EA018209B1 - Протектор пневматической шины, содержащий резиновые участки с выемками - Google Patents

Abstract

Протектор (1) для пневматической шины с поверхностью (10) качения, предназначенной для контакта с шоссе в процессе езды, содержащий множество резиновых участков (3) со средней осью XX', разделяющей поверхность (10) качения протектора, при этом каждый резиновый участок (3) имеет боковую стенку (31), образующую тело вращения вокруг оси XX', причем эта боковая стенка (31) разделяет поверхность (10) качения по кромке (32) с закрытым геометрическим следом, при этом кромка (32) ограничивает поверхность (33) контакта участка с шоссе, причем боковая стенка (31) участка и размещенная напротив стенка (11) образованы разрезом (2), при этом резиновые участки снабжены на своей боковой поверхности (31) по меньшей мере одной канавкой (4) с глубиной (s), измеренной перпендикулярно боковой поверхности участка, и шириной (l), измеренной параллельно боковой поверхности участка, а упомянутая по меньшей мере одна канавка (4) выполнена, по меньшей мере, с частичным оборотом вокруг оси XX'.

Description

Изобретение касается протекторов для пневматических шин и, в частности, структуры таких протекторов, включающей новую геометрию вырезов, придающую упомянутым протекторам улучшенное сцепление с дорогой, покрытой водой, без уменьшения их срока службы вследствие износа.

Изобретение касается протекторов, предназначенных для изготовления новых пневматических шин или восстановления протектора пневматических шин, и, в частности, структур, в которых протектор имеет большое число вырезов, выполненных в форме желобков и/или разрезов. Под разрезом в настоящем описании понимают разрез шириной, меньшей или равной 2 мм, тогда как желобок является разрезом шириной, превышающей 2 мм.

Из патентов И8 2100084, И8 2339558, ЕР 0664230 В1 известно выполнение разрезов, след которых на поверхности качения протектора имеет закрытую кольцевую форму, позволяющую иметь активные кромки во всех направлениях, тангенциальных к поверхности качения. Каждый из этих разрезов ограничивает и изолирует резиновый участок (поперечное сечение которого имеет относительно малые размеры по сравнению с шириной протектора), связанный с протектором только своим основанием, т.е. частью участка, наиболее удаленной от поверхности качения. Этот резиновый участок в процессе контакта с дорогой сжимается и, кроме того, подвергается силам, действующим тангенциально к поверхности контакта с дорогой в процессе езды и имеющим тенденцию деформировать этот участок одновременно на срез и на изгиб.

Эти деформации участка выражаются гистерезисными потерями, которые приводят к повышенному сопротивлению качению и неравномерному износу. Под неравномерным износом, в данном случае, понимают износы, которые не являются равномерными по всей поверхности протектора, т.е. износы являются локально более значительными, чем по всей поверхности протектора.

Одной из задач изобретения является разработка протектора, снабженного множеством резиновых участков, ограниченных разрезами, и сопротивление качения у которых улучшено по сравнению с протекторами из известного уровня техники без уменьшения срока службы вследствие износа. Под сроком службы протектора следует понимать длительность использования упомянутого протектора до тех пор, пока износ не проявится в виде пятен, вызывающих необходимость замены протектора или его ремонта.

Задача решается тем, что протектор для пневматической шины, имеющий толщину Е и снабженный поверхностью качения, предназначенной для контакта с шоссе в процессе езды, содержит множество резиновых участков со средней осью XX', при этом эта средняя ось XX' разделяет поверхность качения протектора. Каждый резиновый участок имеет высоту Н самое большее, равную толщине Е протектора, и содержит боковую стенку, образующую тело вращения упомянутого участка вокруг оси XX', при этом упомянутая боковая стенка разрезает поверхность качения шины по кромке, след которой на поверхности качения является закрытым, причем кромка ограничивает поверхность контакта участка с шоссе. Каждый участок содержит основание, размещенное на расстоянии Н от поверхности контакта упомянутого участка с шоссе.

Боковая стенка каждого участка связана своим основанием внутри протектора с размещенной напротив стенкой, при этом боковая стенка участка и упомянутая размещенная напротив стенка образуют разрез средней шириной е.

Кроме того, резиновые участки на своей боковой поверхности снабжены по меньшей мере одной канавкой, имеющей глубину 8, измеренной перпендикулярно к боковой поверхности участка, и ширину Ь, измеренную параллельно боковой поверхности участка и в направлении высоты участка, при этом по меньшей мере одна упомянутая канавка охватывает, по меньшей мере частично, тело вращения вокруг оси вращения XX' и размещена от 20 до 80% высоты Н участка относительно поверхности качения.

Предпочтительно, чтобы общий угол, образуемый одной канавкой, в случае, когда выполнена только одна, или несколькими канавками, был равен по меньшей мере 180°.

Предпочтительно, чтобы эта канавка делала по меньшей мере один полный оборот вокруг оси XX', т.е. оборот по меньшей мере на 360°.

Размеры канавок выбираются такими, что их глубина 8 и их ширина Ь, по меньшей мере, равны ширине е разреза.

Каждый разрез образован пространством, ограниченным, в основном, двумя основными стенками, размещенными одна напротив другой, при этом упомянутые стенки перпендикулярны или наклонны относительно поверхности качения. Предпочтительно, чтобы для протекторов, предназначенных для большегрузных автомобилей, ширина разреза, ограничивающая резиновый участок, была меньше 2 мм (предпочтительно составляет от 0,05 до 2 мм).

Под средним направлением XX' резинового участка, ограниченного разрезом, понимают направление, связывающее геометрический центр тяжести основания участка, т.е. часть участка, расположенную наиболее глубоко в протекторе, с геометрическим центром тяжести поверхности контакта участка с шоссе (это направление составляет угол в 90° с упомянутой поверхностью, когда образующая резинового участка перпендикулярна этой поверхности).

Структура протектора, содержащая разрезы, ограничивающие резиновые участки по изобретению, имеет преимущество, состоящее в том, что образует большую длину активных кромок в контакте с доро- 1 018209 гой при различных уровнях износа упомянутого протектора.

Структура по изобретению позволяет, кроме того, получить преимущество в сопротивлении при качении, т.е. оно позволяет ограничить гистерезисные потери, связанные с циклическими деформациями материалов протектора путем локализации деформаций, испытываемых резиновыми участками на частях, размещенных между канавками и поверхностью контакта участков. Таким образом, для одного и того же размера шины возможно увеличить длины кромок для улучшения сцепления при уменьшении деформаций протектора.

Канавка, выполненная на каждом участке, ведет себя как своего рода точка качания для участка, которая позволяет отделить радиально внешнюю часть участка канавки от ее радиально внутренней части. Таким образом, эффективно ограничивают движения резины, передаваемые на основания участка.

Предпочтительно, чтобы по меньшей мере одна канавка была размещена между 20 и 80% высоты Н участка и еще более предпочтительно между 70 и 80% высоты Н (в этом последнем случае канавка выполнена ближе к основанию участка, чем к поверхности беговой дорожки).

Предпочтительно, чтобы боковые стенки участка были выполнены с наклоном таким образом, что площадь поверхности контакта была меньше площади участка у основания.

Для ограничения перемещения участка между канавкой и основанием следует предусматривать по меньшей мере одну дополнительную связь с остальной частью протектора, эта дополнительная связь образована резиновым мостиком, связывающим боковую стенку участка с противолежащей стенкой, этот резиновый участок размещен у основания участка и ограничен по высоте снизу канавки до основания участка.

Предпочтительно, чтобы в последнем случае были предусмотрены четыре резиновых мостика, равномерно распределенных вокруг участка.

В дальнейшем изобретение поясняется нижеследующим описанием, не являющимся ограничительным, со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых фиг. 1А изображает в разрезе часть протектора, содержащую множество участков в соответствии с первым вариантом изобретения;

фиг. 1В - поверхность качения протектора, представленную на фиг. 1а;

фиг. 2 - второй вариант участка по изобретению;

фиг. 3 - третий вариант участка по изобретению, в соответствии с которым канавка выполнена спиральной;

фиг. 4 - четвертый вариант участка по изобретению;

фиг. 5 - пятый вариант участка по изобретению;

фиг. 6 - шестой вариант участка по изобретению;

фиг. 7 - элемент, предназначенный для размещения в литейной форме для литья под давлением седьмого варианта участка по изобретению;

фиг. 8 - часть протектора шины для большегрузного автомобиля, содержащую множество резиновых участков по изобретению.

Для лучшего чтения чертежей и описания на чертежах использованы одинаковые позиции, при описании одного и того же функционального и/или структурного элемента.

Фиг. 1А изображает в разрезе часть протектора 1 для пневматической шины, при этом упомянутый протектор 1 имеет толщину Е, измеренную в новом протекторе, как расстояние, разделяющее поверхность 10 качения, предназначенную для контакта с дорожным покрытием в процессе езды, и поверхность 10', предназначенную для наложения на радиально внешнюю поверхность заготовки пневматической шины.

Протектор 1 по изобретению снабжен структурой, образованной канавками и разрезами, не показанными на чертеже. По меньшей мере, некоторые из этих разрезов, являются разрезами 2 цилиндрической формы глубиной Н, меньшей толщины Е протектора 1, которые ограничивают и изолируют резиновые участки 3 высотой Н остальной части протектора. Каждый резиновый участок 3 содержит основание 30 (наиболее глубокая часть внутри протектора), связывающее упомянутый участок 3 с протектором 1, и имеет среднюю ось XX', разделяющую поверхность 10 беговой дорожки протектора. Эта средняя ось XX' является воображаемой прямой, проходящей через геометрические центры тяжести С1, 02 контактной поверхности 33 участка 3 и основания упомянутого участка.

Каждый резиновый участок 3 содержит боковую стенку 31, образующую тело вращения упомянутого участка вокруг средней оси XX'; эта боковая стенка 31 разделяет поверхность качения по кромке 32, геометрический след которой на поверхности качения является закрытым, причем эта кромка 32 ограничивает поверхность контакта участка 33 с шоссе. Боковая стенка 31 каждого участка 3 связана соединительной частью 20 в основании 30 участка с расположенной напротив стенкой 11. Боковая стенка 31 участка 3 и расположенная напротив стенка 11 образуют разрез 2 средней шириной е, равной 0,5 мм. Участок 3 в представленном случае имеет кольцевую геометрию поперечного сечения; само собой разумеется, может представить себе любую другую форму сечения участков.

Кроме того, резиновый участок 3 на боковой поверхности 31 снабжен канавкой 4, имеющей глубину Б, измеренную перпендикулярно боковой поверхности 31 участка и имеющую в представленном слу

- 2 018209 чае 0,5 мм, и ширину Ь, измеренную параллельно боковой поверхности участка и в направлении высоты участка, равную в представленном случае 1,0 мм. На виде в плоскости фиг. 1А эта канавка имеет полукольцевое сечение (глубина 8 равна половине ширины Ь) и образует полный оборот участка 3 вокруг оси XX'. В случае этого первого варианта канавка 4 размещена на расстоянии Р от поверхности 10 качения, это расстояние является одинаковым в любой точке вокруг участка. Предпочтительно это расстояние составляет от 20 до 80% глубины Н разреза 2, ограничивающего резиновый участок 3. Расстояние Р измерено между поверхностью 10 качения нового протектора и ближайшей кромкой, образованной канавкой 4 на боковой поверхности 31 участка.

На фиг. 1В изображен вид на поверхность качения резинового участка 2 по фиг. 1А. На ней видна поверхность контакта 33 участка кольцевой формы диаметром Ό0 (в данном случае равным 8 мм), а также разрез 2 кольцевой формы и шириной е. Сечение участка 3 уменьшено в области канавки 4 до диаметра Ό1, равного в представленном случае 7 мм.

На фиг. 2 изображен второй вариант участка 3, в соответствии с которым разрез 2, образующий упомянутый участок, ограничен радиально внутри расширенной частью 20' шириной, превышающей ширину е разреза. Кроме того, вторая канавка 5 выполнена в стенке 11 протектора напротив канавки 4, выполненной в боковой поверхности 31 резинового участка 3. Таким образом, имеется возможность локально изменить сопротивление сжатию вблизи кромки протектора радиально снаружи этой второй канавки 5 и, вследствие этого, улучшить условия работы при износе. В этом варианте вторая канавка 5 выполнена с той же глубиной Р, что и канавка, образованная на резиновом участке, но она может быть также выполнена с другой глубиной. Более того, можно выполнить большее количество канавок 5 на стенке 11 протектора, чем на боковой стенке участка.

В представленных вариантах геометрические следы на поверхности 10 качения новой пневматической шины, разрезы 2, образующие резиновые участки 3, имеют кольцевую форму; очевидно, что описанное выше может использоваться в различных формах: овальной, прямоугольной или иных.

На фиг. 3 представлен третий вариант участка 3, в соответствии с которым боковая поверхность резинового участка цилиндрической формы снабжена канавкой 4, совершающей полный оборот вокруг упомянутого участка по спирали вокруг средней оси XX'. В соответствии с этим вариантом канавка постепенно появляется на поверхности качения по мере износа протектора, начиная с первой глубины Р1, чтобы окончиться на максимальной глубине Р10. Эти две глубины предпочтительно заключаются между 20 и 80% глубины разреза 2, ограничивающего участок 3.

На фиг. 4 изображен четвертый вариант участка 3, в соответствии с которым площадь поверхности контакта участка уменьшается с износом протектора до канавки 4 и затем увеличивается до основания 30 упомянутого участка. В представленном примере канавка 4 делает полный оборот вокруг участка и размещена на глубине Р, измеренной относительно поверхности контакта участка новой шины. На уровне поверхности контакта новой шины диаметр составляет Ό1 и переходит затем к Ό0 на уровне канавки, а в конечном итоге принимает значение Ό2 у основания, эти три диаметра соответствуют соотношению Ό2>Ό1>Ό0 (Ό2 больше, чем Ό1, а последний больше, чем Ό0).

Уменьшение поверхности сечения участка в области канавки составляет в данном случае 20% от площади контакта участка новой шины, и далее поверхность основания участка увеличена на 20% относительно той же поверхности контакта участка новой шины.

Такая конструкция позволяет увеличить преимущества, характеризующиеся подвижностью, путем увеличения жесткости участка с того момента, когда часть, находящаяся под канавкой, появляется на поверхности качения, увеличивая длину кромки с износом протектора.

В пятом варианте участка по изобретению, представленном на фиг. 5, канавка 4 окружает полностью участок, поверхность 33 контакта новой шины которого имеет форму эллипса с большой главной осью Υ1, и поверхность 30 основания участка 3 также имеет форму эллипса с большой главной осью Υ2. В соответствии с этим вариантом основные оси Υ1 и Υ2 поверхностей контакта новой шины и поверхности основания участка имеют различные ориентации с угловым расхождением α предпочтительно по меньшей мере в 45°.

Фиг. 6 изображает шестой вариант изобретения, в соответствии с которым участок 3 ограничен на большей части разрезом 2, а на меньшей части - бороздкой 6. В этом варианте канавка 4 образована на боковой стенке 31 участка 3, ограниченного разрезом 2.

На фиг. 7 изображен литьевой элемент 7, предназначенный для размещения в литейной форме, служащий для отливки протектора. Этот литьевой элемент 7 служит при отливке формой разреза по изобретению и для изоляции резинового участка в протекторе. В представленном случае этот литьевой элемент 7 содержит первую цилиндрическую часть 71, предназначенную для крепления в литейной форме для протектора, и вторую часть 72 в продолжение первой части. При этом вторая часть 72 образована пластиной, имеющей толщину, соответствующую ширине разреза, отлитого с этим элементом литейной формы. В представленном случае отлитый разрез имеет, по существу, форму усеченного конуса. Кроме того, литьевой элемент 7 содержит на своей второй части 72 и на своем конце 74, наиболее удаленном от первой части 71, своего рода бортик шириной, превышающей толщину пластины, образующей вторую

- 3 018209 часть 72. По существу, на половине высоты второй части 72 элемента 7 образован валик 73, выступающий на внешней и внутренней поверхностях этого элемента, причем этот валик 73 предназначен для выполнения канавки на участке, ограниченном разрезом, отлитым этим элементом, и канавки на противолежащей стенке.

Кроме того, в стенке элемента 7 выполнена канавка 75, вытянутая к краю 74 пластины и предназначенная для размещения внизу протектора; эта канавка 75 служит для отливки резинового мостика между боковой поверхностью отлитого элементом участка и расположенной напротив стенкой. Эта местная связь между стенками, образующими вырез, позволяет усилить явление необходимого качания, больше блокируя участок у его основания, т.е. между упомянутым основанием и наиболее близкой к упомянутому основанию канавкой. В данном примере канавка на участке, наиболее близкая к основанию участка, отлита с помощью валика 73.

Фиг. 8 изображает часть протектора пневматической шины для большегрузных автомобилей с пятью бороздками 6, ориентированными по окружности, ограничивающие четыре промежуточных нервюры 81. Две боковых нервюры 82 размещены аксиально с обеих сторон промежуточных нервюр 81. Каждая промежуточная нервюра 81 содержит множество поперечных разрезов 6', ограничивающих части 810 нервюр; на каждой части 810 нервюр образованы два участка 301, отлитые элементы которых соответствуют элементу, изображенному на фиг. 7. Эти два участка 301 разнесены один от другого по окружности.

Кроме того, боковая нервюра 82 содержит множество участков 302, форма которых идентична форме участков 301 промежуточных нервюр; эти участки 302 имеют диаметры, превышающие в 2,5 раза участки 301 промежуточных нервюр 81.

Таким образом, возможно, получить значительную длину кромок, входящих в контакт с шоссе, при ограничении потерь жесткости и улучшении механической работы резиновых участков в контакте с шоссе.

Изобретение не ограничено описанными и представленными примерами и может иметь различные модификации без выхода за рамки изобретения. Например, хотя все представленные примеры описывают резиновые участки, поверхность контакта которых в новой шине находится на том же уровне, что и поверхность качения протектора, можно легко применить те же объяснения к резиновому участку, поверхность контакта которого удалена относительно поверхности протектора (это означает, что такая контактная поверхность может иметь углубления или выступы относительно поверхности качения).

Claims (9)

1. Протектор (1) для пневматической шины с поверхностью (10) качения, предназначенной для контакта с шоссе в процессе езды, содержащий множество резиновых участков (3) с осью XX', пересекающей поверхность (10) качения протектора, при этом каждый резиновый участок (3) с высотой Н содержит боковую стенку (31), окружающую участок 3 относительно оси XX', и разделяющую поверхность (10) качения по кромке (32), геометрический контур которой на поверхности (10) качения является замкнутым, при этом кромка (32) ограничивает поверхность (33) контакта участка с шоссе, боковая стенка (31) каждого участка связана с его основанием (30) внутри протектора и со стенкой (11), размещенной напротив, а боковая стенка (31) участка и размещенная напротив стенка (11) образованы разрезом (2) со средней шириной (е), отличающийся тем, что резиновые участки (3) снабжены на своей боковой поверхности (31) по меньшей мере одной канавкой (4) с глубиной, измеренной перпендикулярно боковой поверхности (31) участка, и шириной, измеренной параллельно боковой поверхности участка, при этом по меньшей мере одна упомянутая канавка (4) выполнена, по меньшей мере частично, с оборотом вокруг оси XX' и упомянутая по меньшей мере одна канавка (4) размещена между 20 и 80% высоты Н участка, при этом поверхность (10) контакта участка шины меньше поверхности основания (30) участка.

2. Протектор по п.1, отличающийся тем, что по меньшей мере одна канавка (4) проходит по части спирали вокруг оси XX'.

3. Протектор по п.1, отличающийся тем, что канавка (4) выполнена с полным оборотом вокруг участка и размещена на расстоянии (Р) от поверхности (33) контакта участка от 70 до 80% высоты Н участка.

4. Протектор по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что глубина и ширина каждой канавки в участке, по меньшей мере, равны средней ширине разреза (2), ограничивающего упомянутый участок (3).

5. Протектор по п.4, отличающийся тем, что боковые стенки участка выполнены таким образом, что площадь поверхности контакта меньше площади участка у основания.

6. Протектор по одному из пп.1-5, отличающийся тем, что участок дополнительно содержит по меньшей мере одну дополнительную связь с остальной частью протектора, при этом эта дополнительная связь выполнена в виде резинового мостика, связывающего боковую стенку участка с расположенной напротив стенкой, причем резиновый мостик локализован у основания участка и ограничен по высоте канавкой, наиболее близкой к основанию участка.

7. Протектор по п.6, отличающийся тем, что каждый участок содержит четыре резиновых мостика,

- 4 018209 равномерно распределенных вокруг участка.

8. Протектор по одному из пп.1-7, отличающийся тем, что геометрический след кромки (32), ограничивающей контактную поверхность (33) участка шины, и контур основания участка имеют формы эллипсов, причем ориентация больших осей указанных эллипсов различна.

9. Протектор по одному из пп.1-8, отличающийся тем, что стенка (11), размещенная напротив боковой стенки (31) резинового участка, содержит канавку (5), расположенную напротив канавки (4) на боковой стенке (31) упомянутого участка.