Пневматическая шина
Изобретение относится к автомобильной промышленности. Пневматическая шина имеет множественные дорожные участки, выполненные разделением посредством множественных периферических канавок, проходящих вдоль периферического направления шины, и множественных поперечных канавок, проходящих в направлении ширины шины. Периферическая канавка состоит из одной главной широкой периферической канавки и множественного числа узких периферических вспомогательных канавок. Ширина периферической вспомогательной канавки составляет менее 60% ширины главной периферической канавки. Суммарная ширина периферических вспомогательных канавок меньше ширины главной периферической канавки. Технический результат - повышение эффективности в условиях льда, снега, льда с мокрым снегом и повышение сопротивления аквапланированию. 3 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.
Данное изобретение относится к пневматической шине, в частности зимней шине, имеющей протекторный рисунок из блоков с множественным числом выполненных на ней щелевидных дренажных канавок, повышающих эффективность в условиях льда, снега и влажности (дренажную эффективность).
Известно, что зимняя шина с повышенной эффективностью в условиях влажности и льда имеет множественные дорожные участки, выполненные разделением посредством множественных периферических канавок и множественных поперечных канавок, проходящих в направлении ширины шины, в которой дорожный участок выполнен с множественными щелевыми дренажными канавками (см., например, JP 2006-7797 А).
Известная шина указанного типа имеет протекторный рисунок симметричной формы, в котором линия симметрии является экватором шины (центральной протекторной периферической линией), и, к примеру, обычный протекторный рисунок, описанный выше, выполнен с точечной симметрией для повышения эффективности в условиях льда/снега и дренажа.
При данном симметричном рисунке для экваториальной плоскости шины внутри и снаружи обеспечена одинаковая эффективность, когда шина закреплена на ободе и установлена на транспортном средстве. Однако фактическое контактное состояние шины на дорожном покрытии не очень хорошо изучено, когда шина закреплена на ободе и установлена на транспортном средстве. Поэтому улучшение может быть достигнуто фокусированием внимания и рассмотрением данного фактического контактного состояния.
В настоящее время дополнительно к повышению эффективности в условиях льда/снега и дренажа требуется также повышение эффективности при движении на поворотах, независимо от состояния поверхности дороги. Однако традиционная шина с традиционным протекторным рисунком не может полностью соответствовать таким требованиям.
Таким образом, задачей данного изобретения является решение отмеченных выше проблем обеспечением пневматической шины, которая может повысить эффективность в условиях льда, снега и дренажа, а также при движении на поворотах.
Изобретатели серьезно исследовали протекторный рисунок, повышающий эффективность в условиях льда, снега и дренажа, а также при движении на поворотах, и установили, что создание одного центрального ряда в направлении ширины протектора в соответствующей форме полезно для повышения эффективности при движении на поворотах, что привело к созданию данного изобретения. Основные особенности данного изобретения:
пневматическая шина имеет множественные ряды дорожного участка в дорожной контактной поверхности протектора, в которой ряды дорожных участков выполнены разделением посредством множественных периферических канавок, проходящих вдоль периферического направления шины, и пары протекторных краев, в которой: между упомянутыми множественными рядами дорожного участка, по меньшей мере, один центральный ряд в направлении ширины протектора имеет, по меньшей мере, два вида наклонных латеральных канавок, причем каждый имеет разное направление наклона относительно оси вращения шины, а периферическая вспомогательная канавка проходит между двумя наклонными латеральными канавками в направлении наклона относительно периферического направления шины.
Здесь дорожная контактная поверхность протектора означает площадь поверхности резины протектора, которая находится в контакте с плоской плитой, когда шина закреплена на соответствующем ободе и колесо в сборе накачано воздухом до максимального давления, а сборка с массой, соответствующей максимально допустимой для нее нагрузке, расположена на плоской плите. Центральная часть в направлении ширины протектора соответствует дорожному участку, за исключением участка, расположенного на каждом краю протектора в направлении ширины шины.
Предпочтительным является то, что упомянутые, по меньшей мере, два вида наклонных латеральных канавок выполнены поочередно в периферическом направлении шины.
В пневматической шине, выполненной согласно изобретению, центр, в направлении ширины упомянутого ряда дорожных участков, имеющих наклонные латеральные канавки и периферическую вспомогательную канавку, расположен снаружи экваториальной плоскости шины, когда шина закреплена на ободе и установлена на транспортном средстве.
Упомянутым рядом дорожного участка, расположенным внутри экваториальной плоскости, является ряд блоков, когда шина закреплена на ободе и установлена на транспортном средстве, а число блоков упомянутого ряда превышает число блоков другого ряда в 1,05-3,00 раза.
Согласно данному изобретению создана пневматическая шина, которая способна повысить эффективность в условиях льда, снега и дренажа, а также при движении на поворотах благодаря обеспечению поперечной канавки у центрального ряда в направлении ширины протектора, что способствует стабильному в управлении передвижению по снегу и льду.
Настоящее изобретение поясняется чертежами, на которых представлено следующее:
фиг.1 - рисунок протектора в соответствии с данным изобретением;
фиг.2 - рисунок протектора в соответствии с предпочтительным вариантом выполнения данного изобретения.
фиг.3 - традиционный протекторный рисунок.
В дальнейшем пневматическая шина по данному изобретению будет описана со ссылкой на чертежи.
Фиг.1 представляет детализированный вид рисунка протектора согласно данному изобретению. Общая структура, например конструкция шины, не показана. Рисунок протектора, показанный на фиг.1, имеет четыре ряда дорожного участка 4-7 в дорожной контактной поверхности протектора, в котором ряды дорожных участков 4-7 выполнены разделением посредством множественных периферических канавок, проходящих вдоль периферического направления шины, т.е. одной широкой периферической канавки 1 и двух узких по сравнению с канавкой 1 периферических канавок 2-3 и пары краев Е протектора.
Рядами дорожного участка 4-7 являются ряды из блоков, разделенных поперечными канавками 8-10, проходящими в направлении ширины шины, а остаток ряда дорожных участков 6 является ребром. Разделение данных рядов дорожных участков и ребро обеспечивают основную эффективность, необходимую шине, т.е. устойчивость и эффективность дренажа. Кроме того, обеспечение множественного числа щелевидных дренажных канавок в этих дорожных участках выполняет краевую функцию, необходимую при движении по льду и снегу.
Между упомянутыми множественными рядами дорожного участка 4-7, по меньшей мере, один центральный ряд имеет в направлении ширины протектора, как показано, по меньшей мере, два вида наклонных латеральных канавок 11 и 12, причем каждый имеет разное направление наклона относительно оси L вращения шины (показанное на фигуре линией, параллельной оси вращения шины), а периферическая вспомогательная канавка 13 проходит между двумя наклонными периферическими канавками 11 и 12 в направлении наклона относительно экваториальной плоскости О шины.
Повышение тяговой и тормозной эффективности по льду и снегу зависит от краевого эффекта благодаря концевому краю блока, разделенного посредством канавок, проходящих в направлении ширины шины. Следовательно, устройство двух видов наклонных латеральных канавок 11 и 12, причем каждый имеет разное направление наклона относительно оси L вращения шины, обеспечивает один и тот же уровень тяговой и тормозной эффективности, что и при движении по прямой, вызванный работой края, когда шина находится под углом увода, легко регулирующим перевод шины из состояния движения по прямой в состояние движения на повороте.
Если направление наклона и если наклонные латеральные канавки 11 и 12 одинаковые, то экспериментально может быть получена желаемая эффективность при управлении в одном направлении (например, влево), однако нельзя добиться эффективности при управлении в другом направлении (например, прямое направление). Следовательно, для стабилизации поведения шины при простом управлении эффективным является устройство двух видов наклонных латеральных канавок 11 и 12, причем имеющих, каждый, разное направление наклона. Для устранения разницы между управлением по обоим направлениям наклонные латеральные канавки 11 и 12 предпочтительно выполнены поочередно в периферическом направлении шины. Кроме того, поочередное расположение эффективно для уменьшения разницы в эффективности шины правого и левого колес.
Диапазон угла альфа и бета наклона наклонных латеральных канавок 11 и 12 относительно оси L вращения шины предпочтительно составляет α=5-45° и β=5-45°. Когда углы α и β меньше 5°, добиться желаемой эффективности с помощью наклонных канавок при угле увода трудно. С другой стороны, когда углы α, β больше 45°, ожидаемая эффективность с помощью наклонных канавок может быть достигнута, однако тяговая и тормозная эффективность в состоянии прямого движения может быть ухудшена из-за уменьшения края в направлении ширины.
На представленной фигуре выполнены два вида наклонных латеральных канавок 11 и 12. Однако наклонные латеральные канавки могут быть, по меньшей мере, трех видов.
Кроме того, ряд 6 дорожных участков выделен в блок проходящей периферийной вспомогательной канавкой 13 между двумя наклонными латеральными канавками 11 и 12, и благодаря умеренной жесткости ряда 6 дорожных участков при движении данная конструкция будет повышать эффективность движения по льду и снегу. Конкретно, периферическая вспомогательная канавка 13 отделена устройством из независимой наклонной канавки 11, и наклонной канавки 12 на дорожном участке 6, и наклонной канавки 11 на каждом краю периферической вспомогательной канавки 13. Наклонная канавка 11, выполненная на дорожном участке 6, имеет щелевидную дренажную канавку или узкую канавку, которая открыта у периферической канавки, а в дорожной поверхности протектора щелевидная дренажная канавка может быть закрыта для придания дорожному участку 6 унифицированной формы, и тем самым жесткость дорожного участка будет повышена. Кроме того, в то же самое время, когда периферическая канавка 13 проходит вдоль экваториальной плоскости О шины, эффективность дренажа будет повышаться, однако эффективность движения по льду и снегу будет падать из-за уменьшения краевого компонента. Следовательно, когда удлиненное направление периферической вспомогательной канавки 13 наклонено относительно экваториальной плоскости О шины, краевой компонент блока будет существенно повышать эффективность движения по льду и снегу. Кроме того, периферическая канавка в основном проходит вдоль периферического направления, что будет повышать эффективность при движении на поворотах по льду и снегу. Отметим, что предпочтительный угол наклона периферической вспомогательной канавки 13 относительно экваториальной плоскости О находится в диапазоне 1-20°, когда это касается отмеченного выше функционального эффекта.
Предпочтительно, что центр, в направлении ширины упомянутого ряда 6 дорожного участка, имеющего наклонные латеральные канавки 11, 12 и периферическую вспомогательную канавку 13, расположен снаружи экваториальной плоскости О шины, когда шина закреплена на ободе и установлена на транспортном средстве. В принципе дорожный участок 6, имеющий такую функцию, как это описано выше, предпочтительно расположен снаружи экваториальной плоскости О шины, где нагрузка значительно увеличена, чтобы повысить функцию ряда дорожных участков 6.
Кроме того, предпочтительно, что упомянутым рядом дорожного участка, т.е. рядом дорожного участка 5 на фигуре, расположенным внутри экваториальной плоскости О, является ряд блоков, когда шина закреплена на ободе и установлена на транспортном средстве, а число блоков упомянутого ряда превышает число блоков другого ряда 4 или 7 в 1,05-3,00 раза. Когда нагрузка увеличена снаружи экваториальной плоскости О шины при движении на повороте, нагрузка внутри экваториальной плоскости О шины будет значительно меньше по сравнению с нагрузкой снаружи экваториальной плоскости О шины, а длина дорожного контакта соответственно короче. Следовательно, увеличением числа блоков сбоку экваториальной плоскости О шины и увеличением числа блоков на длине дорожного контакта сдерживают снижение краевого компонента блока и повышают тяговую и тормозную эффективность по льду и снегу, когда длина дорожного контакта короткая.
На практике, когда число блоков упомянутого ряда менее 1,05 числа блоков другого ряда, сдерживание снижения краевого компонента блока затруднительно. С другой стороны, когда число блоков упомянутого ряда превышает число блоков другого ряда более чем в 3 раза, сами блоки будут слишком небольшими и жесткость ряда блоков будет снижена, что приведет к ухудшению эффективности в условиях льда, снега, влажной и сухой дороги и к появлению частичного износа.
Для подтверждения функциональных преимуществ данного изобретения были изготовлены радиальные пневматические автомобильные шины размера 195/65R15 или 205/65R15, имеющие протекторный рисунок, представленный на фиг.1 и 2, с техническими характеристиками, изложенными в таблице. Протекторный рисунок, показанный на фиг.2, имеет дополнительно периферическую канавку 2а, размещенную между периферическими канавками 1 и 2, и ряд дорожных участков 5а, размещенный между периферическими канавками 1 и 2а, который содержит ряд блоков, из которых при этом по сравнению с протекторным рисунком, показанным на фиг.1, поперечной канавкой 9а выделен ряд дорожных участков 5а.
Кроме того, по сравнению с отмеченными выше шинами были изготовлены радиальные пневматические автомобильные шины того же самого размера, показанные на фиг.3, с техническими характеристиками, изложенными в таблице. Показанный на фиг.3 протекторный рисунок является традиционным рисунком, имеющим блоки, разделенные периферическими канавками 100 в центральной зоне шины, и латеральную канавку 101, продолжающуюся до периферической канавки 100, в котором блоки снабжены множественным числом щелевидных дренажных канавок S зигзагообразной формы.
Для испытания на эффективность шины были смонтированы на используемом ободе с применением предписанного давления воздуха и установлены на транспортном средстве. Результаты испытания описаны в таблице.
Испытание в условиях снега сопровождалось всеобщей оценкой эффективности торможения, трогания с места, движения по прямой и на поворотах, осуществляемых водителем на поверхности дороги испытательного маршрута, со снежным колейным уплотнением, а результаты в виде коэффициентов от 100 для традиционной шины (в сравнении с другими шинами) представлены в таблице.
Испытание торможения по снегу сопровождалось измерением тормозного пути при полном торможении на скорости движения 40 км/час, осуществляемом водителем на поверхности дороги со снежным колейным уплотнением, а результаты в виде коэффициентов от 100 для традиционной шины (в сравнении с другими шинами) представлены в таблице. Большее значение характеризует лучшую эффективность торможения по снегу.
Испытание тягового усилия по снегу сопровождалось замером времени разгона от старта автомобиля до достижения расстояния 50 м на поверхности дороги со снежным коленным уплотнением, а результаты в виде коэффициентов от 100 для традиционной шины (в сравнении с другими шинами) представлены в таблице. Большее значение характеризует лучшую эффективность по снегу.
Испытание в условиях льда сопровождалось всеобщей оценкой эффективности торможения, трогания с места, движения по прямой и на поворотах, осуществляемых водителем на обледенелой поверхности дороги испытательного маршрута, а результаты в виде коэффициентов от 100 для традиционной шины (в сравнении с другими шинами) представлены в таблице. Большее значение характеризует лучшую эффективность по льду.
Испытание торможения по льду сопровождалось измерением тормозного пути при полном торможении на скорости движения 40 км/час, осуществляемом водителем на обледенелой поверхности дороги, а результаты в виде коэффициентов от 100 для традиционной шины (в сравнении с другими шинами) представлены в таблице. Большее значение характеризует лучшую эффективность торможения по льду.
Испытание влажного глиссирования сопровождалось замером критической скорости, при которой возникает глиссирование на поверхности дороги с глубиной воды 5 мм, а результаты в виде коэффициентов от 100 для традиционной шины (в сравнении с другими шинами) представлены в таблице. Большее значение характеризует лучшую эффективность в сопротивлении глиссированию.
| Образец шины 1 (фиг.1) | Образец шины 2 (фиг.2) | Традиционная шина (фиг.3) | |
| Размер шины | 195/65R15 | 195/65R15 | 195/65R15 |
| Негативный показатель (%) | 28,5 | 30,9 | 28,0 |
| Негативный показатель: внутренняя сторона относительно автомобиля (%) | 30,8 | 34,7 | 28,0 |
| Негативный показатель: наружная сторона относительно автомобиля (%) | 28,4 | 27,2 | 28,0 |
| Ширина плечевого блока (мм) | 31 | 28 | 28 |
| Ширина периферической канавки 1 (мм) | 11,5 | 9,5 | 6,5 |
| Ширина периферической канавки 2 (мм) | 5 (центр в периферическом направлении) | 5,5 (центр в периферическом направлении) | 5 |
| Ширина периферической канавки 3 (мм) | 5 | 5 (=2а) | 5 |
| Угол наклона наклонной латеральной канавки | α, β:16° | α:15°, β:17° | - |
| Угол наклона периферической вспомогательной канавки (относительно экваториальной плоскости шины) | 7° | 6,5° | - |
| Число блоков рядов дорожного участка 5, 5а; (длина блока) | 75 (26,4 мм) | 84 (23,6 мм) | 50 |
| Число блоков других рядов дорожного участка; (длина блока) | 50 (39,6 мм) | 56 (35,3 мм) | 50 (39,6 мм) |
| Оценка испытания в условиях снега | 110 | 112 | 100 |
| Оценка торможения по снегу | 109 | 108 | 100 |
| Оценка тяги по снегу | 109 | 109 | 100 |
| Оценка испытания в условиях льда | 107 | 108 | 100 |
| Оценка торможения по льду | 108 | 108 | 100 |
| Оценка сопротивления влажному глиссированию | 104 | 102 | 100 |
Из представленных в таблице результатов очевидно, что полная эффективность шин образцов 1 и 2 оказалась выше по сравнению с традиционной шиной.
1. Пневматическая шина с множеством рядов дорожных участков на дорожной контактной поверхности шины, в которой ряды дорожных участков выполнены разделением посредством множественных периферических канавок, проходящих вдоль периферического направления шины, и пары протекторных краев, в которой:
между упомянутыми множественными рядами дорожных участков, по меньшей мере, один центральный ряд имеет в направлении ширины протектора, по меньшей мере, два вида наклонных латеральных канавок, причем каждый имеет разное направление наклона относительно оси вращения шины, а периферическая вспомогательная канавка проходит между двумя наклонными латеральными канавками в направлении наклона относительно периферического направления шины,
причем каждая наклонная латеральная канавка (11) одного вида имеет щелевую дренажную канавку или узкую канавку, которая открыта к периферической канавке (1).
2. Пневматическая шина по п.1, в которой упомянутые, по меньшей мере, два вида наклонных латеральных канавок выполнены поочередно в периферическом направлении шины.
3. Пневматическая шина по п.1 или 2, в которой центр, в направлении ширины упомянутого ряда дорожных участков, имеющих наклонные латеральные канавки и периферическую вспомогательную канавку, расположен снаружи экваториальной плоскости шины, при этом шина закреплена на ободе и установлена на транспортном средстве.
4. Пневматическая шина по п.1 или 2, в которой упомянутым рядом дорожного участка, расположенным внутри экваториальной плоскости и по центру в направлении ширины протектора, является ряд блоков, когда шина закреплена на ободе и установлена на транспортном средстве, а число блоков упомянутого ряда превышает число блоков другого ряда в 1,05-3,00 раза.
