Пневматическая шина

Пневматическая шина

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к пневматическим шинам, предназначенным для движения по дорогам, покрытым льдом и снегом, и более конкретно к пневматической шине, которая обладает улучшенной тормозной характеристикой на влажных дорожных поверхностях и улучшенной характеристикой сцепления на снегу с одновременным обеспечением таких характеристик на льду.

Предпосылки создания изобретения

Хорошо известны пневматические шины для движения по дорогам, покрытым льдом и снегом, имеющие направленный рисунок протектора, включающий V-образные канавки, в котором в поверхности протектора в экваториальной плоскости расположено центральное ребро для улучшения характеристик движения по льду (см., например, нерассмотренную заявку на патент Японии №2000-255217). Поскольку центральное ребро увеличивает площадь пятна контакта с грунтом, характеристики контакта с грунтом в отношении покрытых льдом дорожных поверхностей повышаются.

Однако применение центрального ребра уменьшает пропорцию площади канавок относительно блоков, в результате чего невозможно избежать снижения характеристик торможения на влажных дорожных поверхностях. Другая проблема заключается в том, что ухудшается характеристика сцепления на снегу.

Описание изобретения

Целью настоящего изобретения является создание пневматической шины, которая обеспечивает улучшение характеристик торможения на влажной поверхности и характеристик сцепления на снегу при одновременном сохранении характеристик на льду.

Для достижения указанной выше цели согласно настоящему изобретению создана пневматическая шина, включающая протекторную поверхность с одним заданным направлением вращения, содержащую первую основную прямую канавку, проходящую по периферии шины в области, находящейся от 4 до 15% ширины пятна контакта шины с грунтом от экваториальной плоскости шины к левой и правой сторонам; тяговые канавки, проходящие наклонно от первых основных прямых канавок к внешним сторонам шины в направлении, противоположном направлению вращения шины, таким образом, что они сообщаются с краями пятна контакта шины с грунтом, при этом тяговые канавки расположены с заданными интервалами в направлении по периферии шины; блоки, образованные тяговыми канавками и первыми основными прямыми канавками; V-образные поперечные канавки, расположенные между первыми основными прямыми канавками с заданными интервалами по периферии шины, причем поперечные канавки имеют вершины, обращенные в направлении, противоположном направлению вращения шины; и блоки, образованные поперечными канавками и первыми основными прямыми канавками, причем каждая поперечная канавка имеет ширину W канавки, измеренную по периферии шины, и ширина W канавки находится в пределах от 0,1 до 0,25L относительно длины L блока по периферии шины, примыкающего к поперечной канавке, при этом отношение ACA/GCA суммарной площади АСА пятна контакта с грунтом блоков и площади GCA пятна контакта всей протекторной поверхности составляет от 55 до 75%.

Как описано выше, согласно настоящему изобретению, поскольку применены блоки, ограниченные поперечными канавками между первыми основными прямыми канавками, вместо обычного ребра, расположенного между ними, площадь канавок увеличена благодаря чему характеристики сцепления на снегу могут быть улучшены.

Хотя направленный рисунок протектора, имеющий тяговые канавки, наклоненные в направлении, противоположном направлению вращения шины, имеет тенденцию сбора воды в центральной части шины при движении по влажным дорожным поверхностям, поперечные канавки расположены таким образом, что они образуют V-образные конфигурации, имеющие вершины, обращенные против направления вращения шины, как описано выше, посредством чего вода удаляется кромками блоков, образующими водяной экран, и беспрепятственно проходит в первые основные прямые канавки по поперечным канавкам. Таким образом, характеристики контакта с грунтом блоков на влажных дорожных поверхностях или дорожных поверхностях, покрытых льдом, могут обеспечиваться центральным районом протекторной поверхности, тогда как характеристики торможения на влажных дорожных поверхностях могут быть улучшены и могут быть получены характеристики торможения на льду, которые аналогичны характеристикам шины известного уровня техники, имеющей центральное ребро, или лучше их.

Краткое описание чертежа

На чертеже изображен частичный развернутый вид протекторной поверхности, показывающий вариант выполнения пневматической шины согласно настоящему изобретению.

Лучшие способы осуществления настоящего изобретения

Ниже со ссылками на прилагаемый чертеж будет подробно описан вариант осуществления настоящего изобретения.

На чертеже ссылочной позицией 1 обозначена протекторная поверхность шины, вращение которой задано в одном направлении R. Протекторная поверхность 1 имеет четыре основные прямые канавки 2, проходящие в направлении Т по периферии шины. Четыре основные прямые канавки 2 расположены в симметричных местоположениях слева и справа от экваториальной плоскости CL шины в протекторной поверхности 1 и включают две первые основные прямые канавки 2А, расположенные во внутренней части, причем две первые основные прямые канавки находятся в соответствующих районах протекторной поверхности 1 от 4 до 15% ширины EW поверхности контакта шины с грунтом от экваториальной плоскости CL шины к левой и правой сторонам.

Две узкие периферийные канавки 3, которые проходят в периферийном направлении Т шины и имеют меньшую ширину, чем основные прямые канавки 2, расположены симметрично слева и справа от экваториальной плоскости CL шины, причем одна из двух узких периферийных канавок 3 расположена между первой основной прямой канавкой 2А, расположенной слева от экваториальной плоскости CL шины, и второй основной прямой канавкой 2В, расположенной снаружи от нее, а вторая из двух узких периферийных канавок 3 расположена между первой основной прямой канавкой 2А, расположенной справа от экваториальной плоскости CL шины и второй основной прямой канавкой 2В, расположенной снаружи от нее.

С заданными интервалами в периферийном направлении Т шины расположены левые и правые первые тяговые канавки 4, которые проходят наклонно от двух первых основных прямых канавок 2А к наружным сторонам шины против направления вращения шины и сообщаются со вторыми основными прямыми канавками 2В. С заданными интервалами в периферийном направлении Т шины расположены левые и правые вторые тяговые канавки 5, которые проходят от двух вторых основных прямых канавок 2В к внешним сторонам шины и сообщаются с концами Е пятна контакта шины с грунтом и проходят за их пределы. Первые тяговые канавки 4 смещены относительно вторых тяговых канавок 5 в периферийном направлении шины, а множество блоков 6 образовано основными прямыми канавками 2, узкими периферийными канавками 3 и первыми и вторыми тяговыми канавками 4 и 5.

Между первыми основными прямыми канавками 2А с заданными интервалами в периферийном направлении Т шины расположены V-образные (в конфигурации перевернутой буквы V на чертеже) поперечные канавки 7, имеющие вершины а, которые расположены по существу в экваториальной плоскости CL шины и обращены против направления вращения шины. В экваториальной плоскости CL шины расположено множество блоков 8, ограниченных первыми основными прямыми канавками 2А и поперечными канавками 7.

Отношение АСА/GCA суммарной площади АСА (мм²) пятна контакта с грунтом всех блоков 6 и 8 и площади GCA (мм²) пятна контакта с грунтом всей протекторной поверхности 1 (площади контакта с грунтом протекторной поверхности до выполнения в ней канавок) составляет от 55 до 75%. Блоки 6 и 8 имеют поверхности 6а и 8а контакта с грунтом, каждая из которых имеет множество щелевидных дренажных канавок 9, проходящих в зигзагообразной конфигурации в направлении ширины шины.

Ширина W (мм) каждой поперечной канавки 7, измеренная параллельно периферийному направлению Т шины, находится в диапазоне от 0,1 до 0,25L относительно длины L примыкающего к ней блока 8, измеренной по периферии шины.

Как описано выше, согласно настоящему изобретению, поскольку применены блоки 8, ограниченные поперечными канавками 7 между первыми основными прямыми канавками 2А, вместо обычного ребра, расположенного между ними, площадь канавок увеличена благодаря чему могут быть улучшены характеристики сцепления на снегу.

Хотя направленный рисунок протектора, имеющий левую и правую первые тяговые канавки 4, наклоненные в направлении, противоположном направлению вращения шины, имеет тенденцию сбора воды в центральной части шины при движении по влажным дорожным поверхностям, поперечные канавки 7 расположены таким образом, что они образуют V-образные конфигурации, имеющие вершины, обращенные против направления вращения шины, посредством чего вода удаляется кромками блоков 8, образующими водяной экран, и беспрепятственно проходит в первые основные прямые канавки 2А по поперечным канавкам 7. Таким образом, характеристики контакта с грунтом блоков 8 на влажных дорожных поверхностях или дорожных поверхностях, покрытых льдом, могут обеспечиваться центральной областью протекторной поверхности 1, тогда как характеристики торможения на влажных дорожных поверхностях могут быть улучшены и могут быть получены характеристики торможения на льду, которые аналогичны характеристикам шины известного уровня техники, имеющей центральное ребро, или лучше их.

Если первые основные прямые канавки 2А находятся в более внутреннем местоположении, чем 4% ширины EW пятна контакта шины с грунтом, жесткость блоков 8 снижается, что, таким образом, ухудшает характеристики контакта с грунтом, в результате чего характеристики торможения на льду ухудшаются. Если первые основные прямые канавки 2А находятся в более наружном положении, чем 15% ширины EW пятна контакта с грунтом, характеристики торможения на льду также ухудшаются. Предпочтительно каждая первая основная прямая канавка 2А находится в области, находящейся от 6 до 13% ширины EW пятна контакта шины с грунтом.

Если ширина W поперечных канавок 7 меньше 0,1L, трудно эффективно улучшить характеристики сцепления на снегу, поскольку ширина канавок слишком мала. Если ширина W поперечных канавок 7 превышает 0,25L, жесткость блоков 8 снижается, в результате чего характеристики торможения на льду ухудшаются.

Если отношение АСА/GCA меньше 55%, трудно обеспечивать жесткость блоков, что, таким образом, снижает характеристики торможения на льду. Если отношение АСА/GCA превышает 75%, трудно обеспечивать характеристики торможения на влажных дорожных поверхностях и характеристики сцепления на снегу.

Согласно настоящему изобретению каждая из указанных выше поперечных канавок 7 предпочтительно расположена так, что угол θ наклона каждой из частей 7а и 7b канавки, образующих V-образную конфигурацию, составляет от 45 до 85 градусов относительно периферийного направления Т шины. Если угол θ наклона составляет менее 45 градусов, жесткость блоков 8 уменьшается. Если угол θ наклона больше 85 градусов, это не является предпочтительным, поскольку вода не проходит беспрепятственно в поперечные канавки 7 при торможении на влажных дорожных поверхностях. Более предпочтительно угол θ наклона составляет от 70 до 80 градусов.

Поперечные канавки 7 могут быть U-образными канавками, изогнутые закругленные части которых имеют вершины а; причем V-образные поперечные канавки 7 согласно настоящему изобретению включают такие канавки.

Указанные выше вторые основные прямые канавки 2В предпочтительно расположены в соответствующих областях протекторной поверхности 1 от 35 до 45% ширины EW пятна контакта шины с грунтом от экваториальной плоскости CL к левой и правой сторонам. Если вторые основные прямые канавки 2В находятся ближе к середине, чем местоположение, соответствующее 35% ширины EW пятна контакта шины с грунтом, жесткость блоков 6 снижается, что ухудшает характеристики контакта с грунтом и отрицательно влияет на характеристики торможения на льду, характеристики сцепления на снегу и характеристики торможения на влажной поверхности. Если вторые основные прямые канавки 2В находятся дальше от середины, чем местоположение, соответствующее 45% ширины EW пятна контакта шины с грунтом, характеристики дренирования снижаются и ухудшается устойчивость к неравномерному износу.

С точки зрения характеристик сцепления на снегу предпочтительно, чтобы STI (коэффициент сцепления на снегу) составлял 150 или более. Его верхний предел может составлять 250 или менее, исходя из жесткости блока.

Резина, используемая для резинового протекторного слоя, имеющего протекторную поверхность 1 на его внешней поверхности, предпочтительно включает резину, имеющую жесткость согласно Японскому стандарту на изделие JIS A, составляющую 40-60, и, более предпочтительно, 43-55 в отношении характеристик на льду.

Ширина основных прямых канавок 2 составляет 2-10 мм и, предпочтительно, 4-8 мм.

Согласно настоящему изобретению основные прямые канавки представляют собой основные канавки, которые могут просматриваться насквозь от одних их концов до других концов, когда протекторная поверхность 1 полностью развернута по всей периферии шины; причем просматриваемой насквозь шириной является ширина канавок, просматриваемая насквозь, когда основные прямые канавки просматриваются насквозь от одних их концов до других концов.

Ширина EW пятна контакта шины с грунтом представляет собой расстояние между краями Е пятна контакта шины с грунтом, измеренное в условиях давления воздуха, составляющего 180 кПа, и нагрузки, соответствующей 88% максимальной нагрузки, когда шина установлена на стандартном ободе, соответствующем стандарту JATMA YEAR BOOK 2002.

Предпочтительно настоящее изобретение используют для получения пневматической шины для пассажирских автомобилей, предназначенной для движения, в частности, по дорогам, покрытым льдом и снегом.

Пример 1

Были подготовлены четыре испытательных шины, соответствующих шинам 1-3 согласно настоящему изобретению, сравнительные шины 1-3 и обычная шина 1, имеющие одинаковые размеры 215/70R16; шины 1-3, соответствующие настоящему изобретению, и сравнительные шины 2 и 3 каждая имели рисунок, показанный на фиг.1, в котором ширина W V-образных поперечных канавок с вершинами, обращенными против направления вращения шины, отношение ACA/GCA суммарной площади АСА пятна контакта с грунтом блоков и площади GCA пятна контакта с грунтом всей протекторной поверхности и местоположение каждой первой основной прямой канавки были такими, как указано в таблице 1; сравнительная шина 1 имела рисунок протектора, аналогичный рисунку протектора шины 1, соответствующей настоящему изобретению, за исключением того, что вершины поперечных канавок были обращены по направлению вращения шины; и обычная шина 1 имела рисунок протектора, аналогичный рисунку протектора шины 1, соответствующей настоящему изобретению, за исключением того, что между первыми основными прямыми канавками находилось ребро.

Угол θ наклона каждой части канавки каждой из шин, соответствующих настоящему изобретению, и сравнительных шин составлял 70 градусов. Отношение АСА/GCA обычной шины составляло величину, в которой суммарная площадь АСА пятна контакта с грунтом блоков включала площадь ребра. Вторые основные прямые канавки каждой испытательной шины были расположены в местоположениях, соответствующих 40% ширины EW пятна контакта шины с грунтом.

Испытательные шины были установлены на ободах размера 16х7JJ и накачаны до давления воздуха, составляющего 200 кПа, и каждая из испытательных шин была установлена на пассажирский автомобиль с рабочим объемом двигателя, составляющим 2000 см³, при этом были выполнены оценочные испытания на предмет характеристик торможения на влажной поверхности, характеристик сцепления на снегу и характеристик торможения на льду в соответствии со следующими методами испытаний, давшими результаты, показанные в таблице 1.

Характеристики торможения на влажной поверхности

Автомобиль двигался по влажной дороге испытательного маршрута, и было применено полное торможение автомобиля, двигавшегося по прямой со скоростью 100 км/час, до остановки автомобиля, при этом был измерен тормозной путь. Это испытание повторили пять раз относительно каждой из четырех испытательных шин, и был получен средний тормозной путь на основе трех тормозных путей при исключении максимального и минимального тормозных путей, представляющий результат с коэффициентом, принимая результат обычной шины за 100. Когда значение коэффициента больше, характеристика торможения на влажной поверхности лучше.

Характеристики сцепления на снегу

Были проведены испытания на физическое ощущение, осуществленные тремя водителями-испытателями на испытательном маршруте с дорожной поверхностью, покрытой снегом, и результат был оценен с использованием усредненных значений, оцененных тремя водителями и представленных коэффициентами при результате для обычной шины, принятом за 100. Когда значение коэффициента больше, характеристика сцепления на снегу лучше.

Характеристики торможения на льду

Автомобиль двигался по покрытой льдом дороге испытательного маршрута, и было применено полное торможение автомобиля, двигавшегося по прямой со скоростью 40 км/час, до остановки автомобиля, при этом был измерен тормозной путь. Это испытание повторили пять раз относительно каждой из четырех испытательных шин, и был получен средний тормозной путь на основе трех тормозных путей при исключении максимального и минимального тормозных путей, представляющий результат с коэффициентом, принимая результат обычной шины за 100. Когда значение коэффициента больше, характеристика торможения на льду лучше.

Таблица 1
	Обычная шина	Сравнительная шина 1	Сравнительная шина 2	Шина 1, соответствующая настоящему изобретению	Шина 2, соответствующая настоящему изобретению	Шина 3, соответствующая настоящему изобретению	Сравнительная шина 3
Ширина W канавки	-	0,2L	0,2L	0,2L	0,2L	0,2L	0,2L
Отношение АСА/GCA, (%)	70	65	65	65	65	65	65
Местоположение основной прямой канавки, (%)	8	8	2	4	10	15	20
Характеристика торможения на влажной поверхности	100	103	100	105	108	103	98
Характеристика сцепления на снегу	100	105	100	103	108	110	110
Характеристика торможения на льду	100	97	98	100	102	100	98

Как показано в таблице 1, шины, соответствующие настоящему изобретению, имеющие V-образные поперечные канавки с вершинами, обращенными против направления вращения шины, и первые основные прямые канавки, расположенные в диапазоне от 4 до 15%, могут улучшить характеристики торможения на влажной поверхности и сцепления на снегу при сохранении характеристик на льду.

Пример 2

Были подготовлены четыре испытательных шины, каждая из которых соответствует шинам 4-6 согласно настоящему изобретению, и сравнительные шины 4 и 5, имеющие размеры, аналогичные размерам в Примере 1; каждая шина 4-6, соответствующая настоящему изобретению, и сравнительные шины 4 и 5 имели рисунок протектора, показанный на фиг.1, в котором ширина W V-образных поперечных канавок с вершинами, обращенными против направления вращения шины, отношение АСА/GCA суммарной площади АСА пятна контакта блоков с грунтом и площади GCA пятна контакта с грунтом всей протекторной поверхности и местоположение каждой первой основной прямой канавки соответствовали показанным в Таблице 2.

Угол θ наклона каждой части канавки каждой испытательной шины составлял 70 градусов, и вторые основные прямые канавки находились в местоположении, соответствующем 40% ширины EW пятна контакта шины с грунтом.

Были проведены оценочные испытания испытательных шин в отношении характеристик торможения на влажной поверхности, характеристик сцепления на снегу и характеристик торможения на льду согласно Примеру 1, результаты которых показаны в таблице 2.

Таблица 2
	Сравнительная шина 4	Шина 4, соответствующая настоящему изобретению	Шина 5, соответствующая настоящему изобретению	Шина 6, соответствующая настоящему изобретению	Сравнительная шина 5
Ширина W канавки	0,05L	0,1L	0,2L	0,25L	0,3L
Отношение АСА/GCA (%)	65	65	65	65	65
Местоположение основной прямой канавки (%)	8	8	8	8	8
Характеристика торможения на влажной поверхности	100	105	110	105	100
Характеристика сцепления на снегу	100	103	105	105	103
Характеристика торможения на льду	100	102	103	100	95

Как показано в таблице 2, шины, соответствующие настоящему изобретению, у которых ширина канавок находится в диапазоне от 0,1 до 0,25L, могут обеспечивать улучшение характеристик торможения на влажной поверхности и характеристики сцепления на снегу при сохранении характеристик на льду.

Пример 3

Были подготовлены четыре испытательных шины, каждая из которых соответствует шинам 7-9 согласно настоящему изобретению, и сравнительные шины 6 и 7, имеющие размеры, аналогичные размерам в Примере 1; каждая шина 7-9, соответствующая настоящему изобретению, и сравнительные шины 6 и 7 имели рисунок протектора, показанный на фиг.1, в котором ширина W V-образных поперечных канавок с вершинами, обращенными против направления вращения шины, отношение АСА/GCA суммарной площади АСА пятна контакта блоков с грунтом и площади GCA пятна контакта с грунтом всей протекторной поверхности и местоположение каждой первой основной прямой канавки соответствовали показанным в таблице 3.

Угол θ наклона каждой части канавки каждой испытательной шины составлял 70 градусов, и вторые основные прямые канавки находились в местоположении, соответствующем 40% ширины EW пятна контакта шины с грунтом.

Были проведены оценочные испытания испытательных шин в отношении характеристик торможения на влажной поверхности, характеристик сцепления на снегу и характеристик торможения на льду согласно Примеру 1, результаты которых показаны в таблице 3.

Таблица 3
	Сравнительная шина 6	Шина 7, соответствующая настоящему изобретению	Шина 8, соответствующая настоящему изобретению	Шина 9, соответствующая настоящему изобретению	Сравнительная шина 7
Ширина W канавки	0,2L	0,2L	0,2L	0,2L	0,2L
Отношение АСА/GCA (%)	50	55	65	75	80
Местоположение основной прямой канавки (%)	8	8	8	8	8
Характеристика торможения на влажной поверхности	95	105	110	103	95
Характеристика сцепления на снегу	95	103	107	103	95
Характеристика торможения на льду	95	100	103	105	105

Как показано в таблице 3, шины, соответствующие настоящему изобретению, у которых отношение АСА/GCA находится в диапазоне 55-75%, могут обеспечивать улучшение характеристик торможения на влажной поверхности и характеристики сцепления на снегу при сохранении характеристик на льду.

Промышленное применение

Настоящее изобретение, обеспечивающее указанные отличные результаты, может очень эффективно применяться для производства пневматических шин для движения по дорогам, покрытым льдом и снегом.

1. Пневматическая шина, включающая протекторную поверхность с одним заданным направлением вращения, содержащую:

первую основную прямую канавку, проходящую по периферии шины в области, находящейся от 4 до 15% ширины пятна контакта шины с грунтом от экваториальной плоскости шины к левой стороне;

первую основную прямую канавку, проходящую по периферии шины в области, находящейся от 4 до 15% ширины пятна контакта шины с грунтом от экваториальной плоскости шины к правой стороне;

тяговые канавки, проходящие наклонно от первых основных прямых канавок к внешним сторонам шины в направлении, противоположном направлению вращения шины, таким образом, что они сообщаются с краями пятна контакта шины с грунтом, при этом тяговые канавки расположены с заданными интервалами в направлении по периферии шины;

блоки, образованные тяговыми канавками и первыми основными прямыми канавками;

V-образные поперечные канавки, расположенные между первыми основными прямыми канавками с заданными интервалами по периферии шины, причем поперечные канавки имеют вершины, обращенные в направлении, противоположном направлению вращения шины; и

блоки, образованные поперечными канавками и первыми основными прямыми канавками,

причем каждая поперечная канавка имеет ширину W канавки, измеренную по периферии шины, и ширина W канавки находится в диапазоне от 0,1 до 0,25L относительно длины L блока по периферии шины, примыкающего к поперечной канавке, при этом отношение ACA/GCA суммарной площади АСА пятна контакта блоков с грунтом и площади GCA пятна контакта всей протекторной поверхности составляет от 55 до 75%.

2. Пневматическая шина по п.1, в которой каждая поперечная канавка имеет две части канавки, образующие V-образную конфигурацию, при этом каждая часть канавки имеет угол θ наклона, составляющий от 45 до 85° относительно периферийного направления шины.

3. Пневматическая шина по п.1 или 2, в которой протекторная поверхность дополнительно содержит вторую основную прямую канавку, проходящую в периферийном направлении шины в области от 35 до 45% ширины пятна контакта шины с грунтом от экваториальной плоскости шины к левой стороне; и вторую основную прямую канавку, проходящую в периферийном направлении шины в области от 35 до 45% ширины пятна контакта шины с грунтом от экваториальной плоскости шины к правой стороне.

4. Пневматическая шина по п.3, в которой протекторная поверхность дополнительно содержит узкую периферийную канавку, проходящую в периферийном направлении шины между каждой первой основной прямой канавкой и каждой второй основной прямой канавкой.

5. Пневматическая шина по п.3, в которой тяговые канавки включают первые тяговые канавки, проходящие между первыми основными прямыми канавками и вторыми основными прямыми канавками, и вторые тяговые канавки, проходящие от вторых основных прямых канавок, по меньшей мере, до краев пятна контакта шины с грунтом, причем первые тяговые канавки смещены от вторых тяговых канавок в периферийном направлении шины.

6. Пневматическая шина по п.3, в которой вторые основные прямые канавки расположены симметрично относительно экваториальной плоскости шины.

7. Пневматическая шина по п.1, в которой вершины поперечных канавок находятся в экваториальной плоскости шины.

8. Пневматическая шина по п.1, в которой первые основные прямые канавки расположены симметрично относительно экваториальной плоскости шины.

9. Пневматическая шина по п.1, в которой каждый блок имеет поверхность контакта с грунтом, имеющую щелевидные дренажные канавки, проходящие в направлении ширины шины.