ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ ШИНА С РАДИАЛЬНЫМ РАСПОЛОЖЕНИЕМ КОРДА Российский патент 2015 года по МПК B60C11/04 B60C11/117 B60C11/13 

Объектом настоящего изобретения является пневматическая шина с радиальным расположением нитей корда, а точнее, пневматическая шина для инженерной строительной машины, обладающая повышенным сопротивлением абразивному износу.

Как правило, шины для инженерных строительных машин (самосвалов и т.п.), работающих в основном на стройплощадках, на рудниках и т.п., для повышения износостойкости имеют увеличенный объем протекторной резины, обеспечиваемый за счет увеличения толщины протектора, или, в качестве варианта, за счет уменьшения негативного отношения.

Однако поскольку шины для инженерных строительных машин используются для работы данных транспортных средств на относительно высоких скоростях, может происходить выход шины из строя вследствие тепловыделения в коронной зоне шины. Такой выход из строя шины являлся проблемой, в частности, для вышеупомянутых шин с большим объемом протекторной резины.

По этой причине активно разрабатывалась технология повышения износостойкости шин без увеличения объема резины протектора (см., например, патентные документы 1, 2).

Известен также способ создания протектора с направленным рисунком и поперечной канавкой в форме параллелограмма с целью обеспечения возможности постепенного выхода от центральной части протектора.

При установке супербольшой шины ORR на переднем колесе транспортного средства, вследствие смещения брекера при качении шины, возрастает напряжение сдвига в точке, соответствующей 1/4 ширины протектора, и происходит значительное проскальзывание протектора в момент начала движения или при начале выталкивания. Однако с помощью указанного выше способа проскальзывание в направлении по ширине протектора может быть ослаблено.

Патентный документ 1: JP 2007-083822 А

Патентный документ 2: JP 2007-191093 А

Однако износостойкость, обеспечиваемая указанным выше способом, является недостаточной, и, таким образом, было необходимо дальнейшее повышение износостойкости.

Настоящее изобретение для решения вышеупомянутой проблемы нацелено на создание пневматической шины с радиальным расположением корда, обладающей повышенной износостойкостью.

Для решения указанной выше проблемы были проведены тщательные многократные исследования.

В результате, заявитель путем задания направления вращения шины, и рассматривая отдельно входную и отталкивающую стороны шины, пришел к выводу, что выступ, сформированный на стенке поперечной канавки с отталкивающей стороны, обеспечивает желаемый результат.

Настоящее изобретение было создано на основании данной новой полученной информации и также ее новых аспектов.

Первым аспектом настоящего изобретения является пневматическая шина с радиальным расположением корда, содержащая:

направленный рисунок, определяющий направление вращения шины; и

по меньшей мере, одну поперечную канавку на поверхности протектора шины, отходящую от края протектора и проходящую внутрь в направлении по ширине шины за центральную точку Р половины ширины протектора, на которой находится данный край протектора, отличающуюся тем, что

стенка канавки на отталкивающей стороне, по меньшей мере, одной поперечной канавки имеет выступ, выдающийся в сторону стенки канавки на входной стороне, и

относительно точки Q, представляющей собой середину расстояния (в направлении по ширине протектора) от края протектора до центральной точки Р половины ширины протектора, указанный выступ расположен от положения между точкой Р и точкой Q внутрь за точку Q в направлении по ширине протектора.

Вторым аспектом настоящего изобретения является пневматическая шина с радиальным расположением корда согласно первому аспекту, содержащая также кольцевую канавку, проходящую в экваториальной плоскости шины в направлении по окружности протектора, которая также содержит, по меньшей мере, одну поперечную канавку, которая отходит наружу от указанной кольцевой канавки в направлении по ширине протектора и остается в пределах поверхности протектора.

Третьим аспектом настоящего изобретения является пневматическая шина с радиальным расположением корда согласно второму аспекту, отличающаяся тем, что поперечная канавка, по меньшей мере, частично перекрывает поперечную канавку при проецировании в направлении по окружности шины.

В настоящем описании термин "перекрывает" подразумевает также случай, когда ширина перекрытия составляет 0 мм.

Четвертым аспектом настоящего изобретения является пневматическая шина с радиальным расположением корда согласно третьему аспекту, отличающаяся тем, что область перекрытия поперечной канавки и поперечной канавки составляет от 0 мм до 20 мм в направлении по ширине протектора.

Согласно настоящему изобретению, является возможным создание пневматической шины с радиальным расположением корда, обладающей отличной износоустойчивостью.

Шина согласно настоящему изобретению особенно подходит для применения на инженерных строительных транспортных машинах, работающих на строительных площадках, в рудниках, и т.п., шинам которых требуется высокая износоустойчивость.

Изобретение поясняется чертежами, на которых показано следующее:

на фиг.1 представлен развернутый вид, показывающий рисунок протектора шины согласно одному из возможных вариантов осуществления настоящего изобретения;

на фиг.2 представлен вид в разрезе по линии А-А на фиг.1;

на фиг.3 представлен развернутый вид, показывающий рисунок протектора шины согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения;

на фиг.4 представлен развернутый вид, показывающий рисунок протектора шины согласно еще одному возможному варианту осуществления настоящего изобретения;

на фиг.5 представлен развернутый вид, показывающий рисунок контрольного образца протектора шины; и

на фиг.6 представлен развернутый вид, показывающий рисунок стандартного образца протектора шины.

Ниже приводится подробное описание настоящего изобретения со ссылками на приложенные чертежи.

Следует отметить, что внутренняя конструкция и аналогичные параметры данной шины аналогичны параметрам обычной шины, и поэтому их описание будет опущено.

На фиг.1 представлен развернутый вид, показывающий рисунок протектора шины согласно одному из возможных вариантов осуществления настоящего изобретения.

Как показано на фиг.1, рисунок протектора представляет собой направленный рисунок, определяющий направление вращения шины. На фиг.1 показанное стрелкой направление с надписью "заданное направление вращения" представляет собой направление, в котором должна вращаться шина (иными словами, входную сторону шины).

Кроме того, как показано на фиг.1, шина согласно настоящему изобретению имеет, по меньшей мере, одну поперечную канавку 2 на поверхности протектора 1 шины, отходящую от края протектора ТЕ и проходящую в направлении по ширине протектора до точки (называемой 1/4 ширины протектора), которая находится за точкой Р, являющейся серединой половины ширины протектора.

В показанном варианте осуществления изобретения, шина имеет в общей сложности 6 поперечных канавок 2, по три поперечных канавки 2 на каждой половине ширины протектора в стороны от экваториальной линии шины к одному из краев протектора.

Далее, стенка 2а канавки на отталкивающей стороне, по меньшей мере, одной из поперечных канавок 2 имеет выступ 2с, выдающийся в сторону стенки 2b канавки на входной стороне.

Во всех шести поперечных канавках показанного варианта осуществления изобретения стенки 2а на отталкивающей стороне поперечных канавок 2 имеют выступы 2с, выдающиеся в сторону стенок 2b на входной стороне.

Здесь, в направлении по ширине протектора, точка Q является серединой (называемой 3/8 ширины протектора) расстояния от края протектора до вышеуказанной центральной точки Р половины ширины протектора.

В этом положении выступ 2с выступает от положения между точкой Р и точкой Q в направлении внутрь от точки Р в направлении по ширине протектора.

То есть, по меньшей мере, одна из поперечных канавок 2 имеет зауженную часть в месте расположения выступа 2с. А именно, ширина поперечной канавки в области, где выполнен выступ 2с, является более узкой, чем ширина канавки в области, где нет выступа 2с.

Согласно настоящему изобретению, как указано выше, важно, чтобы стенка канавки на отталкивающей стороне, по меньшей мере, одной из поперечных канавок, имела выступ, выдающийся к стенке канавки на входной стороне, и чтобы относительно точки Q, представляющей собой середину расстояния (в направлении по ширине протектора) от края протектора до центральной точки Р половины ширины протектора, указанный выступ был расположен от положения между точкой Р и точкой Q внутрь за точку Q в направлении по ширине протектора.

Согласно настоящему изобретению, прежде всего, задание направления вращения шины позволяет отдельно рассматривать входную и отталкивающую стороны.

В этом плане, поверхность грунта совершает значительное проскальзывание в направлении по окружности шины по контактной поверхности протектора, разделенной входной стороной поперечной канавки. Соответственно, формирование выступа в указанном выше месте и закрытие поперечной канавки во время ее контакта с грунтом дает возможность уменьшения проскальзывания контактной области протектора в направлении по окружности шины в момент отталкивания. Благодаря этому можно достигнуть повышения износостойкости шины.

В частности, поскольку выступ сформирован в указанной выше области в направлении по ширине протектора, можно достичь уменьшения абразивного износа протектора вблизи 1/4 его ширины.

На фиг.2 представлен вид в разрезе по линии А-А на фиг.1.

На фиг.2 показаны формы поперечной канавки и выступа при установке шины на предписанном ободе и накачке ее воздухом до заданного внутреннего давления без нагрузки.

Как видно из фиг.2, поверхность 2d стенки вышеуказанного выступа предпочтительно параллельна в разрезе поверхности 2b стенки на входной стороне поперечной канавки 2.

Причина заключается в том, что при контакте шины с грунтом, поверхности поперечных канавок вступают в жесткий контакт друг с другом, тем самым еще более уменьшая проскальзывание шины в момент отталкивания в вышеупомянутой области контакта.

При этом, как показано также на фиг.2, дно канавки предпочтительно выполнено таким образом, что выступ 2d и дно канавки плавно соединены друг с другом.

Следует отметить, что "предписанным ободом" является обод, указанный в "Ежегодном справочнике JATMA 2008", опубликованном JATMA (Ассоциацией производителей автомобильных шин Японии), а "заданным внутренним давлением" является давление воздуха, соответствующее максимальной грузоподъемности (максимальной нагрузке), также указанной в "Ежегодном справочнике JATMA 2008". Обратите внимание, что в других странах (за пределами Японии), внутренним давлением считается давление накачки воздухом, соответствующее максимальной нагрузке (максимальной грузоподъемности) одного колеса, определяемого вышеуказанными стандартами, а обод является стандартным ободом (также "утвержденным ободом" или "рекомендованным ободом") соответствующего размера, определяемого вышеуказанными стандартами. Стандарты определяются в соответствии с промышленными стандартами в каждой области. К данным стандартам относятся, например, стандарты, определяемые "Ежегодным справочником TRA", публикуемым компанией "Tire and Rim Association Inc." для США, или "Сборником нормативных материалов ETRTO Европейской технической организации по шинам и ободам", выпускаемым ETRTO для стран Европы.

Кроме того, как показано на фиг.2, минимальное расстояние d (мм) между поверхностью стенки 2d указанного выше выступа и поверхностью стенки 2b на входной стороне поперечной канавки 2 предпочтительно составляет от 15% до 30% ширины W (мм) поперечной канавки.

Причина состоит в том, что при минимальном расстоянии d больше 15% можно получить хорошие характеристики, как по износостойкости, так и по тепловыделению.

Кроме того, при минимальном расстоянии d меньше 30% обеспечивается закрытие поперечной канавки в момент контакта с грунтом, в результате чего уменьшается вышеупомянутое проскальзывание шины в направлении по окружности.

Далее, ширина протектора 2L (мм) представляет собой линейное расстояние по ширине между двумя краями протектора при установке шины на предписанном ободе и при предусмотренном внутреннем давлении без нагрузки.

В это время выступ предпочтительно сформирован в области в направлении по ширине, включающей середину половины ширины протектора, и более предпочтительно, в области в направлении по ширине, по меньшей мере, от 40% до 60% ширины L (мм) половины протектора от экваториальной плоскости CL шины.

Причина заключается в том, что выступ, сформированный в вышеуказанной области, может обеспечивать дальнейшее понижение абразивного износа в области около 1/4 ширины протектора, где имеет место наибольшее проскальзывание поверхности протектора в направлении по окружности шины.

Так же, как показано на фиг.2, выступ предпочтительно расположен в области, по меньшей мере, от 80% до 100% глубины Н (мм) поперечной канавки.

Следует отметить, что глубина поперечной канавки представляет собой глубину в месте, где расположен индикатор износа протектора.

Это обусловлено тем, что выступ, расположенный в данной области, эффективно уменьшает проскальзывание по окружности шины в момент отталкивания поверхностью контакта с грунтом, разделенной поперечной канавкой.

Далее, как показано на фиг.1, желательно избегать формирования острого угла в районе поверхности контакта, имеющей соединенный с ней вышеуказанный выступ, чтобы уменьшить образование трещин или выкрашивания резины в районе поверхности контакта.

Кроме того, как показано на фиг.1, поперечная канавка 2 предпочтительно наклонена вбок по указанному направлению вращения шины от края протектора внутрь в направлении по ширине протектора.

Причина заключается в том, что, когда поперечная канавка постепенно отступает от экваториальной плоскости шины, это обеспечивает также возможность уменьшения проскальзывания шины в направлении по ширине.

Далее, вышеупомянутый угол наклона а поперечной канавки составляет предпочтительно от 5° до 45° относительно направления по ширине протектора.

Кроме того, внутренняя конечная часть поперечной канавки в направлении по ширине протектора предпочтительно расположена с внутренней стороны (в направлении по ширине протектора) от точки 0,4 L (мм) от экваториальной плоскости CL шины наружу в направлении по ширине протектора.

Как было указано выше, выступ предпочтительно выполнен в области (в направлении по ширине шины), по меньшей мере, от 40% до 60% половины ширины протектора L (мм) от экваториальной плоскости CL шины. Соответственно, для формирования выступа в указанной области, поперечная канавка предпочтительно проходит внутрь от точки 0,4 L (мм) снаружи (в направлении по ширине протектора) от экваториальной плоскости CL шины.

Кроме того, как показано на фиг.1, поперечная канавка предпочтительно перпендикулярна краю ТЕ протектора.

За счет этого дно поперечной канавки может иметь большую кривизну, что уменьшает количество трещин, возникающих от дна канавки.

Как показано на фиг.3, согласно настоящему изобретению, предпочтительно также иметь кольцевую канавку 3, проходящую в направлении по окружности протектора в экваториальной плоскости CL шины, а также, по меньшей мере, одну поперечную канавку 3а, которая отходит от кольцевой канавки 3 наружу в направлении по ширине протектора и остается в пределах поверхности протектора 1.

Таким образом, воздух, протекающий по кольцевой канавке при качении шины, может поступать в поперечную канавку, обеспечивая усиление рассеивания тепла во всей центральной области в направлении по ширине шины, где имеет место значительное тепловыделение, и повышая термостойкость шины.

Здесь, когда точка R представляет собой середину (в направлении по ширине протектора) области между экваториальной плоскостью CL шины и вышеупомянутой точкой Р, поперечная канавка предпочтительно проходит в области от положения 10 мм внутрь от точки R в направлении по ширине.

Кроме того, при проецировании поперечной канавки в направлении по окружности шины, данная поперечная канавка предпочтительно, по меньшей мере, частично перекрывает поперечную канавку. Иными словами, поперечная канавка предпочтительно заходит от положения на внешнем крае поперечной канавки в направлении по ширине протектора внутрь поперечной канавки в направлении по ширине протектора. За счет этого обеспечивается дополнительное рассеивание тепла в центральной части (в направлении по ширине) протектора.

В данный момент длина перекрытия Е (мм) в направлении по ширине предпочтительно составляет 20 мм или меньше, посредством чего может обеспечиваться жесткость области контакта с грунтом.

Кроме того, как показано на фиг.3, с точки зрения обеспечения жесткости области контакта с грунтом, поперечная канавка и поперечная канавка предпочтительно должны быть параллельны друг другу.

Далее, как показано на фиг.3, кольцевая канавка и поперечная канавка предпочтительно соединяются друг с другом под прямым углом.

За счет этого обеспечивается протекание резиновой массы при вулканизации.

Следует отметить, в соответствии с настоящим изобретением, в частности, можно изготовить шину с глубокими канавками с диаметром протектора 1,5 мм или более, относящегося к протекторам класса Е-3 или выше согласно классификации Ассоциации производителей автомобильных шин Японии, компании "Tire and Rim Association, Inc.", и т.п.

Образцы

В целях определения полезного эффекта настоящего изобретения, были изготовлены образцы шин 1, 2 согласно настоящему изобретению с выступом на стенке поперечной канавки на отталкивающей стороне, выдающимся в сторону стенки канавки на входной стороне.

Кроме того, были изготовлены контрольные образцы шин с рисунком протектора, аналогичным рисункам протектора образцов 1 и 2, но без указанных выше выступов (показаны на фиг.5).

Кроме того, в качестве стандартного образца была изготовлена шина с рисунком протектора, показанным на фиг.6.

Характеристики всех образцов шин приведены в таблице 1.

В данной таблице 1 термин "длина поперечной канавки" означает длину поперечной канавки в направлении по ширине протектора. Кроме того, термин "угол наклона поперечной канавки" обозначает угол наклона поперечной канавки относительно направления по ширине протектора. Далее, термин "выступ" означает часть, выступающую из стенки поперечной канавки с отталкивающей стороны в сторону в стенке данной канавки на входной стороне, как было указано выше.

Следует отметить, что полная глубина поперечной канавки всех образцов шин составляет 68 мм.

Каждая из указанных выше шин размером 46/90R57 была смонтирована на предписанный обод, накачана воздухом до заданного внутреннего давления и установлена как переднее колесо транспортного средства. Затем были проведены испытания на износостойкость.

Износостойкость

Были проведены испытания на вращающемся барабане для оценки характеристик транспортного средства с установленным на нем каждым из трех вышеупомянутых образцов шин на скорости 80 км/час с пробегом 30000 км.

Оценку износостойкости производили путем измерения глубины канавки, оставшейся после проведения вышеуказанного испытания на вращающемся барабане, а значение износостойкости выражалось с помощью индекса относительно износостойкости стандартной шины, индекс которой был принят равным 100. Более низкое значение индекса соответствует более высокой износостойкости шины.

Результаты испытаний приведены ниже в таблице 1.

Как видно из таблицы 1, износостойкость образцов 1 и 2 выше, чем износостойкость стандартного и контрольного образцов.

Изобретение относится к конструкции автомобильной шины, предназначенной преимущественно для строительных машин. Шина содержит направленный рисунок, определяющий направление вращения шины и по меньшей мере, одну поперечную канавку на поверхности протектора шины, отходящую от края протектора и проходящую внутрь в направлении по ширине шины за центральную точку Р половины ширины протектора, на которой находится данный край протектора, в которой стенка канавки на отталкивающей стороне, по меньшей мере, одной поперечной канавки имеет выступ, выдающийся в сторону стенки канавки на входной стороне, и относительно точки Q, представляющей собой середину расстояния, в направлении по ширине протектора, от края протектора до центральной точки Р половины ширины протектора. При этом указанный выступ расположен от положения между точкой Р и точкой Q внутрь за точку Q в направлении по ширине протектора. Технический результат - повышение сопротивления абразивному износу. 3 з.п. ф-лы, 6 ил., 1 табл.

1. Пневматическая шина с радиальным расположением корда, содержащая:
- направленный рисунок, определяющий направление вращения шины; и
- по меньшей мере, одну поперечную канавку на поверхности протектора шины, отходящую от края протектора и проходящую внутрь в направлении по ширине шины за центральную точку Р половины ширины протектора, на которой находится данный край протектора, в которой
- стенка канавки на отталкивающей стороне, по меньшей мере, одной поперечной канавки имеет выступ, выдающийся в сторону стенки канавки на входной стороне, и
- относительно точки Q, представляющей собой середину расстояния, в направлении по ширине протектора, от края протектора до центральной точки Р половины ширины протектора, при этом указанный выступ расположен от положения между точкой Р и точкой Q внутрь за точку Q в направлении по ширине протектора.

2. Шина по п.1, содержащая кольцевую канавку, проходящую в экваториальной плоскости шины в направлении по окружности протектора, которая также содержит, по меньшей мере, одну поперечную канавку, которая отходит наружу от указанной кольцевой канавки в направлении по ширине протектора и остается в пределах поверхности протектора.

3. Шина по п.2, в которой поперечная канавка, по меньшей мере, частично перекрывает поперечную канавку при проецировании в направлении по окружности шины.

4. Шина по п.3, в которой область перекрытия поперечной канавки и поперечной канавки составляет от 0 мм до 20 мм в направлении ширины протектора.