ШИНА И ОТЛИВНАЯ ФОРМА ДЛЯ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ Российский патент 2016 года по МПК B60C11/00 B29C33/42 

Изобретение относится к шинам и отливным формам для их изготовления, в частности к шинам, обладающим отличными характеристиками при эксплуатации на снегу и на льду, а также к отливным формам для их изготовления.

Обычно для улучшения эксплуатационных характеристик шины на снегу и на льду для зимних шин применяли различные приспособления.

Например, в патентном документе 1 описана технология, в которой на каждом протекторном блоке выполняют множество щелевидных дренажных канавок, чтобы увеличить эффективность сцепления с заснеженной дорогой и повысить ходовые характеристики на покрытой льдом и снегом дороге (обледенелой и/или заснеженной дороге).

Кроме того, в патентном документе 2 описана технология, которая относится к шине, протектор которой содержит верхний слой резины и основной слой резины, так называемая двухслойная конструкция, в соответствии с которой улучшают отвод воды, используя для верхнего слоя резины пенорезину, чтобы улучшить ходовые характеристики такой шины на обледенелой и заснеженной дороге.

Более того, например, в патентном документе 3 описана технология, которая относится к свойству поверхности протектора шины, в соответствии с которой повышают неровность поверхности протектора и силу трения между поверхностью шины и поверхностью дороги путем выполнения на поверхности шины выступов, имеющих заостренный конец, чтобы улучшить ходовые характеристики такой шины на обледенелой и заснеженной дороге.

Патентный документ 1: JP 2002-192914 A

Патентный документ 2: JPH 11-301217 A

Патентный документ 3: JP 2009-67378 A

Тем не менее, при использовании технологии в соответствии с патентным документом 1, в соответствии с которой на протекторных блоках выполняют щелевидные дренажные канавки, возникает задача, заключающаяся в том, что увеличенное число щелевидных дренажных канавок в каждом протекторном блоке снижает жесткость блока, так что блоки склонны к сплющиванию. Это сокращает пятно контакта и снижает ходовые характеристики такой шины на обледенелой и заснеженной дороге.

Кроме того, технология в соответствии с патентным документом 2, в которой применяют пенорезину в качестве верхнего слоя резины, может снизить жесткость всех протекторных блоков, а износостойкость шины не обязательно будет удовлетворительной.

Более того, применяя технологию в соответствии с патентным документом 3, когда на поверхности протектора выполняют выступы с заостренными концами, иногда можно не получить желаемых характеристик из-за низкой жесткости выступов. В этом случае под действием большой нагрузки, например, когда возрастает нагрузка на передние шины при резком торможении транспортного средства, выступы разрушаются. То есть в этой технологии выполнения выступов с заостренными концами на поверхности протектора, как показано на фиг. 1В, в результате того, что выступ 2 разрушается при контакте с поверхностью дороги, объем пустого пространства для отвода воды сокращается, а затем снижается водоотвод, и в некоторых случаях нельзя достичь желаемых характеристик на обледенелой и заснеженной дороге. Поэтому для упомянутого документа есть место для даже большего улучшения характеристик. Более того, в результате выполненных изобретателем дополнительных исследований шин, к которым применили описанные в патентном документе 1-3 технологии, было установлено, что для обычных шин имеет место проблема, хотя причина неизвестна, заключающаяся в том, что если шина новая, то нельзя достичь адекватных характеристик на обледенелой и заснеженной дороге. Таким образом, есть место для улучшения характеристик шин на обледенелой и заснеженной дороге, особенно для новых шин, как описано в патентном документе 1-3.

Главная задача изобретения заключается в создании шины, обладающей улучшенными характеристиками на обледенелой и заснеженной дороге, и отливной формы, применяемой для изготовления (формирования) такой шины.

В поисках решения вышеупомянутой задачи изобретатель провел исследования.

В результате было установлено, что формирование микроструктур на поверхности протектора может сдержать сокращение жесткости протекторного блока и отвода воды и может даже еще больше улучшить характеристики на обледенелой и заснеженной дороге, а также позволяет получить адекватные характеристики на обледенелой и заснеженной дороге, даже если шина новая.

Изобретение было сделано на основании вышеприведенных выводов, а признаки, характеризующие изобретение, следующие.

Шина в соответствии с изобретением включает в себя поверхность протектора, по меньшей мере, частично выполненную с множеством выступов, имеющих выпуклую форму, направленных радиально наружу относительно шины, причем если смотреть в направлении ширины шины, то каждый выступ обладает формой поперечного сечения, при этом упомянутая форма поперечного сечения является частью синусоидальной волны.

Таким образом, если поверхность протектора (поверхность, которая вступает в контакт с поверхностью дороги), по меньшей мере, частично выполнена с множеством выступов, имеющих выпуклую форму, направленных радиально наружу относительно шины, то становится возможным увеличить силу трения между поверхностью дороги и поверхностью протектора, чтобы улучшить характеристики шины на обледенелой и заснеженной дороге.

Кроме того, так как форма выступов на виде шины в разрезе по направлению вдоль ширины шины представляет собой форму, образующую часть синусоидальной волны, выступы обладают высокой жесткостью, и гарантируется отвод воды. Здесь применяемое выражение "синусоидальная волна" означает форму волны, показанную на фиг. 8А, В, где периодически возникают пики 61. Высота С и ширина В пиков 61 может быть различной среди пиков 61. Кроме того, выражение "образует часть синусоидальной волны" означает, что каждый из выступов на виде шины в разрезе по направлению вдоль ширины (форма контура) имеет форму, соответствующую одному из пиков 61. Более того, форма выступов в этом изобретении может быть различной, такой как форма в виде усеченного конуса или усеченной пирамиды с трапециевидным поперечным сечением, как показано на фиг. 7A, цилиндрическая и призматическая форма с прямоугольным поперечным сечением, как показано на фиг. 7B, или с поперечным сечением в виде усеченной сферы.

Кроме того, отливная форма для изготовления шины включает в себя поверхность для формирования протектора, по меньшей мере, частично выполненную с множеством впадин, причем если смотреть в направлении ширины шины, то каждая впадина обладает формой поперечного сечения, при этом упомянутая форма поперечного сечения является частью синусоидальной волны. Таким образом, благодаря выполнению, по меньшей мере, на части поверхности для формирования протектора отливной формы множества впадин, которые имеют форму, образующую часть синусоидальной волны, можно выполнить шину, обладающую отличными характеристиками на обледенелой и заснеженной дороге, содержащую множество выпуклостей, по меньшей мере, на части поверхности протектора, вид которых на поперечном сечении шины в направлении ширины представляет собой часть синусоидальной волны.

Здесь применяемое выражение "синусоидальная волна" означает форму волны, показанную на фиг. 8А, В, где периодически возникают пики 61 высотой С и шириной В, которые могут быть различными для пиков 61. Кроме того, выражение "образует часть синусоидальной волны" означает, что каждый из выступов на виде шины в разрезе вдоль направления по ширине (форма контура) имеет форму, соответствующую одному из пиков 61. Таким образом, если форма контуров впадин на виде в разрезе шины по направлению ширины соответствует одному из пиков 61, то, так как формы впадин переносятся на поверхность протектора, можно выполнить множество выступов, соответствующих одному из пиков 61, если смотреть на поверхность протектора в направлении ширины шины. Кроме того, в изобретении форма впадин отливной формы может быть различной, такой как форма в виде усеченного конуса или усеченной пирамиды с трапециевидным поперечным сечением, как показано на фиг. 7A, цилиндрическая и призматическая форма с прямоугольным поперечным сечением, как показано на фиг. 7B, или форма с поперечным сечением в виде усеченной сферы.

Таким образом, в изобретении предложена шина, обладающая отличными характеристиками на обледенелой и заснеженной дороге, а также отливная форма, приспособленная для изготовления такой шины.

На фиг. 1A приведен схематический вид в разрезе, показывающий поверхность протектора обычной шины, а на фиг. 1B приведен схематический вид в разрезе, показывающий, как под нагрузкой поверхность протектора шины контактирует с поверхностью дороги.

На фиг. 3 приведен вид в разрезе, если смотреть по направлению ширины шины, показывающий шину в соответствии с вариантом осуществления изобретения.

На фиг. 3А, В приведены частичные виды, схематично показывающие в увеличенном масштабе форму поверхности протектора шины в соответствии с вариантом осуществления изобретения, при этом на фиг. 3A показан вид в плане, а на фиг. 3B показан вид в разрезе вдоль направления по ширине шины.

На фиг. 4 приведена репродукция SEM-изображения (изображения, полученного сканирующим электронным микроскопом), показывающая поверхность протектора шины в соответствии с примером из настоящей заявки.

На фиг. 5 приведен частичный вид в перспективе, схематически показывающий часть отливной формы для шины в соответствии с изобретением.

На фиг. 6А, В приведены частичные виды, схематично показывающие в увеличенном масштабе форму поверхности для формирования протектора отливной формы, изображенной на фиг. 5; при этом на фиг. 6A показан вид в плане, а на фиг. 6B показан вид в разрезе вдоль направления по ширине шины.

На фиг. 7А-С показаны другие примеры, частично изображающие форму поверхности протектора шины в соответствии с изобретением.

На фиг. 8А-С приведены пояснительные виды, показывающие форму выступов.

На фиг. 9А, В приведены пояснительные виды, показывающие изменение пятна контакта участка выступа при торможении и в стационарном состоянии.

Далее приведено описание шины и отливной формы для шины в соответствии с изобретением. Шина в соответствии с изобретением отличается поверхностью протектора (поверхностью, которая контактирует с поверхностью дороги), по меньшей мере, частично выполненную с заданной микроструктурой, так чтобы придать поверхности протектора определенные свойства. Отливную форму для шины в соответствии с изобретением применяют для изготовления шины в соответствии с изобретением, и она включает в себя внутреннюю поверхность отливной формы, в частности поверхность для формирования протектора, по меньшей мере, частично выполненную с заданной микроструктурой, так чтобы придать поверхности для формирования протектора определенные свойства.

Шина

На фиг. 3 приведен вид в разрезе вдоль направления ширины шины, показывающий шину в соответствии с вариантом осуществления изобретения.

Как показано на фиг. 2, шина 20 настоящего варианта осуществления включает в себя пару участков 4 закраины, пару боковых стенок 5, проходящих радиально наружу от пары участков 4 закраины, и участок 6 протектора, проходящий между боковыми стенками 5.

Шина 20 настоящего варианта осуществления включает в себя каркас 7, проходящий в тороидальной форме между парой сердечников 4а борта шины, и брекерный пояс 8, сформированный двумя слоями брекерного пояса 8а и 8b, расположенными снаружи от каркаса 7 в радиальном направлении. Кроме того, резина протектора, изготовленная не из микропористой резины, нанесена снаружи от брекерного пояса 8.

Как отмечалось выше, шина 20 включает в себя поверхность протектора, по меньшей мере, частично (или целиком в этом варианте осуществления) выполненную с заданными микровыступами. В частности, как показано на фиг. 3A, где изображен увеличенный вид в плане поверхности 6а протектора, на фиг. 3B, где приведен увеличенный вид поверхности 6а протектора сбоку в разрезе по ширине, и на фиг. 4, где приведено SEM-изображение поверхности протектора, шина в соответствии с настоящим вариантом осуществления включает в себя поверхность протектора, выполненную с множеством выступов 9, которые имеют выпуклую форму в радиальном направлении шины, по всей поверхности протектора. Форма выступов 9 на виде шины в разрезе направлении вдоль ширины шины представляет собой форму, образующую часть синусоидальной волны.

Благодаря тому, что на поверхности протектора шины 20 выполнено множество выступов 9, можно сдержать снижение способности отвода воды и сокращение жесткости протекторных блоков, а также существенно улучшить характеристики шины на обледенелой и заснеженной дороге.

То есть множество выступов 9, выполненных на поверхности протектора, делают возможным удаление водяной пленки, которая возникает, когда шина находится на земле, используя зазор между дорогой и поверхностью протектора (т.е. демонстрирует отвод воды). Кроме того, можно увеличить силу трения между поверхностью дороги и поверхностью протектора, чтобы улучшить характеристики шины на обледенелой и заснеженной дороге.

Также можно улучшить свойство по отводу воды, гарантируя канал для отвода воды. Это происходит, потому что форма выступов 9 на виде в разрезе вдоль направления по ширине шины образует часть синусоидальной волны, поэтому жесткость выступов 9 достаточно высока, чтобы сохранять свою форму даже под воздействием большой нагрузки.

В случае этой шины 20 нет необходимости ни выполнять избыточное число щелевидных дренажных канавок на поверхности ее протектора, ни использовать пенорезину в качестве резины для протектора, так как улучшение водоотвода, характеристик на обледенелой и заснеженной дороге уже достигнуто путем формирования на поверхности протектора выступов 9, имеющих заданную форму.

Шина 20 позволяет продемонстрировать достаточные характеристики на обледенелой и заснеженной дороге, даже если шина является новой (не бывшей в употреблении), хотя причины этого не ясны.

Поэтому, используя шину 20, можно сдержать снижение отвода воды и сокращение жесткости протекторного блока, и даже если шина новая, в достаточной мере улучшить характеристики шины на обледенелой и заснеженной дороге.

Форма выступов 9 шины 20 предпочтительно является полусферической. Причина этого заключается в том, что полусферические выступы 9 почти не сминаются и позволяют гарантировать отвод воды.

Кроме того, высота Н выступов 9, выполненных на поверхности протектора, предпочтительно составляет 1-50 мкм. Если высота Н выступов 9 превосходит 1 мкм, то между выступами 9 гарантируют достаточный объем пустого пространства, что позволяет улучшить водоотвод. Если высота Н выступов 9 менее 50 мкм, то увеличивается жесткость выступов 9, что позволяет гарантировать достаточный отвод воды.

Высота выступов 9 - это расстояние между первой мнимой плоскостью, перпендикулярной радиальному направлению шины, которая проходит через дальний конец (внешний в радиальном направлении конец) выступа 9, и второй мнимой плоскостью, которая является ближайшей к первой мнимой плоскости среди всех мнимых плоскостей, перпендикулярных радиальному направлению шины, и контактирующих с внешним контуром выступа 9.

Высоту выступа 9 измеряют с помощью SEM или микроскопа.

В соответствии с изобретением для шины, включающей в себя поверхность протектора, по меньшей мере, частично выполненную с множеством выступов, предпочтительно, чтобы отношение площади S2 пятна контакта при весовой нагрузке, составляющей 5,7 кН, к площади S1 пятна контакта при весовой нагрузке, составляющей 4,3 кН, S2/S1, было не меньше чем 1,10, и не больше чем 1,40.

В общем известно, что весовая нагрузка на поверхность протектора при торможении транспортного средства, на котором установлены шины (например, 5,7 кН), больше, чем весовая нагрузка при отсутствии торможения (например, 4,3 кН). Поэтому весовая нагрузка на небольшие выступы 9 во время торможения транспортного средства также больше, чем весовая нагрузка при отсутствии торможения, и, таким образом, сжатие выступов 9 по направлению ширины шины во время торможения транспортного средства становится больше, чем при отсутствии торможения. На фиг. 9A показан увеличенный вид в разрезе микровыступов 9, где сечение провели вдоль ширины шины, при отсутствии торможения в соответствии с изобретением. Площадь пятна контакта кончика микровыступа 9 при отсутствии торможения обозначена через s1. На фиг. 9B показан увеличенный вид в разрезе микровыступов 9, где сечение провели вдоль ширины шины, во время торможения в соответствии с изобретением. Площадь пятна контакта кончика микровыступа 9 во время торможения обозначена через s2. Тогда, если шина переходит из состояния при отсутствии торможения в состояние торможения, то s2 значительно больше по сравнению с s1. Если область, образующую поверхность протектора при отсутствии торможения и при торможении, обозначить как область R, общую площадь пятна контакта (при отсутствии торможения) вершин множества микровыступов 9, выполненных в области R, обозначить через S1, а общую площадь пятна контакта (при торможении) обозначить через S2, то предпочтительно, чтобы для шины 20 в соответствии с настоящим вариантом осуществления отношение площади S2 пятна контакта при торможении к площади S1 пятна контакта при отсутствии торможения (S2/S1) становилось значительно больше с увеличением прикладываемой нагрузки. Особенно предпочтительно, чтобы отношение S2/S1 принимало значение в диапазоне от 1,10 до 1,40. Это выполняется благодаря скругленной форме кончика микровыступа 9.

При измерении площади пятна контакта сначала измеряли распределение контактного давления поверхности протектора тестовой шины путем установки ее на стол измерительного устройства, на котором расположен датчик давления и/или сенсорный коврик. Затем вычисляли площадь области, на которой значение давления превосходит заданный порог (0 кН) в заданной области R, представляющей собой поверхность протектора, как во время торможения, так и при отсутствии торможения. Площадь определяли как площадь пятна контакта.

Как отмечалось выше, при конфигурации, когда площадь контакта значительно увеличивается во время торможения по сравнению со стационарным состоянием, сила трения между шиной и обледенелой и/или заснеженной поверхностью дороги значительно увеличивается вместе с увеличением площади контакта во время торможения по сравнению с состоянием при отсутствии торможения. В результате можно улучшить тормозную характеристику на обледенелой и/или заснеженной дороге, сохраняя при этом ходовые характеристики. То есть, если отношение S2/S1 не меньше 1,0, то во время торможения площадь пятна контакта может достаточно увеличиться по сравнению с состоянием при отсутствии торможения, и, таким образом, можно адекватно в достаточной мере улучшить тормозную характеристику на обледенелой и/или заснеженной дороге.

Если отношение S2/S1 не превосходит 1,40, то поддерживается равномерность контактного давления, так что можно сохранить стабильное поведение транспортного средства. По той же причине более предпочтительно, чтобы отношение S2/S1 лежало в диапазоне от 1,10 до 1,3.

При измерении "площади пятна контакта" сначала шину устанавливают на применяемый обод, заданный в стандартах JATMA или подобных, заполняют воздухом до максимального давления, заданного в тех же стандартах, в соответствии с размером шины, а затем измеряют распределение контактного давления, устанавливая тестовую шину на стол измерительного устройства, на котором расположен датчик давления и/или сенсорный коврик. Выражение "площадь пятна контакта" определяется как площадь области, в которой контактное давление превосходит заданное пороговое значение (0 кПа), которая является частью области, представляющей собой поверхность протектора и во время торможения, и при отсутствии торможения, на которой выполнено множество выступов.

Предпочтительно, чтобы неровность Rz, усредненная по десяти точкам, поверхности протектора, образующей полусферический выступ, составляла 1,0-50 мкм.

Причина заключается в том, что, если Rz не меньше 1,0 мкм, то можно гарантировать наличие зазора для отвода воды, с другой стороны, если Rx не превосходит 50 мкм, то можно гарантировать площадь контакта с поверхностью дороги. При таких значениях можно дополнительно улучшить характеристики на обледенелой и/или заснеженной дороге.

Выражение "неровность Rx, усредненная по десяти точкам" определяется как значение, измеренное в соответствии с положениями JIS В 0601 (1994) и полученное при условии, что исходная длина равна 0,8 мм, а длина оценки равна 4 мм.

Предпочтительно, чтобы средний интервал S между локальными вершинами выступов 9, выполненных на поверхности протектора шины, составлял 5,0-100 мкм.

Причина этого заключается в том, что, если интервал S превосходит 5,0 мкм, то можно гарантировать наличие пространства для отвода воды, а если интервал S меньше 100 мкм, то можно гарантировать площадь контакта с дорогой. При таких значениях можно дополнительно улучшить характеристики шины на обледенелой и/или заснеженной дороге.

В свою очередь, выражение "средний интервал между локальными вершинами" определяется как значение, измеренное в соответствии с положениями JIS В 0601 (1994) и полученное при условии, что исходная длина равна 0,8 мм, а длина оценки равна 4 мм.

Вышеупомянутую шину можно изготовить без ограничений, используя отливную форму для шины, описанную ниже, хотя это не является необходимым условием.

Отметим, что формирование шин с использованием описанной ниже отливной формы может быть выполнено обычным способом.

Отливная форма для шины

На фиг. 5 приведен частичный вид в перспективе, схематически показывающий часть отливной формы для шины в соответствии с изобретением.

Как показано на фиг. 5, отливная форма 10 содержит формующую поверхность 11 для вулканизации шины.

В показанном примере эта формирующая поверхность 11 включает в себя поверхность 11а, формирующую протектор, поверхность 11b, формирующую боковую стенку, а также поверхность 11с, формирующую закраину.

Эта формирующая поверхность 11, например, может быть выполнена из алюминия, хотя этим не ограничивают.

Поверхность протектора шины в соответствии с изобретением, обладающую вышеуказанными свойствами, формируют посредством отливной формы 10 для шины, включающей в себя поверхность 11а, формирующую протектор, геометрия которой соответствует свойствам поверхности шины. В частности, как показано на фиг. 6A, на которой приведен увеличенный вид в плане поверхности 11а, формирующей протектор, отливной формы 10 для шины, и на фиг. 6B, на которой приведен увеличенный вид в разрезе вдоль направления по ширине поверхности 11а, формирующей протектор, отливная форма 10 для шины в соответствии с настоящим вариантом осуществления имеет множество выемок по всей поверхности 11а, формирующей протектор, и каждая выемка обладает поперечным сечением, являющимся частью синусоидальной волны, как видно по направлению ширины шины. То есть на этапе вулканизации с использованием отливной формы 10 форма поверхности 11а, формирующей протектор, формы 10 переходит на поверхность протектора в виде формы поверхности протектора шины.

Затем на поверхности протектора изготовленной шины формируют множество выступов 9, поперечное сечение которых образует часть синусоидальной волны, как видно по направлению ширины шины. Таким образом, можно получить шину, обладающую отличными характеристиками на обледенелой и заснеженной дороге.

Ниже приводится пояснение способа формирования поверхности 11а, формирующей протектор, отливной формы 10.

Поверхность 11а, формирующая протектор, может быть выполнена на этапе испускания частиц, на котором частицы специальной формы сталкиваются с поверхностью, формирующей протектор. Отливная форма для шины, изготовленная при выполнении этапа испускания частиц, содержит поверхность, формирующую протектор, на которой имеется множество выемок 12, поперечное сечение которых является частью синусоидальной волны, как видно по направлению ширины, как упоминалось ранее. И поэтому поверхность протектора, которую вулканизируют с использованием этой формы, становится поверхностью, которая содержит множество выступов, поперечное сечение которых образует часть синусоидальной волны, как видно по направлению ширины шины, как упоминалось ранее.

Теперь на этом этапе испускания частиц поверхность 11а, формирующую протектор, (всю поверхность или ее часть) предпочтительно получают путем испускания и сталкивания с ней частиц, сферичность которых не превосходит 15 мкм.

Причина этого заключается в том, что, делая так, на поверхности, формирующей протектор, отливной формы можно получить множество выемок, обладающих желаемым свойством, а также с использованием формы можно получить поверхность протектора, обладающую желаемой геометрией.

Более предпочтительно, чтобы сферичность частиц не превышала 10 мкм. Если сферичность частиц не превосходит 10 мкм, то на поверхности, формирующей протектор, отливной формы можно легко получить множество выемок, обладающих желаемым свойством, и благодаря этому с использованием формы на поверхности протектора шины также можно получить множество выступов, обладающих желаемой геометрией. В результате можно получить шину, обладающую отличными характеристиками на обледенелой и заснеженной дороге.

Предпочтительно, чтобы сферичность частиц была не более 5 мкм.

Это делает более простым образование выемок с желаемыми свойствами на поверхности, формирующей протектор.

Итак, средний размер испускаемых частиц, применяемых на этапе испускания частиц, предпочтительно принимает значения от 10 мкм до 1 мм.

Причина заключается в том, что, если средний размер испускаемых частиц не меньше 10 мкм, то легко получить отливную форму, у которой на поверхности, формирующей протектор, имеется впадина с желаемой геометрией, а также можно предотвратить разлетание испускаемых частиц, когда на этапе испускания частиц их испускают под большим давлением. С другой стороны, если средний размер частиц не превосходит 1 мм, то можно предотвратить преждевременное истирание поверхности отливной формы.

По той же причине предпочтительно, чтобы средний размер испускаемых частиц принимал значение от 20 мкм до 0,7 мм, более предпочтительно от 30 мкм до 0,5 мм.

Здесь "средний размер частиц" определяют следующим образом: фотографируют испускаемые частицы посредством SEM, произвольно выбирают 10 частиц, вычисляют средний диаметр вписанных окружностей и описанных окружностей для каждой из 10 частиц, а затем усредняют их по этим 10 частицам.

Предпочтительно, чтобы твердость частиц по модифицированной шкале Мооса составляла от 2 до 10. Причина этого заключается в том, что, если твердость по модифицированной шкале Мооса не менее 2, то становится проще сделать отливную форму, у которой на поверхности, формирующей протектор, имеются выемки желаемой формы. С другой стороны, если твердость по модифицированной шкале Мооса не более 10, то можно сократить повреждение отливной формы на раннем этапе.

По той же причине предпочтительно, чтобы твердость частиц по модифицированной шкале Мооса принимала значение от 3,0 до 9,0, а более предпочтительно от 5,0 до 9,0.

Предпочтительно, чтобы твердость частиц по модифицированной шкале Мооса принимала значение от 2,0 до 5,0, более предпочтительно от 3,0 до 5,0.

Кроме того, предпочтительно, чтобы удельная масса частиц составляла от 0,5 до 20. Потому что, если удельная масса частиц не меньше 0,5, то можно предотвратить разлетание частиц при испускании и повысить удобство использования. С другой стороны, если удельная масса частиц не более 20, то можно сократить затраты энергии на ускорение частиц и снизить преждевременное истирание поверхности отливной формы.

По той же причине предпочтительно, чтобы удельная масса частиц принимала значение от 0,8 до 18, а более предпочтительно от 1,2 до 15.

Здесь материал, из которого выполнены частицы, не ограничивают, однако предпочтительно использовать кремний, железо, литую сталь, керамику и т.д.

На этапе испускания частиц предпочтительно испускать частицы на поверхность, формирующую протектор, отливной формы под высоким давлением воздуха от 100 до 1000 кПа в течение от 30 с до 10 мин. Причина заключается в том, что, если частицы испускают под давлением не менее 100 кПа в течение не менее 30 с, то можно сделать всю поверхность, формирующую протектор, желаемой геометрии, с другой стороны, если частицы испускают под давлением не более 1000 кПа в течение не более 10 мин, то можно предотвратить повреждение поверхности, формирующей протектор.

Кроме того, предпочтительно подогнать значение удельной массы частиц и значение давления, под которым их испускают, так чтобы скорость частиц была в диапазоне от 0,3 до 10 м/с, а более предпочтительно от 0,5 до 7 м/с.

В этом случае предпочтительно, чтобы расстояние между соплом, из которого испускают частицы, и отливной формой для шины составляло 50-200 мм.

Здесь под временем испускания частиц понимают время испускания на одну отливную форму. Таким образом, в случае изготовления шины с использованием, например, девяти отливных форм предпочтительно испускать частицы на поверхность, формирующую протектор, одной шины, которую формируют посредством девяти форм, суммарно от 270 с до 90 мин.

Испускание частиц на поверхность, формирующую протектор, одной отливной формы может выполняться, когда оператор смещает место, на которое осуществляют испускание частиц. Делая так, можно более равномерно испускать частицы.

Предпочтительно, чтобы выемка 12 этой отливной формы 10 имела полусферическую форму. Если форма выемки 12 является полусферической, то можно сформировать полусферический выступ 9 на поверхности протектора шины. Формой выемки 12 можно управлять путем регулирования размера частиц, скорости струи и угла испускания частиц.

Кроме того, предпочтительно, чтобы глубина h выемки этой отливной формы 10 принимала значение от 1 до 50 мкм. Если глубина h выемки 12 принимает значение от 1 до 50 мкм, то на поверхности протектора шины можно сформировать выступ 9, высота которого составляет от 1 до 50 мкм. Глубиной h выемки 12 можно управлять путем регулирования скорости испускания частиц. В частности, чем больше скорость испускания частиц, тем большую глубину h можно получить.

Здесь под глубиной выемки 12 понимают расстояние вдоль радиального направления между третьей мнимой плоскостью, которая перпендикулярна радиальной прямой, проходящей через самую глубокую точку (внутренний конец в радиальном направлении) выемки 12, и четвертой мнимой плоскостью, ближайшей к третьей мнимой плоскости среди мнимых плоскостей, которые контактируют с внешним контуром выемки 12, и перпендикулярной радиальной прямой. В этой связи выражение "радиальное направление" означает радиальное направление круглой поверхности, формирующей протектор, то есть направление, соответствующее радиальному направлению шины, формируемой посредством отливной формы 10.

Глубина выемки 12 может быть измерена с помощью SEM и/или микроскопа.

Здесь неровность Rz, усредненная по десяти точкам, поверхности, формирующей протектор, отливной формы принимает значение от 1,0 до 50 мкм. Потому что может быть получена шина, у которой неровность Rz, усредненная по десяти точкам, поверхности протектора принимает значение от 1 до 50 мкм.

Если средний диаметр испускаемых частиц, применяемых на этапе испускания частиц, составляет 50-400 мкм, то можно получить отливную форму для шины, которая содержит поверхность, формирующую протектор, у которой неровность Rz, усредненная по десяти точкам, лежит в вышеуказанном диапазоне.

Предпочтительно, чтобы средний интервал между локальными вершинами выемок поверхности, формирующей протектор, отливной формы составлял 5,0-100 мкм. Потому что средний интервал S между локальными вершинами выступов, образованных на поверхности протектора, у шины составляет 5,0-10 мкм.

Если средний диаметр испускаемых частиц, применяемых на этапе испускания частиц, составляет 50-400 мкм, то можно получить отливную форму для шины, у которой средний интервал S лежит в вышеуказанном диапазоне.

Примеры

Изобретение будет более подробно описано ниже со ссылкой на отдельные примеры, хотя изобретение не ограничено такими примерами.

Изготовление отливной формы для шины

Были изготовлены отливные формы 1-5 для шины, имеющие поверхности, формирующие протектор, свойства которых приведены в Таблице 1. Они были выполнены посредством испускания частиц (керамики) на поверхность, формирующую протектор, отливной формы для шины, изготовленной из алюминия. Условия испускания (давление, скорость и т.д.) изменяли для каждой шины. Характеристики поверхностей, изготовленных поверхностей, формирующих протектор, измеряли с помощью SEM и микроскопа.

Изготовление шины

Шины 1-5, имеющие размер 205/55R16, были выполнены обычным способом с использованием изготовленных отливных форм 1-5 для шины. Геометрию поверхностей, формирующих протектор, у изготовленных шин измеряли с помощью SEM и микроскопа. Результаты приведены в Таблице 2.

Характеристики на обледенелой дороге

Вскоре после изготовления шину устанавливали на применяемый обод, заданный в стандартах JATMA, заполняли воздухом до заданного давления, определенного в тех же стандартах, и устанавливали на транспортное средство. Затем измеряли коэффициент трения при условии, что нагрузка на каждую переднюю шину составляет 4,3 кН, проводили испытания на обледенелой дороге при скорости 30 км/ч. Оценивали коэффициент трения каждой шины на обледенелой дороге, при этом значение этого коэффициента шины 1 принимали за 100. Результат в Таблице 2 показывает, что, чем больше число, тем больший коэффициент трения на обледенелой дороге оно обозначает, и это значит, что получены замечательные характеристики на обледенелой дороге.

Характеристики на заснеженной дороге

Вскоре после изготовления шину устанавливали на подходящий обод, заданный в стандартах JATMA, заполняли воздухом до заданного давления, определенного в тех же стандартах, и устанавливали на транспортное средство. Затем измеряли коэффициент трения при условии, что нагрузка на каждую переднюю шину составляет 4,3 кН, проводили испытания на заснеженной дороге при скорости 30 км/ч. Оценивали коэффициент трения каждой шины на заснеженной дороге, при этом значение этого коэффициента шины 1 принимали за 100. Результаты в Таблице 2 показывает, что чем больше число, тем больший коэффициент трения на заснеженной дороге оно обозначает, и это значит, что получены замечательные характеристики на заснеженной дороге.

Очевидно, что по характеристикам на обледенелой и заснеженной дороге шина в соответствии с изобретением превосходит и обычную и сравниваемую шину.

Промышленная применимость

В соответствии с изобретением можно получить шину, обладающую улучшенными характеристиками на обледенелой и заснеженной дороге, и отливную форму, с помощью которой можно изготовить такую шину.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к шинам для эксплуатации на снегу и льду. Шина содержит поверхность протектора, частично выполненную с множеством выступов. Поперечное сечение выступов является частью синусоидальной волны. По первому варианту диаметр выступов полусферической формы постепенно увеличивается снаружи внутрь в радиальном направлении шины. По второму варианту высота выступов составляет от 1 до 50 мкм, а неровность, усредненная по десяти точкам, сформированная выступами поверхности протектора, составляет от 1 до 50 мкм. Средний интервал между локальными вершинами выступов составляет от 5 до 100 мкм. Отливная форма для шины содержит поверхность, формирующую протектор, частично выполненную с множеством выемок. Достигается улучшение эксплуатационных характеристик на обледенелой и заснеженной дороге за счет формирования микроструктур на поверхности протектора. 3 н. и 1 з.п. ф-лы, 9 ил., 2 табл.

1. Шина, включающая в себя поверхность протектора, по меньшей мере, частично выполненную с множеством выступов, имеющих выпуклую форму наружу шины в радиальном направлении, в которой каждый из выступов имеет форму поперечного сечения, если смотреть в направлении ширины шины, причем указанное поперечное сечение является частью синусоидальной волны, при этом выступы имеют полусферическую форму, а диаметр полусферических выступов постепенно увеличивается снаружи внутрь в радиальном направлении шины, причем отношение площади S2 пятна контакта при весовой нагрузке, составляющей 5,7 кН, к площади S1 пятна контакта при весовой нагрузке, составляющей 4,3 кН, S2/S1, составляет от 1,10 до 1,40.

2. Отливная форма для шины, включающая в себя поверхность, формирующую протектор, по меньшей мере, частично выполненную с множеством выемок, в которой каждая из выемок имеет форму поперечного сечения, если смотреть в направлении ширины шины, причем указанное поперечное сечение является частью синусоидальной волны, причем выемка в пресс-форме имеет полусферическую форму, а диаметр полусферических выемок постепенно увеличивается от нижней стороны выемки к стороне поверхности, образующей поверхность протектора, при этом неровность Rz, усредненная по десяти точкам, сформированная выемками поверхности протектора составляет от 1 до 50 мкм.

3. Отливная форма для шины по п. 2, в которой глубина h выемок составляет от 1 до 50 мкм, а средний интервал S между локальными вершинами выемок составляет от 5 до 100 мкм.

4. Шина, включающая в себя поверхность протектора, по меньшей мере, частично выполненную с множеством выступов, имеющих выпуклую форму наружу шины в радиальном направлении, в которой каждый из выступов имеет форму поперечного сечения, если смотреть в направлении ширины шины, причем указанное поперечное сечение является частью синусоидальной волны, причем высота Н выступов составляет от 1 до 50 мкм, а неровность Rz, усредненная по десяти точкам, сформированная выступами поверхности протектора составляет от 1 до 50 мкм, при этом средний интервал S между локальными вершинами выступов составляет от 5 до 100 мкм.