ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ РАДИАЛЬНАЯ ШИНА ДЛЯ ЛЕГКОВЫХ АВТОМОБИЛЕЙ И СПОСОБ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ШИНЫ Российский патент 2015 года по МПК B60C3/04 B60C11/03 

Настоящее изобретение относится к пневматической радиальной шине для легковых автомобилей и к способу использования шины.

Диагональные шины с относительно узкой шириной сечения преимущественно использовались на транспортных средствах примерно до 1960-х годов, поскольку транспортные средства в то время были относительно легкими, а скорость, развиваемая транспортными средствами, была невысокой, в результате чего шины не испытывали значительных нагрузок. Между тем, в настоящее время вследствие увеличения веса и скорости транспортных средств, преобладают радиальные шины, а особенно высоким спросом пользуются шины с увеличенной шириной, имеющие плоскую форму (см., например патентный документ 1).

Между тем, широкие шины занимают больше места в транспортном средстве, что снижает комфортабельность. Кроме этого, широкие шины увеличивают аэродинамическое сопротивление и создает другую проблему повышенного расхода топлива, несмотря на то, что на фоне возрастающей актуальности защиты окружающей среды растет спрос на топливную экономичность.

В частности, в электромобилях, создаваемых для использования в будущем, необходимо предусмотреть достаточно места для размещения ходовых компонентов, таких как электродвигатель, управляющий крутящим моментом при вращении шин вокруг ведущих валов. В этой связи также важное значение приобретает обеспечение достаточного пространства вокруг шины.

Кроме этого, беговая поверхность вышеуказанной широкой шины плоской формы имеет увеличенную ширину, что затрудняет поперечный отвод воды с обеих сторон при движении под дождем, как это изображено на фиг.1А, где стрелками схематически показано направление движения воды, что ухудшает водоотвод. Кроме этого, широкие шины плоской формы имеют малую длину L контакта, что может привести к так называемому аквапланированию, при котором, как показано на фиг.1А, беговая поверхность приподнимается из-за образования пленки воды под беговой поверхностью, вследствие чего фактическое пятно контакта уменьшается и происходит потеря сцепления, что ведет к ухудшению ходовых качеств на мокром покрытии.

Поэтому на беговой поверхности шины, в частности радиальной широкой шины плоской формы, приходится использовать основную канавку, которая имеет большую площадь сечения и проходит в окружном направлении протектора.

Между тем, при использовании основной канавки с большой глубиной канавки приходится увеличивать толщину протектора для компенсации глубины основной канавки, что приводит к увеличению веса шины и ухудшению ее ходовых показателей. Кроме этого, использование основной канавки с большой шириной канавки приводит к увеличению отрицательного коэффициента, что уменьшает пятно контакта, создает проблему потери сцепления, то есть ухудшение ходовой устойчивости и тормозных показателей на сухом дорожном покрытии, и кроме этого ведет к снижению износостойкости и увеличению шумности.

Кроме этого, известно, что использование в радиальной широкой шине плоской формы протекторной резины с малыми гистерезисными потерями позволяет эффективно уменьшать сопротивление качению для повышения топливной экономичности. Между тем, использование резины с малыми гистерезисными потерями создает проблему потери сцепления на мокром дорожном покрытии.

Патентный документ

PTL 1: JP H7-40706 А

Как отмечалось выше, в целом, сложно добиться в равной мере топливной экономичности шины, комфортности (пространства внутри транспортного средства) и ходовых показателей на мокром и сухом покрытии, поэтому существует стремление создать кардинальную технологию, позволяющую улучшить одновременно все эти показатели.

Таким образом, настоящее изобретение направлено на решение вышеуказанных проблем, а его задача заключается в том, чтобы предложить пневматическую радиальную шину для легковых автомобилей и способ использования шины, шина имеет одновременно как низкую величину аэродинамического сопротивления (величина Cd), так и низкую величину сопротивления качению (величина RR), позволяет добиться топливной экономичности и обеспечить пространство в транспортном средстве, сохраняя при этом отличные ходовые показатели на сухом дорожном покрытии и отличные ходовые показатели на мокром дорожном покрытии.

Были проведены глубокие исследования для решения вышеуказанных проблем.

В результате изобретателям удалось установить, что для достижения необходимого соотношения исключительно важно управлять уменьшением ширины и увеличением диаметра шины, а именно, определить ширину SW сечения шины и внешний диаметр OD шины.

Кроме этого, изобретатели по настоящему изобретению сделали инновационное открытие, заключающее в том, что в указанной шине можно точно определить область канавок при уменьшении ширины и увеличении диаметра, что позволяет добиться в равной мере хороших ходовых показателей, как на сухом дорожном покрытии, так и на мокром дорожном покрытии.

Настоящее изобретение было основано на вышеуказанном открытии, а его основные особенности можно сформулировать следующим образом.

(1) Пневматическая радиальная шина для легковых автомобилей, каркас которой состоит из слоев радиально уложенного корда и тороидально расположенных по бокам пары бортовых участков, включающая в себя: брекер, включающий в себя один или несколько брекерных слоев; и протектор, которые расположены в данном порядке с внешней стороны в радиальном направлении каркаса,

в которой, при условии, что параметры SW и OD выражают соответственно ширину сечения и внешний диаметр шины, соотношение между SW и OD <0.26, если SW <165 мм, а если SW≥165 мм, то соотношение рассчитывается по формуле: OD≥2.135×SW+282.3,

в которой при условии, что V1 обозначает объем резины, находящийся внутри, в поперечном направлении шины, относительно обоих торцов брекерного слоя с максимальной шириной, имеющего максимальную ширину в поперечном направлении среди брекерных слоев, и находящийся при этом снаружи в радиальном направлении шины относительно усилительного элемента, являющегося крайним внешним из брекерных слоев в радиальном направлении шины, в центральной части в поперечном направлении шины, a V2 выражает общий объем всех канавок, образованных на поверхности протектора, то тогда соотношение V2/V1 составляет 20% или менее.

(2) Пневматическая радиальная шина для легковых автомобилей, каркас которой состоит из слоев радиально уложенного корда и тороидально расположенных по бокам пары бортовых участков, включающая в себя: брекер, включающий в себя один или несколько брекерных слоев; и протектор, которые расположены в данном порядке с внешней стороны в радиальном направлении каркаса,

в которой при условии, что параметры SW и OD выражают соответственно ширину сечения и внешний диаметр шины, соотношение между SW и OD рассчитывается по формуле: OD≥-0.0187×SW²+9.15×SW-380,

в которой, при условии, что V1 обозначает объем резины, находящийся внутри, в поперечном направлении шины, относительно обоих торцов брекерного слоя с максимальной шириной, имеющего максимальную ширину в поперечном направлении среди брекерных слоев, и находящийся при этом снаружи в радиальном направлении шины относительно усилительного элемента, являющегося крайним внешним из брекерных слоев в радиальном направлении шины, в центральной части в поперечном направлении шины, a V2 выражает общий объем всех канавок, образованных на поверхности протектора, то тогда соотношение V2/V1 составляет 20% или менее.

(3) Пневматическая радиальная шина для легковых автомобилей по пп.(1) или (2) выше, в которой беговая поверхность имеет отрицательный коэффициент 20% или менее.

(4) Пневматическая радиальная шина для легковых автомобилей по одному из любых пп.(1)-(3) выше,

в которой, при условии, что δg выражает глубину канавок в экваториальной плоскости шины, a δt выражает толщину протекторной резины в экваториальной плоскости шины от беговой поверхности до усилительного элемента с крайней внешней стороны в радиальном направлении, соотношение между δg и δt≤0.85.

(5) Пневматическая радиальная шина для легковых автомобилей по одному из любых пп.(1)-(4) выше, в которой соотношение между SW/OD составляет 0.24 или менее.

(6) Способ использования пневматической радиальной шины для легковых автомобилей, включающий в себя использование пневматической радиальной шины для легковых автомобилей по одному из любых пп.(1)-(5) выше, имеющей внутреннее давление по меньшей мере в 250 кПа.

Настоящее изобретение предлагает пневматическую радиальную шину для легковых автомобилей и способ использования шины, шина имеет одновременно низкую величину аэродинамического сопротивления (величину Cd) и низкую величину сопротивления качению (величину RR), позволяет добиться топливной экономичности и обеспечить пространство внутри транспортного средства, сохраняя при этом отличные ходовые показатели на сухом дорожном покрытии и отличные ходовые показатели на мокром дорожном покрытии.

Настоящее изобретение будет рассмотрено далее со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых представлено следующее:

на фиг.1А показан вид, поясняющий ходовые показатели на мокром покрытии широкой радиальной шины;

на фиг.1В показан вид, поясняющий показатели на мокром покрытии узкой радиальной шины;

на фиг.2 показана ширина SW сечения и внешний диаметр OD шины;

на фиг.3А показан автомобиль, на котором установлены шины увеличенного диаметра и уменьшенной ширины по настоящему изобретению;

на фиг.3В показан автомобиль, на котором установлены традиционные шины;

на фигурах 4А и 4В представлены графики, показывающие соотношение между SW и OD у опытных шин и стандартных шин, соответственно;

на фиг.5 представлен график, показывающий соотношение между сопротивлением качению и аэродинамическим сопротивлением у каждой из шин;

на каждой из фигур 6A-6D показаны теоретические чертежи, на которых изображена часть рисунка протектора шины по одному из вариантов осуществления настоящего изобретения;

на фиг.7 показан схематический вид в сечении в поперечном направлении шины для пояснения соотношения δg/δt; и

на фиг.8 показан вид, поясняющий соотношение между (а) и (b), V2/V1.

Далее будет рассмотрено, каким образом была получена пневматическая шина для легковых автомобилей по настоящему изобретению (данная шина далее будет именоваться просто «шиной»).

Во-первых, изобретатели по настоящему изобретению обратили внимание на тот факт, что сужение ширины SW сечения (см. фиг.2) радиальной шины по сравнению с традиционной шиной позволяет обеспечить достаточное пространство внутри транспортного средства, в частности, пространство для размещения ходовых элементов внутри транспортного средства, рядом с шиной (см. фиг.3).

Кроме этого, в результате сужения ширины SW сечения уменьшается площадь шины при виде спереди (данная область далее будет именоваться площадью фронтальной проекции), что позволяет уменьшить величину аэродинамического сопротивления (величину Cd) транспортного средства.

Однако при этом существенно деформируется контактный участок, что создает проблему увеличения сопротивления качению (величина RR) при том же внутреннем давлении.

Между тем, изобретатели обнаружили, что свойства, присущие радиальным шинам, позволяют решить вышеуказанные проблемы. В частности, изобретатели обратили внимание на тот факт, что у радиальных шин деформация протектора происходит в меньшей степени, чем у диагональных шин, поэтому внешний диаметр OD радиальной шины можно увеличить по сравнению со стандартным значением для того, чтобы неровности дорожного покрытия были менее заметны, что позволит уменьшить величину сопротивления качению (величину RR) при том же внутреннем давлении. Кроме этого, увеличение диаметра шины также позволяет увеличить нагрузку на шину. Кроме этого, как показано на фиг.3, увеличение внешнего диаметра радиальной шины позволяет увеличить высоту расположения приводных валов, что увеличивает пространство под шасси и позволяет увеличить пространство для багажника автомобиля, ходовых частей и т.п.

В этом случае и сужение ширины, и увеличение внешнего диаметра шины фактически позволяют увеличить пространство внутри транспортного средства без ухудшения величины сопротивления качению (величина RR). Кроме этого, сужение ширины шины позволяет уменьшить величину аэродинамического сопротивления (величину Cd) транспортного средства.

Ввиду вышесказанного, изобретатели провели обширные исследования с целью оптимизации баланса между шириной сечения шины и внешним диаметром шины для того, чтобы улучшить показатели, связанные с величиной аэродинамического сопротивления (величиной Cd) и величиной сопротивления качению (величиной RR) шины по сравнению с аналогичными значениями у традиционных радиальных шин.

Изобретатели обратили внимание на соотношение между шириной SW сечения шины и внешним диаметром OD шины и нашли условия, при которых параметры SW и OD шины позволяют превзойти показатели по величине аэродинамического сопротивления (величина Cd) и величине сопротивления качению (RR) у традиционных радиальных шин в результате испытаний, проведенных следующим образом. Каждая из шин разного типоразмера, в том числе шины нестандартного типоразмера, были установлены на транспортное средство для измерения величины аэродинамического сопротивления (величины Cd) и величины сопротивления качению (величины RR).

Далее будет представлено подробное описание результатов испытаний, позволивших найти оптимальное соотношение между SW и OD.

На основе рассмотренных выше открытий изобретатели по настоящему изобретению изучили конкретные условия, при которых величины, как аэродинамического сопротивления, так и сопротивления качению можно уменьшить в равной мере за счет увеличения внешнего диаметра и сужения ширины шины.

Вначале, была подготовлена Эталонная шина 1 с типоразмером 195/65R15, подобная шина используется в большинстве популярных марок автомобилей, поэтому она была выбрана для сравнения показателей шин. Затем была подготовлена Эталонная шина 2 с типоразмером 225/45R17, которая на один дюйм (2,54 см) шире Эталонной шины 1.

Кроме этого, были подготовлены шины разных типоразмеров (Опытные шины 1-52), каждая из которых была установлена на обод и прошла следующие испытания.

В Таблице 1 и на фиг.4 приведены соответствующие результаты испытаний шин. Остальные параметры каждой из шин, приведенные в Таблице 1 (например, их внутренняя конструкция) аналогичны стандартным шинам. Каждая из прошедших испытания шин включала в себя каркас, состоящий из слоев радиально уложенного корда, тороидально расположенного по бокам от бортового участка.

Что касается типоразмера, то были изучены в полной мере разные типоразмеры, в том числе стандартные размеры, рекомендуемые Ассоциацией производителей автомобильных шин Японии (JATMA), Ассоциацией автошин и колесных дисков (TRA) и Европейской технической организацией по шинам и ободам (ETRTO).

Величина аэродинамического сопротивления

В лаборатории каждая из вышеуказанных опытных шин с внутренним давлением шины, указанным в Таблице 2, была установлена на автомобиль с объемом двигателя 1500 куб. см., после чего автомобиль был обдут струей воздуха, соответствующей движению на скорости 100 км/ч для того, чтобы при помощи весов, находящихся на полу под автомобилем, измерить аэродинамическое усилие, определив тем самым аэродинамическое сопротивление. Результаты испытаний указаны в качестве коэффициента от «100» у Эталонной шины 1. Уменьшение коэффициента означает уменьшение аэродинамического сопротивления.

Величина сопротивления качению

Измерение сопротивления качению осуществлялось следующим образом: каждая из вышеуказанных опытных шин была установлена на обод для получения шины в сборе; автомобиль, на который была установлена шина в сборе, был загружен до максимально допустимой загрузки; шина была приведена во вращение при помощи барабана до скорости 100 км/ч.

В данном случае термин «максимально допустимая загрузка для автомобиля, на который установлена шина» означает максимально величину нагрузки из четырех соответствующих величин нагрузки, приложенных к четырем шинам легкового автомобиля, рекомендуемую для максимального количества пассажиров в легковом автомобиле.

Результаты испытаний указаны в качестве коэффициента от «100» у Эталонной шины. Уменьшение коэффициента означает уменьшение сопротивления качению.

Результаты испытаний по измерению аэродинамического сопротивления и сопротивления качению приведены в Таблицах 2 и на фигурах 4 и 5. На фиг. 4, шины, которые продемонстрировали достаточное уменьшение сопротивления качению и аэродинамического сопротивления обозначены белыми метками, а шины, у которых не произошло достаточного уменьшения этих параметров, обозначены черными метками.

Согласно результатам испытаний, приведенным в Таблице 2 и на фигурах 4 и 5, изобретатели установили следующее. У радиальной шины такого размера, что при ширине SW сечения шины менее 165 мм ее коэффициент SW/OD составляет 0.26 или менее, а при величине SW равной или превышающей 165 мм соотношение между шириной сечения SW и внешним диаметром OD шины определяется по формуле OD≥2.135×SW+282.3 (далее также именуемой «Условие Формулы 1 выполняется»), величина аэродинамического сопротивления (величина Cd), и величина сопротивления качению (величина RR) транспортного средства уменьшаются в равной мере по сравнению с Эталонной шиной 1, в качестве которой используется шина с типоразмером 195/65R15.

На фиг.4А показана граница (линейные уравнения, расположенные у демаркационной линии), разделяющая шины, у которых происходит уменьшение как величины сопротивления качению (величины RR) шины, так и величины аэродинамического сопротивления (величины Cd) транспортного средства, от шин, у которых подобный эффект проявляется в недостаточной мере, демаркационная линия соответствует OD=(1/0.26)×SW в диапазоне SW<165 мм; и демаркационная линия соответствует OD=2.135×SW+282.3 в диапазоне SW≥165 мм.

Кроме этого, согласно результатам испытаний, приведенным в Таблице 2 и на фигурах 4 В и 5, изобретатели установили следующее. У радиальных шин такого размера, что ширина SW сечения и внешний диаметр OD шины определяются по формуле OD≥-0.0187×SW²+9.15×SW-380 (далее также именуемой «Условие Формулы 2 выполняется») при внутреннем давлении шины по меньшей мере в 250 кПа, величина аэродинамического сопротивления (величина Cd), и величина сопротивления качению (величина RR) транспортного средства уменьшаются в равной мере по сравнению с Эталонной шиной 1, в качестве которой используется шина с типоразмером 195/65R15.

На фиг.4В показана граница (квадратичная кривая, расположенная у демаркационной линии), разделяющая шины, у которых происходит одновременно уменьшение величины сопротивления качению (величины RR) шины и уменьшение величины аэродинамического сопротивления (величины Cd) транспортного средства, от шин у которых подобный эффект проявляется в недостаточной мере, демаркационная линия является кривой, соответствующей OD=-0.0187×SW²+9.15×SW-380.

Изобретатели также обнаружили, что вышеуказанных эффектов можно легко добиться у опытных шин 1-7 и 17, у которых SW/OD≤0.24, как это показано на фиг.2 и на фигурах 4 и 5.

Затем, в частности, были проведены следующие испытания опытных шин 1-18 для оценки топливной экономичности и комфортабельности транспортных средств.

Фактический расход топлива

Испытания шин проводились в ходовом режиме JOC8. Результаты испытаний указаны в качестве коэффициента от «100» у Эталонной шины 1. Увеличение коэффициента означает улучшение топливной экономичности.

Комфортабельность

Каждая из шин была установлена на автомобиль шириной 1.7 м, после чего была измерена ширина его багажника. Результаты испытаний указаны в качестве коэффициента от «100» у Эталонной шины 1. Увеличение коэффициента означает повышение комфортабельности.

Результаты испытаний приведены в Таблице 3 ниже.

Как показано в Таблице 3, некоторые из опытных шин, которые не смогли выполнить условия формул (1) и/или (2) выше (см. фиг.4), были признаны хуже Эталонной шины 1 по меньшей мере по одному из следующих параметров: топливной экономичности или комфортабельности, тогда как опытные шины 1-7, 12 и 17, выполнившие условия формул (1) и/или (2) выше (см. фиг.4), были признаны лучше Эталонной шины 1 как по топливной экономичности, так и по комфортабельности.

В результате проведенных испытаний, как это рассмотрено выше, изобретатели установили, что пневматическая радиальная шина с шириной SW сечения и внешним диаметром OD, соответствующая условиям формул (1) и/или (2) выше, позволяет уменьшить как величину аэродинамического сопротивления транспортного средства, так и величину сопротивления качению шины, повысив при этом комфортабельность транспортного средства и, кроме этого, позволяет снизить расход топлива, повысив при этом комфортабельность транспортного средства.

Далее будет рассмотрена конструкция пневматической радиальной шины, ширина SW сечения и внешний диаметр OD которой соответствуют условиям формул (1) и (2).

На фигурах 6A-6D показаны теоретические чертежи, на которых изображен рисунок протектора шины по одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.

Как изображено на фигурах 6A-6D, у шины по настоящему изобретению имеется одна или более канавок 2, образованных на беговой поверхности 1.

Кроме этого, как показано на фиг.7, шина по настоящему изобретению включает в себя один или несколько брекерных слоев (два слоя на чертеже) 4а, 4b и протектор 5, которые расположены в подобном порядке с внешней в радиальном направлении стороны каркаса.

Кроме этого, объем резины, заштрихованный на фиг.7А, находится внутри шины в поперечном направлении шины и обозначен позицией VI, объем резины, находится внутри, в поперечном направлении шины, относительно обоих торцов брекерного слоя 4b с максимальной шириной, имеющего максимальную ширину в поперечном направлении шины среди брекерных слоев, находясь при этом снаружи в радиальном направлении относительно усилительного элемента 4a, являющегося крайним внешним слоем из брекерных слоев в радиальном направлении, в центральной части в поперечном направлении (экваториальная плоскость CL шины).

В данном случае, например, как показано на фиг.7В, у шины с усилительным брекерным слоем 6, который частично расположен на внешнем в поперечном направлении участке протектора, снаружи в радиальном направлении от брекера, объем резины, заштрихованный на фиг.7В, обозначен позицией V1, объем резины находящийся внутри, в поперечном направлении, относительно брекерного слоя 4b с максимальной шириной, и находящийся при этом снаружи в радиальном направлении шины относительно брекерного слоя 4a, выступает в качестве крайнего внешнего усилительного элемента в радиальном направлении шины, в центральной части в поперечном направлении шины.

Кроме этого, общий объем всех канавок 2, образованных на беговой поверхности 1 (суммарный объем всех канавок) обозначен позицией V2.

В данном случае усилительный элемент соответствует брекеру или защитному брекерному слою.

Кроме этого, беговой поверхностью именуется область поверхности протекторной резины, которая соприкасается с плоской пластиной, после того как шина, установленная на соответствующий обод, с доведенным до норматива внутренним давлением, определяемым для каждого типа транспортного средства, на которое устанавливается шина, вертикально помещена на плоскую пластину при загрузке, соответствующей максимальной загрузке, рекомендованной для каждого типа транспортного средства, на которое установлена данная шина.

В настоящем изобретении термин «соответствующий обод» относится к ободу, рекомендованному для шины промышленным стандартом, действующим в регионе, в котором шина была изготовлена и используется, к числу промышленных стандартов относятся: в Японии - ежегодник JATMA (Ассоциации производителей автомобильных шин Японии), в Европе - руководство по стандартам ETRTO (Европейской технической организации по шинам и ободам), в США - ежегодник TRA (Ассоциация автошин и колесных дисков). Кроме этого «максимальное внутреннее давление» определяется для соответствующего обода, с учетом размера шины с радиальным кордом и таблицы давления воздуха в зависимости от номинальной загрузки, рекомендованной в ежегоднике JATMA и т.п. Кроме этого, «вес, соответствующий максимальной загрузке» является максимальной загрузкой, допустимой для отдельно взятой шины (максимальная нагрузка на отдельно взятую шину) соответствующего размера, рекомендуемой определенными промышленными стандартами, указанными выше.

На данный момент, согласно настоящему изобретению необходимо, чтобы ширина SW сечения и внешний диаметр OD шины соответствовали условиям вышеуказанных формул (1) и/или (2), а вышеуказанное соотношение между V2/V1 составляло 20% или менее.

Ниже будут рассмотрены реализация и эффект от внедрения настоящего изобретения.

Согласно настоящему изобретению, во-первых, SW и OD соответствуют условиям вышеуказанных формул (1) и/или (2), это означает, что ширина беговой поверхности уменьшена и поэтому на мокром дорожном покрытии вода, вероятно, будет отводиться по ширине в обе сторону шины, как это схематически показано на фиг. 1В, где направление потока воды обозначено стрелками. Соответственно, даже в случае уменьшения объема канавок до вышеуказанного диапазона, параметры по водоотводу будут соблюдаться, а соответственно фактическое пятно контакта будет обеспечено в достаточной мере, в результате чего тормозные показатели на мокром покрытии улучшатся.

С другой стороны, что касается ходовых показателей на сухом дорожном покрытии, то объем канавок является достаточно небольшим и не выходит за пределы вышеуказанного диапазона, а контактный участок обладает достаточной жесткостью, позволяющей обеспечить устойчивость при движении в повороте и износостойкость.

Кроме этого, как отмечалось выше, объем канавок является достаточно небольшим, что позволяет уменьшить количество резины в протекторе, тем самым, снизив вес шины, что улучшит величину сопротивления качению.

Таким образом, согласно настоящему изобретению можно добиться топливной экономичности, обеспечив одновременно топливную экономичность и дополнительное пространство в транспортном средстве, и кроме этого можно в одинаковой мере обеспечить ходовые показатели, как на сухом дорожном покрытии, так и на мокром дорожном покрытии.

Кроме этого, отрицательный коэффициент (соотношение площади канавок к площади беговой поверхности) беговой поверхности 1 предпочтительно составляет 20% или менее.

Это объясняется следующим: как отмечалось выше, шина по настоящему изобретению, в которой SW и OD соответствуют условиям вышеуказанных формул (1) и/или (2), обладает хорошими показателями по водоотводу, что обеспечивает достаточный водоотвод даже в том случае, когда отрицательный коэффициент находится в вышеуказанном диапазоне, при этом жесткость контактного участка можно увеличить, улучшив тем самым устойчивость при движении в повороте и износостойкость.

Кроме этого, объем протекторной резины можно уменьшить на объем уменьшения площади канавок, обеспечив тем самым снижение веса и уменьшение сопротивления качению.

С другой стороны, для того чтобы дополнительно улучшить показатели по водоотводу, отрицательный коэффициент предпочтительно можно установить на уровне 10% или более.

Кроме этого, как показано на фиг.8, соотношение между δg, означающим глубину канавки 2, и δt, означающим толщину протекторной резины 5, толщина протекторной резины 5 является расстоянием от беговой поверхности 1 до усилительного элемента на крайней внешней стороне в радиальном направлении шины (крайнего внешнего брекерного слоя 4a двух брекерных слоев 4a, 4b, как это показано на чертеже) предпочтительно определяется по формуле: δg/δt≤0.85.

Причина, почему величина вышеуказанного коэффициента δg/δt составляет 0.85 или менее заключается в том, что это может дополнительно увеличить жесткость контактного участка, что позволяет улучшить ходовые показатели на сухом дорожном покрытии.

Кроме этого, что касается баланса между обеспечением необходимого объема канавок для отвода воды и износостойкостью, то данный коэффициент предпочтительно удовлетворяет следующему условию: δg/δt>0.65.

Более конкретно, толщина δt протекторной резины 5 предпочтительно составляет 8 мм или менее, поскольку это позволяет уменьшить вес шины, тем самым дополнительно уменьшив величину сопротивления качению.

С другой стороны, в целях поддержания достаточной высоты канавок для сохранения ходовых параметров на мокром покрытии даже после частичного износа, толщина δt резины 5 протектора предпочтительно должна составлять по меньшей мере 5 мм.

Кроме этого, давление внутри шины по настоящему изобретению предпочтительно составляет по меньшей мере 250 кПа.

Это объясняется тем, что высокое внутреннее давление может увеличить натяжение корда, что одновременно с увеличением контактного давления может уменьшить аквапланирование.

Кроме этого, шина предпочтительно используется с внутренним давлением 350 кПа или менее.

В этом случае объем воздуха в шине по настоящему изобретению составляет по меньшей мере 15000 см³, что необходимо для сохранения минимальной величины нагрузки на шину.

Примеры

Для подтверждения эффекта от настоящего изобретения были подготовлены образцы 1-3 шин по изобретению и образцы 1, 2 традиционных шин.

Каждая шина прошла следующие испытания для оценки параметров шины. Тормозные показатели на мокром покрытии

Автомобили с установленными на них вышеуказанными шинами, двигаясь на мокром дорожном покрытии со скоростью 40 км/ч, применили экстренное торможение, после чего был замерен тормозной путь (в мм).

Величины замеров расстояний приведены в качестве коэффициента от показателей у традиционной шины 1, показатели которой взяты за «100». Увеличение величины коэффициента свидетельствует об улучшении показателей.

Устойчивость при движении в повороте

Устойчивость при движении в повороте измерялась с использованием испытательного оборудования с плоской лентой.

Величины замеров устойчивости при движении в повороте приведены в качестве коэффициента от показателей у традиционной шины 1, показатели которой взяты за «100». Предпочтительно увеличение величины коэффициента, поскольку это свидетельствует о повышении устойчивости при движении в повороте.

Износостойкость

Для определения степени износа были проведены замеры оставшихся канавок после прохождения 100 000 км. Величины износа приведены в качестве коэффициента от показателей у традиционной шины 1, показатели которой взяты за «100». Увеличение величины коэффициента свидетельствует о повышении износостойкости.

Вес шины

Был измерен вес шины. Вес шины приведен в качестве коэффициента от показателей у традиционной шины 1, вес которой взят за «100». Уменьшение величины свидетельствует об уменьшении веса.

Величина сопротивления качению

Измерение сопротивления качению осуществлялось следующим образом: каждая из вышеуказанных опытных шин была установлена на обод для получения шины в сборе; автомобиль, на который была установлена шина в сборе, был загружен до максимально допустимой загрузки; затем шина была приведена во вращение при помощи барабана до скорости 100 км/ч.

Результаты замеров приведены в качестве коэффициента от показателей у традиционной шины 1, с нормальным отрицательным коэффициентом, показатели которой взяты за «100». Уменьшение коэффициента свидетельствует об уменьшении сопротивления качению.

Соответствующие параметры и результаты замеров для каждой из шин приведены в Таблице 4. Другие параметры шин, которые не указаны в Таблице 4 (например, внутренняя конструкция), такие же, как у стандартных шин.

Как показано в Таблице 4, при сравнении примеров 1, 2, 3, 4, 5 по изобретению с Традиционными примерами 1, 2 видно, что примеры 1, 2, 3, 4, 5 по изобретению, у которых величины SW и OD соответствуют вышеуказанным формулам (1) и/или (2), а соотношение V2/V1 оптимизировано, превосходят Традиционные примеры 1, 2 по тормозным показателям на мокром покрытии, по устойчивости при движении в повороте и износостойкости, при этом эти шины имеют меньший вес и меньшее сопротивление качению. Кроме этого примеры 1, 2, 3, 4, 5 по изобретению, у которых отрицательный коэффициент также оптимизирован, превосходят Традиционные примеры 1, 2 по тормозным показателям на мокром покрытии, по устойчивости при движении в повороте и износостойкости, при этом эти шины имеют меньший вес и значительно меньшее сопротивление качению.

Кроме этого, как показано в Таблице 4, при сравнении примера 1 по изобретению с примерами 4, 5 по изобретению видно, что примеры 4, 5 по изобретению, с оптимизированным коэффициентом δg/δt, имеют меньший вес и еще меньшее сопротивление качению.

Между тем, Традиционный пример 2 шины с тонким слоем резины хотя и имеет меньший вес, но все ее остальные параметры ухудшились.

Далее, с целью изучения последствий увеличения внутреннего давления в используемой шине, было изменено внутреннее давление в опытной шине 17 и были проведены замеры показателей шины.

Соответствующие параметры шин и результаты испытаний приведены в Таблице 5 ниже. Остальные параметры каждой из шин, приведенные в Таблице 5 (например, их внутренняя конструкция) аналогичны стандартным шинам. Кроме этого, результаты испытаний в Таблице 5 указаны в качестве коэффициента от показателей у опытной шины 17 с внутренним давлением 250 кПа, показатели которой взяты за «100». Увеличение величины коэффициента свидетельствует об улучшении показателей.

Из Таблицы 5 видно, что использование шины с оптимизированным внутренним давлением позволяет уменьшить сопротивление качению, улучшив при этом тормозные показатели на мокром покрытии.

Перечень ссылочных позиций

1 беговая поверхность

2 канавка

3 контактный участок

4a, 4b корд

5 протекторная резина

6 усилительный кордовый слой

Изобретение относится к конструкции радиальной автомобильной шины для легковых автомобилей и к способу использования этой шины. Шина имеет каркас и включает в себя брекер и протектор, расположенные снаружи каркаса, в которой: соотношение между шириной SW сечения и внешним диаметром OD шины составляет SW/OD≤0.26, если SW<165 мм, а если SW≥165 мм, то соотношение между SW и OD рассчитывается по формуле: OD≥2.035×SW+282.3. А при условии, что V1 выражает объем резины, находящийся внутри относительно обоих торцов брекерного слоя с максимальной шириной, имеющего максимальную ширину в поперечном направлении среди брекерных слоев, и находящийся при этом снаружи относительно усилительного элемента, являющегося крайним внешним из брекерных слоев, в центральной части в поперечном направлении шины, a V2 выражает общий объем всех канавок, образованных на поверхности протектора, то тогда соотношение V2/V1≤20%. Технический результат - снижение величины аэродинамического сопротивления, а также - сопротивления качению. 4 н. и 6 з.п. ф-лы, 8 ил., 5 табл.

1. Пневматическая радиальная шина для легковых автомобилей, каркас которой состоит из слоев радиально уложенного корда и тороидально расположенных по бокам пары бортовых участков, и которая содержит: брекер, состоящий из одного или нескольких брекерных слоев; и протектор, которые расположены в указанном порядке с внешней, в радиальном направлении, стороны каркаса,
в которой, при условии, что параметры SW и OD выражают соответственно ширину сечения и внешний диаметр шины, соотношение между SW и OD≤0.26, если SW<165 мм, а если SW≥165 мм, то соотношение рассчитывается по формуле: OD≥2.135×SW+282.3,
в которой, при условии, что V1 обозначает объем резины, находящийся внутри, в поперечном направлении шины, относительно обоих торцов брекерного слоя с максимальной шириной, имеющего максимальную ширину в поперечном направлении среди брекерных слоев, и находящийся при этом снаружи в радиальном направлении шины относительно усилительного элемента, являющегося крайним внешним из брекерных слоев в радиальном направлении шины, в центральной части в поперечном направлении шины, a V2 выражает общий объем всех канавок, образованных на поверхности протектора, то тогда соотношение V2/V1 составляет 20% или менее.

2. Шина по п.1, в которой беговая поверхность имеет отрицательный коэффициент 20% или менее.

3. Шина по п.1, в которой, при условии, что δg обозначает глубину канавок в экваториальной плоскости, a δt обозначает толщину протекторной резины в экваториальной плоскости шины от беговой поверхности до усилительного элемента с крайней внешней стороны в радиальном направлении шины, соотношение между δg и δt≤0.85.

4. Шина по п.1, в которой соотношение между SW/OD составляет 0.24 или менее.

5. Способ использования пневматической радиальной шины для легковых автомобилей, включающий в себя использование пневматической радиальной шины для легковых автомобилей по п.1 с внутренним давлением по меньшей мере в 250 кПа.

6. Пневматическая радиальная шина для легковых автомобилей, каркас которой состоит из слоев радиально уложенного корда и тороидально расположенных по бокам пары бортовых участков, и которая содержит: брекер, состоящий из одного или нескольких брекерных слоев; и протектор, которые расположены в указанном порядке с внешней, в радиальном направлении, стороны каркаса, в которой, при условии, что параметры SW и OD выражают соответственно ширину сечения и внешний диаметр шины, соотношение между SW и OD определяется по формуле: OD≥-0.0187×SW²+9.15×SW-380,
в которой, при условии, что V1 выражает объем резины, находящийся внутри, в поперечном направлении шины, относительно обоих торцов брекерного слоя с максимальной шириной, имеющего максимальную ширину в поперечном направлении среди брекерных слоев, и находящийся при этом снаружи в радиальном направлении шины относительно усилительного элемента, являющегося крайним внешним из брекерных слоев в радиальном направлении шины, в центральной части в поперечном направлении шины, a V2 выражает общий объем всех канавок, образованных на поверхности протектора, то тогда соотношение V2/V1 составляет 20% или менее.

7. Шина по п.2, в которой беговая поверхность имеет отрицательный коэффициент 20% или менее.

8. Шина по п.2, в которой, при условии, что δg обозначает глубину канавок в экваториальной плоскости, a δt обозначает толщину протекторной резины в экваториальной плоскости шины от беговой поверхности до усилительного элемента с крайней внешней стороны в радиальном направлении шины, соотношение между δg и δt≤0.85.

9. Шина по п.2, в которой соотношение между SW/OD составляет 0.24 или менее.

10. Способ использования пневматической радиальной шины для легковых автомобилей, включающий в себя использование пневматической радиальной шины для легковых автомобилей по п.2 с внутренним давлением по меньшей мере в 250 кПа.