ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ ШИНА Российский патент 2013 года по МПК B60C11/12 B60C11/11 

Область техники

Настоящее изобретение относится к пневматической шине и, в частности, к пневматической шине, имеющей ряд блоков, по меньшей мере, в плечевой зоне и множество прорезей, которые выполнены в блоках ряда блоков и которые проходят в направлении по ширине шины, при этом пневматическая шина обладает улучшенной износостойкостью без ухудшения ездовых характеристик шины на ледяном покрытии.

Уровень техники

Обычно в качестве рисунка протектора зимней шины (нешипованной шины) используется рисунок из блоков. Рисунок из блоков улучшает характеристики шины на снежном покрытии за счет облегчения врезания блоков в снег, который должен заполнять пространство между блоками, расположенными рядом друг с другом в направлении по окружности шины. В дополнение, характеристики торможения и управления на обледеневшей поверхности дороги (характеристики шины на ледяном покрытии) улучшаются за счет эффекта удаления водяной пленки и краевого эффекта, которые достигаются за счет выполнения в блоках прорезей, проходящих в направлении по ширине шины.

Характеристики шины на ледяном покрытии могут дополнительно быть улучшены просто посредством увеличения количества прорезей в направлении по окружности. Однако увеличение количества прорезей приводит к коротким промежуткам между прорезями, так что уменьшается жесткость блоков, а величина деформации блоков возрастает. По этой причине, напряжение избыточно концентрируется на нижних участках прорезей, так что в нижних участках прорезей более вероятно образование трещин. Другими словами, когда для того, чтобы повысить характеристики шины на ледяном покрытии просто увеличивают количество прорезей и, таким образом, между прорезями укорачивают промежутки, и износостойкость шины ухудшается. В этом отношении, для способа улучшения характеристик шины на ледяном покрытии без ухудшения ее износостойкости, предпочтительно не укорачивать промежутки между прорезями.

Например, согласно JP 2001-39126 предлагается, чтобы в дополнение к прорезям, проходящим в направлении по ширине шины, другие прорези, имеющие более мелкую глубину, были предоставлены таким образом, чтобы пересекать прорези, проходящие в направлении по ширине шины. При этом, согласно JP 2003-237320 предлагается вызывать устранение деформации небольших блоков, ограниченных открытыми прорезями, выполненными с открыванием в основные канавки, за счет высоты небольших блоков, которая должна отличаться между соседними небольшими блоками таким образом, что глубина прорезей может быть поочередно смещена.

Однако в последнем случае, поскольку блоки становятся меньше за счет выполнения поперечных прорезей, нельзя однозначно утверждать, что эффект усиления износостойкости должен увеличиться. При этом в последнем случае, несмотря на то, что в отношении износостойкости предпринимаются некоторые меры, образуются блоки, обладающие различной высотой. Следовательно, проблема состоит в том, что блоки, обладающие большей высотой, имеют повышенное давление на поверхности контакта и, таким образом, являются более изнашиваемыми. Это также нельзя однозначно трактовать, как достижение удовлетворительной износостойкости.

Проблема, на решение которой направлено изобретение

Задачей настоящего изобретения является решение описанной выше проблемы и создание пневматической шины с повышенной износостойкостью, сохраняя в то же время высокие рабочие характеристики шины на ледяном покрытии.

Средство решения проблемы

Пневматическая шина согласно настоящему изобретению и для решения указанной выше задачи представляет собой пневматическую шину, в которой множество продольных канавок, проходящих в направлении по окружности шины, и множество поперечных канавок, проходящих в направлении по ширине шины, образуют множество контактных участков на поверхности протектора, по меньшей мере, множество контактных участков, образованных в плечевой зоне, выполнены в виде ряда блоков, имеющего множество блоков, расположенных в нем, причем в блоках имеется множество прорезей, проходящих в направлении по ширине шины, с промежутками в направлении по окружности шины, при этом множество прорезей, расположенных в блоках, образованы таким образом, что открытые прорези и закрытые прорези чередуются друг с другом в направлении по окружности шины, и глубина открытых прорезей смещена, являясь более мелкой, чем глубина закрытых прорезей.

Более того, описанную выше конфигурацию предпочтительно выполняют, как описано далее в пунктах (1)-(3):

(1) глубина прорезей составляет от 50% до 90% глубины продольных канавок, и величина сдвига глубины между открытыми прорезями и закрытыми прорезями составляет от 0,5 до 2,0 мм;

(2) каждая из прорезей разделена на две в направлении по ширине шины, при этом среди данных прорезей, глубины прорезей, расположенных рядом друг с другом в направлении по окружности шины, смещены друг относительно друга, и глубины прорезей, расположенных рядом друг с другом в направлении по ширине шины, смещены друг относительно друга; и

(3) участок нижнего слоя и участок верхнего слоя каждого из блоков образованы из резиновых композиций, отличающихся друг от друга, соответственно, причем участок нижнего слоя образован из резиновой композиции, более твердой, чем композиция участка верхнего слоя, при этом все нижние участки прорезей выступают в участок нижнего слоя.

Шина, имеющая описанную выше конфигурацию, особенно подходит в качестве нешипованной шины.

Эффекты изобретения

Пневматическая шина согласно настоящему изобретению имеет множество прорезей, проходящих в направлении по ширине шины и выполненных с промежутками в направлении по окружности шины, при этом, по меньшей мере, в блоках ряда блоков, образованного в плечевой зоне, множество прорезей, выполненных в блоках, образованы таким образом, что открытые прорези и закрытые прорези расположены поочередно в направлении по окружности шины, а глубина открытых прорезей смещена, являясь более мелкой, чем глубина закрытых прорезей. Следовательно, напряжение, концентрирующееся на нижних участках прорезей, расположенных рядом друг с другом, распределяется с тем, чтобы избежать концентрации по линии одинаковой глубины. В дополнение, глубину открытых прорезей, которые имеют повышенный краевой эффект в направлении по окружности шины, делают более мелкой, чем у закрытых прорезей, имеющих более низкий краевой эффект, чем у открытых прорезей. В результате, достигается состояние, когда жесткость при изгибе блоков в целом высокая. Таким образом, одновременно с сохранением высокой характеристики шины на ледяном покрытии, может быть увеличена износостойкость.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 - частично развернутый вид сверху, показывающий пример поверхности протектора пневматической шины согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 2 - частично развернутый вид сверху, показывающий поверхность протектора пневматической шины согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 3 - вид по стрелкам Х-Х пневматической шины согласно варианту осуществления с Фиг. 2;

Фиг. 4 - вид участка еще одного варианта осуществления настоящего изобретения, причем участок соответствует участку с Фиг. 3; и

Фиг. 5 - вид в поперечном сечении участка еще одного варианта осуществления настоящего изобретения, причем участок соответствует участку с Фиг. 3.

Способы осуществления изобретения

Фиг. 1 показывает поверхность протектора пневматической шины согласно варианту осуществления настоящего изобретения. На Фиг. 1 на поверхности 1 протектора имеется множество продольных канавок 2, проходящих в направлении по окружности шины, и множество поперечных канавок 3, проходящих в направлении по ширине шины. Образовано множество контактных участков, ограниченных продольными канавками 2 и поперечными канавками 3. В варианте осуществления, показанном на Фиг. 1, между контактными участками в центральной части шины образована реберная линия из ребра 4, проходящего в направлении по окружности. По обеим правой и левой сторонам реберной линии сформированы многочисленные ряды блоков, в которых расположено множество блоков 5. В ребре 4 и блоках 5 имеется множество зигзагообразных прорезей 6, каждая из которых проходит в направлении по ширине шины. Прорези 6 обеспечивают удаление водяной пленки и краевой эффект на ледяной поверхности дороги, и, вследствие этого, принимают участие в улучшении характеристики шины на ледяном покрытии.

Из данных контактных участков, снабженных прорезями, наибольшее участие в характеристике шины на ледяном покрытии вносят блоки в самых крайних рядах блоков в плечевых зонах. Каждый из блоков имеет в качестве прорезей 6 открытые прорези 6а и закрытые прорези 6b, расположенные поочередно друг с другом. В данном случае, открытая прорезь относится к прорези, имеющей, по меньшей мере, один концевой участок, открывающийся в одну из продольных канавок 2. Закрытая прорезь относится к прорези, имеющей оба концевых участка, не открывающихся в продольные канавки 2.

Форма каждой прорези 6 на изображении сверху не обязательно должна быть зигзагообразной, как в случае варианта осуществления Фиг. 1, и может быть линейной, как в случае варианта осуществления с Фиг. 2. Между тем, форма каждой прорези 6 в направлении в глубину может иметь конструкцию с линейным протяжением в направлении в глубину, может быть зигзагообразной в направлении по окружности шины или может иметь трехмерную структуру, в которой прорези 6 изгибаются зигзагообразным образом в направлении по ширине шины, в дополнение к зигзагу в направлении по окружности шины.

Фиг. 3 представляет собой вид в перспективе плечевого блока 5а, причем вид в перспективе показывает поперечное сечение по линии Х-Х С Фиг. 2, если смотреть в направлении по ширине шины. Не только в случае Фиг. 2, но также в случае Фиг. 1, открытые прорези 6а и закрытые прорези 6b, расположенные поочередно в направлении по окружности шины, как описано выше, сформированы таким образом, что глубина открытых прорезей 6а может быть более мелкой, чем глубина закрытых прорезей 6b.

Открытые прорези 6а имеют длину прорезей настолько длинную, что величина краевого эффекта может быть увеличена, а характеристики шины на ледяном покрытии могут быть улучшены. С другой стороны, открытые прорези 6а предрасположены к деформации, вследствие большого краевого эффекта, так что жесткость блоков снижается. В противоположность этому, закрытые прорези 6b являются причиной высокой жесткости блоков, потому что закрытые прорези 6b имеют более низкий краевой эффект, чем открытые прорези 6а и, следовательно, менее предрасположены к деформации, чем открытые прорези 6а. Однако, с закрытыми прорезями 6b нельзя ожидать улучшения характеристик шины на ледяном покрытии, как в случае открытых прорезей 6а. Тем не менее, когда глубину открытых прорезей 6а сдвигают таким образом, чтобы она была более мелкой, чем глубина закрытых прорезей 6b, как показано на Фиг. 3, деформация открытых прорезей 6а может быть устранена, так что напряжение, концентрирующееся на нижнем участке прорезей, может быть уменьшено. В дополнение, поскольку оба концевых участка каждой прорези закрыты, может быть сохранена высокая жесткость. Поскольку закрытые прорези 6b глубже, чем открытые прорези 6а, нижние участки соседних прорезей находятся не на одной прямой линии. Таким образом, напряжение распределено, и может быть предотвращено образование трещин.

Как глубина каждой прорези 6а, так и глубина каждой прорези 6b составляет предпочтительно от 50% до 90% глубины продольной канавки 2. Если глубина каждой прорези меньше, чем 50%, то глубина прорезей достаточно мелкая. В результате, характеристики шины на ледяном покрытии ухудшаются до того, как наступает последняя стадия износа, и характеристики шины на ледяном покрытии не могут сохраняться на протяжении долгого периода времени. Если глубина каждой прорези превышает 90%, то глубина продольной канавки 2 и глубина прорезей по существу одинаковая, так что напряжение концентрируется на нижнем участке прорезей, что вызывает образование трещин.

Для того, чтобы избежать концентрации напряжения на нижних участках прорезей, величина сдвига в направлении в глубину между открытыми прорезями 6а и закрытыми прорезями 6b составляет предпочтительно 0,5 мм или более и 2,0 мм или менее. Если величина составляет меньше, чем 0,5 мм, нельзя получить эффект предотвращения концентрации напряжения. Если величина превышает 2,0 мм, жесткость блоков между прорезями увеличивается, так что возникает износ задней и передней частей.

В дополнение, прорези, выполненные на наиболее удаленных от центра сторонах (сторонах поперечных канавок) в направлении по окружности в каждом блоке, являются предпочтительно закрытыми прорезями. Поскольку в наиболее удаленной от центра стороне каждого блока в направлении по окружности относительная деформация больше, чем в его центральном участке, износ задней и передней частей может быть предотвращен, а износостойкость может быть увеличена больше в случае, когда выполнены закрытые прорези, обладающие высокой жесткостью, чем в случае, когда выполнены открытые прорези.

Фиг. 4 показывает еще один вариант осуществления настоящего изобретения с изображением, соответствующим Фиг. 3.

В варианте осуществления с Фиг. 4, конструкция такова, что каждая прорезь 6 разделена на две в направлении по ширине шины, а глубины соседних прорезей поочередно смещены. При такой конструкции концентрация напряжения может быть дополнительно рассредоточена, так что износостойкость может быть увеличена.

Когда каждая прорезь 6 разделена, как описано выше, предпочтительно, чтобы расстояние между краями разделенных прорезей составляло от 5% до 20% длины первоначальной прорези. Если расстояние меньше, чем 5%, промежуток между краями прорезей такой короткий, что стимулируется образование трещин. Если расстояние превышает 20%, длина прорезей настолько мала, что снижается величина краевого эффекта, и ухудшаются характеристики шины на ледяном покрытии.

В дополнение, предпочтительно, чтобы протектор имел двухслойную конструкцию, включающую в себя нижний слой, имеющий большую твердость резины, и верхний слой, имеющий малую твердость резины. Подобная конструкция позволяет формировать каждый плечевой блок 5а из двух резиновых композиций, отличающихся друг от друга. В данном случае, резиновую композицию участка 7 нижнего слоя делают тверже, чем резиновую композицию участка 8 верхнего слоя, при этом нижние части всех прорезей 6, предоставленных в плечевом блоке 5а, выступают в участок 7 нижнего слоя. За счет расположения нижней части прорезей в участке 7 нижнего слоя, имеющего большую твердость резины, можно уменьшить величину деформации нижнего участка, и, следовательно, можно предотвратить образование трещин. В то же время, предпочтительно, чтобы твердость резиновой композиции типа JIS-A (маркировка соответствия японскому стандарту на изделие) участка 8 верхнего слоя была установлена в диапазоне от 40 до 65, и чтобы твердость резиновой композиции типа JIS-A участка 7 нижнего слоя была установлена в диапазоне от 55 до 75. Если твердость участка 8 верхнего слоя меньше, чем 40, то участок 8 верхнего слоя настолько мягкий, что нарушается маневренность или быстро происходит изнашивание. Если твердость превышает 65, то участок 8 верхнего слоя становится трудно деформируемым, так что ухудшается сила сцепления. Между тем, если твердость участка 7 нижнего слоя меньше, чем 55, то величина деформации не может быть уменьшена, так что не может быть предотвращено образование трещин. Вместе с тем, если твердость превышает 75, то деформация уменьшается настолько сильно, что характеристики управления становятся плохими.

ПРИМЕРЫ

Стандартные примеры 1 и 2 и примеры 1-3 изготовили с одинаковым размером шины, составляющим 225/65R17 101Q, и с одинаковым рисунком протектора, изображенным на Фиг. 1, но в то же время с различиями друг от друга в технических условиях, которые показаны в таблице 1.

В стандартном примере 1, глубина прорезей была равномерной, все прорези представляли собой открытые прорези, прорези не были разделены, и каждый блок был изготовлен только из однослойной резиновой композиции. В стандартном примере 2, прорези представляли собой открытые прорези, чья глубина была смещена, но которые не были разделены, и каждый блок был изготовлен только из однослойной резиновой композиции. Пример 1 представляет собой пример, в котором открытые прорези и закрытые прорези были расположены поочередно, при этом открытые прорези были смещены таким образом, чтобы они были более мелкими, чем закрытые прорези, что соответствует Фиг. 3. Пример 2 представляет собой измененный аналог примера 1, в котором прорези были разделены, что соответствует Фиг. 4. Пример 3 представляет собой измененный аналог примера 2, в котором каждый блок имел двухслойную структуру, а резиновая композиция, имеющая более высокую твердость резины, была помещена в стороне нижнего слоя, что соответствует Фиг. 5.

Для данных пяти видов шин измеряли торможение на ледяном покрытии, устойчивость к образованию трещин, устойчивость к увеличению трещин с помощью следующих методов измерений, и сравнивали друг с другом.

Методы измерений

(1) Для торможения на ледяном покрытии измеряли тормозной путь на испытательном маршруте при начальной скорости, составляющей 40 км/ч, причем торможение на ледяном покрытии оценивали, используя индексные значения, при этом за 100 принимали значение стандартного примера 1. Большее индексное значение означает лучшее торможение на ледяном покрытии.

(2) Для устойчивости к образованию трещин исследовали количество трещин, образовавшихся на нижних участках прорезей после пробега в 50000 км, причем сопротивление образованию трещин оценивали, используя индексные значения обратной величины количества трещин, при этом за 100 принимали значение стандартного примера 1. Большее индексное значение означает лучшее сопротивление образованию трещин.

(3) Для устойчивости к увеличению трещин исследовали количество участков, на которых соединились три или более трещин, после пробега в 50000 км, причем сопротивление росту трещин оценивали, используя индексные значения обратной величины количества участков, при этом за 100 принимали значение стандартного примера 1. Большее индексное значение означает лучшее сопротивление росту трещин.

Согласно Таблице 1 наилучшим являлся Пример 3.

Перечень ссылочных позиций

На чертежах ссылочной позицией 1 обозначена поверхность протектора; 2 - продольная канавка; 3 - поперечная канавка; 4 - ребро; 5 - блок; 5а - плечевой блок; 6 - прорезь; 6а - открытая прорезь; 6b - закрытая прорезь; 7 - участок нижнего слоя; и 8 - участок верхнего слоя.

Изобретение относится к конструкции протектора автомобильной нешипованной шины. В пневматической шине выполнены прорези (6), проходящие в направлении по ширине шины, расположены с промежутками в направлении по окружности шины, по меньшей мере, в плечевых блоках (5a), разделенных продольными канавками, проходящими в направлении по окружности шины, и поперечными канавками (3), проходящими в направлении по ширине шины. Открытые прорези (6a) и закрытые прорези (6b) расположены поочередно, а глубина открытых прорезей (6a) меньше глубины закрытых прорезей (6b). Технический результат - улучшение ездовых характеристик на ледяном покрытии, а также повышение износостойкости шины. 6 з.п. ф-лы, 5 ил., 1 табл.

1. Пневматическая шина, в которой
множество продольных канавок, проходящих в направлении по окружности шины, и множество поперечных канавок, проходящих в направлении по ширине шины, образуют множество контактных участков на поверхности протектора,
по меньшей мере, множество контактных участков, образованных в плечевой зоне, выполнены в виде ряда блоков, имеющего множество блоков, расположенных в нем,
причем в блоках имеется множество прорезей, проходящих в направлении по ширине шины, с промежутками в направлении по окружности шины,
при этом множество прорезей, расположенных в блоках, образованы таким образом, что открытые прорези и закрытые прорези чередуются друг с другом в направлении по окружности шины, и
глубина открытых прорезей смещена, являясь более мелкой, чем глубина закрытых прорезей.

2. Пневматическая шина по п.1, в которой глубина прорезей составляет от 50 до 90% от глубины продольных канавок, и
величина сдвига глубины между открытыми прорезями и закрытыми прорезями составляет от 0,5 до 2,0 мм.

3. Пневматическая шина по п.2, в которой каждая из прорезей разделена на две в направлении по ширине шины,
при этом среди данных прорезей, глубины прорезей, расположенных рядом друг с другом в направлении по окружности шины, смещены друг относительно друга, и глубины прорезей, расположенных рядом друг с другом в направлении по ширине шины, смещены друг относительно друга.

4. Пневматическая шина по п.1, в которой каждая из прорезей разделена на две в направлении по ширине шины,
при этом среди данных прорезей, глубины прорезей, расположенных рядом друг с другом в направлении по окружности шины, смещены друг относительно друга, и глубины прорезей, расположенных рядом друг с другом в направлении по ширине шины, смещены друг относительно друга.

5. Пневматическая шина по любому из пп.1-4, в которой
участок нижнего слоя и участок верхнего слоя каждого из блоков образованы из резиновых композиций, отличающихся друг от друга, соответственно,
причем участок нижнего слоя образован из резиновой композиции более твердой, чем композиция участка верхнего слоя,
при этом все нижние участки прорезей выступают в участок нижнего слоя.

6. Пневматическая шина по п.5, представляющая собой нешипованную шину.

7. Пневматическая шина по любому из пп.1-4, представляющая собой нешипованную шину.