ПРОТЕКТОР ПНЕВМАТИЧЕСКОЙ ШИНЫ Российский патент 2014 года по МПК B60C11/04 B60C11/13 

Область техники

Настоящее изобретение относится к протектору для пневматической шины и, в частности, относится к протектору для пневматической шины, в котором могут поддерживаться характеристики отвода воды и шум, вызываемый резонансом столбов воздуха, может быть уменьшен посредством образования канавочных загораживающих элементов в окружных канавках протектора, при этом может быть обеспечен износ канавочных загораживающих элементов до степени, эквивалентной степени износа участка протектора.

Уровень техники

Шум, вызываемый резонансом столбов воздуха в окружных канавках, образованных в протекторах шин, создается вследствие резонанса в трубке (столбе воздуха), образованной посредством окружной канавки и поверхности дороги, и резонансная частота зависит от длины столба воздуха, образованного между окружной канавкой и поверхностью дороги.

Данный шум, вызываемый резонансом столбов воздуха, проявляется в виде шума внутри и снаружи транспортного средства, и его пик часто имеет место при частоте, составляющей приблизительно 1 кГц, и этот шум легко достигает человеческого уха. В качестве способа уменьшения шума, вызываемого резонансом столбов воздуха в окружных канавках, известно уменьшение шума посредством прерывания потока воздуха в направлении, в котором образована окружная канавка, путем выполнения так называемых канавочных загораживающих элементов, другими словами, выступов, которые проходят от дна или стенок окружной канавки, перекрывая всю окружную канавку или большую часть окружной канавки. Однако прерывание потока воздуха в направлении, в котором образована окружная канавка, также вызывает прерывание в окружной канавке потока воды, которая попадает в окружную канавку при езде по поверхности мокрой дороги, и вследствие ухудшения отвода воды, находящейся между пневматической шиной и поверхностью дороги, устойчивость при управлении на поверхностях мокрых дорог снижается.

Фиг.4 патентного документа 1 раскрывает техническое решение, направленное на обеспечение как отвода воды, так и уменьшения шума, вызываемого резонансом столбов воздуха, посредством размещения в окружной канавке трех канавочных загораживающих элементов, расположенных на определенном расстоянии друг от друга и проходящих соответственно от дна канавки и от противоположных стенок канавки внутри канавки.

Кроме того, фиг.3 патентного документа 2 раскрывает техническое решение, направленное на обеспечение как отвода воды, так и уменьшения шума, вызываемого резонансом столбов воздуха, посредством размещения канавочных загораживающих элементов, которые проходят от дна окружной канавки таким образом, что их большая часть от места раскрыва окружной канавки не касается стенок канавки.

Патентные документы

Патентный документ 1: Патент Японии Kokai 1999-105511; и

Патентный документ 2: Патент Японии Kokai 2006-341655.

Проблемы, на решение которых направлено изобретение

Тем не менее при использовании технических решений, раскрытых в вышеупомянутых патентном документе 1 и патентном документе 2, для обеспечения функционирования канавочных загораживающих элементов канавочные загораживающие элементы выполнены узкими в направлении вдоль окружности шины и легко деформируются, но существуют проблемы, связанные с тем, что в зависимости от используемого материала канавочные загораживающие элементы, которые легко деформируются, не подвергаются быстрому износу при неоднократном приведении их в действие, при этом возникает разница между величиной износа канавочного загораживающего элемента и величиной износа участка протектора, и в результате канавочный загораживающий элемент будет выступать от участка протектора, и канавочный загораживающий элемент будет ударять по поверхности дороги, создавая аномальный шум. Возникновение подобного аномального шума противоречит изначальной роли канавочного загораживающего элемента, описанной выше, а именно уменьшению шума за счет уменьшения величины шума, вызываемого резонансом столбов воздуха. Также существует проблема, заключающаяся в том, что вследствие того, что канавочный загораживающий элемент выступает от участка протектора, непредусмотренные части канавочного загораживающего элемента входят в контакт с грунтом и подвергаются износу, и канавочный загораживающий элемент повреждается при приведении его в действие.

В завершение следует отметить, что настоящее изобретение предназначено для решения проблем, с которыми сталкиваются при использовании решений по предшествующему уровню техники, описанных выше, и задача настоящего изобретения состоит в разработке пневматической шины, в которой может быть обеспечен износ канавочных загораживающих элементов до степени, эквивалентной степени износа участка протектора, при одновременном уменьшении шума, вызываемого резонансом столбов воздуха, и поддержании характеристик отвода.

Средства решения задач

Для решения вышеупомянутой задачи настоящее изобретение представляет собой протектор для пневматической шины, имеющий, по меньшей мере, одну окружную канавку, имеющую нижнюю часть и противоположные стенки, по меньшей мере, два ребра, соседние с окружной канавкой, и множество канавочных загораживающих элементов, образованных в, по меньшей мере, одной окружной канавке так, что окружная канавка прерывается, причем канавочные загораживающие элементы образованы так, что они проходят от нижней части окружной канавки в направлении, перпендикулярном оси вращения шины так, что имеются зазоры между канавочными загораживающими элементами и стенками, и, по меньшей мере, 70% площади поперечного сечения окружной канавки, в которой упомянутые канавочные загораживающие элементы образованы, перегорожено, при этом параметр изгиба канавочных загораживающих элементов, определяемый как

$$\frac{E\cdot I}{h^{3}l},$$

где Е - модуль упругости при удлинении на 10% материала, используемого для канавочных загораживающих элементов, I - момент инерции сечения канавочного загораживающего элемента, h - высота канавочного загораживающего элемента и l - ширина канавочного загораживающего элемента, по меньшей мере, равен 250 Па и равен самое большее 350 Па.

В настоящем изобретении, конфигурированном таким образом, канавочные загораживающие элементы, которые образованы так, что они проходят в радиальном направлении шины внутри окружной канавки от ее нижней части, и которые перегораживают, по меньшей мере, 70% площади поперечного сечения окружной канавки, обеспечивают изменение длины воздушного столба, образованного между окружной канавкой и поверхностью дороги, по сравнению со случаем, в котором канавочные загораживающие элементы не образованы, и несложно сместить пик резонанса столбов воздуха из диапазона частот, которые легко достигают человеческого уха, и в результате шум, вызванный резонансом столбов воздуха, уменьшается.

Кроме того, в настоящем изобретении конфигурация такова, что параметр изгиба канавочных загораживающих элементов, определяемый как Е·I/(h³l), равен самое большее 350 Па, и, таким образом, канавочные загораживающие элементы деформируются под действием давления воды, которая попадает в окружную канавку, и может быть обеспечен отвод воды из окружной канавки. Другими словами, если параметр изгиба канавочных загораживающих элементов превышает 350 Па, то канавочные загораживающие элементы становятся менее предрасположенными к деформированию под действием давления воды, которая попала в окружные канавки, и, таким образом, характеристики отвода воды ухудшаются.

Кроме того, в настоящем изобретении конфигурация такова, что параметр изгиба канавочных загораживающих элементов, определяемый как Е·I/(h³l), равен, по меньшей мере, 250 Па, и, таким образом, когда канавочный загораживающий элемент находится в прямом контакте с поверхностью дороги при проходе через зону отпечатка протектора при качении шины, существует возможность обеспечения создания надлежащего контактного давления между поверхностью дороги и канавочным загораживающим элементом без чрезмерного изгибания, имеющего место, когда дистальная концевая часть канавочного загораживающего элемента входит в контакт с поверхностью дороги и подвергается воздействию силы реакции, и в результате может быть обеспечен износ канавочного загораживающего элемента до степени, эквивалентной величине износа участка протектора, который имеет, по меньшей мере, два ребра. Другими словами, если параметр изгиба канавочных загораживающих элементов составляет менее 250 Па, то канавочные загораживающие элементы изгибаются под действием силы реакции, когда они находятся в контакте с поверхностью дороги, надлежащее контактное давление не может быть создано между поверхностью дороги и канавочным загораживающим элементом, и, таким образом, невозможно будет обеспечить износ канавочного ограждающего элемента до степени, эквивалентной степени износа участка протектора.

В данном документе параметр изгиба канавочных загораживающих элементов определен как Е·I/(h³l). В данном случае Е - модуль упругости при удлинении на 10% (М₁₀) материала, используемого для канавочных загораживающих элементов, l - ширина канавочного загораживающего элемента, спроецированного на поверхность, параллельную оси вращения шины, и I - момент инерции сечения. Момент I инерции сечения определяется как

$$\frac{e^{3}l}{12}$$

для случаев, в которых вышеупомянутый канавочный загораживающий элемент имеет постоянную ширину l в направлении его высоты, и канавочный загораживающий элемент имеет постоянную толщину e.

Кроме того, h - это высота канавочного загораживающего элемента в направлении, перпендикулярном оси вращения шины. Таким образом, параметр изгиба канавочного загораживающего элемента: Е·I/(h³l) представляет собой сложную функцию размеров канавочного загораживающего элемента и характеристик материала, используемого для канавочного загораживающего элемента.

При разработке протектора для пневматической шины, в которой, как описано выше, обеспечивается износ канавочного загораживающего элемента до степени, эквивалентной степени износа участка протектора, при одновременном уменьшении шума, вызываемого резонансом столбов воздуха, и поддержании характеристик отвода воды, было установлено, что данный параметр изгиба канавочного загораживающего элемента

$$\frac{E\cdot I}{h^{3}l}$$

представляет собой параметр, пригодный для оценки данных эффектов (в частности, характеристик отвода воды и характеристик износа канавочного загораживающего элемента), и посредством анализа и проведения экспериментов установили, что эффекты, описанные выше, могли быть получены эффективным образом, если параметр находился в пределах диапазона величин, упомянутого выше (был равен, по меньшей мере, 250 Па и равен самое большее 350 Па).

В данном документе термин «канавка» относится к пространству, имеющему некоторую ширину и некоторую глубину и ограниченному двумя стенками, которые при нормальных условиях использования не входят в контакт друг с другом.

Кроме того, термин «окружная канавка» относится к канавке, которая проходит в направлении вдоль окружности шины, и охватывает не только прямолинейные канавки, но также канавки, которые проходят вокруг всей шины в направлении вдоль окружности зигзагообразно или волнообразно.

Кроме того, «отпечаток протектора» относится к зоне поверхности протектора, которая находится в контакте с поверхностью дороги, когда шина смонтирована на подходящем ободе, как определено в промышленных стандартах, упомянутых ниже, и накачана до ее расчетного давления, и приложена расчетная нагрузка.

Кроме того, «стандарты» определяются промышленными стандартами, которые действуют в зоне, в которой шина изготавливается или используется. Примерами промышленных стандартов являются: в Европе - “Standards Manual” ETRTO (Европейская техническая организация по шинам и ободьям); в США - “Year Book” TRA (Ассоциация по шинам и ободьям); и в Японии - “JATMA Year Book” (Ассоциации производителей автомобильных шин Японии). Кроме того, понятие «подходящий обод» относится к ободу, заданному в данных стандартах в соответствии с размером шины, «расчетное давление» относится к давлению воздуха, установленному в данных стандартах в соответствии с несущей способностью, и «расчетная нагрузка» относится к максимальной массе, которой допускается нагружать шину в соответствии с данными стандартами.

Кроме того, «модуль упругости материала» в настоящем изобретении относится к растягивающему напряжению (модулю упругости) при удлинении на 10% (М₁₀), получаемому посредством испытания на растяжение вулканизованной резиновой смеси при температуре 23°С, измеряемому в соответствии с JISK6251 (JIS - Японский промышленный стандарт), и в настоящем изобретении растягивающее напряжение при удлинении на 10% в испытании на основе данного Японского промышленного стандарта используется в качестве величины “E”, упомянутой выше. Для получения образцов для испытаний невулканизованную резиновую смесь подвергают вулканизации в течение 40 минут при температуре 150°С и подвергают вырубке посредством использования заданного гантелеобразного или кольцеобразного вырубного пуансона. Образцы для испытаний могут быть собраны из вулканизованных шин. В этом случае полученную резиновую смесь разрезают на тонкие части, имеющие толщину, составляющую от 0,4 мм до 10 мм, и подвергают вырубке посредством использования кольцеобразного вырубного пуансона с наружным диаметром в диапазоне от 3 мм до 10 мм. Относительное удлинение образцов для испытаний измеряют после снижения напряжений в образцах для испытаний и рассчитывают посредством деления растягивающего усилия при удлинении на 10% на исходную площадь поперечного сечения образца для испытаний. Измерения выполняют в соответствии с JISK6250 и в условиях стандартной температуры (23±2°С) и влажности (при относительной влажности 50±5%).

В настоящем изобретении модуль упругости при удлинении на 10% (М₁₀) материала, используемого для канавочных загораживающих элементов, предпочтительно составляет от 2,0 МПа до 8,0 МПа. В соответствии с настоящим изобретением, конфигурированным таким образом, может быть гарантирован отвод воды и может быть обеспечен износ канавочных загораживающих элементов до приблизительно такой же степени, как на участке протектора, при одновременном обеспечении снижения шума, вызываемого резонансом столбов воздуха. Другими словами, если модуль упругости при удлинении на 10% (М₁₀) материала, используемого для канавочных загораживающих элементов, будет меньше 2,0 МПа, то существует повышенная опасность того, что канавочные загораживающие элементы будут изгибаться при контакте с поверхностью дороги вследствие уменьшенной жесткости материала, и, таким образом, трудно будет обеспечить износ канавочных загораживающих элементов до приблизительно такой же степени, как у части протектора. С другой стороны, если модуль упругости при удлинении на 10% (М₁₀) материала, используемого для канавочных загораживающих элементов, будет больше 8,0 МПа, то вследствие более высокой жесткости материала будет затруднено обеспечение сгибания канавочных загораживающих элементов под действием давления воды, которая попала в окружную канавку. Следовательно, если модуль упругости при удлинении на 10% (М₁₀) материала, используемого для канавочных загораживающих элементов, будет задан в диапазоне от 2,0 МПа до 8,0 МПа, то может быть обеспечен отвод воды и может быть обеспечен износ канавочных загораживающих элементов до степени, эквивалентной степени износа участка протектора, при одновременном обеспечении снижения шума, вызываемого резонансом столбов воздуха.

В настоящем изобретении толщина канавочных загораживающих элементов предпочтительно составляет от 0,5 мм до 0,7 мм. В соответствии с настоящим изобретением, конфигурированным таким образом, может быть обеспечен отвод воды и может быть обеспечен износ канавочных загораживающих элементов до степени, эквивалентной степени износа участка протектора, при одновременном обеспечении снижения шума, вызываемого резонансом столбов воздуха. Другими словами, если толщина канавочных загораживающих элементов будет меньше 0,5 мм, существует повышенная опасность того, что канавочные загораживающие элементы будут изгибаться при контакте с поверхностью дороги вследствие уменьшенной жесткости канавочных загораживающих элементов, обусловленной их размерами, и, таким образом, трудно будет обеспечить износ канавочных загораживающих элементов до приблизительно такой же степени, как у части протектора. С другой стороны, если толщина канавочных загораживающих элементов будет больше 0,7 мм, то вследствие более высокой жесткости канавочных загораживающих элементов, обусловленной их размерами, будет затруднено обеспечение сгибания канавочных загораживающих элементов под действием давления воды, которая попала в окружную канавку. Следовательно, если толщина канавочных загораживающих элементов будет задана в диапазоне от 0,5 мм до 0,7 мм, то может быть обеспечен отвод воды и может быть обеспечен износ канавочных загораживающих элементов до степени, эквивалентной степени износа участка протектора, при одновременном обеспечении снижения шума, вызываемого резонансом столбов воздуха.

В настоящем изобретении материал, используемый для канавочных загораживающих элементов, предпочтительно представляет собой такой же материал, как материал части протектора, включающей, по меньшей мере, два ребра. В соответствии с настоящим изобретением, конфигурированным таким образом, может быть обеспечен отвод воды и может быть обеспечен износ канавочных загораживающих элементов до степени, эквивалентной степени износа участка протектора, при одновременном обеспечении снижения шума, вызываемого резонансом столбов воздуха, без использования специального процесса во время изготовления, поскольку специальный материал не используется для части, представляющей собой канавочный загораживающий элемент.

В настоящем изобретении материал, используемый для канавочных загораживающих элементов, предпочтительно представляет собой материал, отличающийся от материала части протектора, включающей, по меньшей мере, два ребра. В соответствии с настоящим изобретением, конфигурированным таким образом, может быть обеспечен отвод воды, а также может быть обеспечен износ канавочных загораживающих элементов до степени, эквивалентной степени износа участка протектора, при одновременном обеспечении снижения шума, вызываемого резонансом столбов воздуха, даже если специальный материал будет использован для участка протектора, который имеет очень важное значение для обеспечения эксплуатационных характеристик при контакте с грунтом, поскольку существует возможность использования для части, представляющей собой канавочный загораживающий элемент, соответствующего материала, адаптированного к ее размерам.

В настоящем изобретении форма поперечного сечения канавочных загораживающих элементов предпочтительно является прямоугольной.

В соответствии с настоящим изобретением, конфигурированным таким образом, может быть обеспечена фактическая эффективность изгибания канавочных загораживающих элементов, поскольку форма поперечного сечения канавочных загораживающих элементов является прямоугольной, и в результате отвод воды может быть обеспечен более надежным образом и может быть обеспечен износ канавочных загораживающих элементов до степени, эквивалентной степени износа участка протектора, при одновременном обеспечении снижения шума, вызываемого резонансом столбов воздуха.

Преимущества изобретения

При использовании протектора пневматической шины в соответствии с настоящим изобретением может быть обеспечен износ канавочных загораживающих элементов до степени, эквивалентной степени износа участка протектора, при одновременном снижении шума, вызываемого резонансом столбов воздуха, и поддержании характеристик отвода воды.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 - схематическое изображение, схематически иллюстрирующее протектор для пневматической шины в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения;

Фиг.2 - увеличенное сечение протектора для пневматической шины, если смотреть по линии II-II с фиг.1.

Фиг.3 - увеличенное сечение протектора для пневматической шины, если смотреть по линии III-III с фиг.1.

Фиг.4 - схематическое изображение, которое иллюстрирует, аналогично фиг.2, увеличенное сечение протектора для пневматической шины, если смотреть по линии II-II с фиг.1, при этом схематически иллюстрируется состояние, в котором шина приводится в движение по мокрой поверхности дороги;

Фиг.5 - схематическое изображение, которое иллюстрирует, аналогично фиг.3, увеличенное сечение протектора для пневматической шины, если смотреть по линии III-III с фиг.1, при этом схематически иллюстрируется состояние, в котором шина приводится в движение по мокрой поверхности дороги; и

Фиг.6 - схематическое изображение, которое иллюстрирует, аналогично фиг.3, увеличенное сечение протектора для пневматической шины, если смотреть по линии III-III с фиг.1, при этом схематически иллюстрируется состояние, в котором участок проектора был изношен на приблизительно 30%.

Варианты осуществления изобретения

Предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения будет описан далее со ссылкой на схематические изображения.

Сначала протектор для пневматической шины в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения будет описан на основе фиг.1 - фиг.3.

Фиг.1 представляет собой схематическое изображение, схематически иллюстрирующее протектор для пневматической шины в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, фиг.2 представляет собой увеличенное сечение протектора для пневматической шины, если смотреть по линии II-II с фиг.1, и фиг.3 представляет собой увеличенное сечение протектора для пневматической шины, если смотреть по линии III-III с фиг.1.

Во-первых, как показано на фиг.1, ссылочная позиция 1 обозначает протектор 1 пневматической шины в соответствии с данным вариантом осуществления, при этом две окружные канавки 2, имеющие ширину W и проходящие в направлении вдоль окружности шины, обозначенном ХХ', образованы в протекторе 1, и ребра 3, ограниченные данными окружными канавками 2, образованы на протекторе 1. Следует отметить, что размер шины в данном примере - это 225/55R16. В данном варианте осуществления ширина W окружных канавок 2 составляет 14,5 мм.

На схематическом изображении показаны отпечаток («след») 5 протектора и длина L отпечатка протектора, когда шина накачана до ее расчетного давления и приложена расчетная нагрузка. Следует отметить, что в соответствии с документом “ETRTO Standard Manual 2010” применимым/подходящим ободом для данного размера является обод 7J, расчетное давление составляет 250 кПа и расчетная нагрузка составляет 690 кг, и в данном варианте осуществления длина L отпечатка составляет 143 мм.

При качении шины столбы воздуха образуются между поверхностью дороги и каждой из окружных канавок 2, которые проходят через зону отпечатка 5 протектора, и поскольку резонансная частота окружных канавок 2 зависит от длина столба воздуха, создаваемого подобным образом, для изменения частоты шума, обусловленного резонансом столбов воздуха, длина столба воздуха должна быть изменена.

Как показано на фиг.1, множество канавочных загораживающих элементов 4 с шириной l, посредством которых окружные канавки 2 могут быть в значительной степени перегорожены, образованы в каждой окружной канавке 2 в целях изменения длины столба воздуха. Интервал Р между канавочными загораживающими элементами 4, образованными в одной и той же окружной канавке 2, при их образовании выполнен таким, что он имеет меньшую величину по сравнению с длиной L отпечатка, так что, по меньшей мере, один канавочный загораживающий элемент всегда будет находиться в пределах отпечатка 5 в каждой окружной канавке 2. В данном варианте осуществления изобретения ширина l канавочных загораживающих элементов 4 составляет 13,5 мм.

Кроме того, как показано на фиг.2 и фиг.3, нижняя часть 41 канавочного загораживающего элемента 4 соединена, как показано на схематических изображениях, с нижней частью 21 окружной канавки 2, и, как показано на фиг.3, канавочный загораживающий элемент 4 выполнен таким образом, что он проходит в радиальном направлении шины (направлении, которое перпендикулярно оси вращения шины). Кроме того, как показано на фиг.2, боковые поверхностные части 42 с каждой стороны канавочного загораживающего элемента 4 выполнены таким образом, что имеется заданный зазор между данным элементом в целом за исключением соединительной части (41), описанной выше, и противоположными стенками 22 окружной канавки 2.

Как показано на фиг.1, каждый канавочный загораживающий элемент 4 образован так, что он проходит в направлении, перпендикулярном направлению, в котором проходят окружные канавки 2. Каждый канавочный загораживающий элемент 4 имеет прямоугольную форму поперечного сечения, и прямоугольное поперечное сечение имеет ширину l, как описано выше, и толщину e (см. фиг.3).

Кроме того, как показано на фиг.2, канавочный загораживающий элемент 4, если смотреть в продольном направлении (вид спереди) окружной канавки 2, образован с формой прямоугольника, и, как показано на фиг.2 и фиг.3, он имеет высоту h, которая немного меньше глубины D окружной канавки 2.

Канавочный загораживающий элемент 4 образован так, что он перегораживает, по меньшей мере, 70% площади поперечного сечения окружной канавки 2, и образован так, что он деформируется под действием гидравлического давления жидкостей, таких как, главным образом, вода, которая течет в окружной канавке 2. В данном варианте осуществления глубина D окружной канавки 2 составляет 8,0 мм, высота h канавочного загораживающего элемента 4 составляет 7,0 мм, толщина e канавочного загораживающего элемента 4 составляет 0,6 мм, и канавочный загораживающий элемент 4 перекрывает приблизительно 87% площади поперечного сечения окружной канавки 2.

Следует отметить, что, например, в случае шины по данному варианту осуществления канавочный загораживающий элемент 4 должен иметь прямоугольную форму с высотой h, составляющей, по меньшей мере, приблизительно 5,6 мм, с тем чтобы он перекрывал, по меньшей мере, 70% площади поперечного сечения окружной канавки 2. Следует отметить, что изобретение не ограничено данным вариантом осуществления, и в том случае, если ширина W и глубина D окружной канавки 2 шины изменяются, высота h канавочного загораживающего элемента 4 должна быть изменена соответствующим образом, с тем чтобы он перекрывал, по меньшей мере, 70% площади поперечного сечения окружной канавки 2.

В данном варианте осуществления канавочный загораживающий элемент 4 состоит из того же материала, что и ребра 3 протектора 1 (части протектора). Следует отметить, что канавочные загораживающие элементы 4 могут состоять из материала, отличающегося от материала ребер 3.

Кроме того, в данном варианте осуществления канавочные загораживающие элементы 4 образованы посредством использования материала, который имеет модуль упругости при удлинении на 10% (М₁₀), составляющий 5,8 МПа. Таким образом, в настоящем изобретении параметр изгиба канавочного загораживающего элемента 4, заданный (определяемый) выражением

$$\frac{E\cdot I}{h^{3}l},$$

составляет 304 Па. Значение данного параметра изгиба, составляющее 304 Па, представляет собой такое значение, что канавочный загораживающий элемент 4 не будет изгибаться, когда только воздух проходит через окружную канавку 2 при движении по обычной сухой поверхности дороги, в результате чего столб воздуха становится короче, и шум, вызываемый резонансом столбов воздуха, уменьшается. Следует отметить, что тот же эффект достигается, если значение параметра изгиба равно, по меньшей мере, 250 Па и равно самое большее 350 Па.

В данном случае Е - модуль упругости при удлинении на 10% (М₁₀) материала, используемого для канавочного загораживающего элемента 4, l - ширина канавочного загораживающего элемента 4, спроецированного на поверхность, параллельную оси вращения шины, I - момент инерции сечения, определяемый исходя из вышеупомянутой ширины l канавочного загораживающего элемента 4 и толщины e канавочного загораживающего элемента 4 как

$$\frac{e^{3}l}{12},$$

и h - высота канавочного загораживающего элемента 4 в направлении, перпендикулярном к оси вращения шины.

Далее, состояние, когда протектор для пневматической шины в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения приводится в движение на мокрой поверхности дороги, будет описано со ссылкой на фиг.4 и фиг.5.

Фиг.4 представляет собой увеличенное сечение, иллюстрирующее состояние, в котором протектор для пневматической шины, если смотреть по линии II-II с фиг.1, приводится в движение по мокрой поверхности дороги, и фиг.5 представляет собой увеличенное сечение, иллюстрирующее состояние, в котором протектор для пневматической шины, если смотреть по линии III-III с фиг.1, приводится в движение по мокрой поверхности дороги.

Как показано на фиг.4 и фиг.5, канавочный загораживающий элемент 4, имеющий параметр изгиба, заданный равным 304 Па, как описано выше, деформируется или изгибается под действием гидравлического давления, создаваемого жидкостями, такими как, главным образом, вода, проходящая через окружную канавку 2, при движении по мокрой поверхности дороги, и в результате его высота уменьшается до h*, при этом основная часть окружной канавки освобождается за счет того, что высота уменьшается, и гарантируется отвод воды. Следует отметить, что тот же самый эффект достигается, если значение параметра изгиба равно, по меньшей мере, 250 Па и равно самое большее 350 Па.

Далее состояние после износа протектора в протекторе для пневматической шины в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения будет описано со ссылкой на фиг.6.

Фиг.6 представляет собой увеличенное сечение для состояния, в котором протектор для пневматической шины, если смотреть по линии III-III с фиг.1, был изношен на приблизительно 30%.

Фиг.6 иллюстрирует состояние, в котором после движения/пробега с заданным расстоянием глубина D окружной канавки 2 была уменьшена вследствие износа до глубины D', которая меньше исходной высоты h канавочного загораживающего элемента 4. После движения/пробега с заданным расстоянием канавочный загораживающий элемент 4, имеющий параметр изгиба, заданный равным 304 Па, как описано выше, был изношен так, что его дистальная концевая часть, которая находится в контакте с поверхностью дороги, стала наклонной и его высота уменьшилась от его исходной высоты h до h' на высокой стороне и h'' на низкой стороне, и высота h'' на низкой стороне представляет собой высоту, приблизительно такую же, как глубина D' окружной канавки 2. Следует отметить, что такой же эффект достигается, если значение параметра изгиба равно, по меньшей мере, 250 Па и равно самое большее 350 Па.

Канавочный загораживающий элемент 4, параметр изгиба которого, описанный выше, был задан надлежащим образом (несмотря на то, что он составляет 304 Па в данном варианте осуществления, значение параметра изгиба может быть равно, по меньшей мере, 250 Па и равно самое большее 350 Па), не деформируется под давлением воздуха при качении во время движения по сухой поверхности дороги, и он также не изгибается. Кроме того, несмотря на то, что он немного западает или изгибается под действием сил реакции при входе его в контакт с поверхностью дороги, надлежащее контактное давление создается между дистальной концевой частью канавочного загораживающего элемента 4 и поверхностью дороги, и он изнашивается за счет возникновения скольжения в пределах зоны отпечатка протектора в результате качения шины. В результате может быть обеспечен износ канавочного загораживающего элемента 4 до степени, эквивалентной степени износа участка протектора.

Следует отметить, что в качестве изменений данного варианта осуществления при условии, что будет обеспечен эффект, описанный выше, форма канавочного загораживающего элемента 4 в направлении ширины l (форма поперечного сечения) может быть выполнена в виде волнистой формы так, что данный элемент будет деформироваться под действием гидравлического давления, как описано выше, и так, что соответствующее контактное давление будет создаваться относительно поверхности дороги; или поверхность канавочного загораживающего элемента 4, если смотреть в продольном направлении (вид спереди) окружной канавки 2, может быть выполнена, например, в некоторой степени с неровной частью, которая обеспечивает регулирование степени, в которой канавочный загораживающий элемент 4 может изгибаться; или он может быть выполнен с другой формой, такой как прямоугольная или трапециевидная форма с углами, которые скруглены, если смотреть спереди.

В подобных случаях, если, например, волнообразный или выступающий элемент выполнен, как описано выше, то момент инерции сечения может быть рассчитан посредством приближения с использованием определяющего уравнения, описанного выше (e³l/12), при использовании средней толщины е канавочного загораживающего элемента 4, или может быть использовано определяющее уравнение для соответствующего момента инерции сечения, соответствующее форме поперечного сечения согласно данному изменению.

Выше был описан особо предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения, но настоящее изобретение может быть модифицировано и реализовано в виде различных вариантов осуществления без его ограничения вариантом осуществления, показанным на схематических изображениях.

Пример варианта осуществления изобретения

Далее, для прояснения преимуществ настоящего изобретения будет приведено разъяснение результатов испытаний, выполненных посредством использования обычного примера, в котором канавочные загораживающие элементы не выполнены, сравнительного примера, выполненного с канавочными загораживающими элементами, и пневматической шины в соответствии с вариантом 1 осуществления настоящего изобретения.

Образцы шин в соответствии с обычным примером, сравнительным примером и вариантом 1 осуществления в каждом случае представляли собой шины с размером 225/55R16, размер колеса был 7,0J×16, и давление было задано равным 250 кПа.

(1) Характеристики износа

Образцы неиспользованных шин были смонтированы при использовании упомянутых выше ободьев и с вышеупомянутым давлением на четырех колесах трех идентичных транспортных средств (автомобилей FR с рабочим объемом двигателя, составляющим 2000 см³), которые были приведены в движение в виде колонны из трех транспортных средств и прошли приблизительно 7000 км на заданном испытательном полигоне с асфальтовым покрытием при одном водителе в каждом транспортном средстве, и были измерены значения глубины остающихся канавок и высоты остающихся канавочных загораживающих элементов.

(2) Характеристики отвода воды

Образцы неиспользованных шин были смонтированы при использовании упомянутых выше ободьев и с вышеупомянутым давлением на четырех колесах транспортных средств (автомобилей FR с рабочим объемом двигателя, составляющим 4300 см³), которые были приведены в движение при одном водителе в каждом транспортном средстве, на прямолинейной трассе, содержащей поверхность дороги с асфальтовым покрытием, на которой была образована лужа воды с глубиной, составляющей приблизительно 10 мм, и скорость движения, при которой водитель в транспортном средстве ощущал, что шины находятся в состоянии аквапланирования, определяется в виде показателя, при этом показатель 100 соответствует обычному примеру. Больший показатель указывает на более удовлетворительную характеристику.

(3) Характеристики шума

Было обеспечено вращение образцов неиспользованных шин посредством использования вышеупомянутых ободьев и с вышеупомянутым давлением, со скоростью 60 км/ч на вращающемся барабане с диаметром 2,7 м, установленном в безэховой испытательной камере, и уровень шума измеряли посредством использования микрофона, установленного вблизи места, в котором шина входила в зону отпечатка протектора. Измеренный шум представляют в виде отличия уровня звукового давления по сравнению с обычным примером, для уровня звукового давления в полосе частот от 0 до 2000 Гц, для которой был применен А-фильтр. Меньшее значение указывает на более удовлетворительную характеристику.

Таблица 1   Вариант 1 осуществления Обычный пример Сравнительный пример Канавочные загораживающие элементы Да Нет Да Толщина канавочных загораживающих элементов (мм) 0,6 - 0,6 Исходная высота канавочных загораживающих элементов (мм) 7,0 - 7,0 Модуль (М₁₀) упругости материала канавочных загораживающих элементов (МПа) 5,8 5,8 1,3 Параметр изгиба канавочных загораживающих элементов (Па) 304 - 68 Глубина остающейся окружной канавки (мм) 5,5 5,5 5,5 Высота оставшихся канавочных загораживающих элементов (высокая сторона) (мм) 6,0 - 7,0 Высота оставшихся канавочных загораживающих элементов (низкая сторона) (мм) 5,5 - 6,5 Характеристика отвода воды (показатель) 100 100 100 Характеристика шума (дБ, измеренный с весовой функцией А) 0,0 +2,0 0,0

Как показано в таблице 1, может быть подтверждено, что канавочные загораживающие элементы в изделии в соответствии с данным вариантом осуществления подвергаются износу до степени, эквивалентной степени износа участка протектора, при одновременном поддержании характеристик шума и характеристик отвода воды.

Перечень ссылочных позиций

1 - Протектор пневматической шины

2 - Окружная канавка

21 - Нижняя часть окружной канавки 2

22 - Противоположные стенки окружной канавки 2

3 - Ребро

4 - Канавочный загораживающий элемент

41 - Нижняя часть канавочного загораживающего элемента 4 (часть, соединенная с нижней частью 21 окружной канавки 2)

42 - Боковые поверхностные части с обеих сторон канавочного загораживающего элемента 4

5 - Отпечаток протектора

Изобретение относится к конструкции протектора автомобильной шины, в которой улучшены характеристики отвода воды и уменьшения шума. В протекторе содержится множество канавочных загораживающих элементов (4), которые образованы и находятся в окружных канавках (2). При этом загораживающие элементы (4) проходят от дна (21) окружной канавки (2) и перегораживают, по меньшей мере, 70% площади поперечного сечения окружной канавки (2). Параметр изгиба канавочных загораживающих элементов (4) определяется как Е·I/(h³l), где Е - модуль при удлинении на 10% материала, используемого для канавочных загораживающих элементов, I - момент инерции сечения канавочного загораживающего элемента, h - высота канавочного загораживающего элемента и l - ширина канавочного загораживающего элемента, и равен от 250 Па до 350 Па. Технический результат - обеспечение износа канавочных загораживающих элементов до степени, эквивалентной степени износа участка протектора, при одновременном уменьшении шума, вызываемого резонансом столбов воздуха, и поддержании характеристик отвода. 5 з.п. ф-лы, 6 ил., 1 табл.

1. Протектор для пневматической шины, имеющий, по меньшей мере, одну окружную канавку, имеющую нижнюю часть и противоположные стенки, по меньшей мере, два ребра, соседние с окружной канавкой, и множество канавочных загораживающих элементов, образованных в упомянутой, по меньшей мере, одной окружной канавке таким образом, что эта окружная канавка прерывается, отличающийся тем, что
упомянутые канавочные загораживающие элементы проходят от нижней части окружной канавки в направлении, перпендикулярном оси вращения шины, таким образом, что имеются зазоры к упомянутым стенкам, причем, по меньшей мере, 70% площади поперечного сечения окружной канавки, в которой образованы канавочные загораживающие элементы, перегорожено, при этом параметр изгиба канавочных загораживающих элементов, которые проходят от нижней части окружной канавки в направлении, перпендикулярном оси вращения шины, определяемый как

где Е - модуль при удлинении на 10% материала, используемого для канавочных загораживающих элементов, I - момент инерции сечения канавочного загораживающего элемента, h - высота канавочного загораживающего элемента и l - ширина канавочного загораживающего элемента, равен, по меньшей мере, 250 Па и равен самое большее 350 Па.

2. Протектор по п.1, отличающийся тем, что модуль при удлинении на 10% (М₁₀) материала, используемого для канавочных загораживающих элементов, равен, по меньшей мере, 2,0 МПа и равен самое большее 8,0 МПа.

3. Протектор по п.1 или 2, отличающийся тем, что толщина канавочных загораживающих элементов равна, по меньшей мере, 0,5 мм и равна самое большее 0,7 мм.

4. Протектор по п.1 или 2, отличающийся тем, что материал, используемый для канавочных загораживающих элементов, представляет собой такой же материал, что и материал части протектора, включающей упомянутые, по меньшей мере, два ребра.

5. Протектор по п.1 или 2, отличающийся тем, что материал, используемый для канавочных загораживающих элементов, представляет собой материал, отличающийся от материала части протектора, включающей упомянутые, по меньшей мере, два ребра.

6. Протектор по п.1 или 2, отличающийся тем, что форма поперечного сечения канавочных загораживающих элементов является прямоугольной.