ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ ШИНА Российский патент 2015 года по МПК B60C11/117 B60C11/04 

Объектом данного изобретения является пневматическая шина.

Известна (см. патентный документ 1) пневматическая шина с направленным рисунком протектора, содержащим: две главные канавки в направлении по окружности шины, расположенные по обе стороны дорожки в центральной части шины; множество наклонных главных канавок с внутренними кромками в районе 10%-20% ширины поверхности соприкосновения с почвой, расположенных по окружности шины со специальным углом наклона от наружных частей шины к ее центральной части, в направлении, противоположном направлению вращения шины; и главные канавки с обратным наклоном, проходящие от главных канавок по окружности шины, расположенных по обе стороны от дорожки через внутренние кромки наклонных главных канавок, частично соединяющиеся с внешним краем следующей находящейся рядом наклонной главной канавки, и наклонены в направлении, противоположном направлению наклона наклонных главных канавок.

Патентный документ 1: Японский патент №4114713

Обычные протекторы (лицевая сторона протектора шины) разделены на множество беговых дорожек протектора главными канавками, расположенными в направлении по окружности шины. Создание поперечных канавок в рядах беговых дорожек протектора, имеющего определенное направление вращения, является известным способом достижения эффективных тормозных характеристик и приемистости на снегу.

Однако в рисунках шин, на протекторе которых выполнено несколько беговых дорожек, длина кромок поперечных канавок уменьшается, когда главные канавки по окружности пересекаются с поперечными канавками. Таким образом, необходимо учитывать форму канавок протектора.

С учетом указанных выше обстоятельств, цель настоящего изобретения заключается в повышении сцепного усилия, от которого зависят тормозные характеристики и характеристики ускорения на заснеженных дорожных покрытиях, а также в повышении характеристик стабильности управления.

Первым аспектом настоящего изобретения является пневматическая шина с протектором, содержащим: две периферические главные канавки, выполненные ближе к центру в направлении по ширине шины, на расстоянии приблизительно 1/3 ширины поверхности соприкосновения с почвой от кромки данной поверхности, и ориентированные в направлении по окружности шины; центральную беговую дорожку протектора, выполненную между двумя периферическими главными канавками; боковые дорожки, выполненные соответственно по бокам в направлении по ширине шины снаружи от двух периферических главных канавок; и главные поперечные канавки, расположенные в боковых дорожках и проходящие от периферических главных канавок к кромкам поверхности контакта с почвой, причем в боковых дорожках не предусмотрены какие-либо главные канавки, которые соединяли бы соседние главные поперечные канавки друг с другом.

В пневматической шине, выполненной согласно первому аспекту, две периферические главные канавки, выполненные ближе к центру в направлении по ширине шины на расстоянии 1/3 ширины поверхности контакта с почвой протектора 12 от Т-образных кромок поверхности контакта с почвой, улучшают характеристики водоотвода и выведения снега, обеспечивая более высокую стабильность управления при езде по заснеженным дорожным покрытиям.

Кроме того, в боковых дорожках кромки главных поперечных канавок, проходящие от периферических главных канавок до кромок поверхности контакта с почвой протектора, обеспечивают повышение сцепного усилия, от которого зависят тормозные характеристики и характеристики ускорения на заснеженных дорожных покрытиях.

В частности, поскольку боковые дорожки не имеют главных канавок, которые соединяли бы соседние в направлении по окружности шины главные поперечные канавки друг с другом, главные поперечные канавки выполнены имеющими большую длину, что обеспечивает получение большого краевого эффекта, от которого также зависят тормозные характеристики и характеристики ускорения. Соответственно, может быть повышено сцепное усилие, от которого зависят тормозные характеристики и характеристики ускорения на заснеженных дорожных покрытиях.

Вторым объектом настоящего изобретения является пневматическая шина, выполненная в соответствии с первым аспектом, в которой: главные поперечные канавки открываются в периферические главные канавки с углом наклона относительно направления по ширине шины; а дополнительные канавки в местах, где главные поперечные канавки открываются в периферические главные канавки, наклонены в направлении, противоположном направлению наклона главных поперечных канавок относительно направления окружности шины, чтобы пересекаться с направлением главных поперечных канавок, и проходят с боковых дорожек в центральную беговую дорожку протектора, пересекая периферические главные канавки.

В пневматической шине согласно второму аспекту изобретения главные поперечные канавки открываются в периферические главные канавки с углом наклона относительно направления по ширине шины, и предусмотрены дополнительные канавки, пересекающиеся с направлением главных поперечных канавок в местах, где главные поперечные канавки открываются в периферические главные канавки. Таким образом, может быть получен краевой эффект, связанный с тормозными характеристиками и характеристиками ускорения при езде по заснеженным дорожным покрытиям, а также улучшается выведение снега из канавок.

Третьим аспектом настоящего изобретения является пневматическая шина согласно второму аспекту, отличающаяся тем, что угол наклона главных поперечных канавок относительно направления окружности шины составляет от 85 до 30 градусов.

Следует учесть, что максимальное значение угла наклона главных поперечных канавок относительно направления окружности шины принимают равным 85 градусов, поскольку при угле больше данной величины водоотводящий эффект главных поперечных канавок, получаемый за счет вращения колеса в одном направлении, только ухудшается. Минимальное значение угла наклона принимается равным 30 градусам, поскольку при меньшем угле наклона влияние кромок относительно мощности, поступающей в направлении вдоль экваториальной плоскости шины, при ускорении возрастает, и торможение становится недостаточным.

В пневматической шине согласно третьему аспекту изобретения главные поперечные канавки в состоянии обеспечить повышение как эффекта водоотвода, так и краевого эффекта, относительно подводимого крутящего момента в направлении вдоль экваториальной плоскости шины, возникающего при торможении и разгоне транспортного средства, благодаря правильному выбору угла наклона главных поперечных канавок относительно направления окружности шины.

Как было указано выше, пневматическая шина согласно первому аспекту настоящего изобретения обеспечивает значительное повышение сцепного усилия при езде по заснеженным дорожным покрытиям без ухудшения тормозных характеристик и характеристик стабильности управления при езде по сухим дорожным покрытиям и обледеневшим дорожным покрытиям.

Пневматическая шина, выполненная в соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения, обеспечивает дальнейшее улучшение характеристик при езде по заснеженным дорожным покрытиям.

Пневматическая шина, выполненная согласно третьему аспекту настоящего изобретения, обеспечивает преимущество, заключающееся в том, что главные поперечные канавки в состоянии обеспечить повышение как эффекта водоотвода, так и краевого эффекта, относительно подводимого крутящего момента в направлении вдоль экваториальной плоскости шины, возникающего при торможении и разгоне транспортного средства.

Изобретение поясняется чертежами, на которых представлено следующее:

фиг.1 - вид в плане рисунка протектора пневматической шины в соответствии с рассматриваемым вариантом осуществления;

фиг.2 - вид в плане рисунка протектора пневматической шины обыкновенного образца.

Пояснение осуществляется на примере выполнения настоящего изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи. На фиг.1 представлена пневматическая шина 10 рассматриваемого способа осуществления с протектором 12, на лицевой поверхности которого имеется несколько периферических главных канавок 14, центральная беговая дорожка 16, боковые дорожки 18 и главные поперечные канавки 20.

Две периферические главные канавки 14 проходят в направлении по окружности шины, располагаясь ближе к центру шины по ширине, на расстоянии 1/3 ширины W поверхности соприкосновения с почвой от кромок T данной поверхности соприкосновения с почвой протектора 12. Следует отметить, что термин "кромки T поверхности контакта с почвой" соответствует расстоянию между наиболее удаленными друг от друга в направлении по ширине частями поверхности контакта с почвой пневматической шины 10, установленной на стандартном ободе, указанном в Годовом справочнике JATMA (Ассоциации производителей автомобильных шин Японии) (стандарты JATMA, издание 2010), накачанной до внутреннего (максимального) давления 100%, соответствующего максимальной нагрузке (указана жирным шрифтом в таблице соответствия внутреннего давления и нагрузки) для внутреннего давления, применимого по соотношению размер/норма слойности Годового справочника JATMA, при приложении максимальной нагрузки. При применении пользователями или производителями стандартов TRA (Ассоциации автомашин и колесных дисков) или ETRTO (Европейской технической организации по шинам и ободам), используются соответствующие указанные стандарты.

Центральная беговая дорожка 16 протектора, например, выполнена в центральной части протектора, включающей экваториальную плоскость CL шины, между двумя периферическими главными канавками 14. В центральной беговой дорожке 16 протектора выполнены узкие канавки 22 и дополнительные канавки 30, о которых будет сказано ниже. Например, узкие канавки 22 проходят в том же направлении и являются продолжением дополнительных канавок 30, когда дополнительные канавки 30 заканчиваются внутри центральной беговой дорожки 16, и заканчиваются на пересечении с периферическими главными канавками 14.

Боковые дорожки 18 выполнены соответственно по бокам на внешней стороне от двух периферических главных канавок 14. В боковых дорожках 18 выполнены дополнительные канавки 24, слегка наклоненные относительно направления окружности шины; один конец 24A данных канавок открывается в соседние главные поперечные канавки 20, а другие концы 24B заканчиваются внутри соответствующих боковых дорожек 18. Ширина дополнительных канавок 24 сделана меньше ширины периферических главных канавок 14, а форма выбрана, например, таким образом, чтобы один конец 24A был самым широким, и ширина канавки постепенно уменьшалась по мере перемещения к другому концу 24B.

В боковых дорожках 18 не предусмотрены какие-либо главные канавки, которые соединяли бы главные поперечные канавки 20 друг с другом. Поскольку дополнительные канавки 24 не открываются в соседние главные поперечные канавки 20 по окружности шины, жесткость беговых дорожек протектора не снижается, предотвращая тем самым ухудшение тормозных характеристик и характеристик ускорения. Кроме того, поскольку дополнительные канавки 24 не открываются в соседние главные поперечные канавки 20 в направлении по окружности шины, от периферических главных канавок 14 в протекторе 12 образуются Т-образные кромки поверхности контакта с почвой, которые обеспечивают хорошее сцепление с заснеженной поверхностью.

Следует учесть, что между другими концами 24B дополнительных канавок 24 и соседними главными поперечными канавками 20 со стороны других концов 24B могут быть выполнены щелевидные дренажные канавки 26, изображенные пунктирными линиями с двумя точками. Щелевидные дренажные канавки 26, например, могут быть выполнены таким образом, что ширина канавки равна нулю при контакте протектора 12 с грунтом, или могут быть выполнены в виде разрезов, не имеющих ширины. Щелевидные дренажные канавки 26 обеспечивают повышение характеристик водоотвода протектора. Следует отметить, что конфигурация выполнена таким образом, что при езде по заснеженному дорожному покрытию снег, находящийся внутри дополнительных канавок 24, не может выйти из них через щелевидные дренажные канавки 26 в главные поперечные канавки 20, в результате чего предотвращается снижение сцепного усилия.

Главные поперечные канавки 20 проходят от периферических главных канавок 14 к Т-образным кромкам поверхности контакта с почвой в боковых дорожках 18; главные поперечные канавки 20, например, могут открываться в периферические главные канавки 14 под углом относительно направления по ширине шины. Угол наклона в главных поперечных канавках 20 относительно направления окружности шины может составлять, например, от 85 до 30 градусов. Обратите внимание, что максимальное значение угла наклона главных поперечных канавок 20 относительно направления окружности шины принимают равным 85 градусов, поскольку при угле больше данной величины водоотводящий эффект главных поперечных канавок 20, получаемый за счет вращения колеса в одном направлении, только ухудшается. Минимальное значение угла наклона принимается равным 30 градусов, поскольку при меньшем угле наклона влияние кромок относительно мощности, поступающей в направлении вдоль экваториальной плоскости шины, при ускорении возрастает, и торможение становится недостаточным.

В главных поперечных канавках 20 в местах напротив одного из концов 24A дополнительных канавок 24 сформированы ступенчатые элементы 28. Ступенчатые элементы 28 задерживают перемещение снега внутри главных поперечных канавок 20 при езде по заснеженным дорожным покрытиям, а также обеспечивают уплотнение снега между ступенчатыми элементами 28 и дополнительными канавками 24.

Дополнительные канавки 30 выполнены в открывающихся частях главных поперечных канавок 20 на периферические главные канавки 14. Дополнительные канавки 30 наклонены в направлении, противоположном направлению наклона главных поперечных канавок 20 относительно направления окружности шины, чтобы данные дополнительные канавки пересекались с направлением главных поперечных канавок 20. Дополнительные канавки 30 выполнены от боковых дорожек 18 и входят в центральную беговую дорожку 16 протектора и имеют, например, форму прямой, чтобы проходить сквозь периферические главные канавки 14.

Центральные боковые конечные части дополнительных канавок 30 в направлении по ширине шины, например, расположены вблизи экваториальной плоскости CL шины. Внешние конечные части дополнительных канавок 30 по ширине шины, например, проходят до ступенчатых элементов 28 главных поперечных канавок, но дополнительные канавки 30 открываются в главные поперечные канавки 20 или в дополнительные канавки 24, а заканчиваются в боковых дорожках 18. Жесткость беговых дорожек протектора, соответственно, не уменьшается, что предотвращает ухудшение тормозных характеристик и характеристик ускорения.

Следует отметить, что, в случае необходимости, в центральной беговой дорожке 16 и боковых дорожках 18 протектора могут быть выполнены щелевидные дренажные канавки 32. Форма и количество щелевидных дренажных канавок 32 не ограничиваются показанными на чертежах способами осуществления, они могут быть выполнены, как это требуется.

В описанной выше конфигурации главные поперечные канавки 20 открываются в периферические главные канавки 14 с наклоном относительно направления по ширине шины, но это не является ограничением; главные поперечные канавки 20 могут быть выполнены и параллельно направлению по ширине шины. Возможна также конфигурация, в которой дополнительные канавки 30 отсутствуют. Угол наклона в главных поперечных канавках 20 относительно направления окружности шины показан в вышеуказанном диапазоне, однако, возможны конфигурации, при которых данный угол будет находиться за пределами вышеуказанного диапазона.

Ниже приведено описание работы рассматриваемого примера выполнения шины, исполненной по описанной выше конфигурации. Как показано на фиг.1, в пневматической шине 10, выполненной по рассматриваемому варианту, две периферические главные канавки 14, выполненные ближе к центру в направлении по ширине шины на расстоянии 1/3 ширины поверхности соприкосновения с почвой W от Т-образных кромок поверхности контакта с почвой протектора 12, улучшают характеристики водоотвода и выведения снега, обеспечивая более высокую стабильность управления при езде по заснеженным дорожным покрытиям. Периферические главные канавки 14 также обеспечивают снижение уровня шума.

Кроме того, в боковых дорожках 18 кромки главных поперечных канавок 20, проходящие от периферических главных канавок 14 до Т-образных кромок поверхности контакта с почвой протектора 12, обеспечивают повышение сцепного усилия, от которого зависят тормозные характеристики и характеристики ускорения на заснеженных дорожных покрытиях. В частности, поскольку боковые дорожки 18 не имеют главных канавок, которые соединяли бы соседние в направлении по окружности шины главные поперечные канавки 20 друг с другом, главные поперечные канавки 20 выполнены имеющими большую длину, что обеспечивает получение большого краевого эффекта, от которого также зависят тормозные характеристики и характеристики ускорения.

В данном варианте осуществления изобретения главные поперечные канавки 20 открываются в периферические главные канавки 14 с соответствующим углом наклона относительно направления по ширине шины. В результате присутствия дополнительных канавок 30, которые пересекаются с направлением главных поперечных канавок 20 в местах, где главные поперечные канавки 20 открываются в периферические главные канавки 14, удается получить еще больший краевой эффект при езде по заснеженным дорожным покрытиям. Срезающее усилие от столбиков снега увеличивается, так как снег уплотняется внутри дополнительных канавок 24, выполненных в боковых дорожках 18. Главные поперечные канавки 20 в состоянии обеспечить повышение как эффекта водоотвода, так и краевого эффекта, относительно подводимого крутящего момента в направлении вдоль экваториальной плоскости шины, возникающего при торможении и разгоне транспортного средства, благодаря правильному выбору угла наклона в главных поперечных канавках 20 относительно направления окружности шины.

Таким образом, рассматриваемый пример выполнения шины может значительно повысить сцепное усилие, от которого зависят тормозные характеристики и характеристики ускорения на заснеженных дорожных покрытиях, а также характеристики стабильности управления.

Опытный образец

Тестирование производилось по различным критериям оценки, показанным в Таблице 2 для пневматической шины 10 опытного образца рисунка протектора, представленного на фиг.1, содержащего периферические главные канавки, главные поперечные канавки и дополнительные канавки, выполненные по конфигурации, указанной в Таблице 1, и для пневматической шины 100 с рисунком протектора, представленным на фиг.2, содержащего дополнительные канавки, выполненные в соответствии с параметрами, указанными в Таблице 1. Размер шины составляет 195/65R15 (ширина протектора 162 мм), внутреннее давление 220 кПа, и нагрузка соответствует двум пассажирам. Следует отметить, что цифрой 102 на фиг.2 отмечены центральные беговые дорожки протектора, 104 - боковые дорожки, 106 и 108 - периферические главные канавки, 110 - главные поперечные канавки, 112 - дополнительные канавки, 114 - щелевидные дренажные канавки, и T - кромки области контакта с землей.

Ниже приводится краткое объяснение методов, использовавшихся для оценки по каждому из параметров, приведенных в Таблице 2.

Мокрое дорожное покрытие

Аквапланирование оценивалось тестовым водителем, чувствующим пороговую скорость, при которой возникает гидропланирование автомобиля при езде по прямой по мокрому дорожному покрытию при глубине воды 5 мм.

Оценка тормозных характеристик производится по длине тормозного пути транспортного средства до полной остановки при полном нажатии тормозной педали при езде со скоростью 80 км/час по прямой по мокрому дорожному покрытию при глубине слоя воды 2 мм.

Сухое дорожное покрытие

Оценка тормозных характеристик производилась по длине тормозного пути транспортного средства до полной остановки при полном нажатии тормозной педали при езде со скоростью 80 км/час по прямой по сухому дорожному покрытию.

Характеристики стабильности управления оценивались участвовавшим в испытаниях опытным водителем, способным чувствовать различные режимы езды при спортивном вождении по замкнутому кругу по сухому дорожному покрытию.

Заснеженное дорожное покрытие

Оценка сцепного усилия производилась по времени, необходимому для ускорения от 10 км/час до 45 км/час при езде по заснеженному дорожному покрытию.

Оценка тормозных характеристик производилась по длине тормозного пути транспортного средства до полной остановки при полном нажатии тормозной педали при езде со скоростью 40 км/час по прямой по заснеженному дорожному покрытию.

Характеристики стабильности управления оценивались водителем, участвовавшим во всех испытаниях, достаточно опытным, чтобы прочувствовать поведение транспортного средства при торможении, характеристики разгона, характеристики автомобиля при езде по прямой и прохождении поворотов при езде по опытной трассе по дорожному покрытию, закрытому утрамбованным снегом.

Результаты в Таблице 2 представлены с помощью индекса, величина которого для стандартного образца принята равной 100 по каждому параметру оценки, причем чем выше значение индекса, тем лучше результат. Как видно из Таблицы 2, характеристики опытного образца шины превосходят характеристики стандартного образца по всем критериям оценки. Полученные результаты подтверждают, что опытный образец шины обладает более высокими рабочими характеристиками при езде по заснеженному дорожному покрытию, в то же время сохраняя такие же тормозные характеристики и характеристики стабильности управления при езде по мокрому дорожному покрытию и по сухому дорожному покрытию.

Таблица 1   Ширина, мм Угол наклона канавок (°) Глубина канавок, мм Опытный образец Периферическая канавка 11 0 8 Главная поперечная канавка 9-5 95-65 8 Дополнительная канавка 4,5 80 6 Стандартный образец Дополнительная канавка 2,5-5 81 7

Таблица 2     Стандартный образец Опытный образец Мокрое дорожное покрытие Аквапланирование (при езде по прямой) 100 100 Тормозные характеристики (при езде по прямой) 100 100 Характеристики стабильности управления 100 100 Сухое дорожное покрытие Тормозные характеристики (при езде по прямой) 100 100 Характеристики стабильности управления 100 100 Заснеженное дорожное покрытие Сцепное усилие 100 120 Тормозные характеристики 100 120 Характеристики стабильности управления 100 115

Изобретение касается рисунка протектора автомобильной шины. Протектор (12) пневматической шины (10) содержит: две периферические главные канавки (14), выполненные ближе к центру в направлении по ширине шины, на расстоянии приблизительно 1/3 ширины W поверхности соприкосновения с почвой протектора (12) от кромки T данной поверхности, и ориентированные в направлении по окружности шины; центральную беговую дорожку (16) протектора, выполненную между двумя периферическими главными канавками (14); боковые дорожки (18), выполненные соответственно по бокам в направлении по ширине шины снаружи от двух периферических главных канавок (14); и главные поперечные канавки (20), расположенные в боковых дорожках (18) и проходящие от периферических главных канавок (14) к кромкам T поверхности контакта с почвой. В боковых дорожках (18) не предусмотрены какие-либо главные канавки, которые соединяли бы соседние главные поперечные канавки (20) друг с другом. Технический результат - повышение сцепного усилия и улучшение характеристик стабильности управления, от которых зависят тормозные характеристики и характеристики ускорения при езде по заснеженному дорожному покрытию. 2 з.п. ф-лы, 2 ил., 2 табл.

1. Пневматическая шина с протектором, содержащим:
две периферические главные канавки, выполненные ближе к центру в направлении по ширине шины, на расстоянии, в основном, 1/3 ширины поверхности соприкосновения с почвой от кромки данной поверхности, и ориентированные в направлении по окружности шины;
центральную беговую дорожку протектора, выполненную между двумя периферическими главными канавками;
боковые дорожки, выполненные соответственно по бокам в направлении по ширине шины снаружи от двух периферических главных канавок; и
главные поперечные канавки, расположенные в боковых дорожках и проходящие от периферических главных канавок к кромкам поверхности контакта с почвой, причем
когда протектор соприкасается с почвой, с внешней стороны периферических главных канавок периферические соседние главные поперечные канавки не сообщаются друг с другом.

2. Пневматическая шина по п.1, в которой:
главные поперечные канавки открываются в периферические главные канавки с углом наклона относительно направления по ширине шины; и
дополнительные канавки в местах, где главные поперечные канавки открываются в периферические главные канавки, наклонены в направлении, противоположном направлению наклона главных поперечных канавок относительно направления окружности шины, чтобы пересекаться с направлением главных поперечных канавок, и проходят с боковых дорожек в центральную беговую дорожку протектора, пересекая периферические главные канавки.

3. Пневматическая шина по п.2, в которой угол наклона главных поперечных канавок относительно направления окружности шины составляет от 85 до 30 градусов.