УСИЛЕННЫЙ БОРТ РАДИАЛЬНОЙ ШИНЫ Российский патент 2004 года по МПК B60C15/06 

Изобретение касается шины с радиальной каркасной арматурой, в частности шины для большегрузного транспорта, предназначенной для использования на таких автомобилях, как грузовики, колесные тягачи, автобусы, прицепы и др., для которой разработана новая усиленная конструкция бортов для повышения их износоустойчивости.

В основном шина рассматриваемого типа содержит каркасную арматуру, состоящую, по меньшей мере, из одного слоя металлических кордных нитей, закрепленного в каждом борту, по меньшей мере, на одном сердечнике, образуя при этом загиб. Над каркасной арматурой радиально установлена арматура вершины, состоящая, по меньшей мере, из двух слоев металлических кордных нитей, пересекающихся от одного слоя к следующему, образуя с круговым направлением углы от 10 до 45^o. Как правило, загибы каркасной арматуры усиливают, по меньшей мере, одним слоем кордных металлических нитей, расположенных под незначительным углом относительно кругового направления.

В случае наличия только одного усилительного слоя борта этот слой может быть расположен вдоль загиба каркасной арматуры с одним верхним концом, расположенным радиально над или под верхним концом загиба каркасной арматуры. Что касается радиально расположенного нижнего конца такого слоя, то он в основном расположен либо на прямой, параллельной оси вращения и проходящей примерно через центр тяжести меридионального сечения крепежного сердечника каркасной арматуры для шины с бортами, предназначенными для монтажа на седла обода, наклоненные под углом 15±2^o, либо на прямой, параллельной оси вращения, проходящей через точку, расположенную между центром тяжести меридионального сечения крепежного сердечника и точкой максимальной осевой ширины каркасной арматуры для шины с бортами, предназначенными для монтажа на седла обода, наклоненные под углом 0^o или 5±1^o. Во втором случае усилительный слой борта заводят вокруг сердечника, образуя аксиально внешнюю ветвь и аксиально внутреннюю ветвь, причем радиальный верхний конец аксиально внутренней ветви в основном располагают над радиальным верхним концом аксиально внешней ветви.

Кроме того, даже с учетом последних технологических достижений и улучшения дорожного покрытия, позволяющих уменьшить износ протектора, срок службы шин для большегрузного транспорта все же еще требует повышения износоустойчивости бортов, в частности бортов шин, находящихся в эксплуатации в условиях длительных пробегов, что приводит к повышению температуры бортов вследствие повышения температуры монтажных ободов.

Было предложено множество решений для повышения износоустойчивости шин, независимо от того, предназначены они для монтажа на обода с седлами 15-градусного наклона, или на плоские обода, или на седла 5-градусного наклона. Например, было предложено заменить металлический усилительный слой несколькими слоями усилительных элементов, например из текстильных нитей, пересекающихся от одного слоя к следующему, причем указанные слои аксиально расположены либо вдоль одной и той же стороны загиба, либо по одну и другую стороны от загиба, либо частично вдоль загиба и частично вдоль каркасной арматуры.

Износоустойчивость бортов можно также повысить путем установки вдоль каркасной арматуры двух усилительных слоев, не усиливая при этом загиба каркасной арматуры.

Согласно французской патентной заявке FR 2 730 190, повышения износоустойчивости можно достичь при наличии в бортах, по меньшей мере, одного усилительного слоя, состоящего из круговых металлических элементов, заведенного вокруг сердечника с внешней стороны загнутой каркасной арматуры таким образом, чтобы радиально расположенные верхние концы аксиальной внутренней ветви были радиально расположены над прямой, параллельной оси вращения и проходящей через точку сердечника, наиболее удаленную от оси вращения. Состоящая из волокон или крученых нитей каркасная арматура на уровне поверхности соприкосновения с сердечником состоит, как известно, из практически круговых в основном металлических элементов, выполненных в виде простых или крученых нитей, намотанных лент или листов, и установлена между указанными элементами практически кругового направления и дополнительным слоем металлических элементов, являющихся тоже круговыми. Таким образом, указанная конструкция позволяет снять усилия напряжения с каркасной арматуры и свести к минимуму деформации на концах загиба каркасной арматуры при любых условиях эксплуатации.

Использование усилительного слоя борта с круговыми усилительными элементами не представляется оптимальным с технической и промышленной точки зрения для шин с бортами, предназначенными для монтажа на так называемые плоские обода или обода с седлами, наклоненными под углом 5^o, поскольку наличие круговых элементов не является определяющим фактором.

Кроме того, с целью уменьшения веса шин для большегрузного транспорта, монтируемых на обода с седлами, наклоненными под углом 0^o или 5±1^o, было предпринято множество попыток убрать аксиально расположенную внутреннюю ветвь усилительного слоя борта и применить для обоих типов ободов практически одинаковую конструкцию каркасной арматуры и усилительного слоя.

Несмотря на то что известные решения, благодаря которым можно избежать радиального смещения кордных нитей загиба каркасной арматуры, а также свести к минимуму радиальные и круговые деформации, которым подвергаются соответственно конец загиба и радиально расположенный верхний конец усилительного слоя, позволили повысить износоустойчивость усилений борта, рабочие характеристики шин, устанавливаемых на обода с наклоном 0^o или 5±1^o, напротив, ухудшились из-за появления и распространения трещин во внешнем слое резины, покрывающем борт и обеспечивающем соединение с ободом.

Задачей настоящего изобретения является устранение вышеуказанных недостатков.

Для повышения износоустойчивости шины, предназначенной для большегрузного транспорта и содержащей борта, монтируемые на плоские седла ободов или с наклоном 5^o, указанная шина в соответствии с настоящим изобретением, содержащая, по меньшей мере, одну каркасную арматуру, состоящую, по меньшей мере, из одного слоя нерастяжимых усилительных элементов и закрепленную в каждом борту В на сердечнике, образуя загиб, конец которого расположен на радиальном расстоянии Н_RNC от основания борта, при этом каждый борт В усилен, по меньшей мере, двумя дополнительными усилительными арматурами, по меньшей мере, одной первой арматурой, состоящей, по меньшей мере, из одного слоя радиальных усилительных элементов, и, по меньшей мере, одной второй арматурой, состоящей, по меньшей мере, из одного слоя нерастяжимых элементов, образующих с круговым направлением угол α, находящийся в пределах 0^o≤α≤45^o, характеризуется тем, что в меридиональном сечении первая усилительная арматура состоит из радиальных усилительных текстильных элементов не заведена вокруг сердечника крепления каркасной арматуры и аксиально установлена с внешней стороны второй арматуры, при этом внутренний конец первой арматуры расположен радиально между двумя прямыми, параллельными оси вращения и проходящими соответственно через точки крепежного сердечника соответственно наиболее и наименее удаленными от оси вращения, при этом внешний конец расположен радиально на расстоянии Н_LE от основания борта, составляющем от 80% до 120% расстояния Н_RNC, тогда как вторая арматура, не заведенная вокруг крепежного сердечника, имеет один внутренний конец, расположенный радиально между прямой, параллельной оси вращения, и основанием борта, и один радиально расположенный внешний конец на расстоянии H_R от указанного основания, составляющем от 60% до 75% расстояния Н_RNC.

Усилительные элементы считаются радиальными, если значение угла, который они образуют с круговым направлением шины, находится в интервале от 80 до 100^o.

В рамках настоящего изобретения под радиально расположенным верхним концом усилительной арматуры борта, которая может состоять из одного или нескольких слоев, следует понимать наиболее удаленный от оси вращения конец слоя арматуры, при этом слои арматуры могут иметь верхние концы, находящиеся в интервале радиального расстояния, максимально равного 20 мм. Радиально расположенным нижним концом усилительной арматуры борта является наименее удаленный от оси вращения нижний конец слоя.

В предпочтительном варианте выполнения первая арматура из усилительных элементов состоит только из одного слоя текстильных крученых нитей, выполненных из алифатического полиамида и состоящих из двух крученых волокон, при минимальном усилии кручения 250/250 т/м. В предпочтительном варианте она отделена от второй арматуры профилем из резиновой смеси с минимальной толщиной 2 мм.

Вторая дополнительная усилительная арматура борта может состоять, по меньшей мере, из одного слоя круговых металлических усилительных элементов. Для упрощения производственного процесса и сокращения затрат в качестве усилительных элементов указанного слоя предпочтительно выбирают отрезки или группы отрезков металлических крученых нитей с круговой длиной, меньшей круговой длины средней оси сердечника. Как известно, она также может состоять из одного единственного слоя металлических крученых нитей, параллельных между собой в слое и образующих с круговым направлением незначительный угол от 5 до 30^o. Во всех случаях ее предпочтительно отделяют от загиба каркасной арматуры профилем из резиновой смеси с максимальной толщиной 3 мм.

Отличительные признаки настоящего изобретения очевидны из нижеследующего описания и прилагаемого чертежа, на котором схематически изображен борт в соответствии с настоящим изобретением.

Показанный на чертеже борт В выполнен в шине 10.00.R.20 X, предназначенной для монтажа на ободе с седлами обода, наклоненными под углом 5^o. Борт усилен сердечником 2. Вокруг сердечника 2 закреплена каркасная арматура 1, состоящая из одного слоя металлических крученых нитей. Закрепление выполняют при помощи загиба 10 вокруг слоя 20 резиновой смеси, покрывающего сердечник 2. При этом радиальное расстояние Н_RNC, отделяющее радиально верхний конец загиба 10 от основания борта, условно показанного прямой D, параллельной оси вращения и проходящей через наиболее близкую к оси вращения точку, равно 0,25 высоты Н шины на ободе в рассматриваемом примере шины размером 10.00.R. 20. Указанная высота является радиальным расстоянием, отделяющим точку шины, наиболее удаленную от оси вращения, от прямой измерения номинального диаметра монтажного обода, и равна 270 мм. Между каркасной арматурой 1 и ее загибом 10 радиально над сердечником 2 выполняют первую набивку 3 сердечника из резиновой смеси в основном повышенной твердости стандарта А по Шору. Первая набивка 3 радиально продолжена второй набивкой 4 из резиновой смеси твердости стандарта А по Шору, меньшей, чем первая набивка, а радиально расположенный верхний конец набивки 4 практически расположен на уровне максимальной осевой ширины шины.

Аксиально с внешней стороны загиба 10 слоя 1 устанавливают вторую усилительную арматуру борта, состоящую в представленном примере только из одного слоя 6, не заведенного вокруг сердечника 2. Верхний конец указанного слоя 6 расположен радиально на высоте H_R, равной 50 мм, от основания борта, при этом внутренний конец практически расположен радиально на прямой, параллельной оси вращения и определяющей основание борта. Слой 6 второй арматуры состоит из металлических крученых нитей, расположенных под углом 22^o по отношению к круговому направлению. Радиально расположенная верхняя половина слоя 6 отделена от загиба 10 каркасной арматуры 1 профилем 5 из резиновой смеси с твердостью стандарта А по Шору, практически равной твердости того же стандарта смеси, составляющей набивку 4. Толщина смеси е_o, измеренная перпендикулярно загибу 10 и на уровне радиально расположенного верхнего конца слоя 6, равна 3 мм. Два радиально расположенных внешних конца загиба 10 каркасной арматуры 1 и усилительного слоя 6 борта соответственно с внешней стороны покрыты четвертым профилем или набивкой 7, называемой наполнительной и опирающейся на вторую набивку 4 сердечника, на профиль 5 и на часть загиба 10. При этом толщина e₁, измеренная на уровне внешнего конца второй усилительной арматуры борта, равна 2 мм.

Аксиально с внешней стороны наполнительной набивки 7 и вдоль нее устанавливают первую усилительную арматуру борта, состоящую только из одного слоя 8 крученых нитей 94/2 (текст.) из алифатических полиамидных волокон при усилии кручения 485/485 т/м. Данная формула означает, что каждая крученая нить состоит из двух прядей (многофиламентарных волокон), каждая с номером 94 текст, перед кручением, которые на первом этапе крутят индивидуально при 450 т/м в заданном направлении, затем на втором этапе их крутят вместе при 450 т/м в обратном направлении. Так называемые крученые нити слоя 8 являются радиальными и в описанном примере образуют угол в среднем 89^o. Внешний конец слоя 8 расположен на радиальном расстоянии H_LE от основания борта, равном 80 мм, или 106% расстояния Н_RNC, отделяющего конец загиба каркасного слоя 1 от указанного основания. Что касается внутреннего конца слоя 8, то он практически расположен на прямой, параллельной оси вращения шины и проходящей через центр тяжести поперечного сечения крепежного сердечника 2 и между ранее определенной прямой D и прямой D', параллельной оси вращения и проходящей через наиболее удаленную от этой оси точку сердечника 2.

Первый усилительный слой 8 изолирует от остальной части борта, расположенной с аксиально внешней стороны, защитную резиновую смесь 9, которая окружает большую часть борта. Смесь 9, находящаяся аксиально внутри, продолжена радиально снаружи обычными усилительными резиновыми внутренними слоями 12, а смесь, находящаяся аксиально снаружи, продолжена радиально снаружи слоем 11 боковины.

Одновременное наличие аксиально снаружи загиба 10 каркасной арматуры, первой усилительной арматуры 8 из радиальных текстильных элементов, не заведенной вокруг сердечника 2 крепления радиальной каркасной арматуры 1, и второй усилительной арматуры 6, сводящей к минимуму радиальное смещение радиальных крученых нитей каркасной арматуры, позволяет не только значительно снизить нагрузки на резиновые смеси, образующие борт, в частности, на концах слоев, но также значительно задерживает появление трещин в защитном слое 9, так как каждая из описанных шин прошла при испытании на износоустойчивость расстояние 84000 км (средний показатель из двух результатов), тогда как все шины, не оборудованные слоем радиальных текстильных крученых нитей, при тех же условиях эксплуатации в пути прошли в среднем только 32500 км (средний показатель на десяток шин).

Изобретение относится к автомобильному транспорту, преимущественно к большегрузному транспорту. Каждый борт шины усилен, по меньшей мере, двумя дополнительными арматурами. Причем, по меньшей мере, первая арматура состоит, по меньшей мере, из одного слоя радиальных усилительных элементов, расположенного аксиально с внешней стороны второй арматуры, состоящей, по меньшей мере, из одного слоя нерастяжимых элементов, образующих с круговым направлением угол, находящийся в пределах от 0 до 45^o. В результате повышается износоустойчивость шины. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Шина для большегрузного транспорта, содержащая борта, монтируемые на плоские седла ободов или с наклоном 5°, содержащая, по меньшей мере, одну каркасную арматуру (1), состоящую, по меньшей мере, из одного слоя нерастяжимых усилительных элементов и закрепленную в каждом борту В на сердечнике (2), образуя загиб (10), конец которого расположен на радиальном расстоянии Н_RNC от основания борта, при этом каждый борт В усилен, по меньшей мере, двумя дополнительными усилительными арматурами, по меньшей мере, первая из которых состоит, по меньшей мере, из одного слоя (8) радиальных усилительных элементов, и, по меньшей мере, вторая из которых состоит, по меньшей мере, из одного слоя (6) нерастяжимых элементов, образующих с круговым направлением угол α, находящийся в пределах 0°≤α≤45°, отличающаяся тем, что в меридиональном сечении первая усилительная арматура (8) состоит из радиальных усилительных текстильных элементов, не заведена вокруг сердечника (2) крепления каркасной арматуры (1) и аксиально установлена с внешней стороны второй арматуры (6), при этом внутренний конец первой арматуры (8) расположен радиально между двумя прямыми D и D′, параллельными оси вращения и проходящими через точки крепежного сердечника (2) соответственно наиболее и наименее удаленными от оси вращения, внешний конец расположен радиально на расстоянии H_LE от основания борта, составляющем от 80 до 120% расстояния Н_RNC, вторая арматура (6), не заведенная вокруг крепежного сердечника (2), имеет один внутренний конец, расположенный радиально между прямой, параллельной оси вращения и проходящей через центр тяжести поперечного сечения сердечника (2), и основанием D борта, и один внешний конец, расположенный радиально на расстоянии H_R от основания, составляющем от 60 до 75% расстояния Н_RNC.2. Шина по п.1, отличающаяся тем, что первая арматура из радиальных усилительных элементов содержит только один слой (8) текстильных крученых нитей, выполненных из алифатического полиамида и состоящих из двух крученых волокон, при усилии кручения 250/250 т/м.3. Шина по любому из пп.1 и 2, отличающаяся тем, что первая усилительная арматура (8) аксиально отделена от второй арматуры (6) профилем (7) из резиновой смеси толщиной e₁, по меньшей мере, равной 2 мм.4. Шина по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что вторая дополнительная усилительная арматура борта содержит только один слой (6) металлических крученых нитей, параллельных между собой в слое и образующих с круговым направлением угол, находящийся в пределах от 5 до 30°.5. Шина по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что вторая арматура (6) аксиально отделена от загиба (10) каркасной арматуры (1) вторым профилем (5) из резиновой смеси толщиной е₀, максимально равной 3 мм.