ПРОТЕКТОР, СОДЕРЖАЩИЙ НАКЛОННЫЕ БЛОКИ Российский патент 2016 года по МПК B60C11/11 B60C11/12 B60C1/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к протектору пневматической шины для движения по зимней дороге и, в частности, протектору для пневматических шин, содержащему блоки, ориентированные, в основном, в наклонном направлении.

Предшествующий уровень техники

Для улучшения сцепления пневматической шины с заснеженной дорогой для зимнего движения, называемой зимней пневматической шиной, известно использование в протекторе резинового материала с малым модулем упругости. Общая жесткость блоков, образующих этот протектор, уменьшена, и их износостойкость также может уменьшиться.

Для увеличения жесткости блоков при сохранении хорошей износостойкости известно формирование протектора с наклонными блоками, образующими угол, превышающий 0° с осевым направлением. Таким образом, каждый блок представляет собой балку, являющуюся более крупной по отношению к нагрузкам, испытываемым этим блоком.

Для увеличения жесткости блоков известно дополнение боковых поверхностей блоков слоем покрывающего материала с модулем упругости, превышающим модуль упругости резинового материала. Однако использование такого покрывающего материала может привести к увеличению шума, вызываемого соударением этого материала с дорогой в процессе движения пневматической шины.

Таким образом, существует необходимость оптимизации компромисса между сцеплением на заснеженной дороге и шумом, вызываемым этой пневматической шиной в процессе движения.

Определения

Под «пневматической шиной» понимают все типы упругих шин с внутренним давлением или нет.

Под «зимней пневматической шиной» («snow tyre» или «winter tyre» на англ.яз.) понимают пневматическую шину, обозначенную оттиском M+S, либо также М.S., либо также M&S на борту пневматической шины. Эта снежная пневматическая шина отличается прежде всего рисунком протектора и резиновой композицией, предназначенной прежде всего для лучшей работы в грязи, в свежем или уплотненном снеге, чем рисунок пневматической шины дорожного типа (на англ.яз. «road tupe type»), предназначенной для движения по незаснеженной дороге.

Под «протектором» пневматической шины понимают количество резинового материала, ограниченного боковыми поверхностями и двумя главными поверхностями, одна из которых предназначена для осуществления контакта с дорогой, когда пневматическая шина катится.

Под «поверхностью качения» понимают поверхность, образованную точками протектора пневматической шины, которые входят в контакт с дорогой, когда пневматическая шина катится.

Под «блоком» понимают элементы рельефа, ограниченные вырезами («cut-out»), то есть канавками («groove» на англ.яз.) и/или разрезами («sipe» на англ.яз.).

Под «углом» контактной поверхности блока понимают сектор, ограниченный двумя сторонами контактной поверхности блока. Эти две стороны пересекаются для образования угла. Этот угол может быть острым, скругленным, скошенным или иным.

Под «канавкой» понимают вырез, поверхности материала которого не соприкасаются в обычных условиях движения. Обычно ширина канавки превышает или равна 2 мм.

Под «разрезом» понимают выемку, поверхности материала которой соприкасаются при обычных условиях движения. Обычно, ширина разреза меньше 2 мм.

Под «модулем упругости» упругого материала понимают отношение между изменением напряжения и изменением деформации, когда этот материал подвергается усилиям сжатия или растяжения.

Под «радиальным напряжением» понимают напряжение, которое перпендикулярно оси вращения пневматической шины (это направление соответствует направлению толщины протектора).

Под «осевым направлением» понимают направление, параллельное оси вращения шины.

Под «окружным направлением» понимают направление, касательное кругу с центром на оси вращения.

Под «наклонным положением» понимают направление, которое включает одновременно осевую составляющую и окружную составляющую, которые являются ненулевыми.

Сущность изобретения

Изобретение касается протектора из резинового материала для пневматической шины для зимнего движения, этот протектор содержит множество блоков высотой Н, при этом каждый блок содержит контактную поверхность, предназначенную для осуществления контакта с дорогой в процессе движения пневматической шины, и, по меньшей мере, боковую поверхность, покрытую слоем покрывающего материала, по меньшей мере, на 50% своей поверхности. Блок содержит зону атаки, предназначенную для осуществления начала контакта с дорогой в процессе движения пневматической шины, при этом блок имеет такое направление наклонного растяжения, что зона атаки этого блока является углом атаки. Боковая поверхность содержит непокрытую покрывающим материалом часть, причем этот покрывающий материал имеет модуль упругости, превышающий модуль упругости резинового материала блока, при этом непокрытая часть простирается от угла атаки, по меньшей мере, на 1/3 высоты блока.

Блок протектора пневматической шины вначале касается земли на уровне угла атаки. Условия, в которых осуществляется этот контакт, определяют интенсивность шумов при движении пневматической шины.

В изобретении предлагается не размещать покрывающий материал на угле атаки контактной поверхности. Таким образом, блок остается достаточно упругим на уровне этого угла для ограничения интенсивности шумов, вызываемых повторяющимися контактами с дорогой. Кроме того, так как боковые поверхности блока покрыты, по меньшей мере, на 50% их поверхности покрывающим материалом, это поддерживает общую жесткость блока, что гарантирует хорошее сцепление пневматической шины на заснеженной дороге.

В варианте осуществления разрезы расположены на контактной поверхности блока от угла атаки.

Изобретение позволяет придать больше гибкости углу атаки контактной поверхности. Таким образом, еще больше уменьшают шумы, возникающие при контакте этого угла с дорогой.

В варианте воплощения разрез имеет изменяемую глубину в блоке, причем глубина этого разреза увеличивается, когда он удаляется от угла атаки.

Изменяя глубину разреза, поддерживают определенную жесткость блока вблизи угла атаки. Исключают, таким образом, сильное разрушение этого блока в области этого угла под действием повторяющихся контактов с дорогой.

В предпочтительном варианте изобретения покрывающий слой включает покрывающий эластомерный материал, динамический модуль среза G* которого, подвергнутый максимальному переменному напряжению в 0,7 МПа, с частотой 10 Гц и температуре -10°С, превышает 200 МПа и, предпочтительно, превышает 300 МПа.

Краткое описание чертежей

В дальнейшем изобретение поясняется нижеследующим описанием, не являющимся ограничительным, со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:

- фиг. 1 схематично представляет частичный вид протектора пневматической шины в соответствии с изобретением;

- фиг. 2 изображает вид в изометрии блока протектора по фиг. 1 в соответствии с первым вариантом воплощения изобретения;

- фиг. 3 изображает вид в изометрии блока протектора по фиг. 1 в соответствии со вторым вариантом воплощения изобретения;

- фиг. 4 изображает вид в разрезе блока по фиг. 3 по длине разреза, который выполнен в блоке;

- фиг. 5 изображает вид в изометрии блока протектора по фиг. 1 в соответствии с третьим вариантом осуществления изобретения.

В нижеследующем описании одинаковые, по существу, элементы обозначены одинаковыми позициями.

Фиг. 1 схематично представляет частичный вид протектора 1 в соответствии с изобретением. Этот протектор содержит множество рельефных блоков 3. Блоки 3 в данном случае имеют общую параллелепипедную форму, простирающиеся, в основном, в наклонном направлении растяжения J. Это направление растяжения J образует ненулевой угол относительно окружного направления Х и относительно осевого направления Y (угол Ψ). Блок 3 содержит зону атаки 9, которая является частью блока, которая первой входит в контакт с дорогой, когда пневматическая шина движется в направлении движения R (направление, противоположное направлению Х). Эта зона атаки 9 образует в данном случае угол атаки.

Фиг. 2 изображает вид в перспективе блока 3 по фиг. 1 по первому варианту воплощения изобретения. Этот блок 3 имеет высоту Н и длину L. В частности, блок 3 содержит боковые поверхности 5а, 5b и контактную поверхность 7, связывающую боковые поверхности 5а, 5b. Среди этих боковых поверхностей различают продольные поверхности 5а и поперечные поверхности 5b, которые в данном случае перпендикулярны продольным поверхностям 5а. Продольные поверхности 5а простираются, в основном, в длину блока 3, то есть в наклонном положении J.

Каждая боковая поверхность 5а, 5b покрыта слоем 9 покрывающего материала, по меньшей мере, на 50% поверхности стороны. Покрывающий материал имеет хорошие характеристики жесткости, то есть хорошую способность сопротивляться эластичной деформации под действием давления и/или среза.

В особенности, покрывающий материал имеет модуль упругости, превышающий модуль упругости резинового материала, из которого образован блок 3. Таким покрывающим материалом является, например, эластомерный материал, динамический модуль среза G* которого, подвергаемый максимальному переменному нагружению в 0,7 МПа при частоте 10 Гц и температуре -10°С, превышает 200 МПа и, предпочтительно, превышает 300 МПа. В настоящем документе термины «модуль упругости G′» и «модуль вязкости G′′» описывают динамические свойства, хорошо известные специалистам. Эти свойства измерены на вискоанализаторе типа Metravib VA4000 на отлитых образцах из сырых компонентов. Использованы образцы, такие, как описаны в норме ASTM D 5992-96 (версия, опубликованная в сентябре 2006 года, первоначально принятая в 1996 году) на фиг. Х2.1 (вариант кольцевой реализации). Диаметр образца составляет 10 мм (он, таким образом, имеет кольцевое сечение в 78,5 мм²), толщина каждой из частей резиновой композиции составляет 2 мм, что дает отношение «диаметр к толщине», равное 5 (в противовес норме ISO 2856, упомянутый в норме ASTM, параграф Х2.4, который уточняет величину d/L, равную 2). Регистрируют отклик образца резиновой вулканизированной композиции, подвергнутой простой переменной синусоидальной нагрузке на срез при частоте в 10 Гц. Образец нагружается на синусоидальный срез при 10 Гц при приложенной нагрузке (0,7 МПа) симметрично вокруг положения равновесия. Измерение осуществляется в процессе линейного нарастания температуры на 1,5° в мин от температуры Tmin, меньшей температуры стеклования (Tg) материала, до температуры Tmax, которая может соответствовать резиновой плоской части графика материала. Перед началом измерения образец стабилизируют при температуре Tmin в течение 20 мин для получения равномерной температуры в толще образца. Полученный результат является модулем упругости динамического среза (G′) и модулем вязкости среза (G′′) при выбранных температурах (в данном случае, 0°, 5° и 20°С). «Комплексный модуль» определяется как абсолютная величина общей суммы эластичного модуля G′ и модуля вязкости G′′:

В варианте воплощения эластомерный материал покрывающего слоя включает композицию, по меньшей мере, диенового эластомера, очень сильно насыщенного серой, такого, как эбонит.

В другом варианте воплощения покрывающий слой содержит совокупность волокон, например, объемную совокупность волокон, образующую фетр. Фетровые волокна могут быть выбраны в группе текстильных волокон, минеральных волокон и их смеси. Отметим также, что волокна этого фетра могут быть выбраны среди текстильных природных волокон, например, в группе волокон шелка, хлопка, бамбука, целлюлозы, шерсти и их смесей.

В другом варианте воплощения эластомерный материал покрывающего слоя содержит композицию на основе, по меньшей мере, термопластичного полимера, такого, как полиэтилентерефталат (РЕТ). Такой полимер может иметь модуль Юнга, превышающий 1 ГПа.

Отмечается также, что блок 3 содержит часть 11, не покрытую покрывающим материалом. Эта часть 11 простирается по боковым сторонам 5а, 5b блока, обрамляя угол атаки 9.

Фиг. 3 представляет вариант воплощения, в котором непокрытая часть 11 блока образована двумя треугольниками. Эти треугольники размещены соответственно на боковых сторонах 5а, 5b блока, обрамляя угол атаки 9.

В варианте воплощения по фиг. 3 блок 3 содержит также разрез 13, простирающийся по контактной поверхности 7 блока от угла атаки 9. Этот разрез образует угол θ c продольной кромкой 15. Эта кромка 15 образована стыком контактной стороны 7 с продольной стороной 5а блока. Угол θ в данном случае составляет от 30° до 60°.

Как вариант, глубина этого разреза 13 в блоке является изменяемой. Например, эта глубина увеличивается по мере удаления от угла атаки 9. Фиг. 4 изображает такой вариант. Конкретнее, фиг. 4 представляет вариант, в котором глубина разреза равномерно увеличивается по кривой 17.

Фиг. 5 представляет третий вариант воплощения, в котором блок 3 содержит основной разрез 19 и четыре вторичных разреза 21, 22, 23, 24, простирающихся соответственно от четырех углов блока 3. Основной разрез 19 размещен частично по длине блока 3, по меньшей мере, на 60% длины этого блока 3, таким образом, этот основной разрез имеет два конца 25, 26. Каждый конец 25, 26 основного разреза связан с двумя вторичными разрезами 21, 22, 23, 24. Отметим здесь, что в примере по фиг. 5 каждая боковая сторона 5а, 5b содержит одну или несколько частей, не покрытых покрывающим материалом.

Изобретение не ограничено описанными и представленными примерами и в него могут быть внесены различные модификации без выхода за его рамки.

Изобретение относится к автомобильной промышленности и касается протектора зимней шины. Протектор содержит множество блоков (3) высотой Н. Каждый блок содержит контактную поверхность (7), предназначенную для обеспечения контакта с дорогой в процессе движения пневматической шины, и, по меньшей мере, боковую поверхность (5а, 5b). Эта боковая поверхность покрыта слоем (10) покрывающего материала, по меньшей мере, на 50% поверхности. Блок содержит зону атаки, предназначенную для осуществления первичного контакта с дорогой в процессе движения пневматической шины. Этот блок (3) имеет наклонное направление растяжения (J), так что зона атаки этого блока является углом атаки (9). Блок (3) содержит, кроме того, часть (11), не покрытую покрывающим материалом, причем этот покрывающий материал имеет модуль упругости, превышающий модуль упругости резинового материала, образующего блок, и эта не покрытая часть (11) простирается от угла атаки, по меньшей мере, на 1/3 высоты Н блока. Технический результат - улучшение сцепления шины на заснеженной дороге при уменьшении шума. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Протектор из резинового материала для пневматической шины для езды по зимней дороге, содержащий множество блоков (3) высотой Н, причем каждый блок содержит контактную поверхность (7) для осуществления контакта с дорогой в процессе движения пневматической шины и, по меньшей мере, одну боковую сторону (5а, 5b), при этом боковая сторона покрыта слоем (10) покрывающего материала, по меньшей мере, на 50% своей поверхности, при этом блок содержит зону атаки, предназначенную для обеспечения первичного контакта с землей в процессе движения пневматической шины, отличающийся тем, что блок (3) имеет наклонное направление растяжения (J) так, что зона атаки этого блока является углом атаки (9), причем блок (3) содержит часть (11), не покрытую покрывающим материалом, при этом покрывающий материал имеет модуль упругости, превышающий модуль упругости резинового материала, образующего блок, причем эта непокрытая часть простирается от угла атаки, по меньшей мере, на 1/3 высоты H блока.

2. Протектор по п.1, отличающийся тем, что протектор содержит разрез (13), выполненный на контактной поверхности (7) блока от угла атаки (9).

3. Протектор по п.1 или 2, отличающийся тем, что разрез имеет в блоке изменяемую глубину, причем глубина этого разреза увеличивается по мере удаления от угла атаки (9).

4. Протектор по п.1, отличающийся тем, что покрывающий слой (10) содержит эластомерный материал, динамический модуль среза G* которого, подвергаемый максимальной переменной нагрузке в 0,7 МПа с частотой 10 Гц и при температуре -10° С, превышает 200 МПа и предпочтительно превышает 300 МПа.