от ширины определенного сечения шины.

«Экваториальная плоскость (ЕР)» означает плоскость, перпендикулярную оси вращения шины и проходящую через центр ее протектора.

«Нить» относится к отдельной пряди.

«Крыльевая лента» относится к армирующей материи, обернутой вокруг бортовой проволоки и предназначенной для упрочнения и связывания бортовой проволоки с телом шины.

«Отпечаток» означает контактную зону или участок контакта протектора шины с плоской поверхностью при нулевой скорости и при обычной нагрузке и давлении.

«Канавка» или «желоб» означает протяженный пустотный участок в протекторе, который может проходить в продольном или поперечном направлении относительно протектора в форме прямой, криволинейной или зигзагообразной линии. Желоба, проходящие по окружности или в поперечном направлении, иногда имеют общие участки. «Ширина желоба» равна поверхности протектора, занятой желобом или участком желоба; так, ширина желоба является его средней шириной по всей протяженности. Желоба могут иметь в шине меняющуюся глубину. Глубина желоба может меняться по окружности протектора, или же глубина желоба может оставаться постоянной, но отличаться от глубины другого желоба шины. Если такие узкие или широкие желоба имеют по существу уменьшенную глубину по сравнению с широкими круговыми желобами, которые они соединяют между собой, они рассматриваются как образующие поперечные элементы, направленные на сохранение ребристого характера данного участка протектора.

«Внутренняя сторона» означает сторону шины, ближайшую к транспортному средству в то время, когда шина надета на колесо, а колесо установлено на транспортном средстве.

«Внутренний» означает обращенный к внутренней стороне шины, а «наружный» означает обращенный к внешней стороне.

«Поперечный» означает аксиальное направление.

«Боковая кромка» означает самую внешнюю в поперечном направлении кромку протектора, ограниченную плоскостью, параллельной экваториальной плоскости и пересекающей наружные концы аксиально самых наружных тяговых зубцов на радиальной высоте внутренней поверхности протектора.

«Ведущий» относится к участку или части протектора, которая соприкасается с грунтом первой относительно последовательности таких частей или участков во время вращения шины в направлении движения.

«Чистая площадь контакта» означает общую площадь грунта, соприкасающуюся с элементами протектора между боковыми кромками по всей окружности протектора, разделенную на общую площадь всего протектора между боковыми кромками.

«Отношение частного к общему» означает отношение резины протектора шины, которая входит в контакт с твердой плоской поверхностью в отпечатке, разделенной на площадь всего отпечатка, включает не входящие в контакт участки, такие как желоба.

«Номинальный диаметр обода» означает средний диаметр фланца обода в том месте, где помещается бортовая часть шины.

«Нормальное давление накачивания» относится к определенному проектному давлению накачивания и к нагрузке, установленным соответствующей организацией по разработке стандартов для условий эксплуатации шины.

«Нормальная нагрузка» относится к определенному проектному давлению накачивания и к нагрузке, установленным соответствующей организацией по разработке стандартов для условий эксплуатации шины.

«Внешняя сторона» означает сторону шины, наиболее удаленную от транспортного средства в то время, когда шина надета на колесо, а колесо установлено на транспортном средстве.

«Пантографирование» относится к смещению углов армирования корда в шине при изменении диаметра шины, т.е. при расширении шины в форме.

«Пласт» означает сплошной слой покрытых резиной параллельных кордов.

«Пневматическая шина» означает слоистое механическое устройство, имеющее в общем тороидальную форму (обычно открытого тора), имеющее борта и протектор, выполненные из резины, химических материалов, ткани и стали или других материалов. Будучи установлена на колесе механизированного транспортного средства, шина через посредство своего протектора обеспечивает сцепление и содержит жидкую или газообразную среду, обычно воздух, которая поддерживает груз транспортного средства.

«Радиальный», «по радиусу» и «радиально» означает направления, направленные по радиусу к оси вращения шины или от нее.

«Высота разреза» означает радиальное расстояние от номинального диаметра обода до внешнего диаметра шины в ее экваториальной плоскости.

«Плечо» означает верхнюю часть боковой стенки, расположенную непосредственно под кромкой обода. Плечо протектора или плечо обода означают ту часть протектора, которая расположена рядом с плечом.

«Ширина протектора» означает длину дуги на поверхности протектора в аксиальном направлении, то есть в плоскости, параллельной оси вращения шины.

«Подпротектор» относится к слою резины, помещенному между армирующим пакетом и резиной протектора в шине.

«Удельное давление в протекторе» означает радиальную нагрузку на единицу площади (квадратный сантиметр или квадратный дюйм) поверхности протектора в то время, когда эта площадь относится к отпечатку нормально накаченной и находящейся под нормальной нагрузкой шины.

«Клин» относится к конусному резиновому вкладышу, обычно применяемому для минимизации кривизны армирующего компонента, например ленточной кромки.

«Крылья» означает радиальное внутреннее продолжение протектора, помещенного по аксиальным краям протектора, причем внутренняя поверхность крыла является продолжением внутренней поверхности протектора, соприкасающейся с оболочкой.

«Круглогодичный» означает полный календарный год для каждого сезона. Например, зимняя шина не предназначена для круглогодичного использования, поскольку создает нежелательный шум на сухих дорожных поверхностях и должна сниматься в то время, когда опасность появления снега исключается.

Далее, изобретение будет описано на примере его осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

фиг.1 - схематический вид в перспективе приведенной в качестве примера шины со структурой согласно изобретению;

фиг.2 - схематический детальный вид части шины с фиг.1 со структурой согласно изобретению;

фиг.3 - схематический детальный вид части структуры с фиг.2;

фиг.4 - схематический детальный вид альтернативной конструкции части структуры с фиг.2; и

фиг.5 - схематический детальный вид другой альтернативной конструкции части структуры с фиг.2.

На фиг.1 показан поперечный разрез приведенной в качестве примера шины 1, предназначенной для использования с настоящим изобретением. Шина 1 содержит тороидальный каркас 2 радиального или диагонального типа, состоящий из устойчивой структуры, которая образована, по меньшей мере, слоем 4 из прорезиненной ткани, армированным текстильным или металлическим кордом и имеющим загнутые вверх концы 6, каждый из которых прикреплен к паре нерастяжимого по окружности, предпочтительно металлического кольцевого сердечника, известного и упоминающегося ниже как армирующие сердечники 8 борта шины. Сердечники 8 борта шины снабжены резиновыми заполняющими вершинами 12. Зона приведенной в качестве примера шины 1, содержащая сердечник 8 борта шины и заполняющую вершину 12, образует борт, предназначенный для крепления шины 1 к соответствующему установочному ободу (не показан).

Каркас 2 имеет размещенную на нем известным образом поверхность 35 протекторного браслета 34, предназначенную для контакта качения приведенной в качестве примера шины 1 с грунтом и снабженную рельефным рисунком, содержащим канавки 22, выполненные в толще протекторного браслета 34 и ограничивающие множество блоков и/или ребер 18. Комбинация этих структурных элементов в различных конфигурациях может образовать различные рисунки протектора, которые в целом оптимизированы для различных областей применения приведенной в качестве примера шины 1.

Наряду с каркасом 2 приведенной в качестве примера шины 1 на короне каркаса помещается ленточная структура 26, помещенная между каркасным слоем 4 и протекторным браслетом 34, аксиально проходящая от одной стороны приведенной в качестве примера шины 1 к другой стороне, т.е. имеющая такую же ширину, как протекторный браслет 34. Ленточная структура 26 может включать в себя, по меньшей мере, две прорезиненные тканевые полосы 28, 30, на которые радиально наложен текстильный и/или металлический армирующий корд, параллельно друг другу в каждой полосе, взаимно пересекающийся с помещенным в прилегающей полосе и относительно экваториальной плоскости ЕР приведенной в качестве примера шины 1. Ленточная структура 26 может также включать в себя радиально самую внешнюю полосу 32 или верхний слой, с текстильным или металлическим армирующим кордом, ориентированным под углом около 0 градусов относительно кругового направления приведенной в качестве примера шины 1.

Толщина протекторного браслета 34 может составлять от 8 мм до 24 мм и, более конкретно, от 15 мм до 16 мм для шин легкового автомобиля, от 8 мм до 11 мм для шин легкого грузовика и от 18 мм до 24 мм для шин грузовика средней грузоподъемности. Протекторный браслет 34 может быть изготовлен из состава, в общем пригодного для применения зимой и специально подходящего для применения зимой с шипами. Протекторный браслет 34 может иметь вставленные в него множество структур 100 согласно настоящему изобретению. Структуры 100 могут создавать элементы противоскольжения, допускающие улучшение сцепления со снегом и торможения.

Как показано на фиг.3, структуры 100 могут быть вставлены в выемки 3 соответствующей формы для закрепления структур внутри протекторного браслета 34. Каждая структура, или шип 100, включает в себя первую круговую концевую часть 110, треугольную вторую среднюю часть 120 и треугольную третью концевую часть 130. Первая часть 110 образует круговую фланцевую часть для закрепления шипа 100 в радиальном направлении, или обеспечения «удерживания», внутри проходящей по радиусу выемки 3 протекторного браслета 34. Структуры 100 могут быть выполнены из любого пригодного долговечного материала, такого как пластик.

Третья часть 130 структуры 100 дополнительно включает в себя три выступа 132, проходящих наружу в радиальном направлении (относительно шины 1) для обеспечения сцепления со льдом посредством увеличения числа точек зацепления отдельного шипа. Выступы 132 также обеспечивают большее число точек зацепления для ограничения повреждения дороги. Направленные наружу по радиусу концевые части 134 выступов 132 могут иметь полусферическую форму для дополнительного ограничения повреждения дороги. Треугольная конфигурация второй и третьей частей 120, 130 (и выемки 3 соответствующей формы) сохраняет вращательную ориентацию структуры 100 относительно протекторного браслета 34. Выступы 132 могут проходить по радиусу наружу перпендикулярно поверхности 35 протекторного браслета 34 (см. фиг.1 и 2) или под косым углом к поверхности 35 (не показано).

Как показано на фиг.4, в выемки 3 соответствующей формы для закрепления структур внутри протекторного браслета 34 могут быть вставлены альтернативные структуры 200. Каждая структура, или шип 200, включает в себя первую треугольную концевую часть 210, треугольную вторую среднюю часть 220 и треугольную третью концевую часть 230. Первая часть 210 образует треугольную фланцевую часть для закрепления шипа 200 в радиальном направлении, или обеспечения «удерживания», внутри проходящей в радиальном направлении выемки 3 протекторного браслета 34. Структура 200 может быть выполнена из любого подходящего долговечного материала, такого как пластик.

Третья часть 230 структуры 200 дополнительно включает в себя три выступа 232, проходящих по радиусу наружу (по отношению к шине 1) для обеспечения сцепления со льдом посредством увеличения числа точек зацепления отдельного шипа. Направленные по радиусу наружу части 234 выступов 232 могут иметь полусферическую форму для ограничения повреждения дороги при сцеплении со льдом. Треугольная конфигурация первой, второй и третьей частей 210, 220, 230 (и выемки 3 соответствующей формы) сохраняет вращательную ориентацию структуры 200 по отношению к протекторному браслету 34. Выступы 232 могут проходить по радиусу наружу перпендикулярно поверхности 35 протекторного браслета 34 (см. фиг.4) или под косым углом к поверхности 35 (не показано).

Как показано на фиг.5, альтернативные структуры 300 могут быть вставлены в выемки 3 соответствующей формы для закрепления структур внутри протекторного браслета 34. Каждая структура, или шип 300, включает в себя первую круговую концевую часть 310, треугольную вторую среднюю часть 320 и треугольную более широкую концевую часть 330. Первая часть 310 образует круговую фланцевую часть вместе с более широкой третьей частью 330 для закрепления в радиальном направлении шипа 300, или обеспечения «удерживания», внутри проходящей по радиусу выемки 3 протекторного браслета 34. Структуры 300 могут быть выполнены из любого долговечного подходящего материала, такого как пластик, и выступы 332 могут быть металлическими штифтами, вставляемыми в третью часть 330.

Третья часть 330 структуры 300 дополнительно включает в себя три выступа 332, проходящих по радиусу наружу (по отношению к шине 1) из части 330 для обеспечения зацепления со льдом посредством увеличения числа точек зацепления отдельного шипа. Направленные по радиусу наружу части 334 выступов 332 могут иметь полусферическую форму для ограничения повреждения дороги при сцеплении со льдом. Треугольная конфигурация второй и третьей частей 320, 330 (и соответственно выемки соответствующей формы) сохраняет вращательную ориентацию структуры 300 по отношению к протекторному браслету 34. Выступы 332 могут проходить по радиусу наружу перпендикулярно поверхности 35 протекторного браслета 34 (см. фиг.5) или под косым углом к поверхности 35 (не показано).

В свете приведенного здесь описания возможны изменения в настоящем изобретении. В то время как некоторые примерные варианты реализации и детали показаны с целью иллюстрации рассматриваемого изобретения, специалистам в данной области техники будет понятно, что в нем могут быть выполнены различные изменения и модификации без выхода из объема рассматриваемого изобретения. Очевидно, что в определенные описанные варианты реализации могут быть внесены изменения, которые полностью оказываются в рамках объема изобретения, определяемого прилагаемой формулой изобретения.

Изобретение относится к автомобильной промышленности. Шина содержит каркас, протекторный браслет, имеющий наружную по радиусу поверхность протектора и множество проходящих по радиусу выемок, и структуру противоскольжения, расположенную в одной из проходящих по радиусу выемок. Структура противоскольжения содержит первую концевую часть, вторую треугольную среднюю часть и третью треугольную концевую часть, включающую в себя три проходящих по радиусу выступа для обеспечения сцепления на льду. Форма проходящей по радиусу выемки соответствует форме противоскользящей структуры так, что противоскользящая структура закреплена как в радиальном направлении, так и в направлении вращения внутри выемки относительно протекторного браслета. Технический результат - повышение сцепления протектора шины с поверхностью дороги, покрытой льдом. 7 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Шина, отличающаяся тем, что она содержит:
каркас;
протекторный браслет, имеющий наружную по радиусу поверхность протектора и множество проходящих по радиусу выемок; и
структуру противоскольжения, расположенную в одной из проходящих по радиусу выемок и содержащую:
первую концевую часть;
вторую треугольную среднюю часть и
третью треугольную концевую часть, включающую в себя три проходящих по радиусу выступа для обеспечения сцепления на льду,
причем форма проходящей по радиусу выемки соответствует форме противоскользящей структуры так, что противоскользящая структура закреплена как в радиальном направлении, так и в направлении вращения внутри выемки относительно протекторного браслета.

2. Шина по п.1, отличающаяся тем, что каждый из трех проходящих по радиусу выступов имеет полусферическую концевую часть для зацепления со льдом.

3. Шина по п.1, отличающаяся тем, что каждый из трех проходящих по радиусу выступов проходит под косым углом относительно наружной по радиусу протекторной поверхности.

4. Шина по п.1, отличающаяся тем, что каждый из трех проходящих по радиусу выступов проходит перпендикулярно наружной по радиусу протекторной поверхности.

5. Шина по п.1, отличающаяся тем, что первая концевая часть противоскользящей структуры имеет круговую форму.

6. Шина по п.1, отличающаяся тем, что первая концевая часть противоскользящей структуры имеет треугольную форму.

7. Шина по п.1, отличающаяся тем, что третья треугольная концевая часть шире второй треугольной средней части.

8. Шина по п.1, отличающаяся тем, что три проходящих по радиусу выступа являются штифтами, вставленными в соответствующие выемки в третьей треугольной концевой части.