ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ ШИНА Российский патент 2018 года по МПК B60C11/16 

Область техники

[0001]

Настоящее изобретение относится к пневматической шине, в которую могут устанавливаться шиповые шпильки.

Предпосылки создания изобретения

[0002]

В регионах с суровой зимой, таких как Северная Европа и Россия, в качестве зимних шин, как правило, применяют пневматические шипованные шины (шины с шипами). Такие шипованные шины имеют конфигурацию, предусматривающую наличие отверстий для шипов, расположенных во множестве блоков протектора, в которые устанавливаются шиповые шпильки. Вставленные в протектор шиповые шпильки цепляются за покрытые снегом или льдом дорожные поверхности, и, таким образом, улучшаются ходовые качества (эксплуатационные характеристики при езде по снегу и льду), такие как характеристики торможения, управляемость и т. п.

[0003]

Однако иногда шиповые шпильки выпадают вследствие использования на протяжении длительного периода времени или эксплуатации в экстремальных условиях, например при езде по сухим дорожным покрытиям и т. п. При выпадении шиповых шпилек ухудшаются эксплуатационные характеристики при езде по снегу и льду, а обочины дорог загрязняются выпавшими шиповыми шпильками.

[0004]

Кроме того, для улучшения эксплуатационных характеристик при езде по снегу и льду в блоках протектора шипованной шины выполняется множество прорезей. В патентном документе 1 предложена технология для предотвращения выпадения шиповых шпилек, предусматривающая формирование зоны без канавок вокруг отверстия для шипа и выполнение периферийных щелей для шиповой шпильки рядом с отверстием для шипа.

[0005]

Однако за последние годы требования к эксплуатационным качествам шипованных шин возросли, и существует потребность в дополнительных мерах по предотвращению выпадения шиповых шпилек и дальнейшем улучшении эксплуатационных характеристик при езде по снегу и льду сверх обычного уровня.

Список цитированной литературы

Патентная литература

[0006]

Патентный документ 1: патент Японии № 5098383B.

Сущность изобретения

Техническая проблема

[0007]

Задачей настоящего изобретения является обеспечение пневматической шины, в которой предотвращается выпадение шиповых шпилек, установленных в отверстия для шипов, и которая обладает эксплуатационными характеристиками при езде по снегу и льду, которые соответствуют обычному уровню или превосходят этот уровень.

Решение проблемы

[0008]

Пневматическая шина, удовлетворяющая указанным выше требованиям, содержит в протекторе множество блоков, разделенных канавками, проходящими в направлении вдоль окружности шины, и канавками, проходящими в поперечном направлении шины, а также множество прорезей и отверстие для шипа, расположенные в блоках. В такой пневматической шине по меньшей мере часть прорезей, выполненных в периферийной области отверстия для шипа, содержит приподнятую нижнюю часть.

Преимущественные эффекты изобретения

[0009]

В соответствии с настоящим изобретением предложена конфигурация пневматической шины, в которой прорези в периферийной области вокруг отверстия для шипа имеют приподнятую нижнюю часть. Таким образом, увеличивается жесткость периферийной области вокруг отверстия для шипа. В результате при приложении внешних усилий уменьшается движение шиповой шпильки и предотвращается ее выпадение. Кроме того, в то же время предотвращается сплющивание шиповой шпильки, и, таким образом, эксплуатационные характеристики при езде по снегу и льду могут соответствовать обычному уровню или превосходить этот уровень.

[0010]

Предпочтительно, чтобы периферийная область располагалась в пределах диаметра 12 мм от центра отверстия для шипа, а общая длина прорезей в периферийной области с приподнятой нижней частью составляла не менее 60% от всей длины прорезей в периферийной области. Такая конфигурация обеспечивает дополнительные средства по предотвращению выпадения шпилек.

[0011]

Предпочтительно, чтобы максимальная высота h приподнятой нижней части прорезей составляла не менее 0,3L и не более 0,8L, где L - расстояние от поверхности соответствующего блока до нижней части отверстия для шипа. Такая конфигурация позволяет обеспечить хорошее соотношение между характеристиками устойчивости к вырыванию шпильки и эксплуатационными характеристиками при езде по снегу и льду.

Краткое описание рисунков

[0012]

На ФИГ. 1 представлен пояснительный рисунок, схематично иллюстрирующий блок протектора пневматической шины в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

На ФИГ. 2 представлен вид сбоку, иллюстрирующий пример шиповой шпильки, которую устанавливают в пневматическую шину в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

На ФИГ. 3A-3C представлены пояснительные рисунки в увеличенном масштабе, иллюстрирующие область с отверстием для шипа в пневматической шине в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения. На ФИГ. 3A представлен вид сверху, на ФИГ. 3В - вид в поперечном сечении, выполненном по пунктирной линии Х-Х на ФИГ. 3А, а на ФИГ. 3С - вид в поперечном сечении, выполненном по пунктирной линии Y-Y, изображенной на ФИГ. 3A.

На ФИГ. 4A-4C представлены виды в поперечном сечении, соответствующие изображенному на ФИГ. 3В и изображающие отверстия для шипов в пневматических шинах в соответствии с другими вариантами осуществления настоящего изобретения.

На ФИГ. 5A-5C представлены виды в поперечном сечении, соответствующие изображенному на ФИГ. 3В и изображающие отверстия для шипов в пневматических шинах в соответствии с другими вариантами осуществления настоящего изобретения.

На ФИГ. 6A-6C представлены виды в поперечном сечении, соответствующие изображенному на ФИГ. 3С и изображающие отверстия для шипов в пневматических шинах в соответствии с другими вариантами осуществления настоящего изобретения.

На ФИГ. 7A и 7В представлены пояснительные рисунки в увеличенном масштабе, иллюстрирующие область с отверстием для шипа в стандартной пневматической шине. На ФИГ. 7A представлен вид сверху, а на ФИГ. 7В - вид в поперечном сечении, выполненном по пунктирной линии Z-Z, изображенной на ФИГ. 7А.

Описание вариантов осуществления

[0013]

На ФИГ. 1 представлен пояснительный рисунок, иллюстрирующий пневматическую шину в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения и представляющий собой вид сверху, схематично иллюстрирующий участок протектора перед установкой шиповых шпилек. На ФИГ. 1 показано множество блоков 2, расположенных в протекторе 1 пневматической шины. Множество блоков 2 разделено канавкой 6, проходящей в направлении вдоль окружности шины, и канавками 7, проходящими в поперечном направлении шины. Канавка 6, проходящая в направлении вдоль окружности шины, может проходить по существу в направлении вдоль окружности шины или может быть наклонена по отношению к направлению вдоль окружности шины. Канавка 6 может быть прямой, изогнутой или зигзагообразной. Канавки 7, проходящие в поперечном направлении шины, могут проходить по существу в поперечном направлении шины и необязательно могут быть наклонены по отношению к нему. Канавки 7 могут быть прямыми, изогнутыми или зигзагообразными.

[0014]

Множество прорезей 4 и отверстие 3 для шипа расположены в блоках 2. Прорези 4 предпочтительно проходят в поперечном направлении шины и могут быть прямыми, волнообразными или зигзагообразными. Отверстие 3 для шипа может быть расположено в части или во всех из множества блоков 2, и два или более отверстий 3 для шипов могут находиться в одном блоке 2. Кроме того, предпочтительно, чтобы прорези 4 не подходили близко к месту расположения отверстия 3 для шипа. Расстояние между отверстием 3 для шипа и прорезями 4 может быть надлежащим образом определено на основании размера и расположения в блоках 2 отверстия 3 для шипа и прорезей 4.

[0015]

Отличные эксплуатационные характеристики при езде по снегу и льду могут обеспечиваться путем установки шиповой шпильки 10, например, как показано на ФИГ. 2, в отверстия 3 для шипов, выполненные в вулканизированной пневматической шине. На ФИГ. 2 показана шиповая шпилька 10 двухфланцевого типа, которая включает цилиндрический участок 11 корпуса, фланцевую часть 12, расположенную на участке поверхности, контактирующей с дорожным покрытием, расположенную внизу фланцевую часть 13 и верхушечный участок 14. Фланцевую часть 12, расположенную на участке поверхности, контактирующей с дорожным покрытием, формируют на участке поверхности, контактирующей с дорожным покрытием (наружу в радиальном направлении шины), участка 11 корпуса таким образом, что диаметр фланцевой части 12, расположенной на участке поверхности, контактирующей с дорожным покрытием, превышает диаметр участка 11 корпуса. Верхушечный участок 14 образован из материала, который тверже материала других составных элементов, и выступает в направлении оси шипа от фланцевой части 12, расположенной на участке поверхности, контактирующей с дорожным покрытием. Расположенную внизу фланцевую часть 13 формируют в нижней части (внутрь в радиальном направлении шины) участка 11 корпуса таким образом, что диаметр расположенной внизу фланцевой части 13 превышает диаметр участка 11 корпуса. Следует отметить, что форма шиповой шпильки 10 не ограничивается приведенным примером, и также возможно использование шиповой шпильки однофланцевого шипа. Кроме того, шиповая шпилька 10 может иметь цилиндрическую или призматическую форму.

[0016]

На ФИГ. 3A-3C представлены пояснительные рисунки, иллюстрирующие область с отверстием для шипа в пневматической шине в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения. На ФИГ. 3А приведен вид сверху отверстия 3 для шипа. Следует отметить, что на ФИГ. 3А прорези 4 изображены в виде прямых линий для облегчения понимания предложенного решения. Описание позиций, которые являются такими же, как на ФИГ. 1, не приводится (это же относится и к другим рисункам). На ФИГ. 3В представлен вид в поперечном сечении, выполненном по пунктирной линии Х-Х, изображенной на ФИГ. 3A, которая пересекает отверстие 3 для шипа и проходит вдоль одной из прорезей 4. На ФИГ. 3С представлен вид в поперечном сечении, выполненном по пунктирной линии Y-Y, изображенной на ФИГ. 3A, которая проходит по периферийной области А отверстия 3 для шипа и вдоль одной из прорезей 4.

[0017]

На ФИГ. 3А четыре прорези 4 находятся в периферийной области вокруг отверстия 3 для шипа. Концевые участки двух прорезей в периферийной области А отверстия 3 для шипа и прорези проходят наружу в радиальном направлении отверстия 3 для шипа. Остальные две прорези расположены отдельно от отверстия 3 для шипа и проходят непрерывно, пересекая периферийную область A. По меньшей мере часть этих четырех прорезей содержит приподнятую нижнюю часть в периферийной области A.

[0018]

На ФИГ. 3В представлен вид в поперечном сечении, выполненном по центру отверстия 3 для шипа и по существу оси двух прорезей 4. Нижняя сторона отверстия 3 для шипа имеет увеличенную часть, соответствующую расположенной внизу фланцевой части 13 шиповой шпильки 10. Изображенная в качестве примера на ФИГ. 3В увеличенная часть имеет форму усеченного конуса, однако форма увеличенной части не ограничивается изображенной формой. Кроме того, на нижней стороне может отсутствовать увеличенная часть.

[0019]

На ФИГ. 3B приподнятые нижние части 5 образованы на концевых участках прорезей 4, обращенных к отверстию 3 для шипа, таким образом, чтобы обеспечить фаску на его угловых участках. За счет приподнятых нижних частей 5 можно повысить жесткость вокруг увеличенной части на нижней стороне отверстия 3 для шипа. В результате возрастает сила, удерживающая шиповую шпильку 10, установленную в отверстие 3 для шипа, становится возможным предотвратить движение шиповой шпильки 10 под действием внешних сил при торможении, ускорении или на повороте, а также выпадение шиповой шпильки. Кроме того, в то же время предотвращается сплющивание шиповой шпильки 10 в блоке 2, и, таким образом, эксплуатационные характеристики при езде по снегу и льду могут соответствовать обычному уровню или превосходить этот уровень.

[0020]

Аналогично, как показано на ФИГ. 3C, часть прорезей 4, проходящих непрерывно через периферийную область А отверстия 3 для шипа и расположенных отдельно от отверстия 3 для шипа, имеет приподнятую нижнюю часть. В примере, изображенном на ФИГ. 3C, нижняя часть прорези 4 в пределах периферийной области А приподнята в виде трапеции и образует приподнятую нижнюю часть 5. За счет формирования такой приподнятой нижней части в пределах периферийной области А можно повысить жесткость вокруг увеличенной части на нижней стороне отверстия 3 для шипа.

[0021]

На ФИГ. 3B форма приподнятых нижних частей прорези 4 выполнена таким образом, чтобы служить фаской для углового участка (краевой части). Приподнятая нижняя часть 5 образована путем удаления краевой части на нижней стороне концевого участка прорези 4 с использованием треугольной формы. В отношении размера приподнятой нижней части 5 нет конкретных ограничений, однако, в отличие от типичной фаски или наклонной стороны (боковой поверхности), образованная на концевом участке прорези 4 приподнятая нижняя часть 5 предпочтительно имеет размер, достаточный для повышения жесткости вокруг нижней части отверстия 3 для шипа. Как правило, прорезь формируется путем вставки тонкой пластины в месте расположения прорези на внутренней поверхности вулканизационной формы и вулканизации пневматической шины. С учетом удобства обработки и предотвращения повреждения прорезей при изготовлении пневматической шины в форме край этой пластины, как правило, снабжен фаской с радиусом кривизны 2 мм или менее, а на стороне концевого участка обычно имеется наклонная сторона с углом зазора 12° или менее. В настоящем изобретении приподнятая нижняя часть 5 представляет собой более крупный углубленный участок, который отличается от угловых участков, как правило, образованных фаской и наклонной стороной, как описано выше.

[0022]

Приподнятая нижняя часть 5 может быть образована в каждой из прорезей 4, проходящих внутри периферийной области A отверстия 3 для шипа, или может быть образована в части прорезей 4 внутри периферийной области A. Общая длина прорезей в периферийной области А с приподнятой нижней частью составляет предпочтительно 60% или более, более предпочтительно 80% или более и еще более предпочтительно 85% или более от всей длины прорезей 4 в периферийной области A. Если общая длина приподнятых нижних частей 5 в периферийной области А находится в этом диапазоне, становится возможным еще более эффективное предотвращение выпадения шпильки. В данном случае периферийная область А представляет собой диапазон, определяемый диаметром 12 мм относительно центра отверстия 3 для шипа, а длина прорезей 4 представляет собой длину в продольном направлении прорезей. Кроме того, приподнятая нижняя часть 5 определяется как расстояние от выступа относительно нижней стороны прорези 4 до стороны концевого участка или до другого выступа относительно нижней стороны прорези 4. Следует отметить, что приподнятая нижняя часть 5 может выходить за пределы периферийной области A.

[0023]

Максимальная высота h приподнятой нижней части 5 предпочтительно составляет не менее 0,3L и не более 0,8L, более предпочтительно - не менее 0,4L и не более 0,75L, а еще более предпочтительно - не менее 0,5L и не более 0,7L, где L - расстояние от поверхности блока 2 до нижней части отверстия 3 для шипа. Если высота h приподнятой нижней части 5 меньше 0,3L, будет невозможно в достаточной степени увеличить силу, удерживающую шиповую шпильку 10 на месте, что может привести к тому, что меры для предотвращения выпадения шиповой шпильки 10 окажутся недостаточными. Кроме того, если высота h приподнятой нижней части 5 превышает 0,8L, будет невозможно обеспечить объем прорези 4, что может отрицательно сказаться на эксплуатационных характеристиках при езде по снегу и льду.

[0024]

Форма приподнятой нижней части концевого участка прорези 4 не ограничивается изображенной в примере на ФИГ. 3B, и примеры форм включают формы, приведенные на ФИГ. 4А-4С и ФИГ. 5А-5С. На ФИГ. 4А проиллюстрирован пример, в котором нижняя краевая часть прорези 4 приподнята и имеет дугообразную форму. На ФИГ. 4В проиллюстрирован пример, в котором нижняя краевая часть прорези 4 приподнята и имеет прямоугольную форму. На ФИГ. 4С проиллюстрирован пример, в котором нижняя краевая часть прорези 4 приподнята и имеет ступенчатую форму. Более того, на ФИГ. 5A проиллюстрирован пример, в котором нижняя краевая часть прорези 4 приподнята и имеет дугообразную форму, а приподнятая нижняя часть 5 проходит за пределы периферийной области А, а ее максимальная высота h увеличена. На ФИГ. 5B проиллюстрирован пример, в котором нижняя краевая часть прорези 4 приподнята и имеет дугообразную форму, а приподнятая нижняя часть 5 образована в части периферийной области А, а ее максимальная высота h уменьшена. На ФИГ. 5C проиллюстрирован пример, в котором глубина прорези 4 увеличена, нижняя краевая часть прорези 4 приподнята и имеет дугообразную форму, а приподнятая нижняя часть 5 проходит за пределы периферийной области А, а ее максимальная высота h увеличена еще больше. Следует отметить, что на ФИГ. 3B, ФИГ. 4А-4С и ФИГ. 5А-5С изображена конфигурация, в которой длина периферийной области А по пунктирной линии Х-Х составляет 12 мм.

[0025]

Кроме того, форма приподнятых нижних частей прорезей 4, расположенных таким образом, что их отделяет интервал от отверстия 3 для шипа, проходящий непрерывно через периферийную область А, не ограничивается примером, проиллюстрированном на ФИГ. 3C, и примеры включают формы, изображенные на ФИГ. 6А-6С. На ФИГ. 6А проиллюстрирован пример, в котором нижняя сторона прорези 4 в периферийной области А приподнята и имеет прямоугольную форму, а края ее верхней стороны скруглены, в результате чего имеют округлую форму. На ФИГ. 6B проиллюстрирован пример, в котором нижняя сторона прорези 4 в периферийной области А приподнята и имеет прямоугольную форму. На ФИГ. 6C проиллюстрирован пример, в котором нижняя сторона прорези 4 в периферийной области А приподнята и имеет ступенчатую форму.

[0026]

В настоящем изобретении расстояние L от поверхности блока 2 до нижней стороны отверстия 3 для шипа и глубина прорези 4 могут быть соответствующим образом определены с учетом диапазона значений, обычно применяемых при изготовлении шипованных шин.

[0027]

Настоящее изобретение дополнительно описано ниже с помощью примеров. Однако объем настоящего изобретения не ограничен данными примерами.

Примеры

[0028]

Семь типов пневматических шин (размер шин: 205/55R16; стандартный пример и примеры 1-6) были получены формовым методом вулканизации. Эти шины содержали отверстия для шипов и прорези в блоках протектора, а также имели определенные формы приподнятых нижних частей в прорезях, проходящих в периферийной области отверстия для шипа, как указано в таблице 1. Как показано на ФИГ. 7А и 7В, у пневматической шины в стандартном примере прорези 4 в периферийной области отверстия 3 для шипа не содержали приподнятых нижних частей. Каждая из пневматических шин по примерам 1-6 содержала приподнятые нижние части, имеющие формы, показанные на ФИГ. 3A, 3B или 3C, а размеры каждой из приподнятых нижних частей указаны в таблице 1. В таблице «доля приподнятых нижних частей» представляет собой процент общей длины прорезей в периферийной области с приподнятыми нижними частями от общей длины прорезей в периферийной области, а «максимальная высота h приподнятой нижней части» определяется как отношение к расстоянию L от поверхности блока до нижней части отверстия для шипа.

[0029]

Шипованные шины изготовили путем установки шиповых шпилек в отверстия для шипов на полученных пневматических шинах. Полученные шипованные шины монтировали на колеса транспортного средства класса FF с двигателем 2000 куб. см и оценивали устойчивость к выпадению шпильки и характеристики торможения на льду, используя следующие способы.

[0030]

Устойчивость к выпадению шпильки

Каждую из пневматических шин монтировали на колеса транспортного средства, которое затем проезжало 10 000 км по сухим дорожным покрытиям, включая асфальтовые дорожные покрытия и бетонные дорожные покрытия. Подсчитывали количество шиповых шпилек, выпавших из протектора пневматических шин после прохождения указанного расстояния. Для каждого типа пневматической шины рассчитывали величину, обратную количеству выпавших шиповых шпилек, выражали как индексное значение, причем индексное значение в стандартном примере составляло 100. Эти значения приведены в строке, отражающей устойчивость к выпадению шпильки, таблицы 1. Бóльшие индексные значения указывают на меньшее количество выпавших шиповых шпилек и, таким образом, более высокую устойчивость к выпадению шпильки.

[0031]

Характеристики торможения на льду

Каждую из пневматических шин монтировали на колеса транспортного средства, на котором ездили по обледенелому дорожному покрытию при начальной скорости 30 км/час. Применяли тормоза и измеряли тормозной путь, необходимый до полной остановки. Для каждого типа пневматической шины рассчитывали величину, обратную тормозному пути, выражали как индексное значение, причем индексное значение в стандартном примере составляло 100. Эти значения приведены в строке, отражающей характеристики торможения на льду, таблицы 1. Бóльшие индексные значения указывают на более короткий тормозной путь и, таким образом, более высокие характеристики торможения на льду.

[0032]

[Таблица 1]

Стандартный пример Пример 1 Пример 2 Пример 3 Пример 4 Пример 5 Пример 6 Наличие/
отсутствие приподнятой нижней части - Отсутствует Присутствует Присутствует Присутствует Присутствует Присутствует Присутствует Доля приподнятых нижних частей % - 30% 60% 90% 90% 90% 90% Максимальная высота h приподнятой нижней части - - 0,4L 0,4L 0,4L 0,2L 0,9L 0,6L Характеристики устойчивости к вырыванию шпильки Индексное значение 100 103 105 108 103 110 110 Характеристики на льду Индексное значение 100 103 103 105 103 100 108

[0033]

В ходе испытаний пневматических шин примеров 1-6 было подтверждено, что в таких шинах предотвращается выпадение шиповых шпилек, а эксплуатационные характеристики при езде по снегу и льду улучшены сверх обычного уровня.

Перечень позиционных обозначений

[0034]

1 - участок протектора

2 - блок

3 - шиповая шпилька

4 - прорезь

5 - приподнятая нижняя часть

6 - канавка в направлении вдоль окружности шины

7 - канавка в поперечном направлении шины

10 - шиповая шпилька

А - периферийная область отверстия для шипа

L - расстояние от поверхности протектора до нижней части отверстия для шипа

h - максимальная высота приподнятой нижней части.

Изобретение относится к автомобильной промышленности. Пневматическая шина содержит в протекторе множество блоков (2), разделенных канавками (6), проходящими в направлении вдоль окружности шины, и канавками (7), проходящими в поперечном направлении шины, а также множество прорезей (4) и отверстие (3) для шипа, расположенные в блоках (2). В такой шине по меньшей мере часть прорезей (4), выполненных в периферийной области (А) отверстия (3) для шипа, содержит приподнятую нижнюю часть. Технический результат – повышение надежности фиксации шиповых шпилек, установленных в отверстия для шипов, и улучшение эксплуатационных характеристик при езде по снегу и льду. 2 з.п. ф-лы, 7 ил., 1 табл.

1. Пневматическая шина, содержащая:

в протекторе множество блоков, разделенных канавками, проходящими в направлении вдоль окружности шины, и канавками, проходящими в поперечном направлении шины; и

множество прорезей и отверстие для шипа, расположенные в блоках;

причем по меньшей мере часть прорезей, выполненных в периферийной области отверстия для шипа, содержит приподнятую нижнюю часть.

2. Пневматическая шина по п. 1, в которой:

периферийная область расположена в пределах диаметра 12 мм относительно центра отверстия для шипа; а

общая длина прорезей в периферийной области с приподнятой нижней частью составляет не менее 60% от всей длины прорезей в периферийной области.

3. Пневматическая шина по п. 1 или 2, в которой:

максимальная высота h приподнятой нижней части прорезей составляет не менее 0,3L и не более 0,8L, где L - расстояние от поверхности соответствующего блока до нижней части отверстия для шипа.