EA017520B1

EA017520B1 - Устройство для протектора

Info

Publication number: EA017520B1
Application number: EA201070828A
Authority: EA
Inventors: Патрик Берва; Жан-Клод-Жон Фор; Хидеаки Такано; Людовик ГРЕВЕРИ
Original assignee: Компани Женераль Дез Этаблиссман Мишлен; Мишлен Решерш Э Текник С.А.
Priority date: 2008-01-09
Filing date: 2009-01-08
Publication date: 2013-01-30
Also published as: CN101890882A; EA201070828A1; WO2009095288A1; CN101909906B; CN101909906A; FR2926037B1; CN101890882B; FR2926037A1; JP5342565B2; ATE514576T1; EP2240335A1; JP2011509213A; EP2240335B1; US8770240B2; US20110017374A1

Abstract

Предложена шина, содержащая протектор, имеющий поверхность (11) протектора и содержащий множество канавок (2) в общем с круговой ориентацией и глубиной Н, причем канавки (2) ограничивают множество резиновых элементов (3, 30), по меньшей мере один из которых содержит множество полостей (6), и каждая полость (6) объемом Vc имеет в общем вытянутую форму при общей длине Lc и должна сообщаться с отдельной канавкой (2), имеющей в общем круговую ориентацию, и каждая полость (6) расширена по всей своей длине Lc разрезом (80), проходящим радиально наружу, выходя на поверхность протектора (11), при этом разрез (80) содержит часть (81) разреза, начинающуюся в полости и образующую угол А, равный по меньшей мере 10°, с линией, перпендикулярной поверхности протектора и проходящей через точку пересечения разреза с полостью (6).

Description

Изобретение относится к шинам, в частности к протекторам таких шин, снабженных средством значительного уменьшения шума при качении.

Шины для пассажирских транспортных средств обычно имеют каркасное усиление, которое в большинстве случаев в настоящее время является радиальным; при такой конфигурации армирующие элементы каркасного усиления приспособлены для формирования угла, превышающего или равного 80° с круговой направленностью (что позволяет сказать, что армирующие элементы или содержатся в меридиональной плоскости, т. е. плоскости, содержащей ось вращения, или образуют с этой меридиональной плоскостью наклон не более 20°).

Эти шины обычно имеют коронное усиление, содержащее множество армирующих элементов, заключенных в материал на основе эластомера. Коронное усиление покрыто в радиальном направлении снаружи резиновым протектором, который имеет поверхность, называемую поверхностью качения, которая предназначена для контакта с дорогой во время качения по ней шины.

Для того чтобы обеспечить необходимый уровень безопасности, в частности при дождливой погоде, известна практика применения протектора со множеством канавок, имеющих в общем круговую (или продольную) ориентацию, и канавок, имеющих в общем поперечную ориентацию (параллельную или образующую небольшой угол с осью вращения).

Одна проблема, связанная с наличием продольных канавок, заключается в возникновении вибрации, вызванной воздухом, проходящим по этим канавкам, в особенности при их контакте с дорогой. Эта вибрация является источником резонанса, который создает шум качения.

В опубликованной патентной заявке ΙΡ 01-191734 рассматривается это явление и предлагается уменьшение шума, создаваемого вибрацией воздуха внутри этих канавок путем формирования в глубине протектора шины, предназначенной для тяжелого транспортного средства, сферических полостей, соединенных каналом меньшего сечения с продольной канавкой. Таким образом можно выполнить разновидность резонатора, действующего по принципу резонатора Гельмгольца: такая полость, в связи с ее в точности определенным объемом, выполняет эту функцию и уменьшает эффект некоторых из частот вибрации воздуха, движущегося вдоль канавок, когда канавки проходят через участок контакта с дорогой. При каждой выбранной частоте объем этих полостей должен быть подходящим: применение к шинам для тяжелого транспортного средства возможно по той причине, что, как правило, элементы протектора имеют большую толщину, чем элементы протектора шин для пассажирских транспортных средств.

Для пассажирского транспортного средства протектор имеет небольшую толщину (т.е. меньше 10 мм), так что становится исключительно важно разместить эти резонаторы как можно дальше от поверхности протектора и, более конкретно, на глубине, превышающей глубину канавок, или по крайней мере на глубине указанных канавок за исключением установленной величины, обозначенной индикаторами износа, которые являются кусками резины на дне канавок, наружная в радиальном направлении поверхность которых обозначает предел износа протектора, который не должен быть превышен для сохранения удовлетворительного уровня безопасности. В то время как в случае шин для тяжелых транспортных средств, описанных в ΙΡ 01-191734, кажется возможным вкладывать и вынимать из формы шину с элементами формы, формирующими полусферические полости, и эти полости сообщаются с канавками, это становится затруднительным в случае шин для пассажирских транспортных средств уже только из-за большой длины этих полостей (большая длина становится необходимой из-за необходимого объема).

Другая проблема относительно ΙΡ-01-191734 заключается в том, что сферическая полость большого объема может оказать влияние на то, каким образом резиновый элемент, содержащий ее, сжимается о грунт в то время, когда шина катится по нему и, в частности, на распределение давления при контакте. Кроме того, полости по ΙΡ-01-191734 не обладают достаточно длительным сроком службы, поскольку после частичного износа протектора они раскрываются на поверхности протектора, и с этого момента объем более не сохраняется и резонаторная функция ухудшается.

Поэтому прилагаются усилия для разработки новой схемы полостей в протекторе шины, которые практически не подвергаются воздействию износа протектора, но могут также легко помещаться в форму и извлекаться из нее, обеспечивая превосходный контроль объема каждой полости для того, чтобы иметь возможность функционировать полностью в качестве резонатора с фиксированной частотой. Практически не подвергающийся воздействию в данном случае означает, что объем полостей не меняется вплоть до того, как износ протектора на достигнет 2/3 толщины указанного протектора.

С этой целью изобретение предлагает шину, содержащую коронную часть, продленную аксиально с каждой стороны боковыми стенками, причем коронная часть содержит усиление, выполненное из множества армирующих элементов, заключенных в резиновый материал, при этом усиление радиально покрыто протектором с наружной в радиальном направлении поверхностью, предназначенной для контакта с дорогой при качении шины по ней. Протектор содержит множество канавок в общем с круговой ориентацией и глубиной Н, причем эти канавки ограничивают множество резиновых элементов, размещенных по окружности. По меньшей мере один элемент протектора содержит множество полостей, причем каждая полость объемом Ус имеет в основном вытянутую форму при общей длине Ье, и каждая полость должна сообщаться с отдельной канавкой, имеющей в основном круговую ориентацию, и каждая по

- 1 017520 лость расширена по всей своей длине Ь разрезом, проходящим радиально наружу, выходя на поверхность протектора.

Шина характеризуется тем, что разрез содержит участок разреза, начинающийся в полости и образующий угол А, равный по меньшей мере 10°, с линией, перпендикулярной поверхности протектора и проходящей через точку пересечения разреза с полостью, так что разрез закрывается по меньшей мере в области полости для того, чтобы сохранить общий объем Ус указанной полости, когда указанная полость проходит через участок контакта с дорогой. Именно поэтому важно, в первую очередь, поддерживать постоянный или, по меньшей мере, приблизительно постоянный объем каждой полости для того, чтобы фактически получить резонатор, который будет ослаблять звуки, создаваемые при данной частоте или в данном диапазоне частот.

В преимущественном варианте реализации изобретения каждая полость общей длиной Ьс ведет себя как резонатор Гельмгольца и образуется первой частью, имеющей в общем протяженную форму с общей длиной Ь и средним поперечным сечением 8, и второй частью, образующей канал длиной 1 и поперечным сечением 8, который меньше среднего поперечного сечения 8 первой части, причем эта вторая часть, которая соединяется с первой частью, предназначена для сообщения с канавкой, имеющей в основном круговую ориентацию. Каждая полость расширена по всей своей длине Ьс разрезом, отходящим в радиальном направлении наружу для того, чтобы выходить на поверхность протектора.

В другом варианте реализации каждая полость является резонатором, равным четверти длины волны. Этот вариант реализации прост в изготовлении, поскольку требует одного объема полости V и длины полости Ьс, равной длине резонатора, причем эта длина равна четверти длины волны, на которую стремятся воздействовать для того, чтобы ослабить шумовые эффекты. Можно также представить полости различной длины Ьс, сообщающиеся с общей канавкой для того, чтобы ослабить шумовое загрязнение, связанное со множественными данными частотами акустических резонансов, созданных в указанной канавке.

Шина согласно изобретению предпочтительно характеризуется тем, что протектор снабжен по меньшей мере одним индикатором износа на дне по меньшей мере одной канавки, причем этот индикатор износа имеет высоту 11. измеренную от дна канавки, и каждая полость содержит верхнюю образующую, расположенную на расстоянии от поверхности протектора, превышающем или равном глубине канавок минус высота 1 индикатора износа.

Другие признаки и преимущества изобретения раскрыты в приведенном ниже описании со ссылкой на прилагаемые чертежи, которые показывают варианты реализации изобретения с помощью не ограничивающих предела изобретения примеров. На чертежах:

фиг. 1 - частично в вертикальной проекции поверхность протектора по первому варианту протектора согласно изобретению;

фиг. 2-1 - частичный поперечный разрез протектора по линии Ι-Ι с фиг. 1;

фиг. 2-2 - частичный поперечный разрез протектора по линии ΙΙ-ΙΙ с фиг. 1;

фиг. 3-1 - поперечный разрез варианта полости типа резонатора Гельмгольца согласно изобретению;

фиг. 3-2 - поперечный разрез варианта, показанного на фиг. 3-1, под воздействием давления контакта с дорогой;

фиг. 4 - другой вариант протектора согласно изобретению;

фиг. 5 - другой вариант протектора согласно изобретению, в котором полости являются резонаторами, равными четверти длины волны;

фиг. 6 - поперечный разрез протектора по линии νΙ-νΙ с фиг. 5.

Протектор 1, показанный частично на фиг. 1, содержит четыре основные канавки 2, расположенные по окружности (продольно), причем канавки 2 имеют приблизительно одинаковую глубину Н.

Эти канавки с круговой ориентацией ограничивают три ребра 3, а также краевые части 30. Краевые части протектора снабжены наклонными поперечными канавками 4, ограничивающими совместно с круговой канавкой множество блоков 5. Наружные поверхности 31 ребер и 51 блоков, видимые на фиг. 1, образуют поверхность протектора 11, предназначенную для контакта с дорогой в то время как шина, снабженная таким протектором, катится по дороге.

Протектор содержит также множество элементов 22 из резины, сформованных на дне 21 круговых канавок 2, причем элементы из резины являются общими устройствами, используемыми для указания максимального уровня износа протектора, при превышении которого шину нужно заменить. Один из этих резиновых элементов 22 показан в разрезе на фиг. 2-2 и имеет высоту 1, измеренную от дна канавки 2 глубиной Н.

На фиг. 1 видно множество полостей 6, сформированных во время формования протектора. Полости 6 имеют вытянутую форму и полностью находятся внутри протектора. Каждая полость 6, показанная пунктиром, образует резонатор Гельмгольца общей длиной Ьс и образуется первой частью 60 полости общей длиной Ь и объемом V и второй частью 70 полости средним поперечным сечением 8 и длиной 1, причем вторая часть 70, поперечное сечение которой меньше поперечного сечения первой части 60 полости, сообщается с круговой канавкой 2. Среднее поперечное сечение 8 второй части 70 полости мень

- 2 017520 ше среднего поперечного сечения 8 первой части 60 полости. Соответствующие объемы первой и второй частей полости 6 определяют точно для того, чтобы ослабить резонанс в канавке при частоте, которая определяется как функция длины канавки на участке контакта с дорогой, которая в свою очередь определяется нагрузкой, которую несет шина, и давлением в шине. Поперечное сечение означает здесь площадь поперечного разреза через рассматриваемую часть полости.

Каждая первая часть 60 полости содержит круговую часть 63, ориентированную по окружности, причем эта часть имеет замкнутый конец 61, т.е. не оканчивается на открытом воздухе, и наклонную часть 64, имеющую конец 62; при этом наклонная часть 64 продолжается на одном конце частью 70 полости с уменьшенным поперечным сечением, сообщающуюся с канавкой 2.

В этом варианте все полости 60, образованные на данном ребре 3, сообщаются с общей круговой канавкой 2 и предназначены для ограничения явления резонанса в указанной канавке при его прохождении по участку контакта с дорогой.

Каждая полость 60, как показывает фиг. 2-1 (изображающий поперечный разрез по линии Ι-Ι через протектор с фиг. 1), имеет поперечное сечение круглой формы при поперечном разрезе 8, при котором самые наружные (по направлению к поверхности протектора) точки 65 указанного поперечного сечения находятся на расстоянии Ό от поверхности протектора 11, которое больше разности между глубиной Н канавки 2 и высотой 11 резинового элемента 22. Таким образом, можно пользоваться антирезонансным эффектом в течение всего периода использования протектора. Однако можно ожидать появления полостей 60 на поверхности протектора после того, как износ превысит или составит 2/3 от первоначальной толщины протектора. Полости могут таким образом при окончании своего использования образовать новые канавки или, по меньшей мере, образовать новые гребни, полезные для улучшения сцепления протектора с дорогой.

Каждая полость 6, образуемая первой частью 60 полости и второй частью 70 полости, расширяется по всему пути вдоль ее длины Ьс разрезом 80, отходящим радиально наружу для выхода на поверхность протектора 11, причем каждый разрез 80 содержит участок разреза, начинающийся в полости и образующий угол А, равный по меньшей мере 10° (в данном случае угол А равен 15°), с линией, перпендикулярной к поверхности протектора и проходящей через точку пересечения разреза 80 с полостью 6, таким образом, что разрез 80 закрывается, по меньшей мере, в окрестностях полости для того, чтобы сохранить общий объем V указанной полости, когда указанная полость 6 проходит через участок контакта с дорогой. Разрез 80 предпочтительно имеет среднюю ширину меньше 1 мм и еще более предпочтительно меньше 0,6 мм. Благодаря этому ключевому признаку изобретения можно создать антишумовой эффект при предварительно выбранных частотах.

Первые части 60 полости, показанные здесь, имеют круглое поперечное сечение, однако возможно использование поперечного сечения любой другой формы. Аналогичным образом все полости, показанные в этом первом варианте, представлены в основном идентичными геометрическими фигурами; конечно, специалист в данной области техники может оптимизировать размеры полостей для контроля шума, генерируемого при движении воздуха в канавке, и размеры других полостей для контроля шума, генерируемого при движении воздуха в другой канавке. Полости, сообщающиеся с канавкой, могут быть выбраны таким образом, что некоторые из них эффективны при одной определенной частоте, а другие полости, сообщающиеся с той же канавкой, эффективны при другой частоте.

На фиг. 2-2 показан поперечный разрез через протектор, изображенный на фиг. 1, по линии ΙΙ-ΙΙ. На этом чертеже показана стенка из материала, ограничивающая канавку глубиной Н, причем канавка содержит резиновый элемент 22 высотой 1 (определяющий заданный предел износа протектора). Во второй части 70 полости имеется также отверстие, сообщающееся с канавкой. Вторая часть 70 полости имеет поперечное сечение 8 усеченной круглой формы, площадь поверхности которого меньше половины поперечного сечения первой части 60 полости. Вторая часть полости проходит в направлении поверхности протектора 31 через разрез 80, причем соединение представлено частью разреза 81, образующей угол А с линией, перпендикулярной к поверхности протектора. В данном случае практически весь объем Ус полости 6 (равный сумме объема первой части полости и объема второй) радиально располагается ниже уровня индикатора износа, и поэтому в этом варианте на указанный объем Ус не оказывает влияния износ протектора. Это позволяет сохранить тот же объем полости в течение срока службы шины так, что она сохраняет эффективность в ослаблении связанных с резонансом шумов в канавках.

В промышленных масштабах может оказаться затруднительным соединить лезвие, формирующее наклонную часть разреза с телом, формирующим полость, причем тело имеет криволинейную внешнюю поверхность; и для облегчения исполнения в лезвии может быть предусмотрена ненаклоненная часть разреза, соединенная с телом под приблизительно прямыми углами к нему. В этом случае общий полезный объем Ус полости включает также в себя объем ненаклоненной части разреза, как показано на фиг. 3-1. Как можно видеть на фиг. 3-1, иллюстрирующей поперечный разрез через вариант полости, в ней имеется часть 661 с круглым поперечным сечением, которую продолжает ненаклоненная часть 662 разреза высотой б. Полезный объем полости в данном случае включает в себя объем части 661 с круглым поперечным сечением плюс объем ненаклоненной части 662 разреза. Ненаклоненная часть 662 разреза продлевается разрезом 80 и, в частности, наклонной частью 81, образующей угол А, превышающий 10°.

- 3 017520

На фиг. 3-2 показана та же полость в момент, когда протектор подвергается давлению при контакте с дорогой. При давлении при контакте с дорогой (обозначено стрелками Е) полость объемом Ус изолирована, поскольку наклонная часть 81 разреза, продолжающего указанную полость, закрывается, оставляя указанный объем Ус постоянным.

В другом варианте, показанном на фиг. 4, полости содержат две изогнутые части для того, чтобы оптимальным образом занимать протектор. В настоящем случае первая часть 60 полости содержит две части 64, 64' с наклонной ориентацией, помещенный с каждой из сторон части, ориентированной в круговом направлении 63.

В другом варианте изобретения, показанном на фиг. 5, резонаторы, выполненные в ребре, являются резонаторами, равными четверти длины волны. На фиг. 5 можно видеть три ребра 3, ограничивающих канавки 2' и 2. В ребре 3, находящемся между двумя канавками 2' и 2, сформировано множество полостей 60' общей длиной Ь'с и множество полостей 60 общей длиной Ьс. Эти полости 60' и 60 имеют постоянное поперечное сечение по всей длине. Полости 60' сообщаются с канавкой 2' для ослабления резонансного шума, генерируемого в этой канавке 2', в то время как полости 60 сообщаются с другой канавкой 2 для ослабления резонансного шума, генерируемого в этой канавке 2 за счет движения воздуха при качении шины. Каждая полость 60' и 60 имеет в целом вытянутую форму и образует изгиб, образующий часть, протяженную в продольном направлении, и часть, перпендикулярную части, протяженной в продольном направлении. Полости 60' и 60 размещаются таким образом, чтобы занимать уменьшенное пространство в ребре 3.

Как показано на фиг. 4 и показано в поперечном разрезе по линии У1-У1 с фиг. 5, каждая полость 60' и 60 продолжается в радиальном направлении к поверхности 11 протектора посредством нового разреза 80' и 80 соответственно. Соединение между каждым разрезом 80', 80 и полостью 60', 60 под ним соответственно представлено частью 81', 81 разреза соответственно, образующей угол А', А соответственно с линией, перпендикулярной к поверхности протектора, причем эти углы равны по меньшей мере 10°. Части разреза, наклоненные под углом А', А, сохраняют объемы полостей 60', 60 при качении шины. В данном случае полости 60' и 60 имеют одинаковое поперечное сечение 8 при различных объемах.

Изобретение не ограничивается описанными и проиллюстрированными примерами и возможно внесение различных модификаций без отклонения от объема изобретения. В частности, вторая часть 50 полости, сообщающаяся с канавкой, может иметь поперечное сечение любой формы. Каждый резонатор может быть выполнен с определенными размерами, включающими в себя, в частности, деформации материала протектора. Другая возможность заключается в предложении резонаторов, частоты которых смещены таким образом, чтобы соединяться, например, с шагами фрагментов протектора. Аналогичным образом то, чтобы было предложено для пассажирских транспортных средств, может быть применено к любому другому виду шин, включая шины для тяжелых транспортных средств.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Шина, содержащая коронную часть, продленную аксиально с каждой стороны боковыми стенками, причем коронная часть содержит усиление, выполненное из множества армирующих элементов, заключенных в резиновый материал, при этом усиление радиально покрыто протектором с наружной в радиальном направлении поверхностью, образующей поверхность (11) протектора и предназначенной для контакта с дорогой при качении шины по ней, причем протектор содержит множество канавок (2) в основном с круговой ориентацией и глубиной Н, причем канавки (2) образуют множество резиновых элементов (3, 30), размещенных по окружности, и по меньшей мере один резиновый элемент (3, 30) протектора содержит множество полостей (6), образующих резонаторы, причем каждая полость (6) объемом Ус имеет в основном вытянутую форму при общей длине Ьс и сообщается с одной канавкой (2), имеющей в основном круговую ориентацию, причем каждая полость (6) расширена по всей своей длине Ьс разрезом (80), проходящим радиально наружу, выходя на поверхность протектора (11), отличающаяся тем, что разрез (80) содержит участок (81) разреза, начинающийся в полости и образующий угол А, равный по меньшей мере 10°, с линией, перпендикулярной поверхности протектора и проходящей через точку пересечения разреза с полостью, так что разрез (80) закрывается, по меньшей мере, в области полости (6) для того, чтобы сохранить общий объем Ус указанной полости (6), когда полость (6) проходит через участок контакта с дорогой.
2. Шина по п.1, отличающаяся тем, что протектор снабжен индикатором (22) износа на дне по меньшей мере одной канавки (2), причем индикатор (22) износа имеет высоту 11. измеренную от дна канавки, и каждая полость (6) содержит верхнюю образующую (65), расположенную на расстоянии от поверхности протектора, которое больше или равно глубине канавки (2) за вычетом высоты 1 индикатора износа.
3. Шина по одному из пп.1 и 2, отличающаяся тем, что первая часть (60) полости (6) содержит часть (63) полости, ориентированную в окружном направлении.
4. Шина по п.3, отличающаяся тем, что первая часть (60) полости содержит в дополнение к части, в основном параллельной круговому направлению, две части, которые имеют в основном наклонную ори

- 4 017520 ентацию (64', 64) и размещены с обеих сторон части, ориентированной в окружном направлении (63).
5. Шина по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что разрез (80) имеет среднюю ширину менее 0,6 мм.
6. Шина по любому из пп.1-5, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, некоторые полости образуют резонаторы Гельмгольца, причем каждая из указанных полостей содержит первую часть (60) длиной Ь и средним поперечным сечением 8 и вторую часть (70), образующую канал длиной 1 и поперечным сечением 8, меньшим, чем поперечное сечение первой части, причем вторая часть (70) соединяется с первой частью (60) и сообщается с канавкой, а объем Ус полости равен сумме объемов первой части (60) и второй части (70).
7. Шина по любому из пп.1-5, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, некоторые полости являются резонаторами, равными четверти длины волны.