Протектор шины и пластинка для закрепления в вулканизационной форме для образования щелевидной прорези в блоке протектора шины

Изобретение относится к автомобильной промышленности. Протектор шины содержит, по меньшей мере, один ряд блоков, расположенных в окружном направлении шины. При этом, по меньшей мере, один из блоков снабжен одной или большим числом профилированных трехмерных щелевидных прорезей в радиальном направлении. Причем профилированная трехмерная щелевидная прорезь ограничена взаимно согласующимися профилированными поверхностями, образованными пластинкой при вулканизации. Щелевидная прорезь имеет форму периодически повторяющегося элемента, введенного в поверхность в направлении радиальной плоскости, причем эта поверхность, по меньшей мере, однажды прерывается в радиальном направлении на определенном интервале и заменяется поверхностью, образованной из того же самого периодически повторяющегося элемента, смещенного на 1/2 периода. Периодически повторяющийся элемент состоит из боковых сторон, соединенных дугами, которые после введения в поверхность будут образовывать части (14, 16) боковой поверхности цилиндра. Поверхности, образованные в местах прерывания, образуют с радиальной плоскостью щелевидной прорези углы, которые составляют от 75 до 90°. В результате повышается эффективность контакта шины с поверхностью дороги. 2 н. и 11 з.п. ф-лы. 15 ил.

 

Область техники

Изобретение относится к конструкции вулканизационной формы для изготовления зимних, летних и всесезонных шин для автомобилей, в которой пластинка во время процесса формования образует узкие щелевидные прорези необходимой формы и в необходимом количестве в блоках протектора на участке протектора, определяемом стандартной рабочей поверхностью шины. Щелевидные прорези, образованные этим способом, обеспечивают более эффективную передачу усилия в точке контакта шины с поверхностью дороги.

Уровень техники

Шины, которые предназначены для использования с автомобилями как зимой, так и круглый год, кроме окружных и поперечных канавок протектора, отличаются большим количеством узких щелевидных прорезей, которые образованы пластинками, расположенными в протекторной части полости вулканизационной формы. Пластинки изготавливают посредством операций формования листового металла, обладающего необходимыми свойствами (коррозионной стойкостью, прочностью и т.д.). Они неразъемно и неизвлекаемо закреплены в вулканизационной форме. Они ориентированы в радиальном направлении относительно оси вращения шины. Пластинки могут соответствовать глубине канавок протектора, придаваемых профилем шины, или могут быть переменными в зависимости от требований к протектору. При рассмотрении в радиальном направлении форма пластинки может состоять из известных линий (дуги, прямой линии, параболы и т.д.) и образовывать определенный рисунок (например, синусоиду, зигзаг и т.д.). Размер и форма щелевидных прорезей обусловливается формой и размером блоков протектора. Пластинки, которые используются в одном протекторе, могут быть одинаковыми или разными по форме.

В зимних и всесезонных шинах пластинки из-за их количества образуют большое число зацепляющих кромок, увеличивающих эффективность передачи усилия в точке контакта шины с поверхностью дороги. Это явление можно использовать на мокрых, заснеженных или обледеневших дорогах.

В ходе передачи усилия во время взаимодействия шины с дорогой протектор шины значительно деформируется. Эта деформация заметно влияет на характеристики вождения, отрицательно действует на устойчивость прямолинейного движения и влияет на скорость реакции шины. После разложения проекции сил на плоскость дороги степень деформации зависит от характера силы, действующей в данный момент, и очевидно, что деформация принимает значения всех дуговых квадрантов. Идеальным техническим решением в отношении деформаций в плоскости дороги является использование блока без какого-либо прерывания щелевидными прорезями или канавками. Так как этот случай является нежелательным как с правовой, так и с технической точек зрения, то необходимо прерывать канавками соприкасающийся протектор. Для улучшения характеристик сцепления необходимо разделить блок узкими щелевидными прорезями, что, таким образом, неблагоприятно влияет на жесткость блока. Следовательно, в настоящее время используют разнообразные формы щелевидных прорезей: прямую форму с изменяющейся глубиной дна и различно профилированные формы, но в большинстве случаев применяют форму, напоминающую синусоиду. Профилирование щелевидной прорези увеличивает жесткость блока, особенно в осевом направлении и отчасти также в тангенциальном направлении относительно окружности шины. Вышеуказанное явление приводит к тому последствию, что деформация блока является различной в продольном и поперечном направлениях относительно щелевидной прорези.

Как недавно стало известно, различные изготовители начинают использовать профилированные щелевидные прорези для достижения увеличенной жесткости во всех направлениях и равномерного распределения деформации в блоке протектора. Это приводит, по меньшей мере, к минимальной деформации во время передачи усилия, увеличению скорости реакции на инициативу водителя и повышению безопасности движения транспорта по дорогам. Недавно стали известны следующие варианты выполнения блокируемых щелевидных прорезей.

Трехмерные щелевидные прорези, предложенные фирмой Continental и описанные в Европейском патенте ЕР 1223054 А1 от 12 января 2001 г., имеют форму волнистой линии, которая состоит из попеременно размещенных закруглений разного диаметра, расположенных друг против друга. Пластинка в ее нижней части изменяется к противоположной форме, где дуги небольшого диаметра заменяются дугами большего диаметра и наоборот. В число модификаций формы при таком варианте выполнения могут входить треугольная форма или прямоугольная форма либо их сочетание. Характеристики блокировки будут различаться в зависимости от использования конкретных форм. Блокировка будет происходить с временной задержкой.

Техническое решение, предложенное фирмой Semperit и описанное в патенте США №5350001 от 9 сентября 1994 г., относится к щелевидной прорези, которая имеет форму синусоиды, изменяющейся к форме, смещенной на 1/4 длины волны. Повторение в радиальном направлении зависит от формы и может принимать значения, равные 2 или более. При значении, равном 2, поверхность щелевидной прорези в месте пересечения поверхности шины является радиально ориентированной, а при более высоких значениях она под углом смещена от радиального направления. В технических решениях, в которых применяется форма сложных треугольных канавок, имеются различно ориентированные кромки.

В Европейском патенте ЕР 0131246 фирмы Continental описывается зигзагообразная канавка, которая прилегающе изменяется от верхней кривой в такую же самую кривую, расположенную в ее нижней части и смещенную на 1/4 ее длины.

В публикации международной заявки WO 99/48707 фирмы Goodyear описывается щелевидная прорезь, образованная плоской поверхностью с взаимно блокирующими куполообразными углублениями, попеременно расположенными на одной стороне, и куполообразными выступами на другой стороне, попеременно ориентированными к оси щелевидной прорези. Блокировка относительно формы выступов происходит с определенной временной задержкой.

Вышеописанный документ служит в качестве основы для дополнительного технического решения фирмы Goodуеаr согласно документу ЕР 1533141 A1, в котором предлагаются регулярно расположенные выступы от плоскости щелевидной прорези и отверстия, непрерывно следующие друг за другом. Их форма может иметь треугольное, четырехугольное и вплоть до Х-угольного поперечного сечения. Благодаря этому техническому решению фирмы Goodуеаr частично устраняется буксование, при этом начало блокировки является более отчетливым.

Осевое направление представляет собой направление, приданное осью вращения шины на автомобиле.

Радиальное направление представляет собой направление, приданное осью, перпендикулярной к окружной круговой линии и оси вращения, которую она одновременно пересекает.

Тангенциальное направление представляет собой направление, приданное касательной к окружной круговой линии.

Пластинка является формованной деталью из листового металла с необходимыми свойствами и определенной толщиной, которая прочно закреплена в полости вулканизационной формы в области протектора и придает форму и размеры узким щелевидным прорезям в блоках протектора.

Щелевидная прорезь является радиально ориентированной прорезью, образованной в блоках протектора шины в вулканизационной форме.

Радиальная плоскость представляет собой плоскость, проходящую через середину щелевидной прорези, которая проходит через ось X периодически повторяющегося элемента.

Сущность изобретения

Задачей изобретения является создание протектора шины, имеющего, по меньшей мере, один ряд блоков, расположенных в окружном направлении шины, при этом, по меньшей мере, один из блоков снабжен одной или большим числом профилированных трехмерных щелевидных прорезей в радиальном направлении, причем профилированная щелевидная прорезь ограничена двумя взаимно согласующимися профилированными поверхностями, образованными пластинками в ходе вулканизации. Щелевидная прорезь имеет форму периодически повторяющегося элемента, введенного в поверхность в направлении радиальной плоскости, причем эта поверхность, по меньшей мере, однажды прерывается на определенном интервале, в радиальном направлении и заменяется поверхностью, образованной тем же самым периодически повторяющимся элементом, смещенным на 1/2 периода. Указанный периодически повторяющийся элемент состоит из боковых сторон, соединенных дугами, которые после введения в поверхность образуют части боковой поверхности цилиндра. Поверхности, которые образованы в местах прерывания, образуют с радиальной плоскостью щелевидной прорези углы α₁ и α₂, которые составляют от 75 до 90°.

В частности, периодически повторяющийся элемент образован 2 парами боковых сторон, соединенных 2 дугами, ориентированными против друг друга и смещенными относительно друг друга на оси, через которую проходит радиальная плоскость.

Дуги периодически повторяющегося элемента могут быть соединены с боковыми сторонами периодически повторяющегося элемента либо тангенциально, либо нетангенциально.

Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения периодически повторяющийся элемент может иметь форму синусоиды или другую форму, которая проходит как над осью X, так и под ней и имеет дуги в своих вершинах.

Дуги вершин, соединяющие боковые стороны, могут иметь выпуклую или вогнутую форму.

Дополнительной задачей изобретения является пластинка, подходящая для закрепления в вулканизационной форме для образования щелевидной прорези в блоке протектора шины. Эта пластинка образована введением периодически повторяющегося элемента в поверхность, при этом элемент состоит из 2 пар боковых сторон, соединенных двумя дугами, ориентированными против друг друга и смещенными относительно друг друга на оси, через которую проходит радиальная плоскость, а в радиальном направлении поверхность, по меньшей мере, однажды прерывается с определенным интервалом и заменяется поверхностью, образованной тем же самым периодически повторяющимся элементом, смещенным на 1/2 периода, а поверхности, образованные в местах прерывания, образуют с радиальной плоскостью щелевидной прорези углы α₁ и α₂, составляющие от 75 до 90°.

Пластинка, а также щелевидная прорезь могут иметь дуги, соединенные с боковыми сторонами периодически повторяющегося элемента либо тангенциально, либо нетангенциально.

Периодически повторяющийся элемент, которые определяет форму пластинки, предпочтительно имеет форму синусоиды, но может иметь любую другую форму, которая подобно форме синусоиды образует дуги и боковые стороны над и под осью X. Дуги вершин периодически повторяющегося элемента, соединяющие боковые стороны периодически повторяющегося элемента, могут иметь выпуклую форму или вогнутую форму.

Для упрощения описания пластинки ее целесообразно описывать именно как поверхность, образованную нейтральными осями во время сгибания пластинки. Не будут приниматься во внимание закругления и скосы, необходимые при технологии формования тонкостенных изделий. В таком случае пластинку образуют, равномерно размещая материал относительно нейтральной плоскости в направлении обеих сторон плоскости. Как очевидно из предшествующего уровня техники, пластинки в виде периодически повторяющихся элементов способны обеспечивать соответствующую передачу усилия в осевом направлении. Если передача усилия происходит в тангенциальном направлении, то происходит бóльшая деформация блоков. Следовательно, изобретение относится к пластинке в виде периодически повторяющегося элемента, где форма прерывается на данном интервале в радиальном направлении и заменяется формой того же самого периодически повторяющегося элемента, смещенной на период. Это предотвращает длительное относительное движение между отдельными частями блока протектора и передачу усилия при торможении и сцеплении и при движении на поворотах. По сравнению с используемыми в настоящее время пластинками преимуществами являются сокращенное время блокировки, вызванной горизонтальной поверхностью, увеличенная жесткость блоков протектора, заметное начало блокировки, лучший характер износа блока протектора, лучшая передача усилий при изменении состояний движения под влиянием ограничения относительного смещения отдельных частей блоков протектора как в радиальном, так и в осевом направлениях, что приводит к повышенной безопасности управления и комфортабельности при движении.

Пластинку изготавливают формованием листового металла. Ее образуют в виде трехмерной формованной детали, которая предназначена для размещения в полости вулканизационной формы и посредством которой образуется щелевидная прорезь в блоке протектора шины. Ось пластинки одинакова с нейтральной осью формованной детали.

Краткое описание чертежей

На прилагаемых чертежах:

фиг.1 - вид в перспективе пластинки;

фиг.2 - вид в перспективе пластинки, сходной с пластинкой на фиг.1 и не имеющей закругления и скосы;

фиг.3-1 и 3-2 - виды поперечных сечений пластинки в местах 3-1 и 3-2;

фиг.4-1 и 4-2 - виды раскрытых половин блока протектора шины с двумя разными щелевидными прорезями и соответствующими пластинками;

фиг.5-1 - 5-6 - виды блоков протектора шины с различными степенями износа шины;

фиг.6-1 - 6-3 - виды вершин периодически повторяющегося элемента.

Примеры вариантов осуществления изобретения

Пластинка, которая показана на фиг.1 и имеет поперечные сечения, показанные на фиг.3-1 и 3-2, образована формованием листового металла в трехмерную формованную деталь. Она содержит 3,5 раза повторяющийся элемент, который при выстраивании в поверхность имеет ширину, равную ширине интервала 0-С. На интервале А-В форма прерывается и заменяется таким же самым периодически повторяющимся элементом, выстроенным в поверхность и смещенным на половину периода. В интервале В-С пластинка снова принимает свою первоначальную форму. В местах прерывания поверхностей (точки А и В) поверхности пластинки ограничены и закрыты поверхностями 11, 12 (видны на фиг.3-1 и 3-2), которые совпадают с плоскостями 1, 2, проходящими через точки А и В и пересекающими в них под углами α₁ и α₂, которые равны прямому углу или близки к нему. Углы α₁ и α₂ могут составлять от 75 до 90°. Это означает, что поверхности 11 и 12 по существу параллельны поверхности протектора шины.

Вершины периодически повторяющегося элемента образуют дуги, которые после выстраивания их в поверхность образуют части 14 и 16 боковой поверхности цилиндра. Боковые стороны периодически повторяющегося элемента после их выстраивания в поверхность образуют наклонные поверхности, которые могут быть названы боковыми поверхностями. В этом случае боковые стороны и дуги периодически повторяющегося элемента соединены нетангенциально.

На фиг.2 показана пластинка, у которой периодически повторяющийся элемент имеет форму синусоиды. Тем не менее, на этом чертеже показано лишь теоретическое образование пластинки, и в этом случае углы α₁ и α₂ равны 90°. В этом случае боковые стороны тангенциально соединены с дугами вершин периодически повторяющегося элемента.

Форма пластинки образует щелевидную прорезь отрицательной формы в блоке протектора шины. На фиг.4-1 показаны раскрытые половины блока протектора шины с щелевидной прорезью, образованной пластинкой на переднем плане. На фиг.4-2 показан такой же самый вид раскрытых половин блока протектора шины с щелевидной прорезью, образованной пластинкой, в которой периодически повторяющийся элемент имеет синусоидную форму. На переднем плане чертежа показана соответствующая пластинка.

Форма щелевидной прорези во время износа шины зависит от высоты блока протектора шины в данный момент времени.

На фиг.5-1 показан тот же самый блок протектора шины, что и на фиг.4-2, но в том виде, в котором он может быть виден на протекторе шины. На фиг.5-1 показана форма щелевидной прорези на блоке протектора новой шины. Эта форма щелевидной прорези видна в интервале 0-А (фиг.3-2). Форма щелевидной прорези показана при износе блока протектора шины в интервале 0-А, соответствующем интервалу приблизительно от 0 до 30% общей высоты (глубины) щелевидной прорези.

На фиг.5-2 показан частично изношенный блок протектора шины, где форма щелевидной прорези на поверхности блока протектора шины видна в интервале А-В. Форма щелевидной прорези показана при износе блока протектора шины в интервале А-В, соответствующем интервалу приблизительно от 30 до 60% общей высоты (глубины) щелевидной прорези.

На фиг.5-3 показан полностью изношенный блок протектора шины, где форма щелевидной прорези на поверхности блока протектора шины видна в интервале В-С и одинакова с первоначальной формой в интервале 0-А. Форма щелевидной прорези показана при износе блока протектора шины в интервале В-С, соответствующем интервалу приблизительно от 60 до 100% общей высоты (глубины) щелевидной прорези.

Фиг.5-4 - фиг.5-6 отличаются от фиг.5-1 - фиг.5-3 только формой периодически повторяющегося элемента. Форма щелевидной прорези в ходе износа блока протектора зависит от величины высоты рисунка протектора в данный момент времени, как это описывается со ссылкой на фиг.5.

На фиг.5-4 показана форма щелевидной прорези при износе блока протектора в интервале 0-А, соответствующем интервалу приблизительно от 0 до 30% общей высоты щелевидной прорези.

На фиг.5-5 показана форма щелевидной прорези при износе блока протектора в интервале А-В, соответствующем интервалу приблизительно от 30 до 60% общей высоты щелевидной прорези.

На фиг.5-6 показана форма щелевидной прорези при износе блока протектора в интервале В-С, соответствующем интервалу приблизительно от 60 до 100% общей высоты щелевидной прорези.

Вершина периодически повторяющегося элемента может принимать такие формы, при которых цилиндрическая поверхность вершины соединена с боковыми сторонами либо тангенциально (фиг.6-1), либо нетангенциально (фиг.6-2, фиг.6-3). В том случае, когда цилиндрическая поверхность вершины соединена тангенциально, возможно образование как выпуклой, так и вогнутой вершин (фиг.6-2, фиг.6-3).

1. Протектор шины, содержащий, по меньшей мере, один ряд блоков, расположенных в окружном направлении шины, при этом, по меньшей мере, один из блоков снабжен одной или большим числом профилированных трехмерных щелевидных прорезей в радиальном направлении, и причем профилированная щелевидная прорезь ограничена двумя взаимно согласующимися профилированными поверхностями, образованными пластинкой при вулканизации, отличающийся тем, что щелевидная прорезь имеет форму периодически повторяющегося элемента, введенного в поверхность в направлении радиальной плоскости, причем эта поверхность, по меньшей мере, однажды прерывается в радиальном направлении на определенном интервале и заменяется поверхностью, образованной из того же самого периодически повторяющегося элемента, смещенного на 1/2 периода, при этом периодически повторяющийся элемент состоит из боковых сторон, соединенных между собой дугами, которые после введения в поверхность образуют части (14, 16) боковой поверхности цилиндра, а поверхности (11, 12), образованные в местах прерывания, образуют с радиальной плоскостью щелевидной прорези углы α₁ и α₂, которые составляют от 75 до 90°.

2. Протектор шины по п.1, отличающийся тем, что периодически повторяющийся элемент образован двумя парами боковых сторон, соединенных друг с другом двумя дугами, ориентированными напротив друг друга и смещенными относительно друг друга на оси, через которую проходит радиальная плоскость.

3. Протектор шины по п.2, отличающийся тем, что дуги соединены с боковыми сторонами тангенциально.

4. Протектор шины по п.2, отличающийся тем, что дуги соединены с боковыми сторонами нетангенциально.

5. Протектор шины по п.1, 2 или 3, отличающийся тем, что периодически повторяющийся элемент имеет форму синусоиды.

6. Протектор шины по п.1, отличающийся тем, что дуги, соединяющие боковые стороны, имеют выпуклую форму.

7. Протектор шины по п.1, отличающийся тем, что дуги, соединяющие боковые стороны, имеют вогнутую форму.

8. Пластинка для закрепления в вулканизационной форме для образования щелевидной прорези в блоке протектора по любому из пп.1-7, отличающаяся тем, что она образована введением периодически повторяющегося элемента в поверхность, при этом указанный элемент состоит из 2 пар боковых сторон, соединенных двумя дугами, ориентированными напротив друг друга и смещенными относительно друг друга на оси, через которую проходит радиальная плоскость, а в радиальном направлении поверхность, по меньшей мере, однажды прерывается на определенном интервале и заменяется поверхностью, образованной тем же самым периодически повторяющимся элементом, смещенным на 1/2 периода, и поверхности (11, 12), образованные в местах прерывания, образуют с радиальной плоскостью щелевидной прорези углы α₁ и α₂, которые составляют от 75 до 90°.

9. Пластинка по п.8, отличающаяся тем, что дуги соединены с боковыми сторонами тангенциально.

10. Пластинка по п.8, отличающаяся тем, что дуги соединены с боковыми сторонами нетангенциально.

11. Пластинка по п.8 или 9, отличающаяся тем, что периодически повторяющийся элемент имеет форму синусоиды.

12. Пластинка но п.10, отличающаяся тем, что дуги, соединяющие боковые стороны, имеют выпуклую форму.

13. Пластинка по п.8, отличающаяся тем, что дуги, соединяющие боковые стороны, имеют вогнутую форму.