Шина, коронная зона которой имеет придающий жесткость усилитель - RU2527590C2

Чертежи

Показать все 17 чертежа(ей)

Описание

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к шинам для пассажирских автомобилей. В частности, оно относится к шинам, пригодным для спортивного вождения.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В условиях спортивного вождения шины испытывают воздействие значительных поперечных нагрузок, в особенности тогда, когда транспортное средство, снабженное шинами, входит в поворот. Данные поперечные нагрузки заставляют зону контакта, в которой каждая шина входит в контакт с грунтом, по которому она движется, становится трапециевидной, то есть та сторона зоны контакта, которая находится с той стороны транспортного средства, которая находится с наружной стороны (относительно центра) поворота, удлиняется, в то время как та сторона зоны контакта, которая находится ближе к центру поворота, укорачивается. В результате разные ребра на протекторе будут подвергаться разным нагрузкам. Именно наиболее сильно нагруженные ребра несут большую часть поперечной нагрузки. Следовательно, они имеют тенденцию наклоняться, и следствием этого является уменьшение поверхности контакта между ребром и грунтом.

Сочетание (i) «потери» площади ребер, которые находятся с наружной стороны шины относительно центра поворота, и (ii) увеличения нагрузки, которую несут данные ребра, приводит к повреждению протектора. Можно наблюдать, например, неравномерный износ краев ребер и потерю резиновой смеси.

Одно решение данной проблемы было предложено в документе ЕР 1726458, в котором предусмотрен дополнительный придающий жесткость усилитель, проходящий в аксиальном направлении практически на всей ширине протектора. Несмотря на то что данное решение позволяет уменьшить неравномерный износ, в результате использования данного решения имеет место увеличение массы шины и ухудшение комфорта для пользователя.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Одна из задач настоящего изобретения состоит в уменьшении неравномерного износа протектора шин, предназначенных для спортивного вождения, и повышении их долговечности при одновременном уменьшении до абсолютного минимума веса, добавляемого к шине, и придании жесткости коронной зоне.

Данная задача решается посредством, по меньшей мере, одного узкого придающего жесткость усилителя, целесообразно размещенного под коронной зоной шины.

Более точно, задача решается посредством использования шины, выполненной с конфигурацией, обеспечивающей возможность ее установки на монтажном ободе колеса транспортного средства, содержащей:

два борта, выполненные с конфигурацией, позволяющей им входить в контакт с монтажным ободом, при этом каждый борт содержит, по меньшей мере, один кольцевой усилительный конструктивный элемент;

две боковины, проходящие от бортов в радиальном направлении наружу, при этом две боковины сходятся в коронной зоне, содержащей усилитель коронной зоны, поверх которого расположен протектор, имеющий поверхность качения;

по меньшей мере, один каркасный усилитель, проходящий от бортов через боковины до коронной зоны, при этом каркасный усилитель закреплен в двух бортах;

при этом протектор разделен средней плоскостью шины на:

первый полупротектор, который проходит в аксиальном направлении от указанной средней плоскости по направлению к первому краю протектора в аксиальном направлении, при этом первый полупротектор содержит первую основную окружную канавку, открывающуюся на поверхности качения, и

второй полупротектор, который проходит в аксиальном направлении от указанной средней плоскости по направлению ко второму краю протектора в аксиальном направлении.

Шина дополнительно содержит дополнительный придающий жесткость усилитель, содержащий множество направленных по существу в радиальном направлении, нитевидных усилительных элементов, то есть нитевидных усилительных элементов, которые образуют угол, который больше или равен 60° (и предпочтительно 80°) и меньше или равен 90°, относительно направления вдоль окружности, при этом данный дополнительный придающий жесткость усилитель расположен в радиальном направлении с внутренней стороны каркасного усилителя и выровнен непосредственно в радиальном направлении относительно указанной первой основной окружной канавки.

Дополнительный придающий жесткость усилитель проходит в аксиальном направлении снаружи по отношению к самой дальней от центра в аксиальном направлении точке указанной первой основной окружной канавки так, что в любом радиальном сечении расстояние DEE1 в аксиальном направлении между самой дальней от центра в аксиальном направлении точкой дополнительного придающего жесткость усилителя и самой дальней от центра в аксиальном направлении точкой указанной первой основной окружной канавки будет меньше или равно 75% от расстояния DAE1 в аксиальном направлении, при этом расстояние DAE1 в аксиальном направлении определяется:

или как расстояние в аксиальном направлении между самой дальней от центра в аксиальном направлении точкой первой основной окружной канавки и первым краем протектора в аксиальном направлении в том случае, если отсутствует окружная канавка, открывающаяся на поверхности качения в аксиальном направлении между первой основной окружной канавкой и первым краем протектора в аксиальном направлении,

или, в том случае, если имеется дополнительная окружная канавка, открывающаяся на поверхности качения в аксиальном направлении между первой основной окружной канавкой и первым краем протектора в аксиальном направлении, как расстояние в аксиальном направлении между самой дальней от центра в аксиальном направлении точкой первой основной окружной канавки и самой близкой к центру в аксиальном направлении точкой дополнительной окружной канавки.

Кроме того, дополнительный придающий жесткость усилитель проходит в аксиальном направлении внутри по отношению к самой близкой к центру в аксиальном направлении точке первой основной окружной канавки так, что в любом радиальном сечении расстояние DEI1 в аксиальном направлении между самой близкой к центру в аксиальном направлении точкой дополнительного придающего жесткость усилителя и самой близкой к центру в аксиальном направлении точкой указанной первой основной окружной канавки будет меньше или равно 75% от расстояния DAI1 в аксиальном направлении, при этом расстояние DAI1 в аксиальном направлении определяется:

или как расстояние в аксиальном направлении между самой близкой к центру в аксиальном направлении точкой первой основной окружной канавки и вторым краем протектора в аксиальном направлении в том случае, если отсутствует окружная канавка, открывающаяся на поверхности качения в аксиальном направлении между первой основной окружной канавкой и вторым краем протектора в аксиальном направлении,

или, в том случае, если имеется дополнительная окружная канавка, открывающаяся на поверхности качения в аксиальном направлении между первой основной окружной канавкой и указанным вторым краем протектора в аксиальном направлении, как расстояние в аксиальном направлении между самой близкой к центру в аксиальном направлении точкой первой основной окружной канавки и той точкой дополнительной окружной канавки, которая расположена в аксиальном направлении ближе всего к первой основной окружной канавке.

Выполнение подобного дополнительного придающего жесткость усилителя целесообразно обеспечивает изменение локальной изгибной жесткости протектора шины и создает возможность ограничения деформации протектора в зонах, которые имеют тенденцию потери контакта с грунтом. Следовательно, уменьшаются увеличения локальной нагрузки, а также разрушение протектора.

В соответствии с одним предпочтительным вариантом осуществления каркасный усилитель содержит множество каркасных усилительных элементов, и каркасные усилительные элементы являются текстильными.

Нитевидные усилительные элементы дополнительного придающего жесткость усилителя предпочтительно являются текстильными, но с равным успехом они могут быть выполнены из металла. Нитевидные усилительные элементы дополнительного придающего жесткость усилителя предпочтительно имеют модуль упругости при растяжении, превышающий или равный 1 ГПа, и дополнительный придающий жесткость усилитель имеет плотность расположения усилительных элементов, превышающую или равную 100 на дециметр.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления протектор не имеет никакой дополнительной окружной канавки, открывающейся на поверхности качения в аксиальном направлении между первой основной окружной канавкой и первым краем протектора в аксиальном направлении. Таким образом, окружная канавка, ближайшая к первому краю протектора в аксиальном направлении, которая, скорее всего, окажется расположенной дальше всего с наружной стороны шины по отношению к центру поворота, будет снабжена дополнительным придающим жесткость усилителем.

В соответствии с другим предпочтительным вариантом осуществления, в том случае, когда протектор имеет дополнительную окружную канавку, открывающуюся на поверхности качения в аксиальном направлении между первой основной окружной канавкой и первым краем протектора в аксиальном направлении, расстояние DEE1 в аксиальном направлении между самой дальней от центра в аксиальном направлении точкой дополнительного придающего жесткость усилителя и самой дальней от центра в аксиальном направлении точкой указанной первой основной окружной канавки будет меньше или равно 50% от расстояния в аксиальном направлении между самой дальней от центра в аксиальном направлении точкой первой основной окружной канавки и самой близкой к центру в аксиальном направлении точкой указанной дополнительной окружной канавки. Действительно, в том случае, когда имеется дополнительная окружная канавка, расположенная в аксиальном направлении между первой основной окружной канавкой и первым краем протектора в аксиальном направлении, было установлено, что предпочтительно укоротить дополнительный придающий жесткость усилитель со стороны, расположенной ближе к дополнительной окружной канавке.

В том случае, когда шина представляет собой асимметричную шину, что обусловлено ее конструкцией или составом протектора, она имеет заданное направление монтажа. Другими словами, шина имеет сторону, которая должна быть обращена к наружной стороне транспортного средства, когда шина смонтирована на транспортном средстве. В данном конкретном случае предпочтительно, чтобы шина имела только один единственный дополнительный придающий жесткость усилитель, и чтобы первый край протектора в аксиальном направлении был расположен с той стороны шины, которая будет обращена к наружной стороне транспортного средства, когда шина будет смонтирована на транспортном средстве в заданном направлении монтажа.

Напротив, когда шина представляет собой шину «направленного» типа, что означает, что она имеет предпочтительное направление вращения, предпочтительно, чтобы второй полупротектор имел вторую основную окружную канавку, открывающуюся на поверхности качения, при этом шина дополнительно содержит второй дополнительный придающий жесткость усилитель, содержащий множество направленных по существу в радиальном направлении, нитевидных усилительных элементов, при этом второй дополнительный придающий жесткость усилитель расположен в радиальном направлении с внутренней стороны каркасного усилителя и выровнен непосредственно в радиальном направлении относительно второй основной окружной канавки.

Второй дополнительный придающий жесткость усилитель проходит в аксиальном направлении снаружи по отношению к самой дальней от центра в аксиальном направлении точке указанной второй основной окружной канавки так, что в любом радиальном сечении расстояние DEE2 в аксиальном направлении между самой дальней от центра в аксиальном направлении точкой второго дополнительного придающего жесткость усилителя и самой дальней от центра в аксиальном направлении точкой второй основной окружной канавки будет меньше или равно 75% от расстояния DAE2 в аксиальном направлении, при этом данное расстояние DAE2 в аксиальном направлении определяется:

или как расстояние в аксиальном направлении между самой дальней от центра в аксиальном направлении точкой указанной второй основной окружной канавки и указанным вторым краем протектора в аксиальном направлении в том случае, если отсутствует окружная канавка, в аксиальном направлении между указанной второй основной окружной канавкой и указанным вторым краем протектора в аксиальном направлении,

или, в том случае, если имеется дополнительная окружная канавка, в аксиальном направлении между указанной второй основной окружной канавкой и вторым краем протектора в аксиальном направлении, как расстояние в аксиальном направлении между самой дальней от центра в аксиальном направлении точкой указанной второй основной окружной канавки и самой близкой к центру в аксиальном направлении точкой дополнительной окружной канавки.

Кроме того, второй дополнительный придающий жесткость усилитель проходит в аксиальном направлении внутри по отношению к самой близкой к центру в аксиальном направлении точке второй основной окружной канавки так, что в любом радиальном сечении расстояние DEI2 в аксиальном направлении между самой близкой к центру в аксиальном направлении точкой второго дополнительного придающего жесткость усилителя и самой близкой к центру в аксиальном направлении точкой указанной второй основной окружной канавки будет меньше или равно 75% от расстояния DAI2 в аксиальном направлении, при этом расстояние DAI2 в аксиальном направлении определяется:

или как расстояние в аксиальном направлении между самой близкой к центру в аксиальном направлении точкой второй основной окружной канавки и самой близкой к центру в аксиальном направлении точкой первой основной окружной канавки в том случае, если отсутствует окружная канавка, в аксиальном направлении между второй основной окружной канавкой и первой основной окружной канавкой,

или, в том случае, если имеется дополнительная окружная канавка в аксиальном направлении между указанной второй основной окружной канавкой и первой основной окружной канавкой, как расстояние в аксиальном направлении между самой близкой к центру в аксиальном направлении точкой второй основной окружной канавки и той точкой данной дополнительной окружной канавки, которая расположена в аксиальном направлении ближе всего к указанной второй основной окружной канавке.

Выполнение второй основной окружной канавки обеспечивает возможность установки шины на транспортном средстве при отсутствии необходимости обращать внимание на то, с какой стороны шины расположена указанная первая основная окружная канавка. Какая бы сторона шины ни была расположена с той стороны шины, которая обращена к наружной стороне транспортного средства, когда шина смонтирована на транспортном средстве в указанном заданном направлении монтажа, будет иметься окружная канавка, «связанная» с дополнительным придающим жесткость усилителем, с той стороны шины, которая обращена к наружной стороне транспортного средства.

Аналогично тому, что было разъяснено в отношении первой основной окружной канавки, в данном случае предпочтительно обеспечить то, что, в том случае, когда протектор выполнен с дополнительной окружной канавкой в аксиальном направлении между указанной второй основной окружной канавкой и указанным вторым краем протектора в аксиальном направлении, расстояние DEE2 в аксиальном направлении между самой дальней от центра в аксиальном направлении точкой второго дополнительного придающего жесткость усилителя и самой дальней от центра в аксиальном направлении точкой указанной второй основной окружной канавки будет меньше или равно 50% от расстояния в аксиальном направлении между самой дальней от центра в аксиальном направлении точкой указанной второй основной окружной канавки и самой близкой к центру в аксиальном направлении точкой дополнительной окружной канавки.

Само собой разумеется, можно и даже желательно скомбинировать два или более из описанных вариантов осуществления.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг.1 показывает шину в соответствии с предшествующим уровнем техники;

фиг.2 показывает частичный вид в перспективе шины в соответствии с предшествующим уровнем техники;

фиг.3 показывает в радиальном сечении одну четверть шины в соответствии с предшествующим уровнем техники;

фиг.4 и 5 иллюстрируют, как определяется край протектора в аксиальном направлении;

фиг.6-9 схематически показывают деформацию, которой шина в соответствии с предшествующим уровнем техники подвергается, когда она находится под действием значительной поперечной нагрузки;

фиг.10-16 показывают в радиальном сечении одну часть шины в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения; и

фиг.17 и 18 показывают влияние, которое ширина дополнительного придающего жесткость усилителя оказывает на деформацию шины.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

При использовании термина «радиальный» целесообразно провести различие между несколькими разными значениями, в которых специалисты в данной области техники используют данное слово. Во-первых, термин относится к радиусу шины. Именно в соответствии с данным значением утверждается, что точка Р1 является «внутренней в радиальном направлении» по отношению к точке Р2 (или находится «в радиальном направлении внутри по отношению к» точке Р2), если она расположена ближе к оси вращения шины, чем точка Р2. Напротив, утверждается, что точка Р3 является «наружной в радиальном направлении» по отношению к точке Р4 (или находится «в радиальном направлении снаружи по отношению к» точке Р4), если она расположена дальше от оси вращения шины, чем точка Р4. Продвижение «в радиальном направлении внутрь (или наружу)» будет означать продвижение в направлении меньших (или больших) радиусов. Данное значение термина также применяется, когда речь идет о расстояниях в радиальном направлении.

«Радиальное направлении» - это направление, которое параллельно радиусу шины и которое пересекает ось вращения шины.

Традиционно каркасный усилитель шины проходит от одного борта до другого. В тех случаях, когда утверждается, что дополнительный придающий жесткость усилитель расположен «в радиальном направлении с внутренней стороны каркасного усилителя», это означает, что радиальное направление, проходящее через любую произвольную точку на дополнительном придающем жесткость усилителе, пересекается с каркасным усилителем, который расположен в радиальном направлении снаружи дополнительного придающего жесткость усилителя. В более редком случае шины, каркасный усилитель которой прерывается в коронной зоне и, следовательно, содержит две части, разделенные в аксиальном направлении, утверждается, что дополнительный придающий жесткость усилитель расположен «в радиальном направлении с внутренней стороны каркасного усилителя», когда в любом радиальном сечении он находится внутри по отношению к линии, проходящей через точку каждой из частей, самую дальнюю от центра в радиальном направлении.

Напротив, утверждается, что нить или усилитель является «радиальной»/«радиальным», когда нить или усилительные элементы усилителя образует/образуют угол, который больше или равен 80° и меньше или равен 90°, относительно направления вдоль окружности. Укажем, что в данном конкретном документе термин «нить» следует понимать в очень широком смысле слова и что он охватывает нити в виде элементарных нитей, комплексных нитей, корда, пряди или эквивалентного комплекта независимо от материала, из которого изготовлена нить, или от покрытия, нанесенного на нее для упрочнения ее соединения с резиной.

В завершение, в данном описании под «радиальным поперечным сечением» или «радиальным сечением» понимается поперечное сечение или сечение в плоскости, которая содержит ось вращения шины.

«Аксиальное» направление представляет собой направление, параллельное оси вращения шины. Утверждается, что точка Р5 является «внутренней в аксиальном направлении» по отношению к точке Р6 (или находится «в аксиальном направлении внутри по отношению к» точке Р6), если она расположена ближе к средней плоскости шины, чем точка Р6. Напротив, утверждается, что точка Р7 является «наружной в аксиальном направлении» по отношению к точке Р8 (или находится «в аксиальном направлении снаружи по отношению к» точке Р8), если она расположена дальше от средней плоскости шины, чем точка Р8. «Средняя плоскость» шины представляет собой плоскость, которая перпендикулярна к оси вращения шины и которая находится на одинаковых расстояниях от кольцевых усилительных конструктивных элементов каждого борта.

Направление «вдоль окружности» представляет собой направление, которое перпендикулярно как к радиусу шины, так и к аксиальному направлению. «Сечение в направлении вдоль окружности» представляет собой сечение в плоскости, перпендикулярной к оси вращения шины.

В данном документе утверждается, что два усилительных элемента являются «параллельными», когда угол, образованный между двумя элементами, меньше или равен 20°.

Под «поверхностью качения» в данном описании понимаются все точки протектора шины, которые входят в контакт с грунтом при качении шины.

Термин «полупротектор» обозначает каждую из двух частей протектора, которые расположены по одной с каждой стороны средней плоскости шины. Поскольку средняя плоскость необязательно делит протектор на две части с одинаковой шириной в аксиальном направлении, термин «полупротектор» необязательно обозначает половину протектора.

Утверждается, что окружная канавка является «основной», когда она «связана» с дополнительным придающим жесткость усилителем. Следовательно, термин «основной» не означает, что такая окружная канавка шире, глубже и т.д., чем какая-либо другая канавка, а служит только для того, чтобы отличить канавки, которые непосредственно выровнены в радиальном направлении относительно дополнительного придающего жесткость усилителя.

Термин «резиновая смесь» обозначает резиновую смесь, содержащую, по меньшей мере, один эластомер и один наполнитель.

Для облегчения чтения описания вариантов, показанных посредством фигур, одни и те же ссылочные позиции используются для обозначения элементов, которые имеют идентичные конструкции.

Фиг.1 схематически показывает шину 10 в соответствии с предшествующим уровнем техники. Шина 10 содержит коронную зону, содержащую усилитель коронной зоны (не видимый на фиг.1), поверх которого размещен протектор 40, две боковины 30, проходящие от коронной зоны в радиальном направлении внутрь, и два борта 20, расположенные в радиальном направлении внутри по отношению к боковинам 30.

Фиг.2 схематически показывает частичный вид в перспективе шины 10 в соответствии с предшествующим уровнем техники и иллюстрирует различные компоненты шины. Шина 10 содержит каркасный усилитель 60, образованный из нитей 61, покрытых резиновыми смесями, и два борта 20, каждый из которых содержит кольцевые усилительные конструктивные элементы 70, которые обеспечивают удерживание шины 10 на ободе (непоказанном). Каркасный усилитель 60 закреплен в каждом из бортов 20. Шина 10 дополнительно содержит усилитель коронной зоны, содержащий два слоя 80 и 90. Каждый из слоев 80, 90 усилен/армирован нитевидными усилительными элементами 81 и 91, которые параллельны в каждом слое и перекрещиваются при переходе от одного слоя к следующему, образуя углы, находящиеся в интервале между 10° и 70°, относительно направления вдоль окружности. Шина дополнительно содержит окружной усилитель 100, который расположен в радиальном направлении снаружи усилителя коронной зоны, при этом данный окружной усилитель образован из направленных вдоль окружности, намотанных по спирали усилительных элементов 101. Протектор 40 наложен на окружной усилитель; именно данный протектор 40 обеспечивает контакт между шиной 10 и поверхностью дороги. Показанная шина 10 представляет собой «бескамерную» шину: она содержит «внутренний герметизирующий слой» 50, образованный из резиновой смеси, не проницаемой по отношению к газу для накачивания, и закрывающий внутреннюю поверхность шины.

Фиг.3 схематически показывает в радиальном сечении одну четверть контрольной шины 10 типа Energy™ Saver, введенной в коммерческий оборот/промышленно изготавливаемой компанией Michelin. Шина 10 содержит два борта 20, выполненных с конфигурацией, позволяющей им входить в контакт с монтажным ободом (непоказанным), при этом каждый борт 20 содержит бортовую проволоку 70. Две боковины 30 проходят от бортов 20 в радиальном направлении наружу и сходятся в коронной зоне 25, содержащей усилитель коронной зоны, образованный из первого слоя усилительных элементов 80 и из второго слоя усилительных элементов 90, при этом протектор размещен поверх них в радиальном направлении. Протектор разделен средней плоскостью 130 шины на первый полупротектор 41, который проходит в аксиальном направлении от средней плоскости 130 шины по направлению к первому краю 45 протектора в аксиальном направлении, при этом первый полупротектор содержит первую окружную канавку 141, открывающуюся на поверхности качения, и второй полупротектор (непоказанный), который проходит в аксиальном направлении от указанной средней плоскости 130 по направлению ко второму краю протектора в аксиальном направлении.

Способ определения краев протектора в аксиальном направлении проиллюстрирован на фиг.4 и 5, каждая из которых показывает профиль полупротектора 41 и профиль той части боковины 30, которая примыкает к полупротектору 41. В некоторых конструкциях шин переход от протектора к боковине является резким, как в случае, показанном на фиг.4, и определение края 45 полупротектора 41 в аксиальном направлении является простым. Однако имеются конструкции шин, в которых переход между протектором и боковиной является непрерывным. Пример приведен на фиг.5. В этом случае край протектора определяют следующим образом. Касательная к поверхности качения шины в любой точке на поверхности качения в зоне перехода к боковине начерчена в плоскости радиального сечения шины. Край в аксиальном направлении - это точка, в которой угол α (альфа) между указанной касательной и аксиальным направлением равен 30°. В том случае, когда имеются несколько точек, в которых угол α (альфа) между указанной касательной и аксиальным направлением равен 30°, выбирают точку, самую дальнюю от центра в радиальном направлении. В случае шины, показанной на фиг.3, край 45 в аксиальном направлении был определен данным образом.

Каждый слой усилительных элементов 80 и 90 содержит нитевидные усилительные элементы, покрытые связующим, образованным из резиновой смеси. Усилительные элементы каждого слоя по существу параллельны друг другу; усилительные элементы двух слоев перекрещиваются при переходе от одного слоя к следующему под углом, составляющим приблизительно от 20° до 30°, как хорошо известно специалистам в области шин, известных как радиальные шины.

Шина 10 дополнительно содержит каркасный усилитель 60, который проходит от бортов 20 через боковины 30 до коронной зоны 25. Данный каркасный усилитель 60 в данном случае содержит нитевидные усилительные элементы, которые направлены в радиальном направлении, что означает, что они образуют угол относительно направления вдоль окружности, который больше или равен 80° и меньше или равен 90°.

Каркасный усилитель 60 содержит множество каркасных усилительных элементов, показанных в виде нитей 61 на фиг.2. Каркасный усилитель закреплен в двух бортах 20 посредством загибания вокруг бортовой проволоки 70 таким образом, чтобы образовать в каждом борту основную часть 62 и охватывающую часть 63. Охватывающая часть 63 проходит в радиальном направлении наружу до конца 64.

Фиг.6-9 схематически показывают деформацию шины в соответствии с предшествующим уровнем техники, накачанную до давления 3 бар и воспринимающую большую нагрузку (нагрузку, составляющую 7100 Н), когда она подвергается воздействию значительных поперечных нагрузок (угол развала колес: -4,4°, поперечная скорость проскальзывания: 3 м/с). Фиг.6 соответствует виду в направлении перемещения шины вперед. Ссылочная позиция 2 обозначает ось вращения шины 10, и ссылочная позиция 3 обозначает грунт, по которому катится шина 10.

Фиг.7 показывает отпечаток шины 10 на грунте 3. В первом приближении данный отпечаток имеет форму трапеции 4, длинная сторона 5 которой находится с той стороны транспортного средства, на котором смонтирована шина 10, которая находится снаружи по отношению к центру поворота. Как показывает фиг.7, отпечаток ребра, самого дальнего по отношению к центру поворота, уменьшен по размеру. В зоне, которая обозначена ссылочной позицией 6, данное ребро теряет контакт с грунтом, и следствием этого является увеличение локального нагружения в зоне, обозначенной ссылочной позицией 7, то есть вблизи углового края соседнего ребра.

Фиг.8 показывает в радиальном сечении ту часть шины 10, которая находится в контакте с грунтом 3. Фиг.9 показывает деталь данного вида. Можно видеть сильную деформацию протектора вблизи канавки 141 с явно выраженной потерей контакта с грунтом в зоне, находящейся в аксиальном направлении снаружи канавки 141. Данная потеря контакта может возникать, поскольку вблизи канавки коронная зона шины подвергается большому меридиональному изгибу.

Принимая во внимание величину данного изгиба и деформации протектора, к которой он приводит, можно понять, что протектор изнашивается неравномерно.

Настоящее изобретение направлено на уменьшение данного неравномерного износа. Задача решается посредством шины в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения, такой как шина, показанная на фиг.10. Данная шина имеет два борта 20, выполненные с конфигурацией, позволяющей им входить в контакт с монтажным ободом (непоказанным), при этом каждый борт содержит бортовую проволоку 70, две боковины 30, проходящие от бортов 20 в радиальном направлении наружу, при этом две боковины сходятся в коронной зоне, содержащей усилитель 80, 90 коронной зоны, поверх которого расположен протектор 40, имеющий поверхность качения. Шина 10 также содержит каркасный усилитель 60, проходящий от бортов 20 через боковины 30 до коронной зоны, при этом каркасный усилитель закреплен в двух бортах 20, в данном случае - посредством загибания его вокруг бортовой проволоки 70.

Протектор 40 разделен средней плоскостью 130 шины 10 на первый полупротектор 41, который проходит в аксиальном направлении от средней плоскости 130 по направлению к первому краю 45 протектора 40 в аксиальном направлении, при этом первый полупротектор 41 содержит первую основную окружную канавку 141, открывающуюся на поверхности качения, и второй полупротектор 42, который проходит в аксиальном направлении от средней плоскости 130 по направлению ко второму краю 46 протектора в аксиальном направлении.

Шина дополнительно содержит дополнительный придающий жесткость усилитель 151, содержащий множество текстильных или металлических нитевидных усилительных элементов, которые направлены «по существу в радиальном направлении», то есть которые образуют угол, который больше или равен 60° (и предпочтительно 80°) и меньше или равен 90°, относительно направления вдоль окружности. Данный дополнительный придающий жесткость усилитель 151 расположен в радиальном направлении с внутренней стороны каркасного усилителя 60 и выровнен непосредственно в радиальном направлении относительно первой основной окружной канавки 141.

В шине в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения ширина дополнительного придающего жесткость усилителя 151 в аксиальном направлении точно ограничена. Он проходит как в аксиальном направлении снаружи по отношению к самой дальней от центра в аксиальном направлении точке 1411 первой основной окружной канавки 141, так и в аксиальном направлении внутри по отношению к самой близкой к центру в аксиальном направлении точке 1412 первой основной окружной канавки 141. Точные критерии проиллюстрированы на фиг.11-16.

Фиг.11 показывает в радиальном сечении одну часть шины 10 в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения. В данном конкретном случае протектор содержит одну единственную первую основную окружную канавку 141. Дополнительный придающий жесткость усилитель 151, который расположен с обеспечением его выравнивания непосредственно в радиальном направлении относительно данной канавки, проходит в аксиальном направлении снаружи по отношению к самой дальней от центра в аксиальном направлении точке 1411 первой основной окружной канавки 141 так, что в любом радиальном сечении расстояние DEE1 в аксиальном направлении между самой дальней от центра в аксиальном направлении точкой 1511 дополнительного придающего жесткость усилителя 151 и самой дальней от центра в аксиальном направлении точкой 1411 первой основной окружной канавки 141 будет меньше или равно 75% от расстояния DAE1 в аксиальном направлении. Поскольку отсутствует окружная канавка, открывающаяся на поверхности качения в аксиальном направлении между первой основной окружной канавкой 141 и первым краем 45 протектора 40 в аксиальном направлении, данное расстояние DAE1 в аксиальном направлении определяется как расстояние в аксиальном направлении между самой дальней от центра в аксиальном направлении точкой 1411 первой основной окружной канавки 141 и первым краем 45 протектора 40 в аксиальном направлении. В данном конкретном случае DEE1=0,1·DAE1.

Кроме того, дополнительный придающий жесткость усилитель 151 проходит в аксиальном направлении внутри по отношению к самой близкой к центру в аксиальном направлении точке 1412 первой основной окружной канавки 141 так, что в любом радиальном сечении расстояние DEI1 в аксиальном направлении между самой близкой к центру в аксиальном направлении точкой 1512 дополнительного придающего жесткость усилителя 151 и самой близкой к центру в аксиальном направлении точкой 1412 указанной первой основной окружной канавки 141 будет меньше или равно 75% от расстояния DAI1 в аксиальном направлении. Поскольку отсутствует окружная канавка, открывающаяся на поверхности качения в аксиальном направлении между первой основной окружной канавкой 141 и вторым краем 46 протектора 40 в аксиальном направлении, данное расстояние DAI1 в аксиальном направлении определяется как расстояние в аксиальном направлении между самой близкой к центру в аксиальном направлении точкой 1412 указанной первой основной окружной канавки 141 и вторым краем 46 протектора 40 в аксиальном направлении. В данном конкретном случае DEI1=0,06·DAI1.

В том случае, когда имеется окружная канавка, открывающаяся на поверхности качения в аксиальном направлении между первой основной окружной канавкой 141 и, по меньшей мере, одним из краев 45, 46 протектора 40 в аксиальном направлении, определение расстояний DAE1 или DAI1 отличается, как разъяснено ниже.

Фиг.12 показывает случай, когда имеется дополнительная окружная канавка 161, открывающаяся на поверхности качения между первой основной окружной канавкой 141 и вторым краем 46 протектора 40 в аксиальном направлении. В этом случае расстояние DAI1 в аксиальном направлении определяется как расстояние в аксиальном направлении между самой близкой к центру в аксиальном направлении точкой 1412 первой основной окружной канавки 141 и той точкой 1611 указанной дополнительной окружной канавки 161, которая расположена в аксиальном направлении ближе всего к указанной первой основной окружной канавке 141. В данном конкретном случае DEI1=0,13·DAI1. Определение DAE1 не изменяется при сравнении с ситуацией, показанной на фиг.11.

Фиг.13 показывает случай, когда имеется дополнительная окружная канавка 162, открывающаяся на поверхности качения между первой основной окружной канавкой 141 и первым краем 45 протектора 40 в аксиальном направлении. В этом случае расстояние DAE1 в аксиальном направлении определяется как расстояние в аксиальном направлении между самой дальней от центра в аксиальном направлении точкой 1411 первой основной окружной канавки 141 и самой близкой к центру в аксиальном направлении точкой 1622 указанной дополнительной окружной канавки 162. В данном конкретном случае DEE1=0,29·DAE1. Определение DAI1 не изменяется при сравнении с ситуацией, показанной на фиг.11.

В общем случае при данной конфигурации предпочтительно, чтобы расстояние DEE1 было меньше или равно 50% от расстояния в аксиальном направлении между самой дальней от центра в аксиальном направлении точкой 1411 указанной первой основной окружной канавки 141 и самой близкой к центру в аксиальном направлении точкой 1622 указанной дополнительной окружной канавки 162.

Естественно, могут быть случаи, в которых дополнительные окружные канавки открываются на поверхности качения в аксиальном направлении с каждой стороны первой основной окружной канавки. Подобная ситуация показана на фиг.14. В этом случае определение DAI1 такое же, как рассмотренное в связи с фиг.12, и определение DAE1 такое же, как рассмотренное в связи с фиг.13.

Само собой разумеется, в том случае, когда имеются несколько дополнительных окружных канавок с одной стороны и/или с другой стороны первой основной окружной канавки, то именно ближайшая к ней в аксиальном направлении, дополнительная окружная канавка принимается во внимание при определении расстояний DAE1 и DAI1.

Все шины, показанные на фиг.10-14, имеют только один дополнительный придающий жесткость усилитель. Само собой разумеется, дополнительный придающий жесткость усилитель будет выполнять свою функцию надлежащим образом только в том случае, если он будет расположен с той стороны шины, которая будет обращена к наружной стороне транспортного средства, когда шина будет смонтирована на транспортном средстве в указанном заданном направлении монтажа. Следовательно, конфигурация с одним единственным дополнительным придающим жесткость усилителем особенно хорошо подходит для так называемых «асимметричных» шин, которые имеют заданное направление монтажа, так что одна боковина шины всегда будет находиться с наружной стороны транспортного средства. Данные шины обычно имеют метку (с указанием «наружной стороны» или «внутренней стороны») для того, чтобы указать пользователю, какая боковина шины должна быть обращена наружу по отношению к транспортному средству, а какая сторона должна быть обращена по направлению к транспортному средству.

Также имеются шины, которые не имеют подобного заданного направления монтажа/установки или потому, что они являются полностью просто симметричными, или потому, что они являются «направленными». В настоящем описании утверждается, что шина является «направленной», если имеется в виду, что она имеет предпочтительное направление вращения. Подобная шина будет смонтирована на транспортном средстве таким образом, что предпочтительное направление вращения будет соответствовать направлению вращения шины при перемещении транспортного средства вперед.

Поскольку подобные шины не имеют никакой маркировки, указывающей на то, что маркированная боковина должна быть обращена по направлению к транспортному средству (или в соответствующих случаях должна быть обращена наружу по отношению к транспортному средству), необходимо, следовательно, предусмотреть дополнительные придающие жесткость усилители с каждой стороны средней плоскости шины, в частности, для получения ожидаемых воздействий придающего жесткость усилителя на целостность протектора на каждом наружном крае при движении на повороте.

Фиг.15 показывает в радиальном сечении часть подобной шины. Второй полупротектор 42 содержит вторую основную окружную канавку 142, открывающуюся на поверхности качения, и шина содержит второй дополнительный придающий жесткость усилитель 152, содержащий множество направленных по существу в радиальном направлении, нитевидных усилительных элементов. Данный второй дополнительный придающий жесткость усилитель 152 расположен в радиальном направлении с внутренней стороны каркасного усилителя 60 и выровнен непосредственно в радиальном направлении относительно второй основной окружной канавки 142. Второй дополнительный придающий жесткость усилитель 152 проходит в аксиальном направлении снаружи по отношению к самой дальней от центра в аксиальном направлении точке 1421 указанной второй основной окружной канавки 142 так, что расстояние DEE2 в аксиальном направлении между самой дальней от центра в аксиальном направлении точкой 1521 второго дополнительного придающего жесткость усилителя 152 и самой дальней от центра в аксиальном направлении точкой 1421 указанной второй основной окружной канавки 142 будет меньше или равно 75% от расстояния DAE2 в аксиальном направлении. Поскольку отсутствует окружная канавка, в аксиальном направлении между второй основной окружной канавкой 142 и вторым краем 46 протектора 40 в аксиальном направлении, расстояние DAE2 в аксиальном направлении определяется как расстояние в аксиальном направлении между самой дальней от центра в аксиальном направлении точкой 1421 второй основной окружной канавки 142 и вторым краем 46 протектора в аксиальном направлении.

Второй дополнительный придающий жесткость усилитель 152 проходит в аксиальном направлении внутри по отношению к самой близкой к центру в аксиальном направлении точке 1422 второй основной окружной канавки 142 так, что расстояние DEI2 в аксиальном направлении между самой близкой к центру в аксиальном направлении точкой 1522 второго дополнительного придающего жесткость усилителя 152 и самой близкой к центру в аксиальном направлении точкой 1422 указанной второй основной окружной канавки 142 будет меньше или равно 75% от расстояния DAI2 в аксиальном направлении. Поскольку отсутствует окружная канавка, в аксиальном направлении между второй основной окружной канавкой 142 и первой основной окружной канавкой 141, расстояние DAI2 в аксиальном направлении определяется как расстояние в аксиальном направлении между самой близкой к центру в аксиальном направлении точкой 1422 второй основной окружной канавки 142 и самой близкой к центру в аксиальном направлении точкой 1412 первой основной окружной канавки 141. В данном конкретном случае DAI1=DAI2.

Естественно, могут быть случаи, в которых дополнительные окружные канавки открываются на поверхности качения в аксиальном направлении с каждой стороны первой и/или второй основной окружной канавки. Ситуация, подобная этой, показана на фиг.16, на которой протектор содержит три дополнительные окружные канавки 163-165. Следовательно, определения расстояний DAI2 и DAE2 изменяются. Расстояние DAE2 соответствует расстоянию в аксиальном направлении между самой дальней от центра в аксиальном направлении точкой 1421 указанной второй основной окружной канавки 142 и самой близкой к центру в аксиальном направлении точкой 1652 указанной дополнительной окружной канавки 165 в аксиальном направлении между второй основной окружной канавкой 142 и вторым краем 46 протектора в аксиальном направлении. Что касается расстояния DAI2, то оно определяется как расстояние в аксиальном направлении между самой близкой к центру в аксиальном направлении точкой 1422 указанной второй основной окружной канавки 142 и той точкой 1642 дополнительной окружной канавки 164 (в аксиальном направлении между второй основной окружной канавкой 142 и первой основной окружной канавкой 141), которая расположена в аксиальном направлении ближе всего к указанной второй основной окружной канавке 142.

В том случае, когда протектор 40 выполнен с дополнительной окружной канавкой 165 в аксиальном направлении между второй основной окружной канавкой 142 и вторым краем 46 протектора 40 в аксиальном направлении, расстояние DEE2 в аксиальном направлении между самой дальней от центра в аксиальном направлении точкой 1521 второго дополнительного придающего жесткость усилителя 152 и самой дальней от центра в аксиальном направлении точкой 1421 указанной второй основной окружной канавки 142 будет меньше или равно 50% от расстояния DAE2, определенного в предыдущем абзаце.

Фиг.17 и 18 иллюстрируют то, как важно тщательно выбрать ширину дополнительного придающего жесткость усилителя в аксиальном направлении. График на фиг.18 показывает прогиб F блока коронной зоны шины, часть которой показана на фиг.17, в зависимости от ширины L дополнительного придающего жесткость усилителя в аксиальном направлении. Прогиб показан на фиг.9. Он характеризует наклон блока коронной зоны и, как следствие, разрушение соседних частей. Оптимальная ширина - это ширина, при которой прогиб находится на уровне минимальных значений, в данном случае она составляет от 24 до 26 мм. В том случае, когда ширина увеличивается, выходя за данное оптимальное значение, ситуация снова ухудшается. При увеличении длины дополнительного придающего жесткость усилителя до 36 мм он становится полностью неэффективным.

Испытания при движении, выполненные на шинах 205/55 R 16 (условия испытаний соответствовали проводимым компанией BMW приемочным испытаниям на выносливость на трассе Nürburgring, хорошо известным специалистам в данной области техники, включающим 20 кругов на старой трассе длиной 20 км при спортивном вождении), показали очень заметное уменьшение неравномерного износа по сравнению с шиной, которая не имела придающих жесткость усилителей.

Реферат

Изобретение относится к конструкции автомобильной шины, в частности для пассажирских автомобилей, пригодных для спортивного вождения. Шина содержит протектор, разделенный средней плоскостью шины на первый полупротектор (41), который проходит в аксиальном направлении от средней плоскости по направлению к первому краю (45) протектора в аксиальном направлении. При этом первый полупротектор содержит первую основную окружную канавку (141), открывающуюся на поверхности качения. Шина также содержит второй полупротектор (42), который проходит в аксиальном направлении от средней плоскости по направлению ко второму краю (46) протектора в аксиальном направлении. Шина дополнительно содержит дополнительный придающий жесткость усилитель (151), содержащий множество направленных по существу в радиальном направлении, нитевидных усилительных элементов. При этом дополнительный придающий жесткость усилитель расположен в радиальном направлении с внутренней стороны каркасного усилителя и выровнен непосредственно в радиальном направлении относительно первой основной окружной канавки. Технический результат - уменьшение неравномерного износа протектора шин и повышение их долговечности при уменьшении веса, а также повышение жесткости коронной зоны покрышки. 8 з.п. ф-лы, 18 ил.

Формула