EA017794B1 - Направленный протектор шины с модифицированными бороздками - Google Patents

Abstract

Предложен направленный протектор шины, имеющий поверхность (30) качения и выполненный с множеством бороздок (1), ограниченных противоположными друг другу стенками (11, 12), при этом каждая из стенок проходит от поверхности (30) качения таким образом, что образуется кромка, называемая передней кромкой (Аа) элемента из материала, соответствующая кромке, которая первой входит в пятно контакта, и кромка, называемая задней кромкой (Af) того же элемента из материала, соответствующая кромке, которая входит в пятно контакта после передней кромки, причем каждая бороздка (1) содержит по меньшей мере один участок (11, 101), ограниченный противоположными друг другу стенками, которые образуют вместе с направлением, перпендикулярным к поверхности качения, проходящим через место пересечения бороздки с поверхностью качения, отрицательный средний угол α, абсолютная величина которого составляет менее 55°, при этом участок (11, 101) с отрицательным углом α проходит от поверхности (30) качения через посредство увеличенного концевого участка (2), ограниченного противоположными друг другу, первой и второй поверхностями (21, 22), причем углы первой поверхности (21) и второй поверхности (22) являются положительными и не равны друг другу.

Description

Изобретение относится к протекторам шин и, в частности, к протекторам, содержащим рельефные элементы с бороздками.

Протектор шины образует поверхность качения, сформированную множеством контактных наружных поверхностей рельефных элементов, ограниченных канавками. Данные канавки в особенности полезны для эффективного отвода воды, имеющейся на поверхности дороги, по которой катится шина, снабженная протектором.

Известно, что на практике для улучшения эксплуатационных характеристик протектора на мокрой поверхности дороги протектор выполняют с множеством бороздок. Бороздка представляет собой зону, ограниченную двумя взаимно противоположными стенками из материала, расположенными достаточно близко друг к другу для обеспечения возможности контакта между стенками, когда они проходят через пятно контакта с дорогой. Как правило, ширина бороздок меньше или равна 2 мм и предпочтительно составляет менее 1 мм. Бороздки проходят в направлении толщины протектора.

Полезное свойство бороздок состоит в том, что они создают дополнительные кромки на поверхности качения, посредством которых прорезается пленка воды, имеющаяся на поверхности дороги, и, таким образом, создают контакт между протектором и поверхностью дороги, что предпочтительно с точки зрения эксплуатационных характеристик.

Также известной практикой является образование бороздок с противоположными друг другу стенками, которые могут взаимодействовать друг с другом для ограничения уменьшения жесткости, которое связано с наличием самих бороздок. В частности, на практике известно образование на каждой из противоположных стенок рельефных элементов, которые выполнены с возможностью взаимодействия друг с другом таким образом, чтобы ограничить перемещения одной стенки относительно другой.

При нормальной работе на транспортном средстве шина и, следовательно, ее протектор подвергаются воздействию усилий, которые представляют собой или тяговые (для перемещения транспортного средства вперед), или тормозные (для уменьшения скорости транспортного средства). Известно, что на практике для обеспечения лучшего приспосабливания протектора к воздействию данных усилий бороздки выполняют с наклоном в предпочтительном направлении относительно направления перемещения шины. Предпочтительный наклон бороздок приводит к получению протектора, направление вращения которого задано (средство, видимое на протекторе или на шине, содержащей протектор, подсказывает пользователю, каким образом шина должна быть смонтирована на его транспортном средстве для обеспечения заданного улучшения).

В документе \¥О 94/21478 показаны бороздки без какого-либо общего наклона, каждая из которых содержит ряд участков, образующих соответствующие углы α и β с перпендикуляром к поверхности качения (при этом углы имеют противоположные знаки и разные абсолютные величины).

На практике из патента США 5127455 также известно выполнение бороздок с наклоном под углом, составляющим по меньшей мере 5° и не более 45° относительно направления, перпендикулярного к поверхности качения. Наклон таков, что стенка бороздки, которая пересекает поверхность качения вдоль задней кромки (кромки, которая попадает в пятно контакта после передней кромки, обращенной к ней), такова, что угол, образованный стенкой с поверхностью качения, составляет менее 90°.

Применение показывает, что на начальных километрах использования (до износа протектора на одну треть) торможение на сухой дороге может вызвать локализованный износ задней кромки, частично обусловленный тем, каким образом перекатывается задняя кромка, что вызывает резко выраженный износ кромки. Данный локализованный износ приводит к ухудшению тормозной характеристики на начальных километрах использования.

Целью настоящего изобретения является обеспечение возможности решения данной проблемы начальных километров пробега. В соответствии с изобретением создан направленный протектор шины, который представляет собой протектор, имеющий заданное направление вращения, показанное, например, с помощью визуального средства, указывающего направление вращения. Данный протектор имеет поверхность качения, предназначенную для нахождения в контакте с поверхностью дороги во время движения, и данный протектор выполнен с множеством бороздок, ограниченных противоположными друг другу стенками, при этом каждая из стенок проходит от поверхности качения таким образом, что образуется кромка, называемая передней кромкой элемента из материала, соответствующая кромке, которая первой входит в пятно контакта, и кромка, называемая задней кромкой того же элемента из материала, соответствующая кромке, которая входит в пятно контакта после передней кромки.

Когда протектор вращается в направлении против часовой стрелки, каждая бороздка содержит по меньшей мере один участок, ограниченный противоположными друг другу стенками, которые образуют вместе с направлением, перпендикулярным к поверхности качения, проходящим через место пересечения бороздки с поверхностью качения, отрицательный средний угол α, абсолютная величина которого составляет менее 55°.

Протектор характеризуется тем, что участок с отрицательным углом α проходит от поверхности качения через концевой участок, ограниченный противоположными друг другу, первой и второй поверхностями, при этом первая поверхность концевого участка образует средний угол А, который является по

- 1 017794 ложительным или нулевым и составляет менее 55°, а вторая поверхность концевого участка образует средний угол Р, который является положительным и превышает 10°.

При такой конструкции части бороздки, которая прерывает поверхность качения, существует возможность регулирования распределения контактных давлений при маневре во время торможения на сухом грунте и, таким образом, предотвращения качения и инвертирования задней кромки.

Угол Р обеспечивает регулирование распределения контактных давлений на задней кромке во время маневров при торможении. Данный угол также обеспечивает предотвращение или, по меньшей мере, ограничение качения задней кромки. При подаче крутящего момента двигателя именно передняя кромка подвергается воздействию напряжений.

Абсолютная величина угла А передней кромки предпочтительно должна составлять менее 20° для того, чтобы кромка была также эффективной при движении по снегу.

Таким образом, можно одновременно регулировать распределение давлений между протектором и поверхностью дороги независимо от того, совершает ли протектор движение вперед (при приложенном крутящем моменте двигателя) или торможение (при приложенном тормозном моменте), благодаря бороздке, которая обеспечивает не только возможность блокировки так, что это соответствует определенному приложенному напряжению, но также и возможность обеспечения оптимальной характеристики за счет предотвращения локализованного износа задней кромки.

Концевая часть бороздок предпочтительно имеет высоту Не, измеренную в направлении, перпендикулярном поверхности качения, при этом высота Не составляет от 5 до 20% от глубины Н бороздки.

Кроме того, для ограничения различия в износе между передней кромкой и задней кромкой и, следовательно, обеспечения равномерного износа на всей поверхности качения разность (Р-А) должна быть больше или равна 0°. Еще более предпочтительно, если эта разность (Р-А) будет больше 10° и меньше 45°.

Данная конструкция увеличенной части конца бороздки особенно пригодна, когда бороздка содержит чередующуюся последовательность участков, наклоненных под отрицательным средним углом α, и участков, наклоненных под положительным средним углом β. Абсолютные величины данных углов α и β могут быть одинаковыми. В том случае, когда абсолютные величины углов различаются, предпочтительно, если угол α составляет от 5 до 45° и угол β составляет от 45 до 90°.

В случае последней бороздки и для обеспечения преимуществ от воздействия задней кромки, обеспечивающего сопротивление опрокидыванию, при нескольких степенях износа протектора предпочтительно, чтобы угол Р был равен по величине углу β.

Другие признаки и преимущества изобретения показаны в описании, приведенном ниже со ссылкой на приложенные чертежи, которые показывают в качестве неограничивающих примеров определенные варианты осуществления предмета изобретения. На чертежах фиг. 1А и 1В - правила знаков, принятые в данном описании;

фиг. 2 - первый вариант бороздки согласно изобретению, при этом данная бороздка наклонена под углом α;

фиг. 3 - второй вариант бороздки согласно изобретению, содержащей участки, наклоненные под углом α, и участки, наклоненные под углом β; и фиг. 4 - третий вариант бороздки согласно изобретению.

По традиции было решено использовать идентичные ссылочные позиции для обозначения идентичных элементов на всех чертежах независимо от рассматриваемого варианта.

Правило знаков в отношении углов: данное описание определяет способ, в соответствии с которым заданы углы бороздок: поверхность качения расположена в нижней части чертежа, и направление движения шины - это направление справа налево на чертеже; утверждается, что направление имеет положительный угол относительно перпендикуляра к поверхности качения, если вращение, которое обеспечивает перемещение перпендикуляра в данном направлении, это вращение против часовой стрелки (как показано на фиг. 1А).

Напротив, направление образует отрицательный угол, если вращение, которое обеспечивает перемещение перпендикуляра в данном направлении, - это вращение по часовой стрелке (см. фиг. 1В).

Фиг. 2 показывает в сечении по плоскости сечения, перпендикулярной поверхности качения и содержащей в себе направление движения, бороздку 1, образованную в протекторе согласно изобретению.

Данная фиг. 2 показывает в сечении резиновый блок 3, ограниченный канавками 31. Блок 3 имеет поверхность 30 качения в исходном состоянии (то есть на новом протекторе), прерываемую бороздкой 1, наклоненной под средним углом α относительно перпендикуляра к поверхности качения. Данный угол в этом случае является отрицательным и имеет абсолютную величину 20°.

Бороздка 1 ограничена двумя плоскими стенками 11 и 12, обращенными друг к другу на среднем расстоянии 0,4 мм друг от друга, при этом стенки 11 и 12 приблизительно параллельны друг другу.

Направление движения обозначено стрелкой V (указывающей с правой стороны чертежа влево), и направление вращения шины обозначено стрелкой В (направление против часовой стрелки).

Угол α наклона стенок бороздки таков, что самая удаленная от центра часть бороздки (что означает часть, расположенную ближе всего к поверхности качения) находится впереди от радиально внутреннего

- 2 017794 конца бороздки (впереди в направлении движения, указанном стрелкой V).

Бороздка 1 с глубиной Н (измеренной в направлении, перпендикулярном поверхности качения) содержит два конца, а именно первый или радиально внутренний конец и второй или радиально наружный конец, образованный расширенным участком 2 бороздки.

Расширенный участок 2 с высотой Не (измеренной в направлении, перпендикулярном к поверхности 30 качения) ограничен первой стенкой 21 и второй стенкой 22. Указанные две стенки имеют в плоскости сечения углы наклона, знаки которых противоположны знакам угла α наклона бороздки 1.

Первая стенка 21 расширенного участка 2 представляет собой продолжение стенки 11 бороздки и пересекает поверхность 30 качения по кромке, называемой передней кромкой (Аа). Вторая стенка 22 расширенного участка 2 продолжает стенку 12 бороздки и пересекает поверхность 30 качения по кромке, называемой задней кромкой (АР).

Угол А между первой стенкой 21 и перпендикуляром к поверхности 30 качения является положительным и составляет менее 90°. В представленном примере данный угол А составляет 10°.

Угол Р между второй стенкой 22 и перпендикуляром к поверхности 30 качения является положительным и равен 30°.

Разность углов А и Р составляет 20°.

Фиг. 3 показывает другой вариант изобретения, в котором каждая из бороздок 1 с расширенным участком 2, прерывающим поверхность качения 30 общего блока 3 протектора, образована последовательностью участков 101 бороздки, наклоненных под углом α, и участков 102 бороздки, наклоненных под углом β. Углы α и β имеют противоположные знаки (в данном случае угол α является отрицательным, α угол β является положительным). Средняя ширина бороздок приблизительно постоянна на всех участках 101 и 102. Для уменьшения концентраций напряжений на конце каждая бороздка заканчивается внутри протектора в круглой части 120, диаметр которой больше средней ширины бороздки.

Показанные бороздки обеспечивают обособление резинового элемента 33, имеющего боковую поверхность (переднюю поверхность) 331, которая пересекает поверхность 30 качения по передней кромке Аа, и боковую поверхность (заднюю поверхность) 332, которая пересекает поверхность 30 качения по задней кромке АР.

Если смотреть в сечении в плоскости фиг. 3, две боковые поверхности 331 и 332 имеют идентичные профили, образованные из последовательности линейных участков, наклоненных под углом α (-25°), и линейных участков, наклоненных под углом β (+80°).

Данные профили отличаются друг от друга тем, что передняя поверхность 331 заканчивается в направлении к наружной поверхности протектора частью 21, которая пересекает плоскость чертежа посредством наклонного линейного участка с положительным углом А (20°), в то время как задняя поверхность 332 заканчивается частью 22, которая пересекает плоскость фигуры посредством наклонного линейного участка с положительным углом Р, превышающим по абсолютной величине угол противоположной поверхности таким образом, чтобы образовать как заостренную часть 330 из резины на поверхности 30 качения, так и расширенный участок 2 бороздки рядом с поверхностью качения в новом состоянии. Заостренная часть из резины особенно эффективна при ускорении. Каждая бороздка 1 заканчивается внутри протектора в расширенной части 120 для устранения концентраций напряжений на конце.

В третьем варианте бороздки согласно изобретению, показанном на фиг. 4, бороздка 1 содержит множество участков 101 бороздки с углом α наклона. Участок 101, расположенный ближе всего к поверхности 30 качения, в новом состоянии заканчивается расширенным концевым участком 2, ограниченным стенкой 21, образующей угол А, и обращенной к ней стенкой 22, образующей угол Р. Между двумя участками 101 с углом а наклона имеется промежуточная часть 103, которая, по существу, повторяет форму концевого участка 2. Каждая промежуточная часть ограничена поверхностью, образующей угол β1, и противоположной поверхностью, образующей угол β2. Угол β1 является положительным и составляет менее 20° (в показанном неограничивающем случае данный угол приблизительно равен углу А). Угол β2 является положительным и превышает угол β 1 (в показанном неограничивающем случае данный угол приблизительно равен углу Р). Преимущество бороздки данного вида заключается в том, что конфигурация, соответствующая исходному состоянию, воссоздается на разных уровнях по мере износа протектора. В этом варианте направление вперед обозначено на фиг. 4 стрелкой V, а направление вращения обозначено стрелкой В.

В варианте, который не проиллюстрирован, бороздка согласно изобретению включает в себя средства для воспрепятствования перемещениям стенок друг относительно друга (в частности, на участках со средним углом α наклона). Препятствующие средства могут быть образованы, например, множеством рифлений (или неровностей) с малой высотой относительно среднего направления.

При демонстрации и описании некоторых из вариантов изобретения у заявителя отсутствует намерение ограничить изобретение только данными вариантами. Например, несмотря на то что во всех описанных вариантах стенки, ограничивающие расширенные участки, имеют плоскую геометрию, ничто не мешает специалисту в данной области техники выбрать неплоскую форму для данных стенок расширенного участка.

Claims (9)

1. Направленный протектор шины, который представляет собой протектор, имеющий заданное направление вращения, показанное с помощью средства, указывающего направление (К) вращения, при этом протектор имеет поверхность (30) качения, предназначенную для нахождения в контакте с поверхностью дороги во время движения, причем протектор выполнен с множеством бороздок (1), ограниченных противоположными друг другу стенками (11, 12), при этом каждая из стенок проходит от поверхности (30) качения таким образом, что образуется кромка, называемая передней кромкой (Аа) элемента из материала, соответствующая кромке, которая первой входит в пятно контакта, и кромка, называемая задней кромкой (Αί) того же элемента из материала, соответствующая кромке, которая входит в пятно контакта после передней кромки, причем каждая бороздка (1) с глубиной Н, измеряемой перпендикулярно поверхности (30) качения, содержит по меньшей мере один участок (11, 101), ограниченный противоположными друг другу стенками, которые образуют вместе с направлением, перпендикулярным поверхности качения, проходящим через место пересечения бороздки с поверхностью качения, отрицательный средний угол α, абсолютная величина которого составляет менее 55°, отличающийся тем, что участок (11, 101) с отрицательным углом α проходит от поверхности (30) качения через концевой участок (2), ограниченный противоположными друг другу, первой и второй поверхностями (21, 22), при этом первая поверхность (21) концевого участка (2) образует с перпендикуляром к поверхности качения средний угол А, который является положительным или нулевым и составляет менее 55°, причем вторая поверхность (22) концевого участка (2) образует с перпендикуляром к поверхности качения средний угол Е, который является положительным и превышает 10°.

2. Протектор по п.1, отличающийся тем, что разность (Е-Α) больше или равна 0°.

3. Протектор по п.2, отличающийся тем, что разность (Е-Α) составляет более 10° и менее 45°.

4. Протектор по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что угол А меньше или равен 20°.

5. Протектор по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что концевой участок (2) бороздки имеет высоту Не, измеренную в направлении, перпендикулярном поверхности качения, при этом высота Не составляет от 5 до 20% от глубины Н бороздки.

6. Протектор по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что каждая бороздка (1) содержит последовательность участков (101), наклоненных под отрицательным средним углом α, и участков (102), наклоненных под положительным средним углом β.

7. Протектор по п.6, отличающийся тем, что угол Е по величине равен углу β.

8. Протектор по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что каждая бороздка содержит множество участков (101) бороздки, наклоненных под отрицательным средним углом α, при этом каждый из участков соединен со следующим посредством промежуточного участка (103), ограниченного непараллельными поверхностями, расположенными под средними углами β1 и β2.

9. Протектор по п.8, отличающийся тем, что угол β1 равен углу А концевого участка бороздки, а угол β2 равен углу Е концевого участка бороздки.