Протектор пневматической шины

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к протектору пневматической шины. Протектор пневматической шины содержит кольцевые ребра, состоящие из шашечных элементов, в которых выполнены щелевидные прорези. По глубине щелевидной прорези каждая поверхность состоит из двух участков. Первый выполнен волнообразным, а второй выполнен плоским. На плоских участках противолежащих поверхностей щелевидной прорези выполнено по одному ряду боковых выступов и ответных выемок, расположенных с зазором между собой. Достигается улучшение отвода влаги из пятна контакта. 8 з.п. ф-лы, 8 ил.

 

Настоящее изобретение относится к конструкции протектора пневматических шин, в частности к конструкции щелевидных прорезей (ламелей), расположенных на шашечных элементах или ребрах протектора. Предлагаемая конструкция щелевидных прорезей улучшает управляемость шин.

Для обеспечения высоких показателей торможения и управляемости в настоящее время в протекторах пневматических шин широко применяется множество щелевидных прорезей (ламелей) различной конфигурации и разнообразного конструктивного выполнения. Наиболее распространенной формой ламелей является извилистая, или зигзагообразная, форма.

Пример такой конструкции щелевидных прорезей описан в заявке US 2013/0153106 А1 от 20.06.2013 г. В соответствии с данной заявкой щелевидная прорезь имеет зигзагообразную форму, по глубине повторяющую форму прорези на поверхности протектора.

Другой пример аналогичной конструкции щелевидных прорезей описан в патенте RU 2381109 от 20.02.2007.

В соответствии с данным патентом на кольцевых ребрах протектора, состоящих из шашечных элементов, под некоторым углом к направлению движения шины расположены узкие извилистые щелевидные прорези - ламели, сформированные по глубине ламелей двумя параллельными плоскостями, повторяющими форму ламели на поверхности протектора.

Наличие большого количества ламелей в протекторе улучшает отвод воды и грязи из зоны контакта протектора с дорожным покрытием, повышает тормозные свойства за счет увеличения «кромочного эффекта». Применение извилистой формы увеличивает протяженность ламелей, направлено на усиление «кромочного эффекта» и повышение тормозных свойств.

Однако наличие большого количества ламелей на шашечных элементах кольцевых ребер протектора приводит к снижению боковой жесткости шашечных элементов, что в свою очередь может приводить к эффекту проскальзывания при приложении к шине боковых усилий, выражающееся в ухудшении тормозных свойств и управляемости, а также увеличивает износ рисунка протектора.

Для компенсации указанных выше недостатков в последнее время имеется практика применения трехмерных, так называемых 3-D ламелей. Трехмерные ламели представляют собой щелевидные прорези, форма которых по глубине прорези отлична от формы на поверхности протектора.

Пример конструкции трехмерной ламели описан в патент RU 2388620 от 10.05.2010 г. Согласно данному патенту протектор состоит из блоков, ориентированных в окружном направлении, на которых в радиальном направлении расположены профилированные трехмерные щелевидные прорези (ламели) извилистой формы. Причем профилированная щелевидная прорезь ограничена двумя взаимно согласующимися профилированными поверхностями - сторонами щелевидной прорези, образованными пластинкой при вулканизации. Каждая сторона щелевидной прорези имеет форму дважды ломаной поверхности, которая имеет форму, напоминающую букву Z, и на данной радиальной глубине снабжена, по меньшей мере, одним фасонным элементом, прерывающим указанную ломаную поверхность на определенном интервале. Боковые выступы при приложении продольных и боковых сил обеспечивают блокировку относительно друг друга частей выступа, разделенных щелевидной прорезью, повышая жесткость выступа в боковом направлении и улучшая показатели управляемости шины.

Недостатком данной конструкции является сложная геометрическая форма поверхностей щелевидных прорезей, которая в некоторых случаях может привести к перекрытию внутреннего объема ламели, тем самым ухудшая отвод влаги из пятна контакта.

Наиболее близким предлагаемому техническому решению является конструкция ламели согласно патенту RU 2388619 от 10.05.2010 г. В соответствии с данным патентом на шашечных элементах радиальных ребер протектора в радиальном направлении расположены трехмерные щелевидные прорези извилистой формы, имеющие по глубине прорези по меньшей мере по одному боковому фасонному выступу в форме шестиугольника или четырехугольника. Предлагаемая конструкция благодаря фасонной форме боковых выступов позволяет повысить жесткость шашечных элементов, разделенных ламелями. Однако сложная конструкция щелевидных прорезей, в которых сочетается извилистая форма поверхностей с наличием фасонных выступов, приводит к перекрытию (замыканию) поперечного пространства ламели и ухудшает отвод влаги из пятна контакта, тем самым снижая управляемость шины на влажных покрытиях.

Кроме того, сложная внутренняя конфигурация ламели формирует многочисленные участки - концентраторы повышенного напряжения в материале протектора, предъявляя повышенные требования к резиновой смеси протектора во избежание надрывов, сколов и недопрессовок в шашечных элементах протектора шины в процессе вулканизации при выемке из пресс-формы, а также в процессе дальнейшей эксплуатации шины.

В основу изобретения положена задача разработать протектор пневматической шины с таким конструктивным выполнением щелевидных прорезей на шашечных элементах ребер, которое обеспечивает надежный отвод влаги из пятна контакта и отличается простотой и технологичностью изготовления, тем самым обеспечивая более качественный результат.

Поставленная задача решается тем, что в протекторе пневматической шины, содержащем кольцевые ребра, состоящие из шашечных элементов, в которых выполнены расположенные под углом к направлению вращения шины щелевидные прорези извилистой формы, образованные расположенными с зазором поверхностями, согласно изобретению по глубине щелевидной прорези каждая поверхность состоит из двух участков, первый из которых выполнен волнообразным, а второй участок выполнен плоским и расположен на глубине менее половины общей глубины щелевидной прорези, при этом на плоских участках противолежащих поверхностей щелевидной прорези выполнено по меньшей мере по одному ряду боковых выступов и ответных выемок, расположенных с зазором между собой.

При этом для обеспечения равномерности передачи боковых усилий и предотвращения смыкания щелевидных прорезей в поперечном сечении боковые выступы и ответные выемки, расположенные в одном ряду на плоских противолежащих участках щелевидной прорези, ориентированы в разные стороны, например в сторону, противоположную вершинам примыкающих волнообразных участков.

Предпочтительно, чтобы боковые выступы и ответные выемки имели форму усеченной пирамиды и были выполнены одинаковыми по форме и различными по размеру в зависимости от рисунка протектора шины. При этом основание пирамиды технологично выполнять в форме четырех- или шестиугольника.

Целесообразно, чтобы в каждом ряду боковые выступы и ответные выемки были выполнены разного размера и были расположены группами, отделенными одна от другой перемычками, выполненными в нижней части щелевидной прорези. Наличие перемычек дополнительно обеспечивает жесткость при приложении боковых сил к шашечным элементам протектора.

В начале эксплуатации шины, когда рисунок протектора еще не изношен, основную функцию выполняет волнообразная часть ламели, имеющая большую протяженность в сравнении с плоской частью ламели. По мере износа и, соответственно, уменьшения глубины волнообразной части ламели, вступает в работу плоская нижняя часть с выступами и впадинами.

Предлагаемая конструкция благодаря наличию плоских поверхностей в нижней части щелевидной прорези позволяет снизить вероятность возникновения разрывов, сколов и недопрессовок в массиве протектора шины при извлечении из него элементов пресс-формы во время вулканизации.

Боковые выступы и выемки в нижней части щелевидной прорези обеспечивает дополнительные объемы для отвода и поглощения влаги с поверхности контакта шины с дорогой, а различные размеры выступов предотвращают смыкание щелевидной прорези при приложении к протектору шины боковых нагрузок, например, при повороте на высокой скорости.

Во избежание образования на кромках шашечных элементов участков с низкой жесткостью к изгибу в случае близкого расположения к ним щелевидных прорезей или в местах выхода щелевидных прорезей в кольцевые канавки щелевидные прорези выполнены на концах с прямолинейными участками.

С целью снижения шумообразования щелевидная прорезь извилистой формы имеет синусоидальную форму и выполнена с переменным шагом или с переменной амплитудой.

Согласно другому варианту изобретения направление оси симметрии щелевидной прорези представляет собой изогнутую под тупым углом линию, причем изгиб имеет место как на поверхности, так по глубине прорези.

Технический результат настоящего изобретения заключается в повышении технологичности и качества изготовления шин, снижения их дефектности при вулканизации при одновременном повышении управляемости и сцепления шин с мокрой дорогой в течение всего срока эксплуатации.

Дополнительные характеристики и преимущества изобретения будут представлены в следующем описании исполнения, приведенного как показательный и не ограничивающий пример, со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

Фиг. 1 - общий вид фрагмента протектора с щелевидными прорезями в аксонометрии в разрезе согласно изобретению;

Фиг. 2 - то же, что на фиг. 1, вид спереди;

Фиг. 3 (a, b) - разрез по линии А-А и В-В на фиг. 2;

Фиг. 4 - вид на щелевидную прорезь сверху;

Фиг. 5 - вид на щелевидную прорезь снизу;

Фиг. 6 - то же, что на фиг. 4, с изогнутой осью симметрии извилистой щелевидной прорези;

Фиг. 7 - то же, что на фиг. 4, с переменным шагом щелевидной прорези;

Фиг. 8 - то же, что на фиг. 4, с переменной амплитудой щелевидной прорези.

На фиг. 1 представлен общий вид фрагмента протектора, имеющего кольцевые ребра, состоящие из шашечных элементов 1, в которых выполнены расположенные под углом к направлению вращения шины извилистые щелевидные прорези 2, образованные расположенными с зазором противолежащими поверхностями. По глубине щелевидной прорези 2 каждая из образующих прорезь 2 поверхностей состоит из двух участков 3, 4. Первый участок 3 выполнен волнообразным и соответствует форме щелевидной прорези 2 на поверхности шашечных элементов 1, а второй участок 4 выполнен плоским и расположен на глубине не более половины общей глубины щелевидной прорези 2. При этом на плоских участках 4 противолежащих поверхностей щелевидной прорези 2 выполнено по меньшей мере по одному ряду боковых выступов 5 и ответных выемок, расположенных с зазором между собой. Выемки на чертеже не показаны, т.к. находятся на противоположной поверхности прорези 2.

В описываемом варианте изобретения плоский участок 4 расположен на глубине, составляющей примерно 2/3 глубины щелевидной прорези 2. Боковые выступы 5 и ответные выемки, расположенные в одном ряду на плоских противолежащих участках 4 щелевидной прорези, ориентированы в разные стороны, что обеспечивает предотвращение смыкания ламелей 2 при изгибе шашечных элементов 2 протектора при приложении к ним боковых и окружных сил. Кроме того, улучшается отвод жидкости из зоны пятна контакта и повышаются показатели сцепления и управляемости на мокрой дороге.

В частном случае боковые выступы 5 и ответные выемки, расположенные в одном ряду на плоских противолежащих участках 4 щелевидной прорези 2, ориентированы в сторону, противоположную вершинам примыкающих волнообразных участков 3, что иллюстрируется на фиг. 4-8.

В описываемом варианте, представленном на фиг. 1, 2, выступы 5 имеют форму усеченной пирамиды с основанием в виде шестиугольника; в других вариантах возможно выполнение основания в виде четырехугольника. Выступы 5 имеют разные размеры и сгруппированы в отдельные группы по три выступа 5 в каждой группе.

Для повышения боковой жесткости шашечных элементов 1 между группами боковых выступов 5 расположена перемычка 6, по высоте составляющая не менее 1/3 общей глубины прорези 2. На фиг. 3 (а, b) представлены разрезы по линии А-А и В-В на фиг. 2, иллюстрирующие заявленное выполнение на плоских участках 4 противолежащих поверхностей щелевидной прорези 2 бокового выступа 5 и ответной выемки 7.

Для предотвращения смыкания щелевидной прорези 2 в верхней части, обусловленной меньшей жесткостью шашечных элементов 1 на изгиб вблизи поверхности, предпочтительно на расстоянии 0,5-1,0 мм от поверхности выполнены радиальные перемычки 8, соединяющие противоположные поверхности прорези 2. Такое расположение перемычек 8 уменьшает возможность смыкания прорезей 2, а также обеспечивает технологический отвод воздуха из данной зоны при вулканизации, предотвращая визуальный дефект «недопрессовка» на поверхности рисунка протектора.

В соответствии с еще одним вариантом изобретения в зонах выхода щелевидной прорези 2 в канавки 9 (фиг. 1) протектора или вблизи от края шашечного элемента 1 извилистая щелевидная прорезь 2, выполненная в виде синусоиды, по меньшей мере на одном конце имеет прямолинейный участок 10. Такое решение предотвращает образование зон с низкой жесткостью, провоцирующих неравномерный износ и сколы рисунка протектора в этих местах.

В соответствии с вариантами осуществления изобретения, представленными на фиг. 6, 7 прорезь (2) имеет форму синусоиды и выполнена с переменным шагом 11, 11а или с переменной амплитудой 12, 12а. Такое техническое решение обеспечивает снижение шумообразования от рисунка протектора шины.

Согласно еще одному варианту осуществления изобретения, изображенному на фиг. 8 в плане ось 13 симметрии извилистой щелевидной прорези 2 представляет собой изогнутую под тупым углом линию, образованную двумя участками 14, 15 синусоидальной ламели 2. Предлагаемый вариант технического решения позволяет более эффективно расположить щелевидные прорези на отдельных шашках и ребрах рисунка протектора, а также обеспечить эффективную работу щелевидной прорези независимо от направления приложения нагрузки к рисунку протектора.

Наиболее распространенной в настоящее время технологией получения в рисунке протектора щелевидных прорезей (ламелей) предлагаемой конструкции является формирование их при вулканизации при помощи фигурных металлических пластин, имеющих форму щелевидной прорези и жестко закрепленных в вулканизационной пресс-форме.

При вулканизации шины в пресс-форме на первом этапе вследствие смыкания пресс-формы и/или увеличения диаметра резиновой заготовки шины под действием внутреннего давления фигурные пластины внедряются в массив сырой резины протектора. В конце процесса при открытии вулканизационной пресс-формы фигурные пластины извлекаются из резины протектора, оставляя в рисунке протектора сформированные щелевидные прорези необходимой формы. Эластичность горячей вулканизованной резины обеспечивает выполнение данного процесса с минимальными дефектами.

1. Протектор пневматической шины, содержащий кольцевые ребра, состоящие из шашечных элементов, в которых выполнены расположенные под углом к направлению вращения шины щелевидные прорези извилистой формы, образованные расположенными с зазором поверхностями, отличающийся тем, что по глубине щелевидной прорези каждая поверхность состоит из двух участков, первый из которых выполнен волнообразным и соответствует форме щелевидной прорези на поверхности шашечных элементов, а второй выполнен плоским и расположен на глубине менее половины общей глубины щелевидной прорези, при этом на плоских участках противолежащих поверхностей щелевидной прорези выполнено по меньшей мере по одному ряду боковых выступов и ответных выемок, расположенных с зазором между собой.

2. Протектор по п. 1, отличающийся тем, что боковые выступы и ответные выемки, расположенные в одном ряду на плоских противолежащих участках щелевидной прорези, ориентированы в разные стороны.

3. Протектор по п. 2, отличающийся тем, что боковые выступы и ответные выемки, расположенные в одном ряду на плоских противолежащих участках щелевидной прорези, ориентированы в сторону, противоположную вершинам примыкающих волнообразных участков.

4. Протектор по п. 1, отличающийся тем, что в каждом ряду боковые выступы и ответные выемки выполнены одинаковыми по форме и различными по размеру.

5. Протектор по п. 4, отличающийся тем, что боковые выступы и ответные выемки имеют форму усеченной пирамиды.

6. Протектор по п. 5, отличающийся тем, что в основании усеченная пирамида имеет форму четырех- или шестиугольника.

7. Протектор по п. 1, отличающийся тем, что в каждом ряду боковые выступы и ответные выемки расположены группами, отделенными одна от другой перемычками, выполненными в нижней части щелевидной прорези.

8. Протектор по п. 1, отличающийся тем, что щелевидная прорезь извилистой формы имеет синусоидальную форму и выполнена с переменной амплитудой.

9. Протектор по п. 1, отличающийся тем, что ось симметрии щелевидной прорези извилистой формы представляет собой изогнутую под тупым углом линию.