ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ РАДИАЛЬНАЯ ШИНА ДЛЯ ПАССАЖИРСКОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА Российский патент 2015 года по МПК B60C9/18 B60C11/00 B60C9/22 

Настоящее изобретение относится к пневматической радиальной шины для пассажирского транспортного средства.

Шины с диагональным кордом, имеющие относительно узкие ширины поперечного сечения преимущественно использовались в транспортных средствах до приблизительно 1960 года, поскольку транспортные средства в те дни были относительно легкими по весу, имели относительно низкую эксплуатационную скорость, требовавшуюся от них, и таким образом не оказывали такой уж большой нагрузки на шины. Однако в наше время преобладающими являются радиальные шины, имеющие широкие и уплощенные конструкции, поскольку по мере развития сетей скоростных автомагистралей и увеличения скорости транспортных средств, от шин требуется хорошая устойчивость управления транспортным средством при езде на высокой скорости, равно как и хорошая износостойкость (например, см. патентный документ 1).

Однако увеличение ширины шин уменьшает свободное пространство в транспортном средстве и ухудшает его комфортабельность. Это становится большой проблемой, потому что электрические транспортные средства, которые были в последние годы разработаны для использования, должны, в частности, иметь достаточное пространство для размещения узлов привода, таких как двигатель для управления крутящим моментом вращения шин вокруг приводных валов, и в этом отношении, обеспечение достаточного пространства вблизи от шин этого транспортного средства становится все более важным.

В дополнение к этому, в последние годы, по мере того, как люди все более озабочены проблемами окружающей среды, во все возрастающей степени вставала потребность в более высокой эффективности использования топлива. Традиционно известно, что увеличение диаметра и ширины шины эффективно в том, что касается уменьшения значения сопротивления качению (значения RR) шины для более высокой ее эффективности в отношении использования топлива. Однако, увеличение диаметра и ширины шины, также увеличивает вес шины и аэродинамическое сопротивление транспортного средства, что в результате приводит к увеличению сопротивления, испытываемого транспортным средством и слишком большой нагрузке на шине.

В этой связи, следует учесть, что уменьшение диаметра и ширины шины для уменьшения ее веса приводит, в таком случае, к ухудшению управляемости шины.

Патентный документ 1: JP-А 07-040706

Как было описано выше, трудно достигнуть хорошей эффективности использования топлива, хорошей комфортабельности в транспортного средства (свободного пространства в транспортном средстве) и других хороших рабочих характеристик шины, одновременно, совместимым образом. По этой причине, требовалась технология всестороннего улучшения, совместимым образом, этих рабочих характеристик.

Настоящее изобретение имеет своей целью решить описанные выше проблемы, и его задача заключается в том, чтобы предложить: пневматическую радиальную шину для пассажирского транспортного средства, в которой долговечность и износостойкость шины были бы улучшены вместе с обеспечением высокой эффективности использования топлива и широкого свободного пространства в транспортном средстве.

Авторы настоящего изобретения провели серьезное исследование для решения проблем, описанных выше.

В результате этого, авторы изобретения, во-первых, обнаружили, что уменьшение ширины шины и увеличение диаметра шины или, более конкретно, регулирование ширины (SW) поперечного сечения и наружного диаметра (OD) радиальной шины в соответствии с некоторым надлежащим соотношением SW-OD является очень эффективным в том, что касается обеспечения хорошей эффективности использования топлива и широкого свободного пространства в транспортном средстве, использующем эту радиальную шину.

Кроме того, авторы изобретения недавно обнаружили, что в том, что касается улучшения долговечности и износостойкости шины эффективной является оптимизация конфигурации участка короны радиальной шины, имеющей малую ширину и большой диаметр.

Настоящее изобретение было сделано на основе вышеупомянутых обнаруженных фактов, и его основные конструктивные признаки являются следующими:

(1) пневматическая радиальная шина для пассажирского транспортного средства, имеющая каркас, составленный из слоев в виде радиально расположенного корда каркаса и выполненный в тороидальной форме в поперечном направлении по отношению к паре бортовых участков, брекер, составленный из, по меньшей мере, одного брекерного слоя, и, по меньшей мере, один усиливающий брекер слой в виде покрытого резиной кордового слоя, простирающегося в направлении окружности шины, причем брекер и усиливающий брекер слой предусмотрены на внешней, в радиальном направлении шины, стороне каркаса, характеризующаяся тем, что:

при условии, что SW и OD представляют, соответственно, ширину поперечного сечения и наружный диаметр шины, SW/OD≤0,26 в случае, когда SW<165 (мм); и

в случае, когда SW≥165 (мм), SW и OD удовлетворяют формуле, показанной ниже

OD≥2,135×SW+282,3; и

при условии, что в поперечном разрезе в направлении ширины шины: m1 представляет некоторую воображаемую линию, проходящую через точку (Р) на поверхности протектора в экваториальной плоскости шины и простирающуюся параллельно направлению ширины шины; m2 представляет некоторую воображаемую линию, проходящую через край (Е) контакта с грунтом и простирающуюся параллельно направлению ширины шины; L_CR представляет расстояние, в радиальном направлении шины, между линией m1 и линией m2; и TW представляет ширину протектора шины, отношение L_CR/TW≤0,045.

В настоящем изобретении, вышеупомянутый термин "край (Е) контакта с грунтом" представляет в поперечном разрезе в направлении ширины шины каждую из соответствующих краевых, в направлении ширины шины, точек контактирующей с грунтом поверхности шины, находящейся в контакте с плоской плитой, когда шина помещена вертикально по отношению к этой плоской плите в некотором стандартном состоянии, при котором шина собрана с ободом и накачана с максимальным давлением воздуха, под максимальной нагрузкой, соответственно, предписанной для каждого транспортного средства, на котором подлежит установке эта шина.

Вышеупомянутые показатели "ширина (TW) протектора" и "расстояние (L_CR)" шины подлежат измерению, соответственно, в состоянии, при котором шина собрана с ободом, накачана с максимальным давлением воздуха, предписанным для каждого транспортного средства, на котором подлежит установке эта шина, и не несет никакой приложенной к ней нагрузки. Термин "ширина (TW) протектора", в частности, представляет расстояние в направлении ширины шины, измеряемое между краями (Ε), (Е) контакта с грунтом, для шины в этом (ненагруженном) состоянии. Термин "расстояние (L_CR)", в частности, представляет расстояние в радиальном направлении шины между линией (m1) и линией (m2) для шины в этом состоянии.

Термин "максимальная нагрузка, предписанная для каждого пассажирского транспортного средства" представляет в настоящем изобретении наибольшее значение нагрузки среди соответствующих четырех значений нагрузки, приложенных к четырем шинам пассажирского транспортного средства в случае, когда в этом пассажирском транспортном средстве едет предписанное в качестве верхнего предела количество пассажиров.

(2) Пневматическая радиальная шина для пассажирского транспортного средства, имеющая каркас, составленный из слоев в виде радиально расположенного корда каркаса и выполненный в тороидальной форме в поперечном направлении по отношению к паре бортовых участков, брекер, составленный из, по меньшей мере, одного брекерного слоя, и, по меньшей мере, один усиливающий брекер слой в виде покрытого резиной кордового слоя, простирающегося в направлении окружности шины, причем брекер и усиливающий брекер слой предусмотрены на внешней, в радиальном направлении шины, стороне каркаса, характеризующаяся тем, что:

при условии, что SW и OD представляют, соответственно, ширину поперечного сечения и наружный диаметр шины, SW и OD удовлетворяют формуле, показанной ниже:

OD≥-0,0187×SW²+9,15×SW-380; и

при условии, что в поперечном разрезе в направлении ширины шины: m1 представляет некоторую воображаемую линию, проходящую через точку (Р) на поверхности протектора в экваториальной плоскости шины и простирающуюся параллельно направлению ширины шины; m2 представляет некоторую воображаемую линию, проходящую через край (Е) контакта с грунтом и простирающуюся параллельно направлению ширины шины; L_CR представляет расстояние, в радиальном направлении шины, между линией m1 и линией m2; и TW представляет ширину протектора шины, отношение L_CR/TW≤0,045.

В соответствии с настоящим изобретением, имеется возможность предложить пневматическую радиальную шину для пассажирского транспортного средства, имеющую превосходную долговечность и износостойкость, обеспечивающую при этом высокую эффективность использования топлива и широкое свободное пространство в транспортном средстве.

Изобретение поясняется чертежами, на которых представлено:

Фиг. 1 - ширина (SW) поперечного сечения и наружный диаметр (OD) шины.

Фиг. 2А - транспортное средство, имеющее установленные на нем шины, соответствующие настоящему изобретению, с большими диаметрами и малыми ширинами.

Фиг. 2В - транспортное средство, имеющее установленные на нем традиционные шины.

Фиг. 3 - схематичный вид в поперечном разрезе половинной части радиальной шины, используемой в тесте по настоящему изобретению.

Фиг. 4А - график, на котором показаны соотношения между SW (шириной поперечного сечения) и OD (наружным диаметром), наблюдаемые в тестовых шинах по настоящему изобретению и традиционных тестовых шинах.

Фиг. 4В - график, на котором показано соотношение между SW (шириной поперечного сечения) и OD (наружным диаметром), наблюдаемое в тестовых шинах по настоящему изобретению и традиционных тестовых шинах.

Фиг. 5 - график, на котором показана соотношение между значением сопротивления качению и значением аэродинамического сопротивления в каждой из тестовых шин.

Фиг. 6 - схематичный вид в поперечном разрезе половинной части радиальной шины, соответствующей одному варианту реализации настоящего изобретения.

Ниже будет описано то, каким образом реализована пневматическая радиальная шина для пассажирского транспортного средства, соответствующая настоящему изобретению (каковая шина будет в дальнейшем именоваться просто как "шина").

Сначала, авторы настоящего изобретения обратили внимание на тот факт, что ширина (SW) поперечного сечения шины (смотри Фиг. 1) для радиальной шины, меньшая чем эта ширина для традиционной радиальной шины, обеспечивает широкое свободное пространство в транспортном средстве, в частности, широкое пространство для размещения приводного элемента в зонах вблизи от шины, расположенных с внутренней стороны транспортного средства (смотри Фиг. 2А и 2В).

Ширина (SW) поперечного сечения шины для радиальной шины, меньшая чем эта ширина для традиционной радиальной шины, также дает хороший результат, заключающийся в уменьшении значения аэродинамического сопротивления (значения Cd) транспортного средства, потому что площадь шины, которая видна спереди этого транспортного средства, уменьшается.

Однако в этом случае имеется недостаток, заключающийся в том, что значение сопротивления качению (значение RR) шины увеличивается вследствие увеличения величины деформации контактирующего с грунтом участка протектора, когда внутреннее давление воздуха в шине остается тем же самым.

Ввиду вышеописанной ситуации, авторы настоящего изобретения обнаружили, что эта проблема может быть решена с использованием характеристик, присущих радиальной шине. В частности, авторы настоящего изобретения поняли, что, в случае радиальной шины, имеющей меньшую величину деформации протектора, чем шина с диагональным кордом, имеется возможность сделать радиальную шину менее подверженной воздействию неровной дорожной поверхности и, таким образом, уменьшить значение сопротивления качению (значение RR) этой шины при сохранении внутреннего давления воздуха тем же самым, увеличив наружный диаметр (OD) (смотри Фиг. 1) этой радиальной шины по сравнению с традиционной радиальной шиной. Кроме того, авторы настоящего изобретения также поняли, что увеличение наружного диаметра (OD) радиальной шины увеличивает грузоподъемность шины. Также, в дополнение к этому, увеличение наружного диаметра радиальной шины увеличивает высоту ведущих валов, увеличивая пространство под ходовой частью, делая, таким образом, возможным наличие в транспортном средстве широких пространств для автомобильного багажника, приводных узлов и тому подобного.

Уменьшение ширины и увеличение наружного диаметра шины эффективно обеспечивает, соответственно, широкое пространство в транспортном средстве, хотя эти параметры находятся в некотором компромиссном соотношении в том, что касается значения сопротивления качению (значения RR). Уменьшение ширины шины также с успехом уменьшает значение аэродинамического сопротивления (значение Cd) транспортного средства.

Авторы настоящего изобретения провели серьезное исследование оптимизации соотношения между шириной поперечного сечения шины и наружным диаметром шины таким образом, чтобы значение аэродинамического сопротивления (значение Cd) и значение сопротивления качению (значение RR) транспортного средства улучшились по сравнению с традиционной радиальной шиной.

В частности, авторы настоящего изобретения, обратив свое внимание на соотношение между шириной (SW) поперечного сечения шины и наружным диаметром (OD) шины, выполнили испытание, включающее в себя установку на транспортное средство тестовых шин с различными размерами шины (некоторые из них были нестандартными изделиями) и измерение значения аэродинамического сопротивления (значения Cd) и значения сопротивления качению (значения RR) для каждого типа или размера тестовых шин. На основе результатов измерения было опытным путем выведено условие, которому удовлетворяют SW и OD в случае, когда оба значения из числа: значения аэродинамического сопротивления и значения сопротивления качению, превосходили эти значения для традиционной радиальной шины.

Результаты эксперимента, из которых было получено оптимальное соотношение между SW и OD, будут подробно описаны ниже.

Фиг. 3 представляет собой схематичный вид в поперечном разрезе, в направлении ширины шины, для радиальной шины, используемой в вышеупомянутом тесте. На Фиг. 3 показана только одна половинная часть шины относительно экваториальной плоскости (CL) шины. Другая половинная часть шины имеет, в основном, ту же самую конструкцию, что и эта одна половинная часть и, следовательно, ее иллюстрация приведена не будет.

На Фиг. 3 шина показана в состоянии, при котором шина собрана с ободом и накачана с давлением воздуха, предписанным для каждого транспортного средства, на котором подлежит установке эта шина, и при этом никакая нагрузка к ней не приложена.

В качестве тестовых шин с различными размерами шины было подготовлено множество пневматических радиальных шин, каждая из которых имеет пару бортовых участков 1 и каркас 2, радиально расположенный таким образом, чтобы простираться в тороидальной форме в поперечном направлении по отношению к этой паре бортовых участков 1, как это показано на Фиг. 3.

Шина, которая в качестве примера показана на Фиг. 3, имеет каркас 2, состоящий из органических волокон, брекер 3, состоящий из, по меньшей мере, одного брекерного слоя (на Фиг. 3 - из двух брекерных слоев 3a, 3b), и протектора 4, таким образом, что брекер 3 и протектор 4 предусматриваются на внешней, в радиальном направлении шины, стороне участка короны каркаса 2 в этом порядке. Два брекерных слоя 3a, 3b, показанные на Фиг. 3, представляют собой наклонные слои брекера, предусматриваемые таким образом, что корд брекера одного слоя поочередно пересекают корд брекера другого слоя, и что корд брекера каждого слоя наклонены по отношению к экваториальной плоскости (CL) шины под некоторым углом наклона, находящемся в диапазоне от ±20° до ±75°. Кроме того, шина, показанная в качестве примера на Фиг. 3, имеет, по меньшей мере, один усиливающий брекер слой 5 (на Фиг. 3 - единственный слой) в виде покрытого резиной кордового слоя, в котором корд спирально намотан по экваториальной плоскости (CL) шины, простираясь, по существу, в направлении окружности шины таким образом, что усиливающий брекер слой 5 располагается с внешней, в радиальном направлении шины, стороны от брекерного слоя 3.

Усиливающий брекер слой 5 может быть сформирован с использованием корда, изготовленного из органических волокон, таких как нейлон, Kevlar® или тому подобного. Усиливающий брекер слой 5, показанный в качестве примера на Фиг. 3, включает в себя корд, изготовленный из нейлона и имеющий модуль Юнга: 3,2 гигапаскалей, и тонкость: 1400 dtex (децитексов), таким образом, что корд внедрен в усиливающий брекер слой в количестве внедрения корда, составляющем 50 (количество корда/50 мм). Термин "модуль Юнга" в настоящем изобретении представляет модуль Юнга, определяемый посредством испытания в соответствии со стандартом JIS L1017 8.5 а) (2002) (Японский промышленный стандарт от 2002 г. ) и вычисляется в соответствии со стандартом JIS L1017 8.8 (2002). В каждой тестовой шине по настоящему изобретению применяется те же самые конструктивные принципы, как те, были описаны.

В протекторе 4 выполнено множество основных канавок 6, каждая из которых простирается в направлении окружности шины (на шине, показанной в качестве примера на Фиг. 3 - одна основная канавка в каждой половинной части).

В шине, которая показана в качестве примера на Фиг. 3, отношение W1/W2 ширины (W 1), в направлении ширины шины, слоя 5, усиливающего брекер, по отношению к ширине (W 2), в направлении ширины шины, брекерного слоя 3 а, имеющего самую малую ширину в направлении ширины шины среди брекерных слоев брекера 3, составляет 1,1. Такой брекерный слой, как брекерный слой 3 а может в дальнейшем иногда упоминаться "как брекерный слой с самой малой шириной". "Ширина W 1" и "ширина W 2", описанные выше представляют каждая соответствующую ширину, измеренную в состоянии, при котором шина собрана с ободом и накачана с давлением воздуха, предписанным для каждого транспортного средства, на котором подлежит установке эта шина, и при этом никакая нагрузка к ней не приложена.

Кроме того, отношение L_CR/TW расстояния L_CR по отношению к ширине (TW) протектора, как определено выше, составляет в этой шине 0,05, как это показано на Фиг. 3.

На основе конструкций шины, описанных выше, было подготовлено множество тестовых шин, имеющих различные ширины поперечного сечения и наружные диаметры.

Во-первых, в качестве Эталонной шины 1 была приготовлена шина, имеющая размер шины: 195/65R15, каковой размер шины используется в транспортных средствах наиболее распространенных типов и таким образом подходит для сравнения рабочих характеристик шины. Также, в качестве Эталонной шины 2 была приготовлена шина, имеющая размер шины: 225/45R17, который представляет собой то, что называется "увеличенной на дюйм версией" Эталонной шины 1.

Кроме того, также были приготовлены другие тестовые шины (тестовые шины: с 1 по 52, и традиционные тестовые шины: с 1 по 9), имеющие различные размеры шин.

В таблице 1 показаны соответствующие конкретные характеристики соответствующих тестовых шин.

Что касается размеров шин, то были широко исследованы разнообразные размеры шин, включающие в себя традиционные размеры, предписанные в JATMA (The Japan Automobile Tyre Manufacturers Association, Inc. (Японской ассоциации изготовителей автомобильных шин, Инк.)) в Японии, TRA (THE TIRE and RIM ASSOCIATION INC. (Ассоциации шин и ободов, Инк.) в Соединенных Штатах, ETRTO (European Tyre and Rim Technical Organisation (Европейской технической организации шин и ободов) в Европе, и тому подобное, и размеры шин, не входящие в число этих традиционных размеров.

Сопротивление качению (значение RR)

Сопротивление качению было измерено путем: сборки каждой из тестовых шин, описанных выше, с ободом для получения сборочной единицы "шина-обод", накачанной с внутренним давлением, которое показано в Таблицах 2-1 и 2-2; приложения к этой сборочной единице "шина-обод" максимальной нагрузки предписанной для того транспортного средства, на которое устанавливается эта шина; и вращения шины со скоростью вращения барабана, составляющей 100 км/час, для измерения ее сопротивления качению.

Результаты оценки показаны в виде значений, проиндексированных относительно значения "100" для Эталонной шины 1. Меньшее проиндексированное значение представляет меньшее сопротивление качению.

Значение (Cd) аэродинамического сопротивления транспортного средства

Аэродинамическое сопротивление было определено путем: сборки каждой из тестовых шин, описанных выше, с ободом для получения сборочной единицы "шина-обод", накачанной с внутренним давлением, которое показано в Таблицах 2-1 и 2-2; установки этой сборочной единицы "шина-обод" на транспортном средстве с рабочим объемом (двигателя), составляющим 1500 кубических сантиметров; и обдува шины воздухом со скоростью, соответствующей 100 км/час, и измерения значения давления воздуха, которое испытывает шина, посредством весов, установленных на полу под шиной. Для оценки результаты были преобразованы к значениям, проиндексированным относительно значения "100" для Эталонной шины 1. Меньшее проиндексированное значение представляет меньшее аэродинамическое сопротивление.

Результаты оценки показаны в Таблицах 2-1, 2-2 и на Фигурах 4A, 4B.

Из результатов тестов, показанных в Таблицах 2-1 и 2-2, на Фиг. 4A и Фиг. 5, было обнаружено, что радиальная шина демонстрирует удовлетворительно низкое значение аэродинамического сопротивления (значение Cd) и значение сопротивления качению (значение RR), совместимым образом, в состоянии, при котором шина установлена на транспортном средстве, по сравнению с Эталонной шиной 1, имеющей размер шины: 195/65R15, в качестве традиционной шины, в случае, когда шина имеет размер шины, удовлетворяющий нижеследующим формулам (каковые формулы в дальнейшем именуются "как формулы 1 соотношения"), при условии, что SW и OD представляют, соответственно, ширину поперечного сечения и наружный диаметр шины.

SW/OD≤0,26, когда SW<165 (мм); и

OD≥2,135×SW+282,3, когда SW≥165 (мм)

На Фиг. 4A показаны граничные линии (граничные линии, соответствующие линейным уравнениям), отделяющие тестовые шины, каждая из которых демонстрирует хороший эффект по уменьшению, совместимым образом, как значения сопротивления качению (значения RR), так и значения аэродинамического сопротивления (значения Cd) этой шины, от тестовых шин, не приводящих удовлетворительным образом к этому эффекту. В частности, одна из граничных линий состоит из линии, выражающей OD=(1/0,26)×SW, когда SW<165 (мм), и линии, выражающей OD=2,135×SW+282,3, когда SW≥165 (мм).

Из результатов испытаний, показанных в Таблицах 2-1 и 2-2, на Фиг. 4B и Фиг. 5, было обнаружено, что радиальная шина демонстрирует удовлетворительно низкое значение аэродинамического сопротивления (значение Cd) и значение сопротивления качению (значение RR), совместимым образом, в состоянии, при котором шина установлена на транспортном средстве, по сравнению с Эталонной шиной 1, имеющей размер шины: 195/65R15, в качестве традиционной шины, в случае, когда шина, накачанная с внутренним давлением ≥250 килопаскалей, имеет размер шины, удовлетворяющий нижеследующей формуле (каковая формула в дальнейшем именуются "как формула 2 соотношения"), при условии, что SW и OD представляют, соответственно, ширину поперечного сечения и наружный диаметр шины.

OD≥-0,0187×SW²+9,15×SW-380

На Фиг. 4B показана граничная линия (граничная линия, соответствующая квадратному уравнению), отделяющая тестовые шины, каждая из которых демонстрирует хороший эффект по уменьшению, совместимым образом, как значения сопротивления качению (значения RR), так и значения аэродинамического сопротивления (значения Cd) этой шины, от тестовых шин, не приводящих удовлетворительным образом к этому эффекту. В частности, эта граничная линия состоит из кривой второго порядка, выражающей OD=-0,0187×SW²+9,15×SW-380.

Кроме того, авторы настоящего изобретения обнаружили, что в тестовых шинах: с 1 по 7 и 17, каждая из которых удовлетворяет выражению SW/OD≤0,24, вышеупомянутый хороший эффект получается с более высокой надежностью, чем в других тестовых шинах, как это показано в Таблицах 2-1, 2-2 и на Фиг. 4A и 5.

Для каждой из тестовых шин: с 1 по 18, были выполнены нижеследующие испытания для оценки эффективности использования топлива и комфортабельности (степени наличия свободного пространства) в транспортном средстве, на котором была установлена шина.

Экономия топлива при эксплуатации

Испытание было выполнено на основе испытательного цикла JOC 8, предписанного Министерством земельных угодий, инфраструктуры, транспорта и туризма (MLIT) Японии. Результаты оценки показаны в виде значений, проиндексированных относительно значения "100" для Эталонной шины 1. Более высокое проиндексированное значение представляет лучшую эффективность использования топлива.

Комфортабельность

Каждая из тестовых шин была установлена на транспортном средстве, имеющем 1,7 м в ширину, и измерялась получаемая в результате ширина заднего багажника. Результаты оценки показаны в виде значений, проиндексированных относительно значения "100" для Эталонной шины 1. Более высокое проиндексированное значение представляет лучшую комфортабельность.

Результаты испытаний, полученные таким образом, показаны в Таблице 3, приведенной ниже.

Из Таблицы 3 следует, что некоторые из тестовых шин, не удовлетворяющих ни формулам 1 соотношения, ни формуле 2 соотношения (см. Фиг. 4A и 4B), продемонстрировали в отношении, по меньшей мере, одного показателя из числа: эффективности использования топлива и комфортабельности, более плохие результаты, чем Эталонная шина 1. В противоположность этому, тестовые шины: с 1 по 7, 12 и 17 (см. Фиг. 4A и 4B), удовлетворяющие, по меньшей мере, одному из числа: формул 1 соотношения и формулы 2 соотношения, все как одна продемонстрировали лучшие результаты, чем Эталонная шина 1, как в отношении эффективности использования топлива, так и в отношении комфортабельности.

Авторы настоящего изобретения, из полученных данных, описанных выше, обнаружили, что имеется возможность уменьшить как значение аэродинамического сопротивления, так и значение сопротивления качению пневматической радиальной шины в состоянии, при котором шина установлена на транспортном средстве, и также увеличить эффективность использования топлива и комфортабельность транспортного средства, задав ширину (SW) поперечного сечения и наружный диаметр (OD) шины таким образом, чтобы они удовлетворяли вышеупомянутым формулам (1) соотношения и/или формуле (2) соотношения.

В связи с этим, авторы настоящего изобретения замечали, что шина, удовлетворяющая вышеупомянутым формулам (1) соотношения и/или формуле 2 соотношения испытывает ту проблему, присущую шине, имеющей малую ширину и большой диаметр, что: воздействие силы (давления) со стороны дорожной поверхности увеличивается вследствие уменьшенной ширины или уменьшения площади контакта шины с грунтом, увеличивая, таким образом, степень деформации протектора в радиальном направлении шины, увеличивая величину натяжения между брекером и усиливающим брекер слоем при вращении шины, что способствует возникновению разъединения между брекером и усиливающим брекер слоем, снижающего долговечность шины, и также делает сдвигающую силу, возникающую в резине между брекерным поясом и усиливающим брекер слоем, неравномерной в направлениях по окружности и ширине шины, то есть делает распределение давления контакта с грунтом неравномерным, ухудшая свойства износостойкости шины. Авторы провели серьезное исследование для решения этой проблемы и нашли конструкцию шины, которая может решить эту проблему.

Далее будет описана найденная таким образом конструкция шины для повышения долговечности и износостойкости пневматической радиальной шины для пассажирского транспортного средства, удовлетворяющей вышеупомянутым формулам 1 соотношения и/или формуле 2 соотношения.

Фиг. 6 представляет собой схематичный вид в поперечном разрезе, в направлении ширины шины, для шины, соответствующей одному варианту реализации изобретения. На Фиг. 3 показана только одна половинная часть шины относительно экваториальной плоскости (CL) шины. Другая половинная часть шины имеет, в основном, ту же самую конструкцию, что и эта одна половинная часть и, следовательно, ее иллюстрация приведена не будет.

На Фиг. 6 шина показана в состоянии, при котором шина собрана с ободом и накачана с давлением воздуха, предписанным для каждого транспортного средства, на котором подлежит установке эта шина, и при этом никакая нагрузка к ней не приложена.

Как показано на Фиг. 6, при условии, что на поперечном разрезе в направлении ширины шины: Ρ представляет точку на поверхности протектора в экваториальной плоскости (CL) шины; m 1 представляет некоторую воображаемую линию, проходящую через точку (Р) и простирающуюся параллельно направлению ширины шины; m 2 представляет некоторую воображаемую линию, проходящую через край (Е) контакта с грунтом и простирающуюся параллельно направлению ширины шины; L_CR представляет расстояние, в радиальном направлении шины, между линией m 1 и линией m 2; и TW представляет ширину (TW) протектора шины, отношение L_CR/TW равно или меньше чем 0,045. Шина показанная в качестве примера на Фиг. 6, отличается в этом отношении от шины показанной в качестве примера на Фиг. 3.

В шине показанный в качестве примера на Фиг. 6, отношение W1/W2 ширины (W1), в направлении ширины шины, усиливающего брекер слоя 8 к ширине (W2), в направлении ширины шины, самого брекерного слоя 7a c самой малой шириной из числа двух брекерных слоев 7a, 7b, образующих брекер 7, удовлетворяет соотношению: 0,8≤W1/W2≤1,05. Шина, показанная в качестве примера на Фиг. 6, отличается от шины, показанной в качестве примера на Фиг. 3, также и в этом отношении.

Критически важно, чтобы в шине по настоящему изобретению, как было описано выше, отношение L_CR/TW было равным или меньше, чем 0,045.

Другие конструктивные элементы и тому подобное для шины, показанной на Фиг. 6, являются, в основном, такими же, как в шине, показанной на Фиг. 3.

Термин "ширина (W1), в направлении ширины шины, усиливающего брекер слоя 8" представляет ширину, в направлении ширины шины, усиливающего брекер слоя, имеющего самую малую ширину в направлении ширины шины в случае, при котором имеется множество усиливающих брекер слоев.

Далее будет описан результат настоящего изобретения.

В соответствии с настоящим изобретением, участок короны протектора шины выполнен плоским, и площадь его контакта с грунтом увеличивается, так что благодаря заданию отношения L_CR/TW, выполняемому таким образом, чтобы оно находилось в вышеупомянутом диапазоне, сила (давление) со стороны дорожной поверхности смягчается и степень деформации протектора в радиальном направлении шины уменьшается, повышая долговечность и износостойкость шины.

Отношение L_CR/TW>0,045 не сумеет обеспечить удовлетворительно большую площадь контакта с грунтом, увеличивая, таким образом, степень деформации протектора, ухудшая долговечность и износостойкость шины, как это описано выше. Отношение L_CR/TW≤0,04 является предпочтительным в том, что касается более надежного получения хорошей долговечности и износостойкости шины.

С другой стороны, отношение L_CR/TW≥0,025 является предпочтительным в отношении того, чтобы избежать ухудшения свойств контакта с грунтом и обеспечить хорошие рабочие характеристики шины в отношении движущей силы при повороте, износостойкости и эффективности использования топлива.

Предпочтительно, чтобы в настоящем изобретении модуль Янга для корда в усиливающем брекер слое 8 составлял ≥15000 мегапаскалей.

Модуль Янга для корда в усиливающем брекер слое 8, составляющий ≥15000 мегапаскалей, увеличивает кольцевую жесткость шины, сдерживая ее деформацию в направлении окружности шины, при этом также сдерживая ее деформацию в направлении ширины шины, вследствие несжимаемости резины.

В результате этого, под воздействием силы в направлении ширины шины, действующей со стороны дорожной поверхности, деформируется относительно широкая, в направлении окружности шины, область контактирующей с грунтом поверхности, посредством чего контактирующая с грунтом поверхность принимает конфигурацию, при которой длина контакта с грунтом в направлении окружности шины не изменяется так уж сильно в направлении ширины шины.

Соответственно, в этом случае для шины частично улучшаются износостойкость и движущая сила при повороте.

В связи с этим отметим, что слишком высокий модуль Юнга для корда в усиливающем брекер слое 8 уменьшает длину контакта с грунтом для протектора в целом и снижает максимальную силу боковой реакции колес при повороте. Следовательно, предпочтительно, чтобы модуль Юнга усиливающего брекер слоя 8 составлял ≤30000 мегапаскалей.

Кроме того, каждый брекерный слой 7a, 7b представляет собой наклонный брекерный слой, включающий в себя корд, простирающийся будучи наклонным под углом ≥45° по отношению к направлению окружности шины, и брекер 7 составлен из множества наклонных брекерных слоев 7a, 7b таким образом, что корд брекера одного наклонного брекерного слоя поочередно пересекает корд брекера другого наклонного слоя.

Предпочтительно, чтобы брекерный слой имел конструкцию, описанную выше, потому что корд брекера, размещенный таким образом, чтобы быть наклонным под большим углом по отношению к направлению окружности шины, уменьшает жесткость при поперечном изгибе в направлении окружности шины протектора, увеличивал удлинение резины в направлении окружности шины, когда деформируется контактирующая с грунтом поверхность протектора, и, таким образом, успешно сдерживал уменьшение длины контакта шины с грунтом, тем самым сильно улучшая движущую силу при повороте и частичную износостойкость шины.

В этой связи, в том, что касается предотвращения ухудшения свойств контакта с грунтом и обеспечения хороших рабочих характеристик движущей силы при повороте, износостойкости и эффективности использования топлива шины, то предпочтительно, чтобы угол наклона корда брекера в брекерном слое по отношению к направлению окружности шины составлял ≤75°.

В шине по настоящему изобретению предпочтительно, чтобы отношение W1/W2 ширины (W1), в направлении ширины шины, усиливающего брекер слоя 8 к ширине (W2), в направлении ширины шины, брекерного слоя 7 а с самой малой шириной из числа двух брекерных слоев 7a, 7b, образующих брекер 7, удовлетворяло выражению: 0,8≤W1/W2≤1,05, как это показано на Фиг. 6.

Предпочтительно, чтобы отношение W1/W2 было ≤1,05, потому что в таком случае ширина усиливающего брекер слоя делается, по существу, равной или немного меньшей, чем ширина брекерного слоя с самой малой шириной, что не только уменьшает жесткость усиливающего брекер слоя, уменьшая натяжение, создаваемое вследствие разности в жесткости между брекером и усиливающим брекер слоем, и, таким образом, сдерживает ухудшение долговечности шины, вызванное этим натяжением, но также делает также делает сдвигающую силу, возникающую в резине между брекерным поясом и усиливающим брекер слоем, равномерной в направлении по окружности шины, дополнительно улучшая свойства износостойкости шины. Кроме того, отношение W1/W2≤1,05 улучшает также свойства контакта шины с грунтом, улучшая, таким образом, для этой шины движущую силу при повороте, силу боковой реакции колес при повороте и эффективность использования топлива.

С другой стороны, отношение W1/W2≥0,8 не дает ширине усиливающего брекер слоя быть слишком малой, обеспечивает удовлетворительно высокую кольцевую жесткость и, таким образом, надежно обеспечивает для этой шины хорошую износостойкость и движущую силу при повороте.

Предпочтительно, чтобы ширина W 2 составляла от 0,85 до 1,10 ширины (TW) протектора.

Предпочтительно, чтобы шина по настоящему изобретению имела объем воздуха ≥15000 см³, потому что шина для пассажирского транспортного средства должна иметь объем воздуха >15000 см³ для того, чтобы с надежностью иметь минимальную грузоспособность, требующуюся, по существу, от легкового автомобиля, ездящего по дорогам общего пользования.

Примеры

Для того, чтобы подтвердить эффект настоящего изобретения, были подготовлены тестовые шины Примеров: с 1 по 5, и тестовые шины Сравнительных примеров: с 1 по 4.

В частности, каждая из тестовых шин Примеров: с 1 по 5, и Сравнительных примеров: с 1 по 4, имеет пару бортовых участков и каркас, устроенный таким образом, чтобы простираться в тороидальной форме в поперечном направлении по отношению к этой паре бортовых участков, как это показано, соответственно, на Фиг. 3 и Фиг. 6.

Кроме того, тестовая шина имела брекер, составленный из двух брекерных слоев, усиливающий брекер слой и протектор, предусматриваемые на внешней, в радиальном направлении шины, стороне каркаса в этом порядке.

Два брекерных слоя представляют собой наклонные брекерные слои, устроенные таким образом, что корд брекера одного слоя пересекает поочередно корд брекера другого слоя, и что, стальной корд, в качестве корда брекера каждого слоя, простирается таким образом, чтобы быть наклонным под углом наклона, составляющим±60° по отношению к направлению окружности шины.

Корд в усиливающем брекер слое выполнен из нейлона и простирается, по существу, в направлении окружности шины.

Сопротивление качению (значение RR)

Сопротивление качению было измерено путем: накачивания каждой из тестовых шин с давлением воздуха, которое предписано для каждого транспортного средства, на которое подлежала установке эта шина; приложения к шине 80% максимальной нагрузки, предписанной для транспортного средства, на которое подлежала установке эта шина, и вращения шины со скоростью вращения барабана, составляющей 100 км/час, для измерения сопротивления ее качению.

Результаты оценки показаны в виде значений, проиндексированных относительно значения "100" для Сравнительного примера 1. Меньшее проиндексированное значение представляет меньшее сопротивление качению.

Долговечность

Долговечность была измерена: путем: накачивания каждой из шин с давлением воздуха, которое предписано для каждого транспортного средства, на которое подлежала установке эта шина; приложения к шине максимальной нагрузки, предписанной для транспортного средства, на которое подлежала установке эта шина; проведения над шиной испытания на долговечность на барабане с высокой скоростью, то есть качения шины по барабану при вышеупомянутых условиях и при ступенчатом увеличении скорости со 120 км/час на 10 км/час каждые 5 минут до тех пор, пока не произойдет повреждение шины; записи скорости, на которой произошло повреждение, в качестве значения измерения для оценки долговечности шины. Результаты оценки показаны в виде значений, проиндексированных относительно значения "100", представляющего скорость, на которой произошло повреждение в шине Сравнительного примера 3. Большее проиндексированное значение представляет лучшую долговечность.

Движущая сила при повороте

Движущая сила при повороте каждой тестовой шины была измерена посредством использования аппарата для испытания шин, относящегося к плосколенточному типу, для измерения характеристик при повороте этой шины при том давлении воздуха и под той максимальной нагрузкой, которые, соответственно, предписаны для каждого транспортного средства, на котором подлежала установке эта шина, при скорости вращения барабана, составляющей 100 км/час.

Измеренные таким образом значения движущей силы при повороте были преобразованы в значения, проиндексированные относительно значения движущей силы при повороте, принятого за "100", для шины Сравнительного примера 3. Более высокое проиндексированное значение представляет более высокую и, таким образом, более предпочтительную движущую силу при повороте.

Износостойкость

Износостойкость каждой тестовой шины была определена посредством: пробега шиной 30000 км на испытательной машине барабанного типа со скоростью 80 км/час при том давлении воздуха и под той максимальной нагрузкой, которые, соответственно, предписаны для каждого транспортного средства, на котором подлежала установке эта шина; и измерения, в качестве значения износостойкости, глубины канавки, остающейся после этого пробега по барабану. Измеренные таким образом значения износостойкости были преобразованы в значения, проиндексированные относительно значения износостойкости, принятого за "100", для шины Сравнительного примера 3. Более высокое проиндексированное значение представляет лучшую износостойкость.

Относящиеся к данным вопросам характеристики и результаты оценки соответствующих тестовых шин показаны в Таблице 4.

Из Таблицы 4 понятно, что шины Примеров: с 1 по 5, все как одна продемонстрировали более низкое значения сопротивления качению и лучшие или более высокие значения долговечности, движущей силы при повороте и износостойкости, чем шины Сравнительных примеров 1 и 3.

Кроме того, из сравнения Примера 2 со Сравнительным примером 2 в Таблице 4 понятно, что шина Примера 2, в которой было оптимизировано соотношение SW (ширины поперечного сечения) и OD (наружного диаметра), демонстрирует более низкое значение сопротивления качению и лучшие или более высокие значения долговечности, движущей силы при повороте и износостойкости, чем шина Сравнительного примера 2.

И еще, в дополнение к этому, из сравнения Примера 2 со Сравнительным примером 4 в Таблице 4 понятно, что шина Примера 2, в которой отношение было оптимизировано отношение L_CR/TW, демонстрирует более низкое значение сопротивления качению и лучшие или более высокие значения долговечности, движущей силы при повороте и износостойкости, чем шина Сравнительного примера 4.

Изобретение относится к автомобильной промышленности. Ширина (SW) поперечного сечения и наружный диаметр (OD) отрегулированы в соответствии с некоторым надлежащим соотношением SW-OD, и оптимизирована конфигурация участка короны этой шины. SW/OD≤0,26 в случае, когда SW<165 (мм), и в случае, когда SW≥165 (мм), SW и OD удовлетворяют формуле: OD≥2,135×SW+282,3. Технический результат - повышение долговечности и улучшение износостойкости шины при повышенной эффективности использования топлива. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 6 ил., 4 табл.

1. Пневматическая радиальная шина для пассажирского транспортного средства, имеющая каркас, состоящий из слоев в виде радиально расположенного корда каркаса и выполненный в тороидальной форме в поперечном направлении по отношению к паре бортовых участков, брекер, состоящий, по меньшей мере, из одного брекерного слоя, и, по меньшей мере, один усиливающий брекер слой в виде покрытого резиной кордового слоя, простирающегося в направлении окружности шины, причем брекер и усиливающий брекер слой расположены на внешней, в радиальном направлении шины, стороне каркаса, отличающаяся тем, что
при условии, что SW и OD представляют соответственно ширину поперечного сечения и наружный диаметр шины, SW/OD≤0,26 в случае, когда SW<165 (мм); и в случае, когда SW≥165 (мм), SW и OD удовлетворяют формуле OD≥2,135×SW+282,3; и
при условии, что в поперечном разрезе в направлении ширины шины: m1 является визуальной линией, проходящей через точку (Р) на поверхности протектора в экваториальной плоскости шины и простирающейся параллельно направлению ширины шины; m2 является визуальной воображаемой линией, проходящей через край (Е) контакта с грунтом и простирающейся параллельно направлению ширины шины; L_CR является расстоянием, в радиальном направлении шины, между линией m1 и линией m2; и TW является шириной протектора шины, отношение L_CR/TW≤0,045.

2. Шина по п.1, отличающаяся тем, что SW/OD≤0,24.

3. Шина по п.1, отличающаяся тем, что модуль Юнга для корда в усиливающем брекер слое составляет ≥15000 мегапаскалей.

4. Шина по п.1, отличающаяся тем, что каждый брекерный слой представляет собой наклонный брекерный слой, включающий в себя корд брекера, простирающийся под углом ≥45° по отношению к направлению окружности шины, при этом брекер составлен из множества наклонных брекерных слоев, причем корд брекера одного наклонного брекерного слоя пересекает поочередно корд брекера другого наклонного брекерного слоя.

5. Шина по п.1, отличающаяся тем, что отношение W1/W2 ширины (W1), в направлении ширины шины, усиливающего брекер слоя к ширине (W2), в направлении ширины шины, брекерного слоя ремня, имеющего самую малую ширину среди указанных, по меньшей мере, одного из брекерных слоев, составляющих брекер, удовлетворяет выражению 0,8≤W1/W2≤1,05.

6. Пневматическая радиальная шина для пассажирского транспортного средства, имеющая каркас, состоящий из слоев в виде радиально расположенного корда каркаса и выполненный в тороидальной форме в поперечном направлении по отношению к паре бортовых участков, брекер, состоящий из, по меньшей мере, одного брекерного слоя, и, по меньшей мере, один усиливающий брекер слой в виде покрытого резиной кордового слоя, простирающегося в направлении окружности шины, причем брекер и усиливающий брекер слой расположены на внешней, в радиальном направлении шины, стороне каркаса, отличающаяся тем, что
при условии, что SW и OD представляют соответственно ширину поперечного сечения и наружный диаметр шины, SW и OD удовлетворяют формуле OD≥-0,0187×SW²+9,15×SW-380; и
при условии, что в поперечном разрезе в направлении ширины шины: m1 является визуальной линией, проходящей через точку (Р) на поверхности протектора в экваториальной плоскости шины и простирающейся параллельно направлению ширины шины; m2 является визуальной линией, проходящей через край (Е) контакта с грунтом и простирающейся параллельно направлению ширины шины; L_CR является расстоянием, в радиальном направлении шины, между линией m1 и линией m2; и TW является шириной протектора шины, отношение L_CR/TW≤0,045.

7. Шина по п.6, отличающаяся тем, что SW/OD≤0,24.

8. Шина по п.6, отличающаяся тем, что модуль Юнга для корда в усиливающем брекер слое составляет ≥15000 мегапаскалей.

9. Шина по п.6, отличающаяся тем, что каждый брекерный слой представляет собой наклонный брекерный слой, включающий в себя корд брекера, простирающийся под углом ≥45° по отношению к направлению окружности шины, при этом брекер составлен из множества наклонных брекерных слоев, причем корд брекера одного наклонного брекерного слоя пересекает поочередно корд брекера другого наклонного брекерного слоя.

10. Шина по п.6, отличающаяся тем, что отношение W1/W2 ширины (W1), в направлении ширины шины, усиливающего брекер слоя к ширине (W2), в направлении ширины шины, брекерного слоя ремня, имеющего самую малую ширину среди указанных, по меньшей мере, одного из брекерных слоев, составляющих брекер, удовлетворяет выражению 0,8≤W1/W2≤1,05.