Протектор шин и пластинка для закрепления в вулканизационной форме для образования щелевидной прорези в блоке протектора шины
Изобретение относится к автомобильному транспорту. Протектор шины содержит, по меньшей мере, один ряд блоков, расположенных в окружном направлении шины. 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 - сторонами щелевидной прорези, образованными пластинкой при вулканизации. Каждая сторона щелевидной прорези имеет форму дважды ломаной поверхности, которая имеет форму, напоминающую букву Z, и на данной радиальной глубине снабжена, по меньшей мере, одним фасонным элементом (4), прерывающим указанную ломаную поверхность на определенном интервале. Ломаная поверхность содержит параллельные поверхности (1, 2) уступов, соединенные наклонной стенкой (3), и, по меньшей мере, одна из параллельных поверхностей (1, 2) уступов в тангенциальном направлении снабжена, по меньшей мере, одним фасонным элементом, образованным угловым выступом, ограниченным в радиальном направлении стенками (21, 22 и 24), а параллельная поверхность второго уступа снабжена угловым углублением, ограниченным в радиальном направлении стенками (23, 25 и 26) на той же самой радиальной глубине. Кроме того, изобретение относится к пластинке для закрепления внутри вулканизационной формы для образования щелевидной прорези в блоке протектора шины. В результате повышается эффективности контакта шины с поверхностью дороги. 2 н.з. и 10 з.п. ф-лы, 6 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 пластинок и тем самым также щелевидных прорезей обусловливаются конструкцией 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 Al от 12 января 2001г., 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 1994г., относится к щелевидной прорези, которая имеет форму синусоиды, изменяющейся в 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 W0 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. При этом техническом решении блок протектора усиливается во всех направлениях в плоскости пластинки. Блокировка относительно формы выступа происходит с определенной временной задержкой.
Вышеописанный документ служит в качестве основы для дополнительного технического решения фирмы Goodyear согласно документу ЕР 1533141 AI, 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 Goodyear 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 представляет собой радиально ориентированную прорезь, образованную в блоках протектора шины в вулканизационной форме.
Радиальная плоскость является плоскостью, проходящей через середину щелевидной прорези, которая проходит через ось X периодически повторяющегося элемента.
Сущность изобретения
Вышеуказанные недостатки в большой степени устраняются посредством создания протектора шины, содержащего, 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 - сторонами щелевидной прорези, образованными пластинкой при вулканизации. Предметом изобретения является то, что каждая сторона щелевидной прорези имеет форму дважды ломаной поверхности, которая имеет форму, напоминающую букву Z, и на данной радиальной глубине снабжена, по меньшей мере, одним фасонным элементом, прерывающим указанную ломаную поверхность на определенном интервале; ломаная поверхность содержит две параллельные поверхности уступов, соединенные наклонной стенкой, и, по меньшей мере, одна из параллельных поверхностей уступов в тангенциальном направлении снабжена, по меньшей мере, одним фасонным элементом, образованным угловым выступом, ограниченным в радиальном направлении стенками, а параллельная поверхность второго уступа снабжена угловым углублением, ограниченным в радиальном направлении стенками на той же самой радиальной глубине; и угловой выступ на одной параллельной поверхности снабжен верхней поверхностью, а угловое углубление на второй параллельной поверхности снабжено нижней поверхностью, при этом указанная верхняя поверхность соединена с вышеуказанной нижней поверхностью так, что они образуют непрерывную поверхность, расположенную в радиальном направлении параллельно поверхностям уступов и пересекающую наклонную стенку.
Стенки фасонного элемента образуют с тангенциальной плоскостью равные или разные острые углы α1-α4.
Непрерывная поверхность, которая является частью фасонного элемента и образованная соединением нижней поверхности углубления с верхней поверхностью выступа, может иметь форму шестиугольника или четырехугольника, и она пересекает (прерывает) наклонную стенку на половине расстояния между параллельными поверхностями уступов.
Согласно дополнительному варианту осуществления изобретения каждая сторона щелевидной прорези может содержать два фасонных элемента, симметрично расположенных на данной радиальной глубине на четырежды ломаной поверхности, содержащей три параллельные поверхности уступов, которые соединены двумя наклонными стенками, образуя форму буквы U.
Пластинка, подходящая для закрепления в вулканизационной форме для образования блока протектора шины, имеет форму, по меньшей мере, дважды ломаной поверхности, которая имеет форму, напоминающую букву Z, и на данной радиальной глубине снабжена, по меньшей мере, одним фасонным элементом, прерывающим указанную ломаную поверхность на определенном интервале, причем поверхность содержит две параллельные поверхности уступов, соединенные наклонной стенкой, и, по меньшей мере, одна из параллельных поверхностей уступов в окружном направлении снабжена, по меньшей мере, одним фасонным элементом, образованным угловым выступом, ограниченным в радиальном направлении стенками, а параллельная поверхность второго уступа снабжена угловым углублением, ограниченным в радиальном направлении стенками на той же самой радиальной глубине, при этом угловой выступ снабжен верхней поверхностью, а угловое углубление снабжено нижней поверхностью, причем указанная верхняя поверхность соединена с указанной нижней поверхностью так, что они образуют непрерывную поверхность, расположенную в радиальном направлении параллельно поверхностям уступов и пересекающую наклонную стенку.
Стенки углового выступа и стенки углового углубления образуют с тангенциальной плоскостью равные или разные острые углы α1-α4. Угловой размер α1-α4 зависит от требуемых характеристик шины.
Непрерывная поверхность, которая является частью фасонного элемента и образована соединением нижней поверхности углубления с верхней поверхностью выступа, может иметь форму шестиугольника или четырехугольника, и она пересекает (прерывает) наклонную стенку на половине расстояния между параллельными поверхностями уступов.
Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения пластинка может содержать два фасонных элемента, симметрично расположенных на данной радиальной глубине на четырежды ломаной поверхности, содержащей три параллельные поверхности уступов, которые соединены двумя наклонными стенками, образуя форму буквы U.
Очевидно, что пластинки, которые имеют форму, измененную в осевом направлении, способны лучше передавать нагрузку в осевом направлении. При передаче усилий в тангенциальном направлении происходит большая деформация блоков. Следовательно, настоящее изобретение относится к пластинке, где форма прерывается на определенном интервале в радиальном направлении и заменяется фасонным выступом по направлению внутрь пластинки. Это предотвращает длительное относительное движение между отдельными частями блока протектора и передачу усилий 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 усилия 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.
Краткое описание чертежей
На прилагаемых чертежах:
Фиг. 1 - вид в перспективе пластинки согласно настоящему изобретению;
фиг.2 - вид в перспективе пластинки согласно другому варианту осуществления изобретения;
фиг.3-1 - вид пластинки спереди;
фиг.3-2 и 3-3 - виды пластинки с фиг.1 в разрезе по линиям В-В и С-С с фиг. 3-1;
фиг.4-1 - вид пластинки сверху;
фиг.4-2 - вид пластинки с фиг.1 в разрезе по линии А-А с фиг.3-1;
фиг.5-1 - 5-3 - виды блоков протектора шины при разной степени износа шины; и
фиг.6 - вид видоизмененного вытянутого варианта пластинки.
Примеры вариантов осуществления изобретения
Пластинка, показанная на фиг.1, образована из листового металла, которому придана дважды ломаная форма, напоминающая букву Z. Общая радиальная высота /глубина/ пластинки равна ОС (фиг.3-1, фиг.3-2). Пластинка сохраняет свою форму ломаной поверхности в пределах интервалов СА и ВС. Еte форма прерывается на интервале АВ. Ломаная поверхность пластинки состоит из поверхности 1 первого уступа и поверхности 2 второго уступа, которая параллельна поверхности 1 первого уступа, при этом края этих поверхностей 1, 2 первого и второго уступов соединены наклонной стенкой 3. В том месте, которое во время использования пластинки находится в блоке, пластинка снабжена фасонным элементом 4 (фиг.1), образованным прессованием. Это фасонный элемент 4 состоит из углового выступа, который расположен на одной из параллельных поверхностей уступов и ограничен стенками 21, 22 и 24 и верхней поверхностью, и углового углубления, расположенного на параллельной поверхности 2 второго уступа. Угловое углубление ограничено стенками 23, 25 и 26 и нижней поверхностью, при этом нижняя поверхность соединена с верхней поверхностью углового выступа на поверхности 1 первого уступа, образуя вместе непрерывную поверхность 5. На фиг.1 непрерывная поверхность 5 имеет форму шестиугольника, а на фиг.2 - форму четырехугольника. На фиг.3-1 показан вертикальный вид пластинки с линиями А-А, В-В и С-С разрезов, показанных на последующих фигурах фиг.4-2, 3-2 и 3-3. Как можно видеть на фиг.3-1, разрез пластинки по линии В-В проходит через поверхность 1 первого уступа, которая является гладкой на интервале ОА и прерывается фасонным элементом 4 на интервале АВ, а затем поверхность 1 первого уступа принимает свое первоначальное состояние. Стенки 22 и 24 образуют с тангенциальной плоскостью острые углы α1-α4, которые в этом случае равны друг другу.
Из требуемых свойств в осевом направлении поверхности фасонного выступа расположены на разных расстояниях и под разными углами.
На фиг.5-1 показан один блок протектора шины с щелевидной прорезью в неизношенной шине. В ходе износа блока протектора форма щелевидной прорези зависит от величины высоты блока протектора шины в данный момент времени. Форма щелевидной прорези показана при износе блока протектора в интервале ОА, соответствующем интервалу приблизительно от 0 до 30% общей высоты щелевидной прорези.
На фиг.5-2 показана форма щелевидной прорези при износе блока протектора шины в интервале АВ, соответствующем интервалу приблизительно от 30 до 60% общей высоты щелевидной прорези.
На фиг.5-3 показана форма щелевидной прорези при износе блока протектора шины в интервале ВС, соответствующем интервалу приблизительно от 60 до 100% общей высоты щелевидной прорези. На фиг.5-3 щелевидная прорезь имеет такую же самую форму, как и щелевидная прорезь на фиг. 5-1.
На фиг.6 показан видоизмененный вытянутый вариант пластинки. Пластинка состоит из двух поверхностей 1 уступов и одной поверхности 2 уступа, которые соединены двумя наклонными стенками 3, образуя форму буквы U. Пластинка снабжена двумя фасонными элементами 4 на одинаковой радиальной глубине. Фасонные элементы 4 на пластинке образованы симметрично относительно оси "о". Фасонные элементы 4 состоят из тех же самых поверхностей и образованы тем же самым способом, как и описанные выше со ссылкой на чертежи.
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, причем профилированная щелевидная прорезь ограничена двумя взаимно согласующимися профилированными поверхностями - сторонами щелевидной прорези, образованными пластинкой при вулканизации, отличающийся тем, что каждая сторона трехмерной щелевидной прорези имеет форму дважды ломаной поверхности, которая имеет форму, напоминающую букву Z, и на данной радиальной глубине снабжена, по меньшей мере, одним фасонным элементом (4), прерывающим указанную ломаную поверхность на определенном интервале (АВ); причем ломаная поверхность содержит параллельные поверхности уступов, а именно, поверхность (1) первого уступа и поверхность (2) второго уступа, соединенные наклонной стенкой (3), и, по меньшей мере, одна из параллельных поверхностей (1, 2) уступов в тангенциальном направлении снабжена, по меньшей мере, одним фасонным элементом (4), образованным угловым выступом, ограниченным в радиальном направлении стенками (21, 22 и 24), а параллельная поверхность второго уступа снабжена угловым углублением, ограниченным в радиальном направлении стенками (23, 25 и 26) на той же самой радиальной глубине; и угловой выступ на поверхности (1) первого уступа снабжен верхней поверхностью, а угловое углубление на поверхности (2) второго уступа снабжено нижней поверхностью, при этом указанная верхняя поверхность соединена с вышеуказанной нижней поверхностью так, что они образуют непрерывную поверхность (5), расположенную в радиальном направлении параллельно поверхностям (1, 2) первого и второго уступов и пересекающую наклонную стенку (3).
2. Протектор шины по п.1, отличающийся тем, что стенки (21, 22 и 24) и стенки (23, 25 и 26) образуют с тангенциальной плоскостью равные или разные острые углы α1-α4.
3. Протектор шины по п.1, отличающийся тем, что непрерывная поверхность (5), образованная соединением нижней поверхности с верхней поверхностью выступа, имеет форму шестиугольника.
4. Протектор шины по п.1, отличающийся тем, что непрерывная поверхность (5), образованная соединением нижней поверхности с верхней поверхностью выступа, имеет форму четырехугольника.
5. Протектор шины по пп.1, 3 или 4, отличающийся тем, что непрерывная поверхность (5) пересекает (прерывает) наклонную стенку на половине расстояния между параллельными поверхностями (1, 2) первого и второго уступов.
6. Протектор шины по п.1, отличающийся тем, что каждая сторона щелевидной прорези содержит два фасонных элемента (4), симметрично расположенных на данной радиальной глубине на четырежды ломаной поверхности, содержащей две поверхности (1) первых уступов и одну поверхность (2) второго уступа, которые соединены двумя наклонными стенками (3), образуя форму буквы U.
7. Пластинка для закрепления в вулканизационной форме для образования щелевидной прорези в блоке протектора шины по любому из пп.1-6, отличающаяся тем, что она имеет форму, по меньшей мере, дважды ломаной поверхности, которая имеет форму, напоминающую букву Z, и на данной радиальной глубине снабжена, по меньшей мере, одним фасонным элементом (4), прерывающим указанную ломаную поверхность на определенном интервале (АВ), при этом ломаная поверхность содержит поверхность (1) первого уступа и поверхность (2) второго уступа, соединенные наклонной стенкой (3), и, по меньшей мере, одна из параллельных поверхностей (1, 2) первого и второго уступов в окружном направлении снабжена, по меньшей мере, одним фасонным элементом, образованным угловым выступом, ограниченным в радиальном направлении стенками (21, 22 и 24), а параллельная поверхность второго уступа снабжена угловым углублением, ограниченным в радиальном направлении стенками (23, 25 и 26) на той же самой радиальной глубине; при этом выступ снабжен верхней поверхностью, а угловое углубление снабжено нижней поверхностью, причем указанная верхняя поверхность соединена с указанной нижней поверхностью так, что они образуют непрерывную поверхность (5), расположенную в радиальном направлении параллельно поверхностям (1, 2) первого и второго уступов и пересекающую наклонную стенку (3).
8. Пластинка по п.7, отличающаяся тем, что стенки (21, 22 и 24) углового выступа и стенки (23, 25 и 26) углового углубления образуют с тангенциальной плоскостью равные или разные острые углы α1-α4.
9. Пластинка по п.7, отличающаяся тем, что непрерывная поверхность (5) имеет форму шестиугольника.
10. Пластинка по п.7, отличающаяся тем, что непрерывная поверхность (5) имеет форму четырехугольника.
11. Пластинка по п.7, отличающаяся тем, что непрерывная поверхность (5) прерывает наклонную стенку (3) на половине расстояния между параллельными поверхностями уступов.
12. Пластинка по п.7, отличающаяся тем, что она содержит два фасонных элемента (4), симметрично расположенных на данной радиальной глубине на четырежды ломаной поверхности (1, 2, 3), содержащей две поверхности (I) первых уступов и одну поверхность (2) второго уступа, которые соединены двумя наклонными стенками (3), образуя форму буквы U.
