ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ ШИНА Российский патент 2015 года по МПК B60C11/04 B60C5/00 B60C11/13 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к пневматической шине, температура коронной зоны которой снижена за счет отвода из нее тепла, и, в частности, к пневматической шине, которая надлежащим образом используется для транспортных средств большой грузоподъемности, таких как инженерно-строительная машина и тому подобное.

Уровень техники

Когда коронная зона вырабатывает тепло во время вращения шины с нагрузкой, прикладываемой на нее, температура коронной зоны возрастает, что является причиной различных недостатков, таких как выделение тепла из коронной зоны и тому подобное. Поэтому, чтобы понизить температуру коронной зоны, необходимо уменьшить выработку тепла или обеспечить теплоотвод.

Обычно для того, чтобы понизить температуру коронной зоны, использовался способ формирования канавок в коронной зоне путем удаления протекторной резины, которая служит в качестве источника тепла, и, одновременно с этим, увеличения плоскости поверхности коронной зоны с тем, чтобы увеличить теплоотвод (например, патентный документ 1).

Документ, который относится к уровню техники

Патентный документ 1: Японская выложенная публикация патентной заявки №2003-205706.

Раскрытие изобретения

Для того чтобы увеличить эффект снижения температуры в описанном выше способе, необходимо увеличить число канавок. Однако такое увеличение числа канавок приводит к уменьшению жесткости бегового участка, вызывая ухудшение характеристики износостойкости и стабильности управления.

Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы выполнить автоматическую шину, имеющую минимальное увеличение площади канавки, тем самым обеспечивая теплоотвод коронной зоны и снижение ее температуры.

Сущность настоящего изобретения заключается в следующем.

(1) Пневматическая шина, имеющая на поверхности протектора по меньшей мере одну круговую канавку, продолжающуюся в направлении вдоль окружности шины, и множество канавок в направлении ширины, открывающихся в круговой канавке, причем канавки в направлении ширины имеют ширину канавки шире, чем ширина канавки круговой канавки, по меньшей мере, на участке, открывающемся в круговой канавке, и канавки в направлении ширины, продолжающейся в направлении, имеющем наклон по отношению к направлению вдоль окружности шины, где

углубление образовано на поверхности стенки канавки круговой канавки напротив канавки в направлении ширины.

(2) Пневматическая шина по п. (1), изложенному выше, в которой длина углубления в направлении ширины шины изменяется в направлении вдоль окружности шины.

(3) Пневматическая шина по п. (1) или (2), изложенным выше, в которой длина углубления в направлении вдоль окружности шины уменьшается со стороны углубления, открывающегося в круговой канавке в направлении дна углубления.

(4) Пневматическая шина по любому одному из пп. (1)-(3), изложенных выше, в которой углубление имеет асимметричную планарную форму при виде с поверхности протектора.

(5) Пневматическая шина по любому одному из пп. (1)-(4), изложенных выше, в которой канавка в направлении ширины имеет наклон по отношению к направлению ширины шины.

Согласно настоящему изобретению, поскольку увеличение площади канавки минимизировано, можно выполнить пневматическую шину, которая, не подвергаясь снижению жесткости бегового участка, обеспечивает теплоотвод коронной зоны и снижает ее температуру.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 - развернутый вид рисунка протектора пневматической шины согласно настоящему изобретению;

фиг. 2(а)-(f) - схемы, иллюстрирующие положения углубления;

фиг. 3 - схема, иллюстрирующая функцию настоящего изобретения;

фиг. 4(а)-(с) - схемы, иллюстрирующие функции настоящего изобретения;

фиг. 5(а)-(с) - схемы, иллюстрирующие векторы скорости ветра на нижних частях круговой канавки и канавки в направлении ширины;

фиг. 6(а)-(с) - схемы, иллюстрирующие различные модификации углубления;

фиг. 7(а), (b) - схемы, иллюстрирующие различные модификации углубления;

фиг. 8(а), (b) - схемы, иллюстрирующие рисунки примера и сравнительного примера; и

фиг. 9 - график, иллюстрирующий коэффициент теплопередачи примера и сравнительного примера.

Осуществление изобретения

Ниже со ссылкой на сопроводительные чертежи приводится подробное описание пневматической шины согласно настоящему изобретению

На фиг. 1 изображен развернутый вид рисунка протектора пневматической шины согласно настоящему изобретению, которая надлежащим образом используется для транспортного средства большой грузоподъемности. Поверхность 1 протектора включает в себя: пару круговых канавок 2, продолжающихся в направлении вдоль окружности шины поперек экваториальной плоскости CL шины; и множество канавок 3 в направлении ширины, открывающихся в круговой канавке 2, причем канавки в направлении ширины имеют ширину канавки шире, чем ширина канавки круговой канавки 2, по меньшей мере, на участке, открывающемся в круговой канавке 2. Канавка 3 в направлении ширины сообщается с концом ТЕ протектора.

Центральный беговой участок 4 в форме ребра, включающий в себя экваториальную плоскость CL шины, образован парой центральных круговых канавок 2. Кроме этого, беговой участок 5 в форме блока образован круговой канавкой 2 и канавками 3 в направлении ширины.

Следует отметить, что рисунок протектора иллюстрирован на фигуре посредством примера, и настоящее изобретение применимо как к рисункам, склонным к ребрам, так и к рисункам, склонным к блокам. Кроме этого, канавка 3 в направлении ширины может иметь наклон по отношению к направлению ширины шины и может иметь непостоянную ширину. Кроме того, канавка 3 в направлении ширины необязательно должна сообщаться с концом ТЕ протектора.

На центральном беговом участке 4 в форме ребра углубление 6 образовано на поверхности стенки канавки круглой канавки 2 напротив канавки 3 в направлении ширины.

Как показано на увеличенном виде, длина W углубления 6 в направлении ширины шины изменяется в направлении вдоль окружности шины. То есть длина W постепенно увеличивается от точки 61 соединения между углублением 6 и круговой канавкой 2 до вершины 63 углубления 6 и затем постепенно уменьшается от вершины 63 до точки 62 соединения между углублением 6 и круговой канавкой 2.

Кроме этого, длина L углубления 6 в направлении вдоль окружности уменьшается от бокового отверстия до круговой канавки 2 в направлении нижней части углубления. То есть длина L является самой большой между точкой 61 соединения и точкой 62 соединения и уменьшается с приближением к вершине 63.

Теперь со ссылкой на фиг. 2 будет описана поверхность стенки канавки круговой канавки 2, расположенной напротив канавки 3 в направлении ширины.

Как показано на фиг. 2(а), когда углубление 6 не образовано, поверхность стенки канавки круговой канавки (2) напротив канавки (3) в направлении ширины представляет собой поверхность стенки канавки между точками А, В, которые являются точками пересечения продолжающихся поверхностей стенок канавок канавки 3 в направлении ширины и стенки канавки круговой канавки 2.

Канавка 6 может быть образована между точкой А и точкой В, как показано на фиг. 2(b), или выступать за пределы точек А, В, как показано на фиг. 2(c). Или, как показано на фиг. 2(d), одну из точек пересечения круговой канавки 2 и углубления 6 можно образовать между точкой А и точкой В, тогда как другая из точек пересечения образована за пределами точек А, В. То есть углубление 6 образовано, по меньшей мере, частично между точками А, В.

Углубление 6, как показано на фиг. 2(е), предпочтительно образовано как имеющее одну из своих точек пересечения с круговой канавкой 2, образованной за пределами точек А, В, и другую пересекающую точку В.

Кроме того, как показано на фиг. 2(г), когда канавка 3 в направлении ширины имеет наклон по отношению к направлению ширины шины, поверхность стенки канавки круговой канавки 2, расположенной напротив канавки 3 в направлении ширины, представляет собой поверхность стенки канавки между точками А, В, которые представляют собой точки пересечений продолжающихся поверхностей стенок канавок канавки 3 в направлении ширины и стенки канавки круговой канавки 2.

Ниже представлено описание функции настоящего изобретения.

Как показано на фиг. 3, когда шина вращается, поток воздуха вокруг шины протекает в направлении, противоположном направлению движения. За счет поступления этого потока воздуха в канавку, образованную на поверхности 1 протектора, и выпуска потока воздуха из него происходит отвод тепла от коронной зоны и уменьшается температура коронной зоны. В частности, в пневматической шине для инженерно-строительной машины, поскольку участок, обозначенный на фигуре X на стороне транспортного средства (на стороне, противоположной поверхности протектора), не закрыт транспортным средством, а остается открытым, поступление воздушного потока в канавку демонстрирует значительный эффект теплоотвода.

Когда на поверхности 1 протектора образована широкая канавка, хотя большее количество воздушного потока может поступать в канавку, жесткость бегового участка уменьшается и ухудшаются характеристики износостойкости и стабильности управления. Поэтому необходимо уменьшать температуру коронной зоны без значительного изменения ширины канавки существующей канавки.

Автор изобретения исследовал поток воздуха внутри канавки и обнаружил, что при рисунке протектора, имеющем круговые канавки 2 с узкой шириной канавки и канавками 3 в направлении ширины с шириной широкой канавки, как показано на фиг. 4(a), температура является высокой в точке М, которая представляет собой промежуточную точку круговой канавки 2 между двумя канавками 3 в направлении ширины, которая расположена рядом друг с другом в направлении вдоль окружности.

Хотя температура бегового участка 5 в форме блока повышается за счет вращения шины с приложенной на нее нагрузкой, температура участка (заштрихованная область) бегового участка 5 в форме блока, расположенного поблизости от канавки 3 в направлении ширины, уменьшается за счет теплотвода с помощью воздушного потока, протекающего внутри канавки 3 в направлении ширины. С другой стороны, теплоотвод не происходит на участке бегового участка 5 в форме блока, где он удален от канавки 3 в направлении ширины. Как показано на фиг. 4(а) для более точного объяснения, внутри канавки в направлении ширины воздушный поток протекает от конца ТЕ протектора до круговой канавки 12, как показано стрелкой. Этот воздушный поток падает на поверхность стенки канавки круговой канавки 3 напротив канавки в направлении ширины и разделяется на воздушный поток, протекающий в прямом направлении, и воздушный поток, протекающий в обратном направлении по отношению к направлению вращения шины. Как показано на фигуре, когда канавка 3 в направлении ширины образована перпендикулярно к круговой канавке 2, воздушный поток, падающий на поверхность стенки канавки, разделяется на воздушный поток, протекающий в прямом направлении, и воздушный поток, протекающий в обратном направлении, в одинаковых пропорциях. Воздушный поток, протекающий в прямом направлении, вводится в круговую канавку 2, и из канавки 3 в направлении ширины и затем в промежуточной точке М сталкивается с воздушным потоком, протекающим в обратном направлении, который был введен в круговую канавку 2 из канавки 3 в направлении ширины. Соответственно, поскольку эти воздушные потоки застаиваются в промежуточной точке М, может не происходить теплоотвода бегового участка 5 в форме блока.

Следует отметить, что ширина канавки круговой канавки 2 уже, чем ширина канавки 3 в направлении ширины на участке, открывающемся в круговой канавке 2. В частности, варианте осуществления, иллюстрированном на фигурах, поскольку ширина канавки круговой канавки уже, чем любой участок ширины канавки 3 в направлении ширины, участок бегового участка 5 в форме блока, расположенный рядом с круговой канавкой 2, не вызывает такой большой теплоотвод, как участок бегового участка 5 в форме блока, расположенного рядом с канавкой 3 в направлении ширины.

Таким образом, как показано на фиг. 4(b), углубление 6 образовано на поверхности стенки канавки круговой канавки 2, расположенной напротив канавки 3 в направлении ширины с тем, чтобы воздушный поток, входящий в круговую канавку 2 из канавки 3 в направлении ширины, разделялся бы в разной пропорции внутри круговой канавки 2. Таким образом, промежуточная точка М, где воздушные потоки сталкиваются друг с другом внутри круговой канавки 2, сдвинута в положении ближе к канавке 3 в направлении ширины, и воздушный поток вводится в круговую канавку 2, расположенную рядом с участком бегового участка 5 в форме блока с самой высокой температурой (промежуточный участок бегового участка 5 в форме блока по отношению к направлению вдоль окружности), что позволяет уменьшить температуру коронной зоны.

Как показано на фиг. 4(с), также предпочтительно, чтобы канавка 3 в направлении ширины имела наклон по отношению к направлению ширины шины и, одновременно с этим, было бы образовано углубление 6. Таким образом, воздушный поток, входящий в круговую канавку 2 из канавки 3 в направлении ширины, может разделяться в различном соотношении внутри круговой канавки 2, и промежуточная точка М, где воздушные потоки сталкиваются друг с другом внутри круговой канавки 2, может сдвигаться в положение, еще ближе к канавке 3 в направлении ширины.

Теперь со ссылкой на фиг. 5 будет описан численный анализ вектора скорости воздушного потока в нижних частях круговой канавки 2 и канавки 3 в направлении ширины.

На фиг. 5(а) показана поверхность стенки канавки круговой канавки 2, расположенной напротив канавки 3 в направлении ширины, не имеющей углубление 6, образованное в ней, и на фиг. 5(b) показана поверхность стенки канавки круговой канавки 2, расположенной напротив канавки 3, имеющей углубление, образованное в ней. На фиг. 5(с) показана скорость протекания воздушного потока.

Как показано на фиг. 5(а), когда углубление 6 не образовано, скорость потока становится низкой, и воздушные потоки сталкиваются друг с другом в промежуточной точке М.

Как показано на фиг. 5(b), с другой стороны, когда углубление 6 образовано, скорость потока внутри круговой канавки увеличивается, и точка, где воздушные потоки сталкиваются друг с другом, сдвигается.

Ниже, со ссылкой на фиг. 6 и фиг. 7, приводится описание различных модификаций углубления 6.

Как показано на фиг. 6(a), углубление 6 предпочтительно имеет ассиметричную треугольную форму с внутренними углами θ1 и θ2 между углублением 6 и круговой канавкой 2, которая удовлетворяет условию θ1<θ2.

Как показано на фиг. 6(b), θ2 может быть равна 90 градусов.

Как показано на фиг. 6(c), углубление может иметь форму равнобедренного треугольника с внутренними углами θ1, θ2, равными друг другу. В этом случае углубление 6 предпочтительно образовано в положении, смещенном относительно канавки 3 в направлении ширины. То есть углубление 6 предпочтительно образовано таким образом, чтобы вершина 63 была смещена относительно центральной линии канавки 3 в направлении ширины (на фигуре показана пунктирной линией).

Углубление 6 может иметь форму, отличную от треугольной, например квадратную, как показано на фиг. 7(а), или округлую форму, как показано на фиг. 7(b).

На виде сверху поверхности протектора углубление 6 имеет длину L в направлении вдоль окружности шины не более чем 150 мм и длину W в направлении ширины шины не более чем 50 мм. Когда углубление 6 является слишком большим, могут ухудшаться характеристики износостойкости. С другой стороны, когда углубление 6 является слишком маленьким, можно не получить достаточного эффекта для изменения распределения воздушного потока внутри круговой канавки 2.

Углубление 6 должно быть образовано, по меньшей мере, на участке поверхности стенки канавки между поверхностью протектора и нижней частью канавки и предпочтительно должно быть образовано на нижней части канавки.

Температура бегового участка 5 в форме блока выше на стороне, которая ближе к каркасу и становится ниже, так как она расположена ближе к поверхности протектора. Соответственно, углубление 6 предпочтительно образовано на нижней части канавки, тем самым изменяя направление воздушного потока внутри круговой канавки 2, примыкающей к участку с более высокой температурой.

Примеры

Ниже представлено описание примеров настоящего изобретения.

Были разработаны сверхбольшие шины для бездорожья (ORR) размером 59/80R63, которые надлежащим образом используются для большегрузных транспортных средств, работающих в местах разработки и т.п., имеющих рисунок с круговыми канавками и канавками в направлении ширины, соединенные друг с другом. На шине сравнительного примера (фиг. 8(a)) не было образовано углубления, тогда как на шине примеров (фиг. 8) в точке пересечения было образовано углубление. Затем было выполнено измерение распределения коэффициента теплопередачи на нижней части круговой канавки каждой из шин. Эти шины вращались со скоростью 20 км/ч.

Следует отметить, что шина согласно примеру и шина согласно сравнительному примеру являются радиальными шинами с твердо установленной ценой не более 80%, диаметром обода не менее 145 см (57 дюймов), допустимой нагрузкой не менее чем 60 метрических тонн и коэффициентом нагрузки (k-фактором) не менее чем 1,7.

Как показано на фиг. 9, шина согласно примеру, в котором имеется углубление, демонстрирует высокий коэффициент теплопередачи на нижней части круговой канавки.

Изобретение относится к транспортному машиностроению и, в частности, предназначено для использования на транспортных средствах большой грузоподъемности, таких как инженерно-строительные машины и тому подобное. Шина включает в себя поверхность протектора, имеющую по меньшей мере одну круговую канавку, продолжающуюся в направлении вдоль окружности шины, и множество канавок в направлении ширины, открывающихся в круговой канавке. Канавки в направлении ширины имеют ширину канавки шире, чем ширина канавки круговой канавки, по меньшей мере, на участке, открывающемся в круговой канавке, и канавки в направлении ширины продолжаются в направлении, имеющем наклон по отношению к направлению вдоль окружности шины, где углубление образовано на поверхности стенки канавки круговой канавки напротив канавки в направлении ширины. Технический результат - снижение температуры коронной зоны протектора шины. 6 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Пневматическая шина, имеющая на поверхности протектора по меньшей мере одну круговую канавку, продолжающуюся в направлении вдоль окружности шины, и множество канавок в направлении ширины, открывающихся в круговой канавке, причем канавки в направлении ширины имеют ширину канавки шире, чем ширина канавки круговой канавки, по меньшей мере, на участке, открывающемся в круговой канавке, и канавки в направлении ширины, продолжающейся в направлении, имеющем наклон по отношению к направлению вдоль окружности шины, в которой углубление образовано на поверхности стенки канавки круговой канавки, расположенной напротив канавки в направлении ширины.

2. Пневматическая шина по п.1, в которой длина углубления в направлении ширины шины изменяется в направлении вдоль окружности шины.

3. Пневматическая шина по п.1, в которой длина углубления в направлении вдоль окружности шины уменьшается от стороны углубления, открывающегося в круговой канавке в направлении нижней части углубления.

4. Пневматическая шина по п.2, в которой длина углубления в направлении вдоль окружности шины уменьшается от стороны углубления, открывающегося в круговой канавке в направлении нижней части углубления.

5. Пневматическая шина по любому из пп.1-4, в которой углубление имеет ассиметричную планарную форму при виде с поверхности протектора.

6. Пневматическая шина по любому из пп.1-4, в которой канавка в направлении ширины имеет наклон по отношению к направлению ширины шины.

7. Пневматическая шина по п.5, в которой канавка в направлении ширины имеет наклон по отношению к направлению ширины шины.