АВТОМОБИЛЬНАЯ ШИНА Российский патент 2023 года по МПК B60C11/12 B60C11/16 

Область техники

Настоящее изобретение относится к автомобильной шине. В частности, настоящее изобретение относится к автомобильной шипуемой шине, выполненной с возможностью шипования. Под шипованной шиной обычно подразумевается шина, особенно подходящая для движения по поверхностям, покрытым льдом или занесенным снегом. Она, как правило, отличается протекторным браслетом, содержащим множество нескользящих элементов (в дальнейшем упоминаемых как «шипы»), частично выступающих от радиально наружной поверхности протекторного браслета. Кроме того, протекторный браслет выполнен с рисунком протектора, подходящим для использования на грунте, занесенном снегом и/или покрытом льдом, и демонстрирует множество продольных и поперечных канавок, которые определяют границы соответствующего множества блоков и/или ребер, в которые вставлены шипы. Шипованная шина обычно имеет приблизительно 200/400 шипов. Однако шина, выполненная с возможностью шипования, обычно означает шину, протекторный браслет которой выполнен с рисунком протектора, подходящим для использования на грунте, занесенном снегом и/или покрытом льдом, и имеет гнезда для вставки шипов. Вставка шипов в соответствующие гнезда обеспечивает превращение шины, выполненной с возможностью шипования, в шипованную шину.

Уровень техники

Некоторые примеры шипованных шин описаны в следующих документах: WO 2017081873, WO 2018198759, WO 02/068221, WO 02/68222, WO 2004/056588, WO 2008/074353, EP 2217456, EP 3202593, EP 2202096, EP 3098090, JP 509838.

Сущность изобретения

От шипованных шин, как правило, требуются характеристики, обеспечивающие способность как к приложению тягового усилия, так и к торможению при движении, в частности, по поверхностям, занесенным снегом и/или покрытым льдом.

Для получения характеристик, обеспечивающих способность к приложению тягового усилия и торможению при движении по поверхностям, покрытым снегом, протекторный браслет выполнен с щелевидными дренажными канавками. Щелевидные дренажные канавки представляют собой бороздки малого размера, образованные в блоках протекторного браслета и проходящие от поверхности протектора шины по направлению к внутренней части блока. Назначение щелевидных дренажных канавок состоит в обеспечении дополнительных элементов для сцепления с дорогой по сравнению с канавками в случае движения по поверхностям, занесенным снегом, и в удерживании определенного количества снега, в результате чего улучшается сцепление с дорожным полотном.

Для получения характеристик, обеспечивающих способность к приложению тягового усилия при движении по льду, протекторный браслет снабжен шипами, которые благодаря их части (стержню), выступающей от поверхности протектора, улучшают характеристики сцепления шины с дорогой при движении по обледеневшему дорожному полотну.

Однако Заявитель заметил, что данные характеристики противоречат друг другу. Действительно, чем больше число щелевидных дренажных канавок в протекторном браслете и/или чем больше их протяженность, тем больше способность протекторного браслета захватывать снег, что предпочтительно для улучшения управляемости шины на дорожном полотне, занесенном снегом. Однако Заявитель обнаружил, что в этом случае наличие и/или протяженность щелевидных дренажных канавок отрицательно влияет на жесткость протекторного браслета, в частности, в зоне рядом с шипами, что вызывает нежелательное перемещение шипов во время прохождения через зону пятна контакта и/или подъем частей блока, окружающих те же шипы, в результате чего снижается эффективность их сцепления с дорогой при движении по обледеневшему дорожному полотну.

Для уменьшения этого явления было предложено устранить наличие щелевидных дренажных канавок в части протекторного браслета, имеющей ограниченную протяженность и находящейся вокруг шипов.

Однако посредством всестороннего моделирования Заявитель установил, что даже это решение не обеспечивает возможности получения эксплуатационных характеристик при приложении тягового усилия/торможении при движении как по обледеневшему, так и по занесенному снегом, дорожному полотну, поскольку для сохранения надлежащей жесткости размер части протектора, не имеющей щелевидных дренажных канавок вокруг шипов, должен быть значительно увеличен, так что протектор будет иметь слишком ограниченное число щелевидных дренажных канавок и/или щелевидные дренажные канавки со слишком ограниченной протяженностью, что ухудшает управляемость шины на занесенном снегом, дорожном полотне.

Заявитель не достиг решения: при увеличении фактической протяженности части протекторного браслета, не имеющей щелевидных дренажных канавок рядом с шипами, можно было повысить жесткость протекторного браслета, но за счет ухудшения эксплуатационных характеристик при движении по занесенному снегом, дорожному полотну. Действительно, значительно уменьшенное число щелевидных дренажных канавок, приходящихся на поверхность блока, не позволило получить надлежащие эксплуатационные характеристики при движении по занесенному снегом, дорожному полотну. Напротив, при большем наличии щелевидных дренажных канавок вокруг шипа эксплуатационные характеристики шины при движении по поверхностям, занесенным снегом, улучшались, но изменение размеров зоны без щелевидных дренажных канавок вокруг шипа влияло на эксплуатационные характеристики шины при движении по обледеневшему дорожному полотну.

В конечном итоге Заявитель понял, что решение проблемы, связанной с противоречивыми условиями, описанными выше, не может быть получено только посредством компенсации протяженности зоны без щелевидных дренажных канавок, имеющейся вокруг шипа, за счет надлежащего числа щелевидных дренажных канавок, приходящихся на поверхность блока, а может быть получено посредством выполнения в блоке по меньшей мере одной дополнительной части, предусмотренной с щелевидными дренажными канавками уменьшенной глубины, которая является соседней в направлении вдоль окружности по отношению к части, имеющей значительный размер, не имеющей щелевидных дренажных канавок и расположенной вокруг гнезда для шипа, и предпочтительно расположена между гнездом для шипа и частями блока, которые предусмотрены с щелевидными дренажными канавками, имеющими полную глубину.

В соответствии с первым аспектом изобретение относится к шине, содержащей протекторный браслет, в котором образовано множество блоков, ограниченных канавками и выполненных с радиально наружной поверхностью, при этом по меньшей мере некоторые из указанных блоков содержат:

- гнездо для шипа;

- первую часть, периферийную по отношению к гнезду и расположенную вокруг указанного гнезда, при этом указанная первая часть не имеет щелевидных дренажных канавок и имеет минимальный размер, который равен или больше 12 мм;

- по меньшей мере одну вторую часть, расположенную снаружи первой части и проходящую в направлении вдоль окружности от первой части, и имеющую максимальный размер в направлении вдоль окружности и максимальный аксиальный размер, составляющие от 50% до 150% от минимального размера первой части;

при этом по меньшей мере одна вторая часть содержит по меньшей мере одну щелевидную дренажную канавку, имеющую участок в данной по меньшей мере одной второй части, имеющий глубину от радиально наружной поверхности каждого соответствующего блока, которая меньше или равна 2 мм.

Заявитель изготовил шину, выполненную с возможностью шипования, которая имеет протекторный браслет, выполненный с блоками, которые имеют глубокие щелевидные дренажные канавки и гнезда для размещения шипов, и, следовательно, пригодна для использования при движении по поверхностям, занесенным снегом и/или покрытым льдом.

Блоки, выполненные с гнездами для шипов, имеют часть с большой протяженностью, примыкающую к гнезду для шипа и не имеющую щелевидных дренажных канавок для придания жесткости протекторному браслету рядом с тем же гнездом.

Изготовленная шина также выполнена со второй частью, которая также предусмотрена в блоках, выполненных с гнездами для шипов, и выполнена с щелевидными дренажными канавками, имеющими по меньшей мере один участок с ограниченной глубиной, и расположена между частью блока, не имеющей щелевидных дренажных канавок, и остальной частью блока, выполненной с глубокими щелевидными дренажными канавками.

Заявитель удостоверился в том, что лучшие эксплуатационные характеристики могут быть получены при движении как по поверхностям, занесенным снегом, так и по поверхностям, покрытым льдом, при выполнении вышеуказанной части, расположенной на удалении от шипа и предусмотренной с щелевидными дренажными канавками, выполненными с по меньшей мере одним участком, имеющим ограниченную глубину, в отличие от конструкции, которая рассматривалась до настоящего времени и в которой рядом с шипами были предусмотрены ограниченные части блока, которые не имеют щелевидных дренажных канавок и за которыми сразу следовали части, выполненные с глубокими щелевидными дренажными канавками.

Не желая быть связанным соответствием какой-либо конкретной теории, Заявитель полагает, что наличие части блока, которая предусмотрена с щелевидными дренажными канавками, выполненными с по меньшей мере одним участком с ограниченной глубиной, и расположена между частью, не имеющей щелевидных дренажных канавок и примыкающей к гнезду, предназначенному для размещения шипа, и остальной частью блока, выполненной с глубокими щелевидными дренажными канавками, позволяет получить распределение жесткости блока, характеризующейся меньшей «прерывистостью» и увеличивающейся постепенно, посредством чего оптимизируется удовлетворение противоречащих требований к жесткости блоков. Такое распределение жесткости блока фактически обеспечивает одновременное повышение эффективности сцепления шипа с дорогой на поверхностях, покрытых льдом, и сцепления блока с дорогой на поверхностях, занесенных снегом, благодаря большому количеству щелевидных дренажных канавок, имеющихся в расчете на поверхность блока. Щелевидные дренажные канавки, выполненные с по меньшей мере одним участком ограниченной глубины, действительно в любом случае служат для захвата снега, не вызывая чрезмерного уменьшения жесткости такой части, при этом данная жесткость будет, следовательно, проявляться синергетически вместе с жесткостью соседней части блока, не имеющей щелевидных дренажных канавок, для обеспечения более широкой зоны вокруг шипа, отличающейся хорошей общей жесткостью.

Для целей настоящего изобретения имеют силу нижеприведенные определения:

Термин «экваториальная плоскость» шины означает плоскость, которая перпендикулярна к оси вращения шины и которая разделяет шину на две по существу равные части.

Направление «вдоль окружности» означает направление, которое по существу ориентировано в соответствии с направлением вращения шины или имеет наклон под углом, составляющим самое большее приблизительно 20°, относительно направления вращения шины.

«Аксиальное» направление означает направление, по существу параллельное оси вращения шины или имеющее самое большее небольшой наклон (самое большее под углом, составляющим приблизительно 20°) относительно такой оси вращения шины. Аксиальное направление, как правило, по существу перпендикулярно к направлению вдоль окружности.

Термин «эффективная ширина» в отношении протекторного браслета означает ширину части протекторного браслета (от края до края), наиболее удаленной от центра в радиальном направлении и предназначенной для контакта с грунтом.

«Центральная зона» протекторного браслета означает часть протекторного браслета, которая проходит в направлении вдоль окружности рядом с экваториальной плоскостью указанной шины на ширине, которая равна по меньшей мере 40% от эффективной ширины протекторного браслета, предпочтительно на ширине, составляющей от 50% до 60% от такой эффективной ширины.

Центральная зона может проходить или не проходить симметрично относительно экваториальной плоскости.

«Плечевые зоны» протекторного браслета означают части протекторного браслета, которые проходят в направлении вдоль окружности с противоположных сторон центральной зоны в аксиально наружных местах протекторного браслета.

Каждая плечевая зона предпочтительно проходит на ширине, которая равна по меньшей мере 10% от эффективной ширины протекторного браслета.

Термин «канавка» означает бороздку, образованную в части протекторного браслета и имеющую ширину, которая больше или равна 1,5 мм, и предпочтительно глубину, составляющую более 3 мм.

Термин «щелевидная дренажная канавка» означает паз, образованный в части протекторного браслета и имеющий ширину, которая по существу на всей его протяженности составляет менее 1,5 мм, предпочтительно меньше или равна 1 мм. Как правило, щелевидная дренажная канавка имеет такую протяженность на радиально наружной поверхности протекторного браслета, которая больше ширины щелевидной дренажной канавки, при этом щелевидная дренажная канавка предпочтительно имеет протяженность на радиально наружной поверхности протекторного браслета, превышающую или равную 3 мм.

Как правило, назначение щелевидных дренажных канавок состоит в обеспечении дополнительных элементов для сцепления с дорогой по сравнению с канавками в случае движения по поверхностям, занесенным снегом, и в удерживании определенного количества снега, в результате чего улучшается сцепление с дорожным полотном.

Предусмотрено, что в случае новой шины ширина щелевидных дренажных канавок и канавок должна измеряться на радиально наружной поверхности протекторного браслета.

Наклон щелевидной дренажной канавки или ее участка относительно аксиального направления, заданного на протекторном браслете, определяется углом, составляющим от 0° до 90°, который образован направлением протяженности щелевидной дренажной канавки относительно вышеуказанного аксиального направления. Две (или более) щелевидные дренажные канавки наклонены «согласованно», когда профиль обеих канавок увеличивается или уменьшается при рассмотрении его на координатной плоскости, расположенной на протекторном браслете (тангенциально по отношению к нему), в которой ось ординат параллельна направлению вдоль окружности и ось абсцисс параллельна оси шины. Следовательно, две щелевидные дренажные канавки наклонены «несогласованно» или «наклонены в противоположных направлениях», когда их профиль увеличивается для одной канавки и уменьшается для другой канавки при их рассмотрении в такой координатной плоскости.

Настоящее изобретение в соответствии с одним или более предпочтительными аспектами может иметь один или более отличительных признаков, приведенных ниже.

Вышеуказанная по меньшей мере одна щелевидная дренажная канавка предпочтительно представляет собой щелевидную дренажную канавку, которая обнаруживается первой при продвижении от первой части в направлении вдоль окружности.

Данный участок предпочтительно проходит в соответствии с направлением протяженности, образующим угол β относительно аксиального направления, составляющий от 0° до 45°.

Первая часть целесообразно имеет максимальный размер, который меньше или равен 25 мм, предпочтительно меньше или равен 20 мм.

Данный участок предпочтительно имеет глубину, составляющую менее 1,5 мм.

Данный участок целесообразно имеет глубину, равную или превышающую 0,5 мм.

Данный участок предпочтительно имеет протяженность, которая равна по меньшей мере 50% от общей протяженности щелевидной дренажной канавки во второй части, измеренной вдоль направления протяженности щелевидной дренажной канавки.

Глубина данного участка предпочтительно увеличивается по мере увеличения угла β.

Протяженность данного участка по отношению к общей протяженности щелевидной дренажной канавки во второй части, измеренной вдоль направления протяженности щелевидной дренажной канавки, целесообразно увеличивается по мере увеличения угла β.

Протяженность данного участка, соответствующая направлению протяженности щелевидной дренажной канавки во второй части, предпочтительно равна или больше 70% от общей протяженности щелевидной дренажной канавки во второй части, измеренной вдоль направления протяженности щелевидной дренажной канавки, для углов β, равных или превышающих 20°.

Вторая часть целесообразно может содержать - если продвигаться в направлении вдоль окружности от первой части - первую и вторую щелевидные дренажные канавки, каждая из которых имеет соответствующий участок во второй части, имеющий глубину от радиально наружной поверхности каждого соответствующего блока, которая меньше или равна 2 мм, при этом соответствующий участок первой щелевидной дренажной канавки имеет протяженность вдоль направления ее протяженности, превышающую протяженность соответствующего участка второй щелевидной дренажной канавки.

По меньшей мере некоторые из блоков предпочтительно содержат две вторые части.

Две вторые части целесообразно расположены с противоположных сторон относительно первой части, таким образом, блок обеспечивает повышение жесткости протекторного браслета в зоне вокруг шипа как перед, так и за тем же шипом, посредством чего обеспечивается улучшение характеристик как при приложении тягового усилия, так и при торможении.

Две вторые части предпочтительно выровнены в направлении вдоль окружности, таким образом, можно обеспечить более однородное поведение блока как при приложении тягового усилия, так и при торможении.

Вышеуказанные две вторые части предпочтительно имеют соответствующие максимальные аксиальные размеры, которые отличаются друг от друга максимум на 30%.

По меньшей мере некоторые из блоков целесообразно содержат по меньшей мере одну щелевидную дренажную канавку, расположенную по меньшей мере частично снаружи второй части и имеющую максимальную глубину, превышающую 5 мм.

Протекторный браслет предпочтительно содержит первую и вторую плечевые зоны и центральную зону, проходящую через экваториальную плоскость шины, выполненной с возможностью шипования, при этом центральная зона имеет ширину, равную по меньшей мере 40% от эффективной ширины протекторного браслета.

По меньшей мере один блок из вышеуказанных некоторых из блоков целесообразно расположен по меньшей мере в первой или второй плечевой зоне.

По меньшей мере один блок из вышеуказанных некоторых из блоков предпочтительно расположен по меньшей мере в центральной зоне.

По меньшей мере 30% из по меньшей мере некоторых из блоков целесообразно содержат одну щелевидную дренажную канавку во второй части.

В более предпочтительном варианте по меньшей мере 50% из по меньшей мере некоторых из блоков содержат одну щелевидную дренажную канавку во второй части.

Таким образом, можно оптимизировать длину блоков, в частности, блоков плечевых зон также в отношении требований к шине, связанных с низким уровнем шума.

Вторая часть предпочтительно содержит самое большее три щелевидные дренажные канавки.

В соответствии с другим аспектом настоящее изобретение относится к шипованной шине, которая представляет собой шипованную шину, подобную описанной ранее, и в которой в гнезде для шипа, предусмотренном по меньшей мере в некоторых из блоков, размещен шип.

Дополнительные отличительные признаки и преимущества изобретения станут более очевидными из подробного описания некоторых предпочтительных, но не единственных вариантов осуществления выполненной с возможностью шипования, автомобильной шины согласно настоящему изобретению.

Краткое описание чертежей

Такое описание будет приведено ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи, которые представлены только в качестве примера и, следовательно, без ограничений и на которых:

фиг.1 - вид в перспективе спереди примера шины для колес транспортных средств, изготовленной в соответствии с настоящим изобретением;

фиг.2 - выполненный в увеличенном масштабе, схематический вид части протекторного браслета шины с фиг.1;

фиг.3 - выполненный в увеличенном масштабе, схематический вид шипованного блока шины с фиг.1; и

фиг.4 - график полученных посредством моделирования, эксплуатационных характеристик двух шипованных блоков шины с фиг.1 при торможении, которые предусмотрены соответственно со второй частью, выполненной с щелевидной дренажной канавкой, имеющей участок ограниченной глубины (пунктирная линия), и со второй частью, выполненной с щелевидной дренажной канавкой, не имеющей участка ограниченной глубины (непрерывная линия).

Подробное описание вариантов осуществления изобретения

На приложенных чертежах ссылочная позиция 1 обозначает в целом шипованную шину для колес легковых автомобилей, выполненную в соответствии с настоящим изобретением.

Шипованная шина 1 содержит обычную конструкцию шины, не показанную на приложенных чертежах, а также протекторный браслет 2, на котором образована поверхность 3 протектора, расположенная в радиальном направлении снаружи по отношению к протекторному браслету 2 и предназначенная для контакта с дорожным полотном.

Шина 1 имеет обычную, в общем тороидальную форму, образованную вокруг оси вращения, определяющей аксиальное направление Y на поверхности 3 протектора, которое параллельно оси вращения и пересекает экваториальную плоскость Х-Х, перпендикулярную к оси вращения и определяющую на поверхности 3 протектора направление вдоль окружности, параллельное экваториальной плоскости.

Шипованная шина 1 имеет номинальную ширину профиля, составляющую приблизительно 205 мм, при посадочном диаметре, составляющем 16 дюймов (406,4 мм).

Шина 1 представляет собой шину направленного типа, в которой задано предпочтительное направление качения шины, показанное на чертежах стрелкой F.

В иллюстративном варианте осуществления, показанном на чертежах, протекторный браслет 2 содержит центральную зону L1 и две плечевые зоны L2, L3. Центральная зона L1, расположенная с обеих сторон экваториальной плоскости Х-Х, имеет ширину, равную по меньшей мере 40% от эффективной ширины L указанного протекторного браслета 2. Центральная зона L1 предпочтительно имеет ширину, равную по меньшей мере 50% от эффективной ширины L указанного протекторного браслета 2.

С другой стороны, каждая плечевая зона L2, L3 имеет ширину, составляющую менее 30% от эффективной ширины L протекторного браслета 2. Каждая плечевая зона L2, L3 предпочтительно имеет ширину, составляющую менее 20% от эффективной ширины L протекторного браслета 2.

На протекторном браслете 2 образовано множество канавок, которые все обозначены ссылочной позицией 4 и которые по меньшей мере частично определяют границы множества блоков 5. В частности, в шине, показанной на чертеже, можно увидеть четыре окружных ряда 20, 21, 22, 23 блоков 5 в центральной зоне L1 и два окружных ряда 24, 25 блоков 5 в плечевых зонах L2, L3, более конкретно, окружной ряд для каждой плечевой зоны L2, L3.

Центральная зона L1 имеет четыре окружных ряда 20, 21, 22, 23 блоков, в частности, два окружных ряда 20, 21 центральных блоков, расположенных напротив друг друга относительно экваториальной плоскости Х-Х, и два окружных ряда 22, 23 боковых блоков, противоположных друг другу относительно окружных рядов центральных блоков.

Каждый блок 5 имеет радиально наружную поверхность 6, принадлежащую поверхности 3 протектора, от периферийного края которой проходят соответствующие боковые стенки 7.

В блоках 5 предпочтительно образовано множество щелевидных дренажных канавок 8. Щелевидные дренажные канавки 8 могут иметь глубину от 0,5 до 15 мм и ширину, которая меньше или равна 1,5 мм.

Щелевидные дренажные канавки 8 могут иметь по существу постоянную ширину вдоль их протяженности.

Щелевидные дренажные канавки 8 каждого блока 5 являются взаимно параллельными и имеют направление протяженности, образующее угол относительно аксиального направления, составляющий от 0° до 45°.

Щелевидные дренажные канавки 8 каждого окружного ряда 20, 21, 22, 23 блоков могут иметь направления протяженности, отличающиеся от направлений протяженности щелевидных дренажных канавок 8 окружных рядов блоков, соседних в аксиальном направлении, как в варианте осуществления, показанном на чертежах.

В варианте осуществления, показанном на чертежах, щелевидные дренажные канавки 8 окружных рядов 24, 25 блоков плечевых зон L2, L3 имеют направление протяженности, которое имеет наклон в направлении, противоположном направлению наклона щелевидных дренажных канавок 8 окружных рядов 22, 23 боковых блоков.

Также при рассмотрении варианта осуществления, показанного на чертежах, следует отметить, что щелевидные дренажные канавки 8 имеют зигзагообразную конфигурацию, то есть имеют участки с разными наклонами. Другими словами, щелевидные дренажные канавки 8 могут быть образованы первыми прямолинейными участками 30, параллельными направлению протяженности тех же самых щелевидных дренажных канавок, при этом по меньшей мере некоторые из первых прямолинейных участков 30, которые расположены зигзагообразно относительно направления протяженности, соединены вторыми прямолинейными участками 31, которые являются более короткими, чем первые прямолинейные участки 30, и имеют наклон в направлении, противоположном направлению наклона первых прямолинейных участков 30.

Щелевидные дренажные канавки 8 имеют максимальную глубину Рmax, превышающую 5 мм, предпочтительно превышающую 6 мм, например, равную 7 мм.

По меньшей мере в некоторых блоках 5 выполнено множество гнезд 12 для шипов, каждое из которых выполнено с формой, обеспечивающей возможность размещения шипа, изготовленного из металлического материала, для гарантирования эксплуатационных характеристик при движении по поверхностям, покрытым льдом.

Каждый шип 9 содержит основание, заделанное во внутреннюю часть протекторного браслета 2, головку 10, которая является радиально наружной по отношению к основанию, и выступ 11 для сцепления с дорогой, выступающий в радиальном направлении от головки 10.

Шип 9 размещен в гнезде 12 для шипа, которое образовано в протекторном браслете 2 и имеет конфигурацию шипа 9. Гнездо 12 для шипа содержит радиально внутреннюю часть, заглубленную в блоке и предназначенную для размещения основания шипа, и радиально наружную часть, предназначенную для размещения головки 10 шипа.

В частности, радиально наружная часть гнезда 12 для шипа имеет форму, по существу идентичную форме головки 10 шипа, и глубину от наружной поверхности 6, незначительно превышающую (например, приблизительно на 0,3 мм) высоту головки 10. Таким образом, головка 10 шипа находится в месте, в котором она незначительно заглублена, или является самое большее копланарной по отношению к поверхности 3 протектора, при этом выступ 11 для сцепления с дорогой образует часть шипа, выступающую в радиальном направлении от поверхности 3 протектора и предназначенную для воздействия на обледеневшее дорожное полотно.

В предпочтительном примере, описанном в данном документе, головка 10 шипа 9 имеет общую трапециевидную форму с бóльшим основанием, обращенным в направлении F качения.

В варианте осуществления, показанном на чертежах, для повышения жесткости протекторного браслета в зонах рядом с шипами первая периферийная часть 15 протекторного браслета 2, не имеющая щелевидных дренажных канавок 8 и предпочтительно также не имеющая канавок 4, предусмотрена вокруг каждого гнезда 12 для шипа.

Первая часть 15 может иметь углубления для аккумулирования порошкообразного льда, образующегося при истирании посредством одного и того же шипа при перемещении по обледеневшему грунту. В отличие от щелевидных дренажных канавок такие углубления не предназначены для улавливания снега для увеличения сцепления блока с дорогой при движении по грунту, занесенному снегом, а выполнены с возможностью образования временного скопления порошкообразного льда, образующегося при истирании посредством шипа во время его прохождения в зоне пятна контакта.

Как правило, для этой цели такие «резервуары» имеют вид неглубоких, но относительно больших впадин. Например, такие «резервуары» могут иметь ограниченную глубину, составляющую даже менее 2 мм, но имеют ширину, превышающую ширину щелевидных дренажных канавок, например, превышающую 3 мм, на значительной части их протяженности. Наличие таких углублений не приводит к существенному изменению жесткости первой части 15, в частности, если указанная первая часть имеет минимальный размер, который больше или равен 12 мм.

В предпочтительном варианте осуществления, показанном на чертежах, первая периферийная часть 15 проходит в блоке 5 от гнезда 12 для шипа так, что она имеет минимальный размер Dmin, который равен или больше 12 мм.

Первая периферийная часть 15 предпочтительно проходит в блоке 5 от гнезда 12 для шипа так, что она имеет максимальный размер Dmax, который меньше или равен 25 мм, предпочтительно меньше или равен 20 мм.

В показанном варианте осуществления размер Dmin определяется в аксиальном направлении.

Также при рассмотрении варианта осуществления, показанного на чертежах и, в частности, на фиг.3, можно определить максимальный размер Dmax первой периферийной части 15, такой как расстояние в направлении вдоль окружности между двумя щелевидными дренажными канавками 8, следующими друг за другом в направлении вдоль окружности и противоположными друг другу относительно шипа, или расстояние в направлении вдоль окружности между щелевидной дренажной канавкой 8 и следующей боковой стенкой 7 блока 5, противоположными друг другу относительно шипа 9.

Первая периферийная часть 15 предпочтительно расположена вокруг каждого гнезда 12 для шипа.

По меньшей мере в некоторых из блоков 5, выполненных с гнездом 12 для шипа, предусмотрена по меньшей мере одна вторая часть 16, расположенная снаружи вокруг первой периферийной части 15. В варианте осуществления, показанном на чертежах, все блоки 5, выполненные с гнездом 12 для шипа, имеют по меньшей мере одну вторую часть 16 протекторного браслета, расположенную снаружи первой периферийной части 15.

Вторая часть 16 имеет протяженность по существу в направлении, проходящем в направлении вдоль окружности.

Вторая часть 16 имеет максимальный размер Lmax в направлении вдоль окружности и максимальный аксиальный размер W, составляющие от 50% до 150% от минимального размера Dmin первой периферийной части 15.

Вторая часть 16 предпочтительно имеет максимальный аксиальный размер W, составляющий от 90% до 110% от минимального размера Dmin первой периферийной части 15.

В варианте осуществления, показанном на чертежах, максимальный аксиальный размер W второй части 16 по существу равен минимальному аксиальному размеру Dmin первой периферийной части 15.

Вторая часть 16 имеет максимальный размер Lmax в направлении вдоль окружности, который равен или меньше 30 мм.

Вторая часть 16 предпочтительно имеет максимальный размер Lmax в направлении вдоль окружности, который равен или меньше 20 мм.

Максимальный размер Lmax второй части в направлении вдоль окружности может быть получен как наибольшее из расстояний в направлении вдоль окружности между первой периферийной частью 15 и той из канавок 4, которая ограничивает блок 5 в направлении вдоль окружности и удалена в большей степени от гнезда 12 для шипа.

Вторая часть 16 может быть расположена относительно первой периферийной части 15 в том же блоке 5 в соседнем месте, находящемся в направлении вдоль окружности за первой периферийной частью 15, или в соседнем месте, находящемся в направлении вдоль окружности перед первой периферийной частью 15, в зависимости от положения шипа 9 в блоке 5, которое определяется в направлении вдоль окружности.

Вторая часть 16 также может быть расположена относительно первой периферийной части 15 в том же блоке 5 как в соседнем месте, находящемся в направлении вдоль окружности за первой периферийной частью 15, так и в соседнем месте, находящемся в направлении вдоль окружности перед первой периферийной частью 15, при этом в данном случае имеются две вторые части 16 для гнезда 12 для шипа, которые лучше описаны ниже.

Заявитель полагает, что в действительности для того, чтобы иметь шипованные блоки, наилучшим образом приспособленные для обеспечения эксплуатационных характеристик при торможении, шип должен быть расположен в блоке 5 как можно дальше от боковой стенки 7 блока 5, предшествующего в направлении вдоль окружности по отношению к направлению F качения шины, при этом в данном случае речь идет о блоках, способствующих торможению.

Заявитель также полагает, что для того, чтобы иметь шипованные блоки, наилучшим образом приспособленные для обеспечения эксплуатационных характеристик при приложении тягового усилия, шип должен быть расположен в блоке 5 как можно ближе к следующей за ним в направлении вдоль окружности, боковой стенке 7 блока 5 по отношению к направлению F качения шины, при этом в данном случае речь идет о блоках, способствующих улучшению тяговых характеристик.

Действительно, поскольку шип 9 изгибается в одном или другом направлении в зависимости от того, находится ли шина в режиме приложения тягового усилия или торможения, место расположения шипа внутри блока 5 соответствует его эксплуатационным характеристикам. Более точно, при перемещении шипа 9 вперед в соответствии с направлением F качения шины 1 улучшаются эксплуатационные характеристики при приложении тягового усилия, в то время как при перемещении его к другой стороне блока улучшаются эксплуатационные характеристики при торможении.

Наоборот, Заявитель полагает, что для обеспечения гармоничного сочетания эксплуатационных характеристик при приложении тягового усилия и торможении шип 9 должен быть расположен в месте в блоке 5, которое является по существу промежуточным в направлении вдоль окружности.

В случае блоков, способствующих улучшению тяговых характеристик, вторая часть 16 расположена в направлении вдоль окружности рядом с первой периферийной частью 15, но расположена за ней и шипом 9, как показано, например, на фиг.2 посредством блока 5 плечевой зоны L2.

В случае блоков, способствующих торможению, вторая часть 16 расположена в направлении вдоль окружности рядом с первой периферийной частью 15, но расположена перед ней и шипом 9 по отношению к направлению качения шины.

В случае блоков 5, которые должны обеспечивать эксплуатационные характеристики как при приложении тягового усилия, так и при торможении, имеются две вторые части 16, которые обе расположены в направлении вдоль окружности рядом с первой периферийной частью 15, но расположены с противоположных сторон относительно первой периферийной части 15, как показано, например, на фиг.2 посредством блока 5 плечевой зоны L3. В случае, когда имеются две вторые части 16, которые обе расположены в направлении вдоль окружности рядом с первой периферийной частью 15, но расположены с противоположных сторон относительно первой периферийной части 15, вторые части 16 по существу выровнены в аксиальном направлении.

В этом случае две вторые части 16 предпочтительно имеют соответствующие максимальные аксиальные размеры W, которые отличаются друг от друга максимум на 30%.

В варианте осуществления, показанном на чертежах, две вторые части 16 имеют соответствующие, по существу одинаковые, максимальные аксиальные размеры W. В случае, когда имеются две вторые части 16, которые обе расположены в направлении вдоль окружности рядом с первой периферийной частью 15, но расположены с противоположных сторон по отношению к первой периферийной части 15, вторые части 16 могут иметь одинаковый максимальный размер Lmax в направлении вдоль окружности.

В случае блоков 5, которые имеют размеры в направлении вдоль окружности, которые превышают аксиальные размеры, например, в варианте осуществления, показанном на чертежах, в случае блоков 5 из рядов 20, 21, 22, 23, когда имеются две вторые части 16, которые обе расположены в направлении вдоль окружности рядом с первой периферийной частью 15, но расположены с противоположных сторон по отношению к первой периферийной части 15, можно видеть вторые части 16 в виде эллипса с центром в первой периферийной части 15, который имеет малую ось, протяженность которой совпадает с максимальным аксиальным размером первой периферийной части 15, и вторую ось, протяженность которой совпадает с суммой максимальных размеров Lmaх двух вторых частей 16 в направлении вдоль окружности.

Во второй части 16 имеются некоторые щелевидные дренажные канавки 8 или их участки. Более конкретно, некоторые из щелевидных дренажных канавок 8 могут проходить через всю вторую часть 16 и снаружи по отношению к ней, или в альтернативном варианте все щелевидные дренажные канавки 8, имеющиеся во второй части 16, или только некоторые из них могут проходить только во второй части 16.

В варианте осуществления, показанном на чертежах, по меньшей мере 30 из блоков 5 шины 1 имеют только одну щелевидную дренажную канавку 8 во второй части 16.

Каждая вторая часть 16 предпочтительно содержит самое большее три щелевидные дренажные канавки 8.

По меньшей мере некоторые из щелевидных дренажных канавок 8, имеющихся во второй части 16, предпочтительно все из них отличаются наличием по меньшей мере одного участка 17 с ограниченной глубиной.

В случае, когда только одна из щелевидных дренажных канавок 8, имеющихся во второй части 16, отличается наличием по меньшей мере одного участка 17 с ограниченной глубиной, она предпочтительно представляет собой щелевидную дренажную канавку 8, которая обнаруживается первой, если продвигаться в направлении вдоль окружности от первой части 15, и имеет вышеуказанный участок 17.

Следовательно, в варианте осуществления, показанном на чертежах, щелевидные дренажные канавки 8, имеющиеся во второй части 16, имеют по меньшей мере один участок 17, выполненный с глубиной, уменьшенной относительно глубины участков той же самой щелевидной дренажной канавки 8, имеющих максимальную глубину Рmax, которые являются внешними по отношению ко второй части 16, или относительно глубины щелевидных дренажных канавок 8, выполненных с участками с максимальной глубиной Рmax, которые не пересекают вторую часть 16.

Участок 17 с ограниченной глубиной предпочтительно имеет глубину Р, которая равна или меньше 2 мм. Еще более предпочтительно, если участок 17 с ограниченной глубиной имеет глубину Р, которая равна или меньше 1,5 мм.

Участок 17 с ограниченной глубиной предпочтительно имеет глубину Р, которая равна или больше 0,5 мм.

В случае, когда второй участок 16 содержит две щелевидные дренажные канавки 8, удаленные в направлении вдоль окружности от первой части 15, а именно соответственно первую и вторую щелевидные дренажные канавки 8, каждая из которых имеет соответствующий участок 17 с ограниченной глубиной, соответствующий участок 17 первой щелевидной дренажной канавки 8 имеет протяженность вдоль направления ее протяженности, превышающую протяженность соответствующего участка 17 второй щелевидной дренажной канавки 8.

Другими словами, если во второй части 16 имеется большее число щелевидных дренажных канавок, каждая из которых выполнена с участком 17 с ограниченной глубиной, протяженность участка с ограниченной глубиной уменьшается по мере увеличения расстояния от данного участка до гнезда 12 для шипа.

Участки 17 с ограниченной глубиной, имеющиеся во второй части 16, предпочтительно имеют направление протяженности, образующее угол β наклона относительно аксиального направления, составляющий от 0° до 45°.

Угол β наклона направления протяженности участка 17 с ограниченной глубиной может быть определен как средневзвешенное значение углов наклона частей, образующих один и тот же участок, или в альтернативном варианте - хотя и с некоторым приближением - как угол наклона прямой линии, проходящей по существу через одну из первых точек и одну из последних точек на длине одного и того же участка.

Глубина Р участка 17 с ограниченной глубиной предпочтительно изменяется при изменении угла β наклона.

В частности, при увеличении угла β наклона направления протяженности участка 17 с ограниченной глубиной, предусмотренного во второй части 16, глубина участка 17 с ограниченной глубиной увеличивается, и, наоборот, при уменьшении угла β наклона направления протяженности щелевидных дренажных канавок 8 во второй части 16 глубина участка 17 с ограниченной глубиной уменьшается.

Участок 17 с ограниченной глубиной имеет протяженность, соответствующую направлению протяженности щелевидной дренажной канавки 8 во второй части 16 и равную по меньшей мере 50% от общей протяженности щелевидной дренажной канавки 8 во второй части 16, измеренной вдоль направления протяженности щелевидной дренажной канавки 8.

Участок 17 с ограниченной глубиной может иметь протяженность, соответствующую направлению протяженности щелевидной дренажной канавки 8 во второй части 16 и равную 100% от общей протяженности щелевидной дренажной канавки 8 во второй части 16, измеренной вдоль направления протяженности щелевидной дренажной канавки 8. Другими словами, участок 17 с ограниченной глубиной может быть таким, что его протяженность будет совпадать с общей протяженностью щелевидной дренажной канавки 8 во второй части 16 или с частью данной общей протяженности.

Протяженность участка 17 с ограниченной глубиной, предусмотренного во второй части 16, также изменяется при изменении наклона направления протяженности участка 17 с ограниченной глубиной, в частности, при изменении угла β наклона направления протяженности участка 17 с ограниченной глубиной, предусмотренного во второй части 16.

Протяженность участка 17 с ограниченной глубиной, соответствующая направлению протяженности участка 17 с ограниченной глубиной, предусмотренного во второй части, предпочтительно изменяется при изменении угла β наклона направления протяженности участка 17 с ограниченной глубиной, предусмотренного во второй части 16.

В частности, при увеличении угла β наклона направления протяженности участка 17 с ограниченной глубиной протяженность участка 17 с ограниченной глубиной, предусмотренного во второй части 16, увеличивается, и, наоборот, при уменьшении угла β наклона направления протяженности участка 17 с ограниченной глубиной протяженность участка 17 с ограниченной глубиной, предусмотренного во второй части 16, уменьшается.

Протяженность участка 17 с ограниченной глубиной, соответствующая направлению протяженности участка 17 с ограниченной глубиной, предусмотренного во второй части 16, предпочтительно равна или больше 70% от общей протяженности щелевидной дренажной канавки 8 во второй части 16, измеренной вдоль направления протяженности щелевидной дренажной канавки 8, при угле β, равном или превышающем 20°.

Другими словами, при увеличении угла β наклона направления протяженности участка 17 с ограниченной глубиной, предусмотренного во второй части 16, от 20° до 45° протяженность участка 17 с ограниченной глубиной во второй части 16, соответствующая направлению протяженности щелевидной дренажной канавки 8, изменяется от 70% до 100% от общей протяженности той же щелевидной дренажной канавки 8 во второй части 16.

С другой стороны, при увеличении угла β наклона направления протяженности участка 17 с ограниченной глубиной, предусмотренного во второй части 16, от 0° до 20° протяженность участка 17 с ограниченной глубиной во второй части 16, соответствующая направлению протяженности щелевидной дренажной канавки 8, изменяется от 50% до 70% от общей протяженности той же щелевидной дренажной канавки 8 во второй части 16.

Фиг.4 показывает график полученных посредством моделирования, эксплуатационных характеристик первого блока 5 (эксплуатационная характеристика которого показана сплошной линией) и второго блока 5 (эксплуатационная характеристика которого показанного пунктирной линией) при торможении, при этом данные два блока 5 полностью аналогичны по форме и размерам, по форме, числу и схеме расположения щелевидных дренажных канавок 8 и по форме и расположению шипа 9 в одном и том же блоке. Однако данные два блока 5 различаются в том, что в первом блоке 5 щелевидная дренажная канавка 8 в пределах второй части 16 имеет глубину, равную максимальной глубине Рmax, составляющей 7 мм, в то время как во втором блоке 5 (такого типа, как показанный на фиг.3) щелевидная дренажная канавка 8 в пределах второй части 16 имеет уменьшенную глубину, равную 1 мм.

Первый и второй блоки 5 представляют собой блоки, способствующие торможению, другими словами, в обоих случаях шип 9 расположен в соответствующем блоке 5 в месте, заднем по отношению к направлению качения, и, следовательно, имеет щелевидную дренажную канавку 8, расположенную перед ним.

На оси абсцисс графика показано время, выраженное в секундах (с), в то время как на оси ординат графика показана сила, выраженная в Ньютонах (Н), с которой шип взаимодействует со льдом.

Моделирование представляет собой трехмерное моделирование методом конечных элементов (МКЭ) посредством Pre/Post Processor: Abaqus 2017 и Solver: Abaqus 2017.

Результаты показывают, что при торможении в состоянии, в котором стержень шипа 9 отклоняется по направлению к щелевидной дренажной канавке 8, расположенной перед ним, обнаруживается значительное различие в силах: таким образом, второй блок 5, выполненный с щелевидной дренажной канавкой 8 с ограниченной глубиной, обеспечивает увеличение силы, с которой шип 9 взаимодействует со льдом.

Аналогичные результаты могут быть получены в случае шипов, способствующих улучшению эксплуатационных характеристик при приложении тягового усилия, при этом в данном случае наличие щелевидной дренажной канавки с уменьшенной глубиной обеспечит улучшение эксплуатационных характеристик при приложении тягового усилия по сравнению с блоком с щелевидной дренажной канавкой, имеющей полную глубину.

Для подробно описанных вариантов осуществления может быть выполнен ряд изменений, которые в любом случае остаются в пределах объема охраны изобретения, определяемого нижеприведенной формулой изобретения.

Шина предназначена для использования при движении по поверхностям, занесенным снегом и/или покрытым льдом. Шина выполнена с блоками, которые имеют глубокие щелевидные дренажные канавки и гнезда для размещения шипов. Блоки, выполненные с гнездами для шипов, имеют часть с большой протяженностью, примыкающую к гнезду для шипа и не имеющую щелевидных дренажных канавок для придания жесткости протекторному браслету рядом с тем же гнездом. Изготовленная шина также выполнена со второй частью, которая также предусмотрена в блоках, выполненных с гнездами для шипов, и выполнена с щелевидными дренажными канавками, имеющими по меньшей мере один участок с ограниченной глубиной, и расположена между частью блока, не имеющей щелевидных дренажных канавок, и остальной частью блока, выполненной с глубокими щелевидными дренажными канавками. Технический результат - улучшение эксплуатационных характеристик шины при движении по поверхностям, занесенным снегом и/или покрытым льдом. 2 н. и 20 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Шипуемая шина, содержащая протекторный браслет (2), в котором образовано множество блоков (5), ограниченных канавками (4) и имеющих радиально наружную поверхность, при этом по меньшей мере некоторые из блоков (5) содержат:

гнездо (12) для шипа (9);

первую часть (15), периферийную по отношению к гнезду (12) и расположенную вокруг гнезда (12), при этом первая часть (15) выполнена без щелевидных дренажных канавок (8) и имеет минимальный размер, который равен или превышает 12 мм;

по меньшей мере одну вторую часть (16), расположенную снаружи по отношению к первой части (15) и проходящую в направлении вдоль окружности от первой части (15), и имеющую максимальный размер (Lmax) в направлении вдоль окружности и максимальный аксиальный размер (W), составляющие от 50% до 150% от указанного минимального размера (Dmin) первой части;

при этом указанная по меньшей мере одна вторая часть (16) содержит по меньшей мере одну щелевидную дренажную канавку (8), имеющую участок (17) в указанной по меньшей мере одной второй части (16), имеющий глубину (Р) от указанной радиально наружной поверхности каждого соответствующего блока, которая меньше или равна 2 мм.

2. Шина по п.1, в которой указанная по меньшей мере одна щелевидная дренажная канавка (8) представляет собой щелевидную дренажную канавку, которая встречается первой, если продвигаться от первой части (15) в направлении вдоль окружности.

3. Шина по п.1 или 2, в которой первый участок (17) проходит в соответствии с направлением протяженности, образующим угол β относительно аксиального направления, составляющий от 0° до 45°.

4. Шина по любому из предшествующих пунктов, в которой первая часть имеет максимальный размер (Dmax), который меньше или равен 25 мм, предпочтительно меньше или равен 20 мм.

5. Шина по любому из предшествующих пунктов, в которой участок (17) имеет глубину (Р), составляющую менее 1,5 мм.

6. Шина по любому из предшествующих пунктов, в которой участок (17) имеет глубину (Р), равную или превышающую 0,5 мм.

7. Шина по любому из предшествующих пунктов, в которой участок (17) имеет протяженность, которая равна по меньшей мере 50% от общей протяженности щелевидной дренажной канавки (8) во второй части (16), измеренной вдоль направления протяженности щелевидной дренажной канавки (8).

8. Шина по любому из предшествующих пунктов, в которой глубина (Р) участка (17) увеличивается по мере увеличения угла β.

9. Шина по любому из предшествующих пунктов, в которой протяженность участка (17) по отношению к общей протяженности щелевидной дренажной канавки (8) во второй части (16), измеренной вдоль направления протяженности щелевидной дренажной канавки (8), увеличивается по мере увеличения угла β.

10. Шина по любому из предшествующих пунктов, в которой протяженность участка (17), соответствующая направлению протяженности щелевидной дренажной канавки (8) во второй части (16), равна или больше 70% от общей протяженности щелевидной дренажной канавки (8) во второй части (16), измеренной вдоль направления протяженности щелевидной дренажной канавки (8), когда угол β равен или больше 20°.

11. Шина по любому из предшествующих пунктов, в которой указанная по меньшей мере одна вторая часть (16) содержит - если продвигаться в направлении вдоль окружности от первой части (15) - первую и вторую щелевидные дренажные канавки (8), каждая из которых имеет соответствующий участок (17) в указанной по меньшей мере одной второй части (16), имеющий глубину (Р) от радиально наружной поверхности каждого соответствующего блока (5), которая меньше или равна 2 мм, при этом соответствующий участок (17) первой щелевидной дренажной канавки (8) имеет протяженность вдоль направления ее протяженности, превышающую протяженность соответствующего участка (17) второй щелевидной дренажной канавки (8).

12. Шина по любому из предшествующих пунктов, в которой по меньшей мере некоторые из блоков (5) содержат две вторые части (16).

13. Шина по п.12, в которой указанные две вторые части (16) расположены напротив друг друга относительно первой части (15).

14. Шина по п.12 или 13, в которой указанные две вторые части (16) по существу выровнены в направлении вдоль окружности.

15. Шина по любому из пп.12-14, в которой указанные две вторые части (16) имеют соответствующие максимальные аксиальные размеры (W), отличающиеся друг от друга самое большее на 30%.

16. Шина по любому из предшествующих пунктов, в которой указанные по меньшей мере некоторые из блоков (5) содержат по меньшей мере одну щелевидную дренажную канавку (8), расположенную по меньшей мере частично снаружи по отношению к указанной по меньшей мере одной второй части (16) и имеющую максимальную глубину (Pmax), превышающую 5 мм.

17. Шина по любому из предшествующих пунктов, в которой протекторный браслет (2) содержит первую (L2) и вторую (L3) плечевые зоны и центральную зону (L1), проходящую поперек экваториальной плоскости (Х-Х) шипуемой шины (1), при этом центральная зона (L1) имеет ширину, равную по меньшей мере 40% от эффективной ширины (L) протекторного браслета (2).

18. Шина по п.17, в которой по меньшей мере один блок из указанных по меньшей мере некоторых из блоков (5) расположен по меньшей мере в первой (L2) или во второй (L3) плечевой зоне.

19. Шина по п.17, в которой указанный по меньшей мере один блок из указанных по меньшей мере некоторых из блоков (5) расположен по меньшей мере в центральной зоне (L1).

20. Шина по любому из предшествующих пунктов, в которой по меньшей мере 30% из указанных по меньшей мере некоторых из блоков (5) содержат только одну щелевидную дренажную канавку (8) в указанной второй части.

21. Шина по любому из предшествующих пунктов, в которой вторая часть (16) содержит самое большее три щелевидные дренажные канавки (8).

22. Шипованная шина (1), содержащая шипуемую шину по любому из предшествующих пунктов, причем в указанном гнезде (12) для шипа размещен шип (9).