БРЕКЕР РАДИАЛЬНОЙ ШИНЫ Российский патент 1995 года по МПК B60C9/20 

Изобретение относится к шинной промышленности, а именно к пневматическим шинам, применяющимся на различных движительных установках.

Известна пневматическая шина с брекером, состоящим из основных и вспомогательных слоев, причем основные слои брекера с углом наклона нитей 60-85^о расположены между вспомогательными с углом наклона нитей 0-35^о. Такое расположение обеспечивает снижение касательных напряжений на границе каркас-брекер, но при эксплуатации в тяжелых и климатических условиях шины преждевременно выходят из строя, недолговечны и неремонтопригодны.

Известна пневматическая шина, имеющая основные и вспомогательные слои брекера, но вспомогательные слои брекера выполнены из разреженного обрезиненного полиамидного корда, причем вспомогательный слой, расположенный на границе с каркасом, выполнен уширенным. Данная пневматическая шина отличается улучшенной работоспособностью и ремонтопригодностью (прототип).

Недостатком указанной пневматической шины является снижение боковой жесткости шины в поперечном направлении относительно качения шины вследствие того, что вспомогательные слои с углом наклона нитей 0-35^о выполнены из относительно мягкого полиамидного корда, что приводит в конечном итоге к снижению устойчивости и управляемости автомобиля, показателя N 1 эксплуатационных качеств всех движительных установок по обеспечению активной безопасности движения, особенно на высоких скоростях. Применение разреженного полиамидного корда снижает стойкость к механическим повреждениям. Имеет место тот парадоксальный случай в современной практике создания пневматических шин, отвечающих многим требованиям машиностроения с целью обеспечения конкурентноспособности, когда желание усилить один из показателей шины приводит к снижению другого.

Целью изобретения является устранение указанных недостатков и повышение как боковой жесткости шины, так и ее долговечности и ремонтопригодности.

Указанная цель достигается тем, что в известной пневматической шине, имеющей не менее трех слоев обрезиненного материала, два слоя основные с углом наклона нитей 60-85^о, один слой (не менее) вспомогательный с углом наклона нитей 0-35^о. Вспомогательный слой, выполненный из обрезиненного материала с превышающими упругожесткостными характеристиками, чем в основных слоях, расположен между основными слоями в непосредственной близости от нейтральной оси поперечного сечения многослойного брекера. Для раскрытия и правильного понимания существа изобретения необходимо деформационное состояние брекера сравнить с деформацией бруса под действием изгибающего момента по схеме из теории сопротивления материалов: одна поверхность бруса претерпевает деформацию сжатия, противоположная поверхность деформацию растяжения, средняя часть, совпадающая с нейтральной осью поперечного сечения бруса, остается при изгибе без изменения.

В случае брекера пневматической шины, слабонагруженной от внутреннего давления воздуха вспомогательный слой с углом нитей 0-35^о, расположенный в непосредственной близости от нейтральной оси поперечного сечения многослойного брекера, при деформации пневматической шины остается практически без изменения относительного положения, тем самым достигается высокая долговечность брекера и ремонтопригодность пневматической шины в целом при эксплуатации в любых дорожных и климатических условиях, а за счет применения обрезиненного материала с превышением упругожесткостных характеристик в сравнении с основными слоями, увеличивается боковая жесткость пневматической шины.

Допустимость применения во вспомогательном слое обрезиненного материала с превышением упругожесткостных характеристик, в сравнении с основными слоями, без ухудшения долговечности и ремонтопригодности пневматической шины, также комфортабельности при обтекании неровностей дорожного покрытия, обеспечивается тем же самым благоприятным положением вспомогательного слоя в непосредственной близости от нейтральной оси поперечного сечения многослойного брекера без его изменения относительного положения при деформации пневматической шины. Благодаря изобретению удается увязать трудносовместимые важнейшие характеристики брекера пневматической шины: жесткость и изгибоустойчивость для обеспечения устойчивости и управляемости движительных установок, комфортабельности езды, долговечности пневматических шин. В качестве обрезиненного материала для основных слоев брекера могут применяться вискоза, ароматический полиамидный корд СВМ; вспомогательного слоя металлокорд и капроновая мононить (типа рыболовной лески).

Изобретением предусматривается соотношение параметров обрезиненного материала вспомогательного и основных слоев: частота нитей, их калибр. Частота нитей материала в вспомогательном слое в 1,3-2 раза больше частоты нитей в основных слоях. Большая частота нитей материала во вспомогательном слое брекера способствует, с одной стороны, повышению боковой жесткости пневматических шин за счет количества материала, с другой стороны, служит надежным экраном для брекера, каркаса, ездовой камеры от механических повреждений, повышая долговечность и ремонтопригодность пневматических шин.

Снижение резиносодержания во вспомогательном слое от повышения частоты нитей не приведет к расслоению между основными и вспомогательными слоями, так как вспомогательный слой находится в сжатом состоянии между основными слоями из нерастяжимых нитей и не меняет свое относительное положение при деформации пневматической шины. В пределах 1,3-2-кратного превышения выбирается частота нитей во вспомогательном слое в зависимости от размера и назначения пневматической шины. Для выполнения тех же целей, определяемых изобретением, в зависимости от типа пневматической шины калибр нитей обрезиненного материала во вспомогательном слое составляет 0,6-1,5 от калибра нитей обрезиненного материала основных слоев.

В зависимости от отношения высоты профиля Н₁ к ширине профиля В₁ (в практике шинного производства применяются шины с отношением 0,5; 0,6; 0,65; 0,7; 0,8; 0,9; 1,0) для выполнения целей, определяемых изобретением, ширина вспомогательного слоя брекера составляет величину 0,6-1,4 от высоты профиля Н₁ по внутреннему контуру пневматической шины.

В качестве первого варианта изобретения, решающего одну и ту же задачу принципиально одним и тем же путем, предлагается брекер пневматической шины, в которой вспомогательный слой располагается между основными слоями, каждый из которых состоит из перегнутой полосы с взаимоперекрещивающимися нитями обрезиненного материала.

Брекер по первому варианту предпочтителен для пневматических шин с повышенными техническими характеристиками в части нагрузки на пневматическую шину и скорости эксплуатации.

В качестве второго варианта изобретения предлагается брекер пневматической шины, в котором вспомогательный слой располагается между основными слоями, каждый из которых состоит из перегнутой не более полуторной полосы с взаимоперекрещивающимися нитями обрезиненного материала. Брекер по второму варианту предпочтителен для пневматических шин с повышенной скоростной характеристикой.

На фиг. 1 изображена пневматическая шина с многослойным брекером, поперечный разрез; на фиг. 2 пневматическая шина в плане с частичными вырывами по отдельным слоям брекера; на фиг. 3 пневматическая шина с брекером по первому варианту изобретения, поперечный разрез; на фиг. 4 пневматическая шина с частичными вырывами по отдельным слоям брекера, вид сверху; на фиг. 5 и 6 то же по второму варианту изобретения.

Пневматическая шина 1 имеет брекер 2, состоящий из основных слоев 3 и вспомогательного слоя 4, расположенного между основными слоями 3.

Н₁ высота профиля пневматической шины по 1-му слою;
В₁ ширина профиля пневматической шины по 1-му слою;
α₁ угол наклона нитей корда в основных слоях 3 брекера 2 относительно поперечной оси пневматической шины 1, равный 60-85^о;
α₂ угол наклона нитей корда во вспомогательном слое 4 брекера 2 относительно поперечной оси пневматической шины 1, равный 0-35^о.

По первому варианту изобретения брекер 2 пневматической шины 1 имеет вспомогательный слой 4, расположенный между основными слоями 5, каждый из которых состоит из перегнутой полосы с взаимоперекрещивающимися нитями обрезиненного материала. По второму варианту изобретения брекер 2 пневматической шины 1 имеет вспомогательный слой 4, расположенный между основными слоями 6, каждый из которых состоит из перегнутой полосы с взаимоперекрещивающимися нитями обрезиненного материала.

Брекер пневматической шины, имеющий вспомогательный слой с повышенными упругожесткостными характеристиками и расположенный между основными слоями, повышает боковую жесткость пневматической шины, ее долговечность и ремонтопригодность, стойкость к механическим пробоям и проколам, комфортабельность.

Расположение вспомогательного слоя с направлением нитей обрезиненного материала под углом 0-35о к поперечной оси в непосредственной близости от нейтральной оси поперечного сечения многослойного брекера в отличие от известного брекера пневматической шины обеспечивает одновременно требуемые жесткость и эластичность, что очень важно при эксплуатации пневматической шины в различных дорожных и климатических условиях, т.е. при создании перспективной всесезонной пневматической шины прогрессивной радиальной конструкции.

Эффективность и необходимость внедрения изобретения можно обосновать на примере широкого применения легковых радиальных шин 165/82Р13 модели ИЯ-170 на автомобилях семейства "Жигули". По многолетним обобщениям на заводе результатов эксплуатации легковых радиальных шин на автомобилях ВАЗ-2102, 2103, 2106 в различных климатических и дорожных условиях страны получен парадоксальный вывод: прогрессивная конструкция легковой радиальной шины приходит в противоречие с реальными условиями эксплуатации, заключающимися в том, что труднодеформируемая радиальная шина при обтекании неровностей дорожного покрытия склонна к механическим повреждениям, преждевременно выходит из строя, вызывая нарекания и жалобы автолюбителей.

Брекер пневматической шины согласно изобретению не имеет перечисленных недостатков и принципиально решает проблему создания надежной и долговечной всесезонной пневматической шины.

Предварительные стендовые испытания показали обнадеживающие результаты.

Безопасная скорость повышена со 180 до 190 км/ч, стойкость к продавливанию увеличена на 25% боковая жесткость на 10% ходимость на обкаточном стенде на 15%

Использование: в конструкции автомобильных шин. Сущность: вспомогательный слой 4 корда расположен между основными слоями 3 в зоне нейтральной оси поперечного сечения брекера. Частота нитей корда во вспомогательном слое в 1,3 2,0 раза больше частоты нитей в основных слоях, а калибр нитей составляет 0,6 1,5 от калибра нитей основных слоев. 2 з. п. ф-лы, 6 ил.

1. БРЕКЕР РАДИАЛЬНОЙ ШИНЫ, включающий слои обрезиненного корда, по крайней мере два основных из которых с углом наклона нитей 60 80^o к меридиональному направлению, и один вспомогательный с углом наклона нитей 0 - 35^o, отличающийся тем, что вспомогательный слой расположен между основными слоями в зоне нейтральной оси поперечного сечения многослойного брекера, причем частота нитей в нем в 1,3 2,0 раза больше частоты нитей в основных слоях, а калибр нитей корда составляет 0,6 1,5 калибра нитей корда основных слоев. 2. Брекер по п. 1, отличающийся тем, что ширина вспомогательного слоя составляет 0,8 1,2 ширины основных слоев. 3. Брекер по пп.1 и 2, отличающийся тем, что вспомогательный слой выполнен из обрезиненной капроновой мононити.