ШИНА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА Российский патент 2018 года по МПК B60C11/11 B60C11/03 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к шине для транспортного средства, содержащей протектор, предназначенный для контакта с основанием при качении, причем упомянутый протектор сформирован с рисунком протектора, содержащим кольцевые канавки и поперечные канавки для удаления воды из пятна контакта шины с основанием.

Уровень техники

Шина транспортного средства имеет протектор, предназначенный для осуществления контакта качения с основанием, например, с проезжей частью дороги. Протектор снабжен рисунком протектора, отличающимся расходящимися канавками, обеспечивающими протектор с протекторными блоками, т.е. протектор содержит блоки и канавки. Канавки предназначены для отведения воды, возможно присутствующей на основании, с целью установления настолько хорошего и плотного контакта между протектором, точнее протекторным блоком, и проезжей частью дороги, насколько это возможно. Вода, присутствующая на основании, вытесняется с помощью канавок из-под протекторных блоков, в первую очередь, вбок от шины. Какая-то часть воды остается внутри канавок, вследствие чего шина катится по воде таким образом, что на участке качения вода бежит по канавкам возле протекторных блоков мимо участка качения. Шины транспортных средств, участвующих в дорожном движении, по нормам должны иметь достаточно глубокие канавки для безопасной эксплуатации транспортного средства в меняющихся погодных условиях.

Скорость потока воды в канавке, естественно, сильно зависит от скорости движения транспортного средства. Влияние канавок на скорость потока и объем потока воды - это важный фактор в плане контакта между водой и шиной. Если канавки не способны отвести достаточное количество воды от участка качения, т.е. из пятна контакта, шина поднимется на верх водяной подушки, присутствующей на основании, и возникнет так называемое аквапланирование, вследствие чего трение между шиной и основанием почти полностью исчезнет. Следовательно, задача заключается в обеспечении такой конструкции канавок, чтобы течение воды в канавке было максимально эффективно.

Известно решение, опубликованное в документе ЕР 1614549, раскрывающем рисунок протектора, который имеет определенное направление вращения, разделен частыми канавками на протекторные блоки и содержит наклонно расположенные поперечные канавки, отводящие воду из зоны протекторного блока к кольцевым канавкам шины. Другая идея этой публикации состоит в том, что пересечение наклонных канавок и кольцевых канавок можно выполнить с закругленными краями.

Раскрытие изобретения

Задача настоящего изобретения заключается в дальнейшем усовершенствовании водопроводящих характеристик канавки для увеличивания потока воды в канавке. Одна из задач заключается в усовершенствовании водопроводящих характеристик канавки в так называемом "асимметричном" типе шины, которая, соответственно, предназначена для монтажа на транспортное средство конкретной стороной всегда наружу/внутрь, но для которой направление вращения заранее не определено. Если и ориентация монтажа, и направление вращения определенны, то те же шины приходится изготавливать в двух вариантах: для левого борта и для правого борта транспортного средства, что требует удвоенного количества, например, технологических форм. Если определено только направление вращения, форма канавок может быть оптимизирована с точки зрения потока воды, но может потребоваться компромиссное решение, учитывающее другие свойства шины. Еще одна задача настоящего изобретения заключается в достижении вышеуказанных характеристик таким образом, чтобы производство было максимально экологично и эффективно и чтобы издержки производства оставались минимально возможными для шин высшего качества.

Отличительная особенность изобретения состоит в том, что кольцевая канавка имеет стенку, образованную с дефлектором потока, уменьшающим ширину кольцевой канавки, начинающимся от стенки кольцевой канавки, проходящим суженную часть кольцевой канавки и дугообразно переходящим в поперечную канавку, превращаясь в стенку поперечной канавки.

Настоящее решение решает поставленные задачи. Было обнаружено, что дефлектор потока, расположенном в том месте направления течения воды, где пересекаются кольцевая канавка и поперечная канавка, заметно усиливает поперечный поток воды и снижает склонность шины к аквапланированию. Одна из особенностей дефлектора потока состоит в его способности обеспечить значительное снижение вихреобразования, что приводит к улучшенному отводу воды. Эта «суживающая» особенность дефлектора потока сжимает поток в кольцевой канавке, вследствие чего давление воды падает, а скорость потока возрастает. После этого вода, находящаяся около дефлектора потока, остается, если рассматривать ее течение, близко к поверхности дефлектора потока и движется вдоль его поверхности, которая дугообразно переходит в поперечную канавку. Таким образом, вода легко "загоняется" в поперечную канавку и не может продолжать свое перемещение по кольцевой канавке или по поверхности протекторного блока.

В одном из вариантов осуществления дефлектор потока сконструирован для направления течения воды в кольцевой канавке так, чтобы суженная часть кольцевой канавки была приспособлена для мгновенного изменения давления и ускорения течения воды в кольцевой канавке, а также для снижения вихреобразования, тем самым продолжение кривой дефлектора потока в поперечную канавку создано для изменения направления течения воды с кольцевого на поперечное. В одном из вариантов осуществления дефлектор потока сформирован для создания в потоке вначале эффекта Вентури и затем эффекта Коанда. Эффект Вентури состоит в том, что использование сужения вызывает ускорение течения, а эффекта Коанда состоит в удержании течения воды «прикрепленным» к поверхности дефлектора потока, благодаря чему поток движется вдоль поверхности дефлектора потока, изменяя направление течения с кольцевого на поперечное.

В одном из предпочтительных вариантов осуществления самое узкое место кольцевой канавки находится в месте расположения дефлектора потока. Таким образом, обеспечено безусловно желательное изменение скорости потока в кольцевой канавке именно в месте расположения дефлектора потока.

Имеется несколько различных способов расположения дефлектора потока в шине транспортного средства. В одном из вариантов дефлектор потока располагают перед поперечной канавкой в направлении качения шины. В другом варианте дефлектор потока помещают после поперечной канавки в направлении качения шины. В третьем варианте дефлектор потока располагают как перед поперечной канавкой, так и после поперечной канавки в направлении качения шины. Один важный аспект при этом выборе состоит в том, идет ли речь о шине с заданным направлением вращения или речь идет о шине асимметричного типа. При качении шина проходит слой воды, находящейся на основании, и возникает течение в кольцевой канавке в любом направлении, вследствие чего каждый из вышеупомянутых здесь вариантов осуществления функционален, но их эффекты слегка отличаются друг от друга.

Краткое описание чертежей

Далее изобретение будет раскрыто более подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

- на ФИГ. 1А показан один вариант осуществления протектора транспортного средства, снабженного упомянутым дефлектором потока,

- на ФИГ. 1В, 1С, 2А, 2В, 2С, 2Сс, 2Cd и 2D показаны несколько вариантов осуществления настоящего изобретения.

Осуществление изобретения

На ФИГ. 1А показана шина 1 транспортного средства, содержащая протектор 2, предназначенный для контакта с основанием при качении, причем упомянутый протектор 2 сформирован с рисунком 20 протектора, содержащим кольцевые канавки 25 и поперечные канавки 26 для удаления воды из пятна контакта шины 1 с основанием. Кольцевая канавка 25 имеет стенку 251, сформированную с дефлектором 259 потока, уменьшающим ширину кольцевой канавки 25, начинающимся от стенки 251 кольцевой канавки 25, проходящим суженную часть 250 кольцевой канавки 25, дугообразно переходящим в поперечную канавку 26 и становящимся стенкой 261 поперечной канавки 26. На ФИГ. 1А поток воды, или другой жидкости, или слякоти в канавке показан стрелками s течения, таким образом, на ФИГ. 1А (а также на других фигурах, приложенных к настоящему описанию) заданное направление поступательного движения ступицы колеса -направление по стрелке С или вверх, причем шина движется вперед в процессе качения, тем самым вытесняя воду перед собой в направлении движения, т.е. в направлении стрелок s потока. Сужение потока в месте расположения дефлектора 259 потока показано на фигуре стрелками s потока, расстояние которыми уменьшается. Ниже по потоку относительно суженной части 250 поток расходится по двум направлениям, при этом часть потока идет вдоль поверхности дефлектора потока, которая переходит в стенку 261 поперечной канавки, а часть продолжает течь вперед по кольцевой канавке 25. Самое узкое место кольцевой канавки 25 находится в месте расположения дефлектора 259 потока, поэтому в остальных местах ширина обычно больше, как это изображено на фигуре, где ширина кольцевой канавки в остальных местах обозначена позицией номер 252.

Кроме того, дефлектор 259 потока сконструирован для направления течения воды в кольцевой канавке, так что суженная часть 250 кольцевой канавки приспособлена для мгновенного изменения давления и ускорения течения воды в кольцевой канавке 25, а также для снижения вихреобразования, поэтому продолжение кривой дефлектора 259 потока в поперечную канавку 26 предназначено для изменения направления течения воды с кольцевого на поперечное. Наиболее предпочтительно, чтобы дефлектор 259 потока был сформирован для создания в потоке вначале эффекта Вентури и затем эффекта Коанда.

На ФИГ. 1А показан вариант осуществления с дефлектором 259 потока, расположенным перед поперечной канавкой 26 в направлении качения шины 1. Согласно другому варианту осуществления (показан на ФИГ. 1В), дефлектор 259 потока расположен после поперечной канавки 26 в направлении качения шины 1. Согласно еще одному варианту осуществления (показан на ФИГ. 1С), дефлектор 259 потока находится как перед поперечной канавкой, так и после поперечной канавки 26 в направлении качения шины 1.

ФИГ. 2А, 2В, 2С и 2D представляют ряд различных вариантов осуществления дефлектора потока. Конкретнее, на каждой из ФИГ. 2A-2D показано пересечение кольцевой канавки 25 и поперечной канавки 26. Таким образом, проиллюстрированные формы представляют два протекторных блока 21 и одну внутреннюю стенку кольцевой канавки 25. Между этими элементами имеет место вышеупомянутое пересечение. Для ясности на верхнем протекторном блоке по ФИГ. 2А проведена штрихпунктирная линия, которая в обычном протекторном блоке уровня техники показывала бы боковую стенку 251 рассматриваемого протекторного блока, соответствующую кольцевой канавке 25. Таким образом, область справа от штрихпунктирной линии представляет в этом варианте осуществления рассматриваемый дефлектор 259 потока.

На ФИГ. 2А показан дефлектор потока в его "базовом варианте осуществления", в котором дефлектор потока имеет особенно круглые формы, что позволяет потоку хорошо "прилипать" к поверхности дефлектора потока. В этом варианте осуществления дефлектор 259 потока выполнен прямым в глубинном направлении R кольцевой канавки 25 (т.е. перпендикулярно к плоскости чертежа). В случае шин стандартных размеров, применяемых для пассажирских автомобилей, дефлектор 259 потока имеет радиус кривизны г в диапазоне 2-15 мм. Кроме того, в предпочтительном варианте осуществления дефлектор 259 потока имеет длину, которая в направлении кольцевой канавки равна ширине поперечной канавки ±25%. В одном из вариантов осуществления дефлектор 259 потока имеет длину, которая в направлении кольцевой канавки 25 составляет 40-60% длины соответствующего протекторного блока 21. При таких размерах поток имеет много времени для "расширения" вдоль прямой части, пока форма дефлектора потока не начнет сужать ширину кольцевой канавки перед следующей поперечной канавкой.

Кроме того, дефлектор 259 потока согласно варианту осуществления по ФИГ. 2А включает дугообразную поверхность, причем кольцевая канавка 25 содержит стенку 251, сформированную в месте начала кривой с начальным закруглением 2590 в противоположном направлении по отношению дефлектору 259 потока. Предпочтительно это начальное закругление 2590 имеет радиус в диапазоне 0,5-5 мм, посредством чего оно не оказывает какого-либо заметного влияния на вихреобразование.

На ФИГ. 2В показан вариант осуществления, который в значительной степени повторяет вариант осуществления, показанный на ФИГ. 2А, но в котором формы несколько более остроугольные, т.е. использованные радиусы закруглений меньше представленных на ФИГ. 2А. В качестве специальной особенности можно отметить место, в котором дефлектор 259 потока переходит в стенку 261 поперечной канавки. В этом варианте осуществления это место создано включающим кромку 2611 сброса, т.е. точку, в которой поток легко отделяется от стенки 261 поперечной канавки и становится чрезвычайно турбулентным. В вариантах осуществления ФИГ. 2А и 2В дефлектор 259 потока создан сонаправленным со стенкой 251, 261 протекторного блока 21 в глубинном направлении R кольцевой канавки 25.

Вариант осуществления, показанный на ФИГ. 2С, имеет форму, которая на виде сверху повторяет вариант осуществления, показанный на ФИГ. 2А, но в котором дефлектор 259 потока создан выпуклым в глубинном направлении R кольцевой канавки 25. На ФИГ. 2Сс эта же особенность изображена при взгляде в направлении кольцевой канавки 25; ясно видна упомянутая выпуклость или кривизна, в глубинном направлении. В одном из вариантов осуществления радиус выпуклости в глубинном направлении составляет 25-100% глубины канавки новой шины. Таким образом, на поток можно также воздействовать в глубинном направлении канавок 25, 26.

На ФИГ. 2Cd показан вариант осуществления, в котором дефлектор 259 потока в виде клина или выпуклого клина со стенкой 251, 261 протекторного блока 21 в глубинном направлении R кольцевой канавки 25. Это - другой способ воздействия на поток также в глубинном направлении канавок 25, 26.

Вариант осуществления, показанный на ФИГ. 2D, имеет форму, которая на виде сверху повторяет ФИГ. 2 В, но отличается выпуклостью в глубинном направлении, подобной изображенным на ФИГ. 2Сс или 2Cd. Эффект аналогичен описанному выше.

Вышеприведенные варианты осуществления особенно хорошо применимы к шинам транспортных средств, в которых поперечная канавка 26 расположена к осевому направлению А шины 1 под углом α около 0°, но α ≤ ± 15°. Особенно хорошо работает представленное решение в шинах «асимметричной» геометрии с неопределенным направлением вращения. Изготовитель шины транспортного средства определяет, является ли шина шиной "асимметричной" модели, в каковом случае она маркируется для монтажа на транспортное средство заданной стороной наружу.

Изобретение и различные варианты его осуществления не ограничены приведенными выше примерами. Представленные отдельные особенности могут входить в решение согласно настоящему изобретению независимо от других представленных отдельных особенностей. Терминологические выражения, включенные в формулу изобретения и отражающие имеющиеся существенные особенности, имеют открытый характер в том смысле, что представление существенных особенностей не исключает наличия в решении таких существенных особенностей, которые не представлены в независимых или зависимых пунктах формулы.

Перечень номеров позиций для ссылок на чертежах

1 шина транспортного средства

2 протектор

20 рисунок протектора

21 протекторный блок

25 кольцевая канавка

250 суженная часть

251 стенка кольцевой канавки

252 ширина кольцевой канавки (в любом месте, кроме зоны дефлектора потока)

259 дефлектор потока

2590 начальное закругление дефлектора потока

26 поперечная канавка

260 конец поперечной канавки у экваториальной линии

261 стенка поперечной канавки А осевое направление

С кольцевое направление

R радиальное направление (т.е. направление вглубь канавки)

CL экваториальная линия шины

r кривизна дефлектора потока

s линия потока

Шина (1) транспортного средства содержит протектор (2), предназначенный для контакта с основанием при качении, причем упомянутый протектор (2) сформирован с рисунком (20) протектора, содержащим кольцевые канавки (25) и поперечные канавки (26) для удаления воды из пятна контакта шины (1) с основанием. Кольцевая канавка (25) имеет стенку (251), образованную с дефлектором (259) потока, уменьшающим ширину кольцевой канавки (25), начинающимся от стенки (251) кольцевой канавки (25), проходящим суженную часть (250) кольцевой канавки (25) и дугообразно переходящим в поперечную канавку (26), превращаясь в стенку (261) поперечной канавки (26). Технический результат – улучшение эксплуатационных характеристик шины на мокрой дороге за счет усовершенствования водопроводящих характеристик канавок. 16 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Шина (1) транспортного средства, содержащая протектор (2), предназначенный для контакта с основанием при качении, причем упомянутый протектор (2) сформирован с рисунком (20) протектора, содержащим кольцевые канавки (25) и поперечные канавки (26) для удаления воды из пятна контакта шины (1) с основанием, отличающаяся тем, что кольцевая канавка (25) имеет стенку (251), сформированную с дефлектором (259) потока, уменьшающим ширину кольцевой канавки (25), начинающимся от стенки (251) кольцевой канавки (25), проходящим суженную часть (250) кольцевой канавки (25) и дугообразно переходящим в поперечную канавку (26), превращаясь в стенку (261) поперечной канавки (26).

2. Шина (1) транспортного средства по п. 1, отличающаяся тем, что дефлектор (259) потока сконструирован с возможностью направления течения воды в кольцевой канавке так, что суженная часть (250) кольцевой канавки приспособлена для мгновенного изменения давления и ускорения течения воды в кольцевой канавке (25), а также для снижения вихреобразования, в силу чего продолжение кривой дефлектора (259) потока с переходом в поперечную канавку (26) предназначено для изменения направления течения воды с кольцевого на поперечное.

3. Шина (1) транспортного средства по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что дефлектор (259) потока имеет форму, обеспечивающую создание в потоке вначале эффекта Вентури и затем эффекта Коанда.

4. Шина (1) транспортного средства по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что кольцевая канавка (25) содержит самое узкое место, находящееся в месте расположения дефлектора (259) потока.

5. Шина (1) транспортного средства по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что дефлектор (259) потока расположен перед поперечной канавкой (26) в направлении качения шины (1).

6. Шина (1) транспортного средства по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что дефлектор (259) потока расположен за поперечной канавкой (26) в направлении качения шины (1).

7. Шина (1) транспортного средства по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что дефлектор (259) потока расположен как перед поперечной канавкой (26), так и за поперечной канавкой (26) в направлении качения шины (1).

8. Шина (1) транспортного средства по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что дефлектор (259) потока сконструирован сонаправленным со стенкой (251, 261) протекторного блока (21) в глубинном направлении R кольцевой канавки (25).

9. Шина (1) транспортного средства по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что дефлектор (259) потока сконструирован выпуклым в глубинном направлении R кольцевой канавки (25).

10. Шина (1) транспортного средства по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что дефлектор (259) потока сконструирован в форме клина или выпуклого клина относительно стенки (251, 261) протекторного блока (21) в глубинном направлении R кольцевой канавки (25).

11. Шина (1) транспортного средства по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что дефлектор (259) потока имеет радиус кривизны в диапазоне 2-15 мм.

12. Шина (1) транспортного средства по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что дефлектор (259) потока имеет длину, которая в направлении кольцевой канавки (25) равна ширине поперечной канавки ±25%.

13. Шина (1) транспортного средства по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что дефлектор (259) потока имеет длину, которая в направлении кольцевой канавки (25) составляет 40-60% длины соответствующего протекторного блока (21).

14. Шина (1) транспортного средства по п.1 или 2, отличающаяся тем, что поперечная канавка (26) расположена относительно осевого направления (А) шины (1) под углом α около 0°, но α ≤ ±15°.

15. Шина (1) транспортного средства по п.1 или 2, отличающаяся тем, что кольцевая канавка (25) содержит стенку (251), в месте начала кривой сформированную с начальным закруглением (2590) в противоположном направлении по отношению к кривой (r) дефлектора (259) потока.

16. Шина (1) транспортного средства по п. 15, отличающаяся тем, что начальное закругление (2590) имеет радиус в диапазоне 0,5-5 мм.

17. Шина (1) транспортного средства по п. 9, отличающаяся тем, что радиус выпуклости в глубинном направлении составляет 25-100% глубины канавки новой шины.