Зимняя шина Российский патент 2020 года по МПК B60C11/16 

Область техники

Настоящее изобретение относится к зимним шинам, и, в частности, к зимней шине, обладающей превосходными ходовыми характеристиками на обледенелом дорожном покрытии.

Уровень техники

Традиционно предлагают зимние шипованные шины, содержащие протектор, обеспеченный металлическими шипами противоскольжения. Поскольку шипы противоскольжения выполнены так, чтобы внедряться в лед, такая зимняя шина позволяет повысить силу трения между поверхностью контакта с грунтом протектора и обледенелым дорожным покрытием. К сожалению, традиционные зимние шины имеют недостаток в том, что шипы противоскольжения могут покрываться мелкими кусочками льда (здесь и далее, «ледяной пылью»), которые шипы противоскольжения откалывают от обледенелого дорожного покрытия в ходе перемещения по льду. Ледяная пыль может снижать относительную высоту выступа соответствующих шипов противоскольжения от поверхности контакта с грунтом протектора, и следовательно, некоторые шипы противоскольжения могут терять способность внедряться в обледенелое дорожное покрытие для создания достаточной силы трения.

В JP 2014-151740 раскрыта зимняя шипованная шина, которая включает протектор, снабженный углублением, содержащим дно с отверстием, и шипом противоскольжения, внедренным в отверстие. Углубление обеспечивает пространство вокруг шипа противоскольжения для удерживания или захвата ледяной пыли, которая откалывается от поверхности льда в ходе перемещения, и ледяная пыль, удерживаемая в углублении, может впоследствии выпадать из углубления по мере вращения шины.

К сожалению, шипованная шина, раскрытая в вышеуказанном документе, также имеет недостаток в том, что ледяная пыль может оставаться в углублении в течение длительного периода времени так, что шип противоскольжения может потерять способность внедряться в обледенелое дорожное покрытие.

Краткое описание изобретения

Настоящее изобретение выполнено для устранения вышеописанных недостатков, и его основной целью является обеспечение зимней шины, способной проявлять превосходные характеристики на обледенелом дорожном покрытии.

В соответствии с одним аспектом изобретения, зимняя шина включает протектор с поверхностью контакта с грунтом. Поверхность контакта с грунтом снабжена углублением. Углубление содержит отверстие для фиксации шипа противоскольжения и по меньшей мере один выступ, проходящий радиально наружу и расположенный в месте, находящемся на расстоянии от отверстия.

В другом аспекте изобретения углубление может включать нижнюю поверхность, и отверстие и по меньшей мере один выступ могут быть расположены на нижней поверхности.

В другом аспекте изобретения нижняя поверхность может быть по существу параллельна поверхности контакта с грунтом.

В другом аспекте изобретения по меньшей мере один выступ может проходить радиально наружу шины за пределы поверхности контакта с грунтом.

В другом аспекте изобретения по меньшей мере один выступ может включать выступающие элементы, расположенные так, что они окружают отверстие.

В другом аспекте изобретения, на виде сверху протектора, отверстие может иметь круглую форму контура, и выступающие элементы могут включать по меньшей мере один первый выступающий элемент, изогнутый в том же направлении кривизны, что и контур отверстия круглой формы.

В другом аспекте изобретения выступающие элементы могут включать по меньшей мере один второй выступающий элемент, изогнутый в направлении кривизны, противоположном направлению кривизны контура отверстия круглой формы.

В другом аспекте изобретения выступающие элементы могут включать по меньшей мере один второй выступающий элемент, изогнутый в направлении кривизны, противоположном направлению кривизны контура отверстия круглой формы.

В другом аспекте изобретения каждый из выступающих элементов может иметь плоскую форму поперечного сечения с длинной осью (а) и короткой осью (b).

В другом аспекте изобретения по меньшей мере один выступ может быть выполнен в виде непрерывного ребра, окружающего отверстие.

В другом аспекте изобретения шип противоскольжения может быть внедрен в отверстие.

Краткое описание чертежей

На Фиг. 1 представлен развернутый вид протектора зимней шины в соответствии с воплощением настоящего изобретения.

На Фиг. 2А представлен увеличенный вид сверху углубления, показанного на Фиг. 1, а на Фиг. 2В представлен вид поперечного сечения углубления, взятого по линии А-А, показанной на Фиг. 2А

На Фиг. 2А и Фиг. 3В представлены увеличенные виды сверху углублений в соответствии с другим воплощением изобретения.

На Фиг. 4А-4С представлены увеличенные виды углублений в соответствии с еще одним воплощением изобретения.

На Фиг. 5А-5С представлены увеличенные виды углублений в соответствии с другим воплощением изобретения.

На Фиг. 6А-6С представлены увеличенные виды углублений в соответствии с еще одним воплощением изобретения.

На Фиг. 7А-7С представлены увеличенные виды углублений в соответствии с другим воплощением изобретения.

Описание предпочтительных воплощений

Далее описано воплощение настоящего изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи.

На Фиг. 1 представлен развернутый вид протектора 2 зимней шины 1 в соответствии с воплощением настоящего изобретения. В данном воплощении зимнюю шину 1 соответствующим образом используют, например, для легковых автомобилей.

Протектор 2, например, снабжен блоками 6, содержащими поверхности контакта с грунтом, разделенные множеством канавок 5. Протектор 2, например, может включать ребро, которое непрерывно проходит в продольном направлении шины. Некоторые блоки 6 снабжены углублениями 10 на поверхностях контакта с грунтом.

На Фиг. 2А представлен увеличенный вид сверху углубления 10. На Фиг. 2В представлен вид поперечного сечения углубления 10, взятого по линии А-А, показанной на Фиг. 2А. Как показано на Фиг. 2А и 2В, углубление 10, например, включает кромку 11, имеющую замкнутый контур на поверхности контакта с грунтом. Контур углубления 10 может быть выполнен в различной форме, например, круглой форме, эллиптической форме, овальной форме, многоугольной форме и т.п. В данном воплощении углубление 10 выполнено так, что имеет круглую форму контура.

Углубление 10 включает нижнюю поверхность 12 и внутреннюю окружную поверхность 13. Нижняя поверхность 12 проходит, например, по существу параллельно поверхности контакта с грунтом блока. Внутренняя окружная поверхность 13 проходит между поверхностью контакта с грунтом блока и нижней поверхностью 12. В данном воплощении внутренняя окружная поверхность проходит вдоль радиального направления шины. Альтернативно, внутренняя окружная поверхность 13 углубления 10 не ограничена вышеуказанным исполнением, но может иметь глубину, постепенно возрастающую от кромки 11.

Нижняя поверхность 12 углубления 10 снабжена отверстием 15 для фиксации шипа 9 противоскольжения, как показано штрихпунктирной линией с двумя точками. Отверстие 15, например, имеет внутренний диаметр, который меньше, чем внешний диаметр шипа 9 противоскольжения. Перед началом применения шип 9 противоскольжения плотно внедрен в отверстие 15 так, что наконечник шипа 9 противоскольжения выступает из поверхности контакта с грунтом протектора 2. Таким образом, шина создает большую силу сцепления на обледенелой дороге. В данном воплощении отверстие 15, например, имеет круглую форму контура на виде сверху протектора 2.

Нижняя поверхность 12 углубления 10 дополнительно снабжена по меньшей мере одним выступом 20, проходящим радиально наружу и расположенным в месте, находящемся на расстоянии от отверстия 15. Более подробно форма выступа 20 на виде сверху протектора 2 описана далее.

Углубление 10 позволяет обеспечить пространство вокруг шипа 9 противоскольжения для временного удерживания или захвата ледяной пыли, которая откалывается от льда в ходе перемещения по обледенелому дорожному покрытию, и позволяет предотвратить покрытие шипа 9 противоскольжения ледяной пылью так, что обеспечивают достаточную высоту выступа шипа 9 противоскольжения. С другой стороны, поскольку по меньшей мере один выступ 20 расположен на расстоянии от отверстия 15, он может упруго деформироваться под воздействием контактного давления на грунт. Упругая деформация выступа 20 позволяет эффективно обеспечить функцию выталкивания ледяной пыли из углубления 10 (например, свойство самоочистки). При повторении указанной выше функции ледяная пыль не остается в углублении 10, и, следовательно, непрерывно можно получать превосходные ходовые характеристики на обледенелом дорожном покрытии.

Чтобы дополнительно улучшить вышеуказанные эффекты, внутренний диаметр D1 углубления 10 предпочтительно составляет, например, от 10 до 20 мм. Предпочтительно глубина d1 углубления составляет, например, от 0,2 до 1,5 мм. Такое углубление 10 позволяет обеспечить достаточное пространство для захвата или удерживания ледяной пыли. Однако углубление 10 не ограничено конкретно вышеуказанными техническими характеристиками, но углубление может быть реализовано в различных исполнениях.

Предпочтительно высота h1 выступа 20 от нижней поверхности 12 составляет, например, от 0,3 до 2,5 мм, чтобы получить предпочтительные свойства самоочистки выступа 20. В предпочтительном воплощении выступ 20, например, проходит радиально наружу за пределы поверхности контакта с грунтом протектора 2. Предпочтительно высота h2 от вершины выступа 20 до поверхности контакта с грунтом протектора составляет, например, от 0,1 до 1,0 мм. Такой выступ 20 может сильно деформироваться, эффективно выталкивая ледяную пыль из углубления 10, поскольку его вершина может вступать в контакт с грунтом.

Минимальное расстояние L1 от кромки 16 отверстия 15 до выступа 20 предпочтительно составляет не менее 1,0 мм, более предпочтительно не менее 2,5 мм, но предпочтительно не более 5,0 мм, более предпочтительно не более 3,5 мм. В предпочтительном воплощении расстояние L1 больше, чем высота h1 выступа 20. Таким образом, обеспечивают достаточное пространство между выступом 20 и отверстием 15, в котором выступ может упруго деформироваться.

Далее подробно описана форма выступа 20 на виде сверху протектора 2. Как показано на Фиг. 2А, по меньшей мере один выступ 20 в соответствии с одним воплощением включает выступающие элементы 25, которые размещены по отдельности, окружая отверстие 15. В данном воплощении, поскольку каждый выступающий элемент 25 может упруго деформироваться в различных направлениях, ледяная пыль в углублении 10 может эффективно выталкиваться из углубления 10.

Выступающие элементы 25, например, имеют плоские поперечные сечения, которые параллельны поверхности контакта с грунтом и имеют длинные оси (а) и короткие оси (b). В данном воплощении выступающие элементы 25 могут легко деформироваться, изгибаясь вокруг длинных осей (а). Кроме того, поскольку выступающие элементы 25 расположены таким образом, что их длинные оси (а) имеют различные направления, выступающие элементы 25 могут деформироваться в направлениях, отличных друг от друга.

Предпочтительно продольные направления коротких осей (b) расположены в радиальном направлении круглой кромки 11 углубления 10. В предпочтительном воплощении каждая короткая ось (b) каждого выступающего элемента 25 проходит вдоль радиального направления круглой кромки 11 углубления 10. Таким образом, каждый выступающий элемент 25, например, может деформироваться так, что опускается вниз в радиальном направлении под воздействием контактного давления на грунт, и тогда ледяная пыль, удерживаемая в пространстве между отверстием 15 и выступающими элементами 25, эффективно выталкивается из него.

Предпочтительно минимальная длина длинных осей (а) составляет от 2,5 до 5,0 мм. Предпочтительно минимальная длина коротких осей (b) составляет не более 0,5 минимальной длины длинных осей (а). Таким образом, можно способствовать деформации выступающих элементов 25 с обеспечением долговечности.

Выступающие элементы 25, например, включают первый выступающий элемент 26 и второй выступающий элемент 27, которые имеют форму, отличную друг от друга. В данном воплощении первый выступающий элемент 26, например, имеет такое же направление кривизны, как направление кривизны контура отверстия 15 круглой формы. Таким образом, первый выступающий элемент 26 легко деформируется так, что опускается вниз к отверстию 15. Напротив, второй выступающий элемент 27, например, имеет направление кривизны, противоположное направлению кривизны контура отверстия круглой формы. Таким образом, второй выступающий элемент 27 легко деформируется так, что опускается вниз к кромке 11 углубления 10. Данные выступающие элементы 26 и 27 позволяют более эффективно выталкивать ледяную пыль из углубления 10.

На Фиг. 3А-7С представлены различные другие воплощения, в которых изменена форма выступов 20 или форма углубления 10. Следует отметить, что одинаковые или общие элементы, которые уже описаны выше, обозначены одинаковыми номерами позиций на Фиг. 3-7.

В одном воплощении, представленном на Фиг. 3А, каждый выступающий элемент 25 имеет более высокое аспектное отношение, чем каждый выступающий элемент 25, представленный на Фиг. 2А. В одном воплощении, короткие оси (b) могут составлять от 0,10 до 0,20 длинных осей (а). Такой выступающий элемент 25 с более высоким аспектным отношением может легко деформироваться так, чтобы очищать внутреннюю часть углубления 10, даже при перемещении с низким контактным давлением на грунт.

В другом воплощении, представленном на Фиг. 3В, вторые выступающие элементы 27, например, включают первые части 28, которые резко изогнуты так, что выступают в направлении отверстия 15, и вторые части 29, которые резко изогнуты так, что выступают в направлении кромки 11 углубления 10. Такой второй выступающий элемент 27 может упруго деформироваться при изгибе в продольном направлении под воздействием контактного давления на грунт сложным образом, по сравнению с воплощением, представленным на Фиг. 3А. Таким образом, можно эффективно вычищать ледяную пыль в углублении 10.

Первые выступающие элементы 26 и вторые выступающие элементы 27 не ограничены конкретно вышеуказанными признаками. На Фиг. 4А представлено другое воплощение первых и вторых выступающих элементов 25 и 27. В данном воплощении первые выступающие элементы 25 имеют такое же направление кривизны, что и контур отверстия 15 круглой формы. Вторые выступающие элементы 27, например, имеют овальную форму поперечного сечения с продольными направлениями, которые проходят вдоль продольного направления шины (в направлении вверх и вниз на Фиг. 4А). Для данного воплощения можно ожидать эффективного вычищения ледяной пыли в углублении 10 при движении на повороте, поскольку каждый второй выступающий элемент 27 может деформироваться в аксиальном направлении шины под воздействием боковой силы.

На Фиг. 4В представлено еще одно воплощение второго выступающего элемента 27. На Фиг. 4В вторые выступающие элементы 27 (например, два вторых выступающих элемента 27), каждый из которых имеет овальную форму поперечного сечения, расположены между парой соседних первых выступающих элементов 26 и 26. В данном воплощении продольное направление каждого из вторых выступающих элементов 27 проходит в продольном направлении шины. Данное воплощение способствует деформации вторых выступающих элементов 27 в аксиальном направлении шины.

На Фиг. 4С представлено еще одно воплощение изобретения. В данном воплощении по меньшей мере один выступ 20 включает первые выступающие элементы 26 с овальной формой поперечного сечения и вторые выступающие элементы 27 с треугольной формой поперечного сечения, и первые и вторые выступающие элементы 26 и 27 расположены с чередованием вокруг отверстия 15. В предпочтительном воплощении один или более вторых выступающих элементов 27, например, включают одну вершину 30, которая выступает в направлении кромки 11 углубления 10. Таким образом, вершина 30 одного или более вторых выступающих элементов 27 может дробить и выталкивать ледяную пыль, удерживаемую между одним из первых выступающих элементов 27 и кромкой 11 углубления 10 или между одним из вторых выступающих элементов 27 и кромкой углубления, при перемещении по льду.

В воплощении, представленном на Фиг. 4А-4С, общее количество первых выступающих элементов 26 и общее количество вторых выступающих элементов 27 предпочтительно составляет от 2 до 5, более предпочтительно от 3 до 4.

На Фиг. 5А-5С представлены другие различные воплощения выступающих элементов 25.

На Фиг. 5А каждый выступающий элемент 25, например, включает первую часть 28, которая резко изогнута так, что выступает в направлении отверстия 15, и вторую часть 29, которая резко изогнута так, что выступает в направлении кромки 11 углубления 10. Такой выступающий элемент 25 с высокой жесткостью может обеспечить превосходную долговечность.

На Фиг. 5В выступающие элементы 25, например, плавно изогнуты в том же направлении кривизны, что и круглый контур отверстия 15. В данном воплощении выступающие элементы 25 расположены концентрически относительно отверстия 15. Такой выступающий элемент 25 может обеспечить превосходную долговечность, поскольку он может распределять действующее на него напряжение. Альтернативно, каждый выступающий элемент 25, например, может проходить прямолинейно.

На Фиг. 5С каждый выступающий элемент 25, например, имеет треугольную форму поперечного сечения, которая включает одну вершину 30, выступающую в направлении кромки 11 углубления 10. Вершина 30 каждого выступающего элемента 25 может дробить и выталкивать ледяную пыль, эффективно очищая внутреннюю часть углубления 10.

В воплощениях, представленных на Фиг. 5А-5С, общее количество выступающих элементов 25 в одном углублении 10 предпочтительно составляет от 3 до 8, более предпочтительно от 4 до 6.

Как показано на Фиг. 6А-6С, по меньшей мере один выступ 20 может быть выполнен в виде непрерывного ребра 31, окружающего отверстие 15.

На Фиг. 6А показано воплощение, в котором в качестве по меньшей мере одного выступа 20 обеспечено только одно непрерывное ребро 31. В данном воплощении ребро 31 имеет круглую форму. Следует отметить, что ребро 31 не ограничено круглой формой, но может быть выполнено, например, с обеспечением многоугольной формы. Такое ребро 31 с высокой жесткостью может обеспечить превосходную долговечность.

Как проиллюстрировано на Фиг. 6В и 6С, ребро 31 может быть обеспечено совместно с первым выступающим элементом 26 и/или вторым выступающим элементом 27, описанными выше, на одном углублении 10. На Фиг. 6В выступы 20 включают расположенные на расстоянии первые и вторые выступающие элементы 26 и 27, размещенные в окружном направлении отверстия 15, и ребро 31, выполненное так, что оно окружает первые и вторые выступающие элементы 26 и 27. Альтернативно, как показано на Фиг. 6С, ребро 31 может быть расположено с внутренней стороны от первых выступающих элементов 26 и вторых выступающих элементов 27. Такие конфигурации выступов 20, как показано на Фиг. 6А-6В позволяют обеспечить более эффективную очистку внутренней части углубления 10.

На Фиг. 7А-7С представлены другие различные воплощения углублений 10, имеющих кромки 11 многоугольной формы. На Фиг. 7А углубление 10 имеет треугольную кромку 11. На Фиг. 7В углубление 10 имеет прямоугольную кромку 11. На Фиг. 7С углубление 10 имеет шестиугольную кромку 11.

В воплощении, проиллюстрированном на Фиг. 7А-7В, один или более выступающих элементов 25, которые проходят прямолинейно, предпочтительно расположены так, что проходят вдоль одной проходящей прямолинейно стороны 11а кромки 11 углубления 10. Такой выступающий элемент 25, описанный выше, может упруго деформироваться в направлении отверстия 15, и следовательно, ледяная пыль между стороной 11а кромки 11 и выступающим элементом 25 может плавно высвобождаться из углубления 10.

Альтернативно, один или более проходящих прямолинейно выступающих элементов 25 могут быть размещены совместно с изогнутым выступающим элементом в одном углублении 10 и предпочтительно размещены с чередованием в окружном направлении отверстия 15.

Хотя конкретные предпочтительные воплощения в соответствии с настоящим изобретением описаны подробно, настоящее изобретение не ограничено представленными воплощениями, но оно может быть модифицировано и выполнено с различными признаками.

Пример

Изготавливали зимние шипованные шины 205/55R16 с основным рисунком протектора, представленным на Фиг. 1, исходя из конкретных характеристик, представленных в таблице 1. В качестве шины сравнительного примера также изготавливали зимнюю шипованную шину, содержащую поверхность контакта с грунтом протектора, на которой нет ни углублений, ни выступов. Затем испытывали ходовые характеристики каждой шины на обледенелом дорожном покрытии. Общие технические характеристики и метод испытаний описаны ниже.

Обод: 16×6,5

Внутреннее давление шины (задней/передней): 240 кПа/220 кПа

Испытательный автомобиль: переднеприводный автомобиль с объемом двигателя 1600 см³

Места установки шин: все колеса

Испытания ходовых характеристик на обледенелой дороге Измеряли длину тормозного пути для каждой испытываемой шины при перемещении со скоростью 40 км/ч в следующих дорожных условиях: (1) нетронутый лед с гладкой поверхностью, и (2) обычный лед, покрытый снегом и ледяной пылью. Соответствующие результаты испытаний представлены в виде показателей в таблице 1, исходя из результатов сравнительного примера (Сравн. пример), принятых за 100. Чем меньше величина, тем лучше характеристика.

Результаты испытаний представлены в таблице 1. Результаты испытаний подтверждают, что шины примеров по изобретению по сравнению с шиной сравнительного примера демонстрируют превосходные ходовые характеристики на обледенелом дорожном покрытии.

Изобретение относится к автомобильной промышленности. Зимняя шина включает протектор с поверхностью контакта с грунтом. Поверхность контакта с грунтом протектора снабжена углублением. Углубление снабжено отверстием для фиксации шипа противоскольжения и по меньшей мере одним выступом, проходящим радиально наружу и расположенным в месте, находящемся на расстоянии от отверстия. Технический результат – улучшение эксплуатационных характеристик на обледенелом дорожном покрытии. 10 з.п. ф-лы, 7 ил., 1 табл.

1. Зимняя шина, включающая протектор с поверхностью контакта с грунтом, и поверхность контакта с грунтом снабжена углублением, которое содержит отверстие для фиксации шипа противоскольжения и по меньшей мере один выступ, проходящий радиально наружу и расположенный в месте, находящемся на расстоянии от отверстия.

2. Зимняя шина по п. 1, в которой углубление включает нижнюю поверхность, и отверстие и по меньшей мере один выступ расположены на нижней поверхности.

3. Зимняя шина по п. 2, в которой нижняя поверхность, по существу, параллельна поверхности контакта с грунтом.

4. Зимняя шина по п. 1, в которой по меньшей мере один выступ проходит радиально наружу шины за пределы поверхности контакта с грунтом.

5. Зимняя шина по п. 1, в которой по меньшей мере один выступ включает выступающие элементы, расположенные так, что они окружают отверстие.

6. Зимняя шина по п. 5, в которой, на виде сверху протектора, отверстие имеет круглую форму контура, и выступающие элементы включают по меньшей мере один первый выступающий элемент, изогнутый в том же направлении кривизны, что и контур отверстия круглой формы.

7. Зимняя шина по п. 5, в которой выступающие элементы включают по меньшей мере один второй выступающий элемент, изогнутый в направлении кривизны, противоположном направлению кривизны контура отверстия круглой формы.

8. Зимняя шина по п. 6, в которой выступающие элементы включают по меньшей мере один второй выступающий элемент, изогнутый в направлении кривизны, противоположном направлению кривизны контура отверстия круглой формы.

9. Зимняя шина по п. 5, в которой каждый из выступающих элементов имеет плоскую форму поперечного сечения с длинной осью (а) и короткой осью (b).

10. Зимняя шина по п. 1, в которой по меньшей мере один выступ выполнен в виде непрерывного ребра, окружающего отверстие.

11. Зимняя шина по п. 1, в которой шип противоскольжения внедрен в отверстие.