ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ ШИНА Российский патент 1997 года по МПК B60C9/06 

Изобретение может быть использовано при изготовлении пневматических шин диагональной конструкции для колес транспортных средств, преимущественно грузовых автомобилей, автобусов, автоприцепов, сельхозтехники.

Пневматическая шина содержит протектор, боковины, брекер, каркас, состоящий из 4-х и более слоев корда, нити которого расположены по экватору под углом 40-65^o к меридианальному направлению, и окончания хотя бы части кордных слоев не завернуты на бортовые кольца.

Окончания узких слоев каркаса, не доходящих до уровня 0,2 высоты профиля шины, располагают в точках, где нагрузка на нить корда N в остающихся слоях от внутреннего давления равна или отличается не более, чем на 10% от нагрузки на нить корда по экватору, рассчитанной по формуле (1)

где P давление в шине, соответствующее максимально допускаемой нагрузке, кгс/см²;
R и r₀ радиусы надутой шины по среднему слою каркаса и по самому широкому месту профиля соответственно, см;
Si_к суммарная плотность нитей корда по экватору, количество нитей 1 см;
β угол нитей корда в рассматриваемой точке профиля, град.

Отдельные окончания узких слоев каркаса, не доходящие до уровня 0,2 высоты профиля шины, могут быть расположены в зонах, где нагрузка на нить корда от внутреннего давления до 30% меньше нагрузки на нить корда по экватору.

Окончания узких слоев каркаса в зоне выше самого широкого места профиля располагают преимущественно в средних слоях каркаса.

Изобретение относится к шинной промышленности, в частности к конструкции каркаса пневматических шин диагональной конструкции для транспортных средств, преимущественно для колес грузовых автомобилей, автобусов, автоприцепов, сельхозтехники.

Известны пневматические шины диагональной конструкции, содержащие протектор, боковины, брекер, каркас, состоящий из 4-х и более слоев корда, нити которого расположены по экватору под углом 40-65^o к меридианальному направлению, и окончания хотя бы части кордных слоев не завернуты на бортовые кольца.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является конструкция пневматической диагональной шины для колес энергонасыщенных тракторов, описанная в изобретении N 1789356 A 1 кл. B 60 C 9/06.

Указанная шина содержит протектор, боковины и расположенные вдоль меридианального профиля шины центральную, промежуточные, плечевые, боковые, надбортовые и бортовые зоны каркаса. Выбор границ зон каркаса условный. Наиболее вероятный способ это зоны с изменением углов наклона нитей корда в пределах какой-либо заранее установленной величины. В частности, при углах корда по короне b_к 60^o и по борту β_б 20^o, средняя величина каждой смежной зоны будет отличаться на и по зонам распределится следующим образом:
центральная 60^o;
промежуточная 52^o;
плечевая 44^o;
боковая 36^o;
надбортовая 28^o;
бортовая 20^o.

Существенным для этих зон является то, что конструктивно они выполнены пропорционально изгибной жесткости стенки каркаса шины и находятся в соотношении
K_i(EJ)_i (EJ)_ц (2),
где K_i коэффициент приведения до ближайшего четного числа слоев каркаса в каждой зоне диагональной шины;
E приведенный модуль упругости вдоль меридиана i-x зон каркаса единичной ширины, кгс/см²;
J момент инерции, взятый по середине каждой из зон, при изгибе каркаса в меридианальном направлении, см⁴;
(EJ)_i и (EJ)_ц соответственно изгибная жесткость в меридианальном направлении i-ой и центральной зон каркаса.

При этом количество слоев центральной зоны каркаса определяется по формуле

где П_ц количество слоев каркаса центральной зоны, округленное до ближайшего четного числа;
Q максимально необходимая прочность каркаса, выраженная посредством максимально допускаемой нагрузки на шину, кгс;
Т_сл. минимально допускаемая прочность одного слоя каркаса, кгс/слой, определяется эмпирически, путем продавливания на прессе шин;
К_Д динамический коэффициент запаса прочности каркаса, принимается по опытным замерам перегрузок машины.

Равномерное распределение изгибных жесткостей вдоль меридиана каркаса обеспечивает повышенную эластичность шин в эксплуатации.

При таком техническом решении в зонах окончания кордных слоев не обеспечивается условие равнопрочности каркаса по сравнению с экваториальной зоной, так как формула (2) не учитывает в полной мере влияние угла корда на усилие в нити корда от внутреннего давления. Формула (1), используемая в предполагаемом изобретении для выбора зоны окончания узких слоев каркаса, не доходящих до уровня 0,2 высоты профиля шины, позволяет однозначно определить указанные зоны. При принятой конструкции каркаса по экватору шины выбор зоны окончания узких слоев каркаса фактически определяется коэффициентом
Необходимо отметить, что шины с меридианальным расположением нитей корда в каркасе имеют в плечевой и боковых зонах одинаковую нагруженность нитей корда, так как коэффициент для них равен 1 и не изменяется по профилю шины. Указанные шины имеют высокую работоспособность каркаса в эксплуатации.

Фактор равнопрочности нитей корда каркаса по профилю шины важен и для шин диагонального построения, как одно из основных условий выбора оптимальной конструкции каркаса, обеспечивающей снижение материалоемкости, теплообразования, повышение эластичности и эксплуатационных свойств шины.

То, что условие равнопрочности в зонах окончания слоев корда для шин типа 33L-32 согласно изобретению N 1789356 A 1 кл. B 60 C 9/06 не соблюдено, видно из приведенной ниже таблицы.

Как видно из приведенных данных, при одинаковом количестве слоев в центральной зоне, в остальных зонах согласно изобретению количество слоев корда каркаса от 33 до 65% меньше, чем в изобретении-прототипе.

Целью изобретения является улучшение эксплуатационных качеств, снижение материалоемкости, теплообразования, повышение эластичности пневматических шин диагональной конструкции для транспортных средств, преимущественно для колес грузовых автомобилей, автобусов, автоприцепов, сельхозтехники.

Положительный эффект достигается совокупностью известных и новых признаков.

Известной является пневматическая шина, содержащая протектор, боковины, брекер, каркас, состоящий из 4-х и более слоев корда, нити которого расположены по экватору под углом 40-65^o к меридианальному направлению, и окончания хотя бы части кордных слоев не завернуты на бортовые кольца.

Новым в изобретении является то, что окончания узких слоев каркаса, не доходящих до уровня 0,2 высоты профиля шины, располагают в точках, где нагрузка на нить корда в остающихся слоях от внутреннего давления равна или отличается не более, чем на 10% от нагрузки на нить корда по экватору, рассчитанной по формуле (1).

Кроме того, отдельные окончания узких слоев каркаса, не доходящие до уровня 0,2 высоты профиля шины, могут быть расположены в зонах, где нагрузка на нить корда от внутреннего давления до 30% меньше нагрузки на нить корда по экватору.

На чертеже изображено меридианальное сечение шины.

Пневматическая шина состоит из протектора 1, боковин 2, брекера 3, каркаса 4, часть слоев которого завернута вокруг бортовых колец 5, другая часть узких слоев, не доходящих до уровня 0,2 высоты профиля шины, расположена таким образом, чтобы в зоне их окончаний нагрузка на нить корда в остающихся слоях от внутреннего давления была равна или отличалась не более, чем на 10% от нагрузки на нить корда по экватору, рассчитанной по формуле (1).

Кроме того, отдельные окончания узких слоев каркаса, не доходящие до уровня 0,2 высоты профиля шины, расположены в зонах, где нагрузка на нить корда от внутреннего давления до 30% меньше нагрузки на нить корда по экватору.

Слои каркаса 4 изготавливают из одного типа корда, нити которого, как правило, равнопрочны, но могут иметь разную плотность. Брекер 3 изготавливают из 2-х слоев корда, нити которого расположены под тем же углом, что и нити каркаса, но имеют меньшую прочность и плотность, чем нити корда слоев каркаса. Угол наклона нитей корда в каркасе и брекере по экватору шины к меридианальному направлению лежит в интервале углов от 40^o до 65^o.

H высота профиля шины от уровня подошвы борта до высшей точки среднего слоя корда каркаса.

При выборе конструкции каркаса по экватору шины следует руководствоваться рекомендуемыми запасами прочности нитей корда, принятыми в шинной промышленности для типов шин и условий эксплуатации.

Ширина узких слоев каркаса, не доходящих до уровня 0,2 высоты профиля шины, рассчитывается, исходя из условий нагруженности нитей в зоне их окончаний согласно условий, заданных в изобретении и изложенных выше. При этом необходимо учитывать особенности деформации наружных и внутренних слоев каркаса при радиальном обжатии шины под действием внешней нагрузки и располагать окончания узких слоев каркаса в зоне выше самого широкого места профиля, преимущественно в средних слоях каркаса.

Проведенные типовые испытания шин 9,00-20 ВИ-244А 12,00-20 В-243Б, изготовленных в соответствии с изобретением, показали, что указанные шины по ресурсу работы на станках, максимальной скорости, гидравлической прочности не уступают шинам стандартной конструкции.

Использование изобретения позволяет снизить массу шин на 7-10%

Использование: изобретение относится к шинной промышленности. Сущность изобретения: окончания узких слоев каркаса, не доходящих до уровня 0,2 высоты профиля шины, расположены в точках, где нагрузка на нить корда N в остающихся слоях от внутреннего давления равна или отличается не более, чем на 10% от нагрузки на нить корда по экватору, рассчитанной по формуле, а также отдельные окончания узких слоев каркаса, не доходящие до уровня 0,2 высоты профиля шины, расположены в зонах, где нагрузка на нить корда от внутреннего давления до 30% меньше нагрузки на нить корда по экватору, а окончания узких слоев каркаса в зоне, выше самого широкого места профиля, расположены преимущественно в средних слоях каркаса. 2 з.п.ф-лы, 1 ил. 1 табл.

1. Пневматическая шина, содержащая протектор, боковины, брекер, каркас, состоящий из четырех и более слоев корда, нити которого расположены по экватору под углом 40 65^o к меридиальному направлению и окончания хотя бы части кордных слоев не завернуты на бортовые кольца, отличающаяся тем, что окончания узких слоев каркаса, не доходящих до уровня 0,2 высоты профиля шины, расположены в точках, где нагрузка на нить корда N в остающихся слоях от внутреннего давления равна или отличается не более, чем на 10% от нагрузки на нить корда по экватору, рассчитанной по формуле

где Р давление в шине, соответствующее максимально допускаемой нагрузке, кгс/см²;
R и r_о радиусы надутой шины по среднему слою каркаса и по самому широкому месту профиля соответственно, см;
Si_к - суммарная плотность нитей корда по экватору, количество нитей / 1 см;
β - угол нитей корда в рассматриваемой точке профиля, град. 2. Шина по п.1, отличающаяся тем, что отдельные окончания узких слоев каркаса, не доходящие до уровня 0,2 высоты профиля шины, расположены в зонах, где нагрузка на нить корда от внутреннего давления до 30% меньше нагрузки на нить корда по экватору. 3. Шина по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что окончания узких слоев каркаса в зоне выше самого широкого места профиля расположены преимущественно в средних слоях каркаса.