ШИНА С ЗАКРУГЛЕННЫМ КРАЕМ БОРТА И ФОРМА ДЛЯ ЕЕ ФОРМИРОВАНИЯ Российский патент 2004 года по МПК B60C15/24 B29D30/06 

Предпосылки для создания изобретения и краткое изложение сущности изобретения

Изобретение относится к шине для самоходных транспортных средств большой грузоподъемности, например для грузовых автомобилей и автобусов. Точнее, изобретение относится к шине для больших нагрузок, имеющей край борта, сформированный для обеспечения повышенной долговечности, так чтобы выдерживать демонтаж и перемонтаж в течение срока эксплуатации шины. Изобретение также относится к форме для формирования такой шины.

Борт представляет собой ту часть шины, которая взаимодействует с ободом. Борт обычно включает в себя выровненную поверхность, образующую часть конуса, которая сопрягается с посадочным местом обода, чтобы передавать силы крыла или сердечника борта для крепления шины к ободу. Посадочная поверхность борта также образует воздухонепроницаемое уплотнение для сохранения в шине воздуха под давлением. В обычных шинах для грузовых автомобилей и автобусов борт заканчивается треугольным краем, выступающим из витка или тела борта к оси вращения шины.

Шины для грузовых автомобилей и автобусов, в которых используют глубокий обод с углом 15°, имеют удлиненный край борта, который, как полагают, способствует креплению борта к посадочному месту обода, а также содействует обеспечению сил сопротивления в течение эксплуатации, при которой могло бы произойти снятие борта. Кроме того, как полагают, удлиненный край борта способствует обеспечению целостности воздухонепроницаемого уплотнения. Однако удлиненный край борта может служить препятствием при монтаже шины на обод и при ее демонтаже, поскольку такие действия предполагают выполняемое с приложением усилия перемещение края борта поверх наружного фланца обода.

Шины для грузовых автомобилей и автобусов проектируют и изготавливают с каркасами для тяжелых условий эксплуатации, обеспечивающими срок службы, который значительно превышает срок службы протектора. Механики транспортных средств обычно восстанавливают протекторы таких шин, с тем чтобы получить оптимальную отдачу от затрат на каркас. Например, у шин грузовых автомобилей, предназначенных для выполнения дальних рейсов, замена протектора может выполняться три или четыре раза, что требует выполнения такого же количества стадий демонтажа и перемонтажа.

Кроме того, шина в течение ее срока службы может быть демонтирована для выполнения ремонта каркаса при опасном воздействии дороги.

Проблема, касающаяся монтажа и демонтажа, заключается в том, что выполняемое с приложением усилия перемещение борта поверх фланца обода приводит к появлению напряжений борта и края борта. Когда шина стареет и резина из-за окисления становится хрупкой, напряжения могут привести к повреждению края борта. Если напряжения значительны, то возникающее повреждение может привести к сокращению или к окончанию срока службы каркаса.

Изобретение обеспечивает решение, касающееся новой формы бортовой части, которое исключает значительную часть края борта по сравнению с обычными шинами, причем без ущерба в отношении целостности монтажа борта шины.

Согласно изобретению шина, предназначенная для установки на обод, имеющий посадочное место для борта с углом приблизительно 15°, т.е. шина для грузового автомобиля или автобуса имеет край борта, который усечен и закруглен по сравнению с обычным краем борта. Край борта согласно изобретению определяется посадочной поверхностью и внутренней поверхностью бортовой части, образующими угол в диапазоне 105-150°. Более предпочтительно, чтобы угол находился в диапазоне от 130 до 150°.

Согласно другому аспекту изобретения посадочная поверхность борта заканчивается в точке перехода, которая расположена по отношению к экваториальной плоскости шины так, что определяет расстояние, составляющее не менее 0,78 расстояния в осевом направлении посадочной точки от экваториальной плоскости, когда посадочная точка расположена как при установке на соответствующий обод.

Согласно еще одному аспекту изобретения точка перехода расположена по отношению к центру вращения шины на расстоянии в радиальном направлении, находящемся в диапазоне от 0,95 до 0,97 расстояния в радиальном направлении посадочной точки от центра вращения при расположении посадочной точки как при установке на ободе.

Форма согласно изобретению включает в себя бортовые кольца, имеющие конические гребни, включающие в себя поверхность для формирования посадочного места борта и направляющую поверхность для оболочки. Конические гребни направляют оболочку формы из радиального расположения для изгиба к экваториальной плоскости шины. Оболочка, проходящая от конического гребня, составляет угол с поверхностью, формирующей посадочное место борта, который находится в диапазоне от 105 до 155°, а предпочтительно от 130 до 150°, для образования закругленного края борта.

Краткое описание чертежей

Изобретение можно лучше понять из приведенного ниже описания и прилагаемых чертежей, на которых:

на фиг.1 представлен вид в сечении борта шины согласно настоящему изобретению;

на фиг.2 представлен вид в сечении борта шины с фиг.1, который установлен на обод;

на фиг.3 представлен вид в сечении обычного борта шины, установленного на обод;

на фиг.4 представлен вид в сечении формы согласно изобретению.

Подробное описание изобретения

На фиг.1 в сечении представлена бортовая часть шины для больших нагрузок, например шины для автобуса или грузового автомобиля. Наружная поверхность 20 и внутренняя поверхность 22 шины обозначены для ориентации. Бортовая часть включает в себя сердечник 24 борта, который в представленном варианте осуществления конструкции сформирован в виде витка стальной проволоки с прямоугольным профилем. Как известно, в качестве сердечника борта могут быть использованы и другие профили, включая овальный и круглый профиль.

Если теперь обратиться к фиг.2, то согласно ей бортовая часть установлена на ободе 50. Напряжение, создаваемое в сердечнике 24 борта, передается к ободу посредством сжатия резины между сердечником 24 борта и посадочным местом 52 обода, с тем чтобы закрепить борт и, следовательно, шину на ободе. Бортовой части придана такая форма, чтобы она имела посадочную поверхность 26 - выровненную зону, которая входит во взаимодействие с посадочным местом 52 обода 50. Базовая посадочная точка 28 вблизи от наружного конца посадочной поверхности 26 соответствует стандартной базовой точке S на ободе. Tire & Rim Association в своем ежегоднике публикует стандартные размеры ободов, в которых базовая точка S представляет собой точку на ободе, находящуюся на номинальном диаметре обода и на его номинальной ширине. Когда шина соответствующим образом установлена на ободе, две точки 28 и S фактически совпадают. Как показано на фиг.1, посадочная точка 28 фактически не располагается на борту шины, однако эта точка легко распознается квалифицированными специалистами в этой отрасли и обычно используется при определении монтажного диаметра и ширины шины.

На сечении обода 50, показанном на фиг.2, указаны радиус R и половина ширины X, а не диаметр и ширина. Посадочное место 52 обода образовано в виде участка усеченного конуса по отношению к оси вращения А-А обода. Посадочное место 52 образует посадочный угол 56, составляющий порядка 15°, по отношению к оси вращения А-А. Посадочный угол порядка 15° используют для ободов транспортных средств, предназначенных для больших нагрузок, например для грузовых автомобилей и автобусов.

Посадочное место 26 борта шины заканчивается в конечной точке 30, представляющей собой точку перехода, в которой концевая поверхность 32 борта отходит по кривой от посадочного места 26 борта к внутренней поверхности 22 боковой стенки шины. Как можно видеть из фиг.1 и 2, концевая поверхность 32 имеет закругленную форму для выполнения перехода от посадочного места 26 борта к внутренней поверхности 22 шины.

Для сравнения на фиг.3 представлен обычный борт 80, который показан установленным на обод 50. Посадочное место 82 обычного борта 80 относительно длиннее и заканчивается в виде конечной части 84, которой придана треугольная форма. Борт, имеющий такую треугольную концевую часть или край, является обычным, поскольку считается, что удлиненный край 82 борта гарантирует формирование соответствующего воздухонепроницаемого уплотнения. Кроме того, считается, что более длинное посадочное место 82 борта под сердечником 86 содействует устойчивости борта на ободе, а также содействует силам сопротивления, возникающим, когда происходит движение и поворот транспортного средства и качение колес.

Проблема, касающаяся обычных бортов 80, связана с установкой и демонтажем шины. Как видно на фиг.3, обод 50 включает в себя так называемый углубленный центр или колодец 54. При монтаже одну сторону шины перемещают поверх фланца 58 обода и располагают в колодце 54. После этого поверх фланца 58 перемещают другую сторону шины. Затем шину накачивают, с тем чтобы установить борта на посадочные места обода. При демонтаже шины выполняют противоположные действия.

Выполняемое с приложением усилия перемещение бортов поверх фланцев обода требует применения инструмента, который деформирует борт шины путем скручивания, изгиба и растяжения, с тем чтобы создать достаточный зазор. Удлиненный треугольный край 84 борта трудно перемещать поверх фланца 58 обода даже с помощью инструмента. Кроме того, действие инструмента и усилия, прилагаемые к борту при его прохождении поверх фланца, могут привести к повреждению края борта, в частности в старых шинах, в которых резина окислена и стала хрупкой. Менее эластичная резина может потрескаться и разрушиться. Разрушенный край может обнажить борт или привести к потере целостности посадочного места борта либо делает шину непригодной к эксплуатации.

Авторами обнаружено, что борт шины может быть надежно установлен и может обеспечивать воздухонепроницаемое уплотнение в случае закругленного края борта, за счет чего исключаются проблемы, свойственные обычному краю борта. Короткий край борта легче перемещать поверх фланца обода, при этом возникает меньшая деформация и, следовательно, край в меньшей степени подвергается разрушению. Кроме того, для борта согласно изобретению требуется меньше материала, следовательно, он имеет меньший вес, а его изготовление требует меньших затрат.

Если возвратиться к фиг.1, то борт шины согласно изобретению имеет край, который включает в себя посадочную поверхность 26, заканчивающуюся в точке 30 перехода и соединяющуюся с внутренней поверхностью 32. Угол расхождения 36, образуемый посадочной поверхностью и линией Т с началом в точке 30 перехода, касательной к внутренней поверхности 32, находится в диапазоне от 105 до 150°. Угол расхождения измеряют в направлении, которое включает в себя край борта. Предпочтительно, чтобы угол расхождения 36 находился в диапазоне от 130 до 150°.

Если обратиться к фиг.2, то край борта согласно изобретению также определяется местоположением точки 30 перехода относительно посадочной точки 28 или посадочной точки S обода. Линия Z-Z характеризует экваториальную плоскость, то есть центр обода и центр установленной шины вдоль оси вращения А-А. Номинальный радиус R обода измеряют от оси вращения А-А. Расстояние Х в осевом направлении до посадочной точки S представляет собой половину номинальной ширины и его измеряют от центральной линии Z-Z обода. Номинальная ширина и диаметр обода определенного размера указаны в ежегоднике Tire & Rim Association.

Посадочная точка S определяется для каждого стандартизованного обода и для шин, которые устанавливают на этот обод, т.е. расстояния R и Х могут быть вычислены, исходя из стандартных данных, и использованы в качестве начальных условий. Согласно изобретению точка 30 перехода расположена относительно посадочной точки S обода, когда шина располагается так, что посадочные точки 28 совпадают с точкой S, на расстоянии Р в радиальном направлении, находящемся в диапазоне от 0,95R до 0,97R. Очевидно, что шина, имеющая два борта, при совпадении обоих посадочных точек 28 с базовыми посадочными точками S обода будет расположена так, как она будет установлена на ободе. Это может быть выполнено посредством фактической установки шины на соответствующий обод, либо используя устройство, которое может определить соответствующие местоположения бортов.

Кроме того, точка 30 перехода находится на расстоянии У в осевом направлении, составляющем по меньшей мере 0,78Х. Предпочтительно, чтобы точка 30 перехода располагалась в осевом направлении внутрь от центра сердечника 24 борта. Безусловно, точка 30 перехода не может находиться на расстоянии в осевом направлении от центра шины, большем, чем расстояние посадочной точки S или 28.

Шина согласно изобретению может быть изготовлена посредством использования формы, специально предназначенной для формирования края борта. На фиг.4 представлен весьма упрощенный вид в сечении формы согласно изобретению. Форма включает в себя оболочку 100, которая заполнена нагретой текучей средой для передачи давления и тепла к внутренней части шины. Концы 102 оболочки 100 зажаты в верхней 104 и нижней 106 плитах. Верхнее 110 и нижнее 112 кольца для получения бортов, верхняя 114 и нижняя 116 плиты для получения боковых стенок, а также кольца 118, 120 для получения протектора установлены в форме и предназначены для формирования наружной части шины. Шина, отверждаемая в форме, будет находиться в пространстве 90, образуемом между оболочкой 100 и кольцами для бортов, плитами для боковых стенок и кольцами для протектора.

Каждое из колец 110, 112 для получения борта включает в себя конический гребень 124, образующий посадочную поверхность 130 для формирования посадочного места борта и направляющую поверхность 132 для придания направления оболочке 100. Оболочка 100 проходит вдоль направляющей поверхности 132 вокруг точки в конце посадочной поверхности 130 для формирования края борта шины. Точка в конце посадочной поверхности 130 соответствует переходной точке 30 края борта шины (см. фиг.1 и 2). Конический гребень 124 гарантирует, что переходная точка 30 шины располагается соответствующим образом. Направляющая поверхность 132 отклоняет оболочку 100 из горизонтального расположения у зажатых концов для изгиба к экваториальной плоскости шины, так что посадочная поверхность 130 и оболочка 100, когда она отходит от конического гребня 124, составляют угол расхождения, находящийся в диапазоне от 105 до 155°, а предпочтительно в диапазоне от 130 до 150°. Соответственно, угол расхождения между посадочной поверхностью 130 и направляющей поверхностью 132 находится в диапазоне приблизительно от 30 до 95°. Давление текучей среды внутри оболочки приводит к изгибу оболочки вокруг борта шины и соответствию внутренней поверхности шины.

Форма согласно изобретению обеспечивает улучшенную вулканизацию края борта за счет исключения пустого пространства в форме. Резина не должна сначала течь в пространство и, соответственно, давление формования, действующее на борт, и перенос тепла к борту рано выравниваются в процессе формования.

Изобретение описано применительно к предпочтительным принципам, вариантам его осуществления и конструкции. Однако квалифицированные специалисты в этой отрасли смогут оценить, что изобретение может быть осуществлено на практике без строгой привязки к описанным вариантам и что могут быть выполнены изменения и замены, но без отклонения от существа изобретения, которое определено в приведенных ниже пунктах формулы изобретения.

Изобретение относится к автомобильной промышленности и предназначено для большегрузных автомобилей и автобусов. Шина имеет закругленный край борта, образованный посадочным местом борта и конечной поверхностью края борта, формирующими угол расхождения, находящийся в диапазоне от 105 до 150 градусов. Кроме того, точка перехода между посадочным местом борта и конечной поверхностью края борта расположена относительно посадочной точки борта в диапазоне от 0,95 до 0,97 осевого расстояния от центра шины и на расстоянии, составляющем по меньшей мере 0,78 радиуса посадочной точки борта. Также раскрыта форма для формирования шины. В результате увеличивается срок службы шины. 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Шина для монтажа на обод, имеющий коническое посадочное место с углом приблизительно 15°, при этом упомянутая шина имеет два борта, по одному борту с каждой стороны экваториальной плоскости, причем каждый борт имеет посадочную поверхность фактически в форме усеченного конуса и внутреннюю поверхность, а посадочная поверхность и внутренняя поверхность сходятся в точке перехода, в которой посадочная поверхность и внутренняя поверхность образуют угол расхождения у точки перехода в диапазоне от 105 до 155°.2. Шина по п.1, в которой угол расхождения между посадочной поверхностью и внутренней поверхностью находится в диапазоне от 130 до 150°.3. Шина по п.1, в которой изобретение дополнительно содержит точку перехода, расположенную на радиальном расстоянии от центра вращения шины, которое составляет от 0,95 до 0,97 радиального расстояния посадочной точки от центра вращения шины.4. Шина по п.1, в которой дополнительно точка перехода расположена на осевом расстоянии от экваториальной плоскости, которое составляет по меньшей мере 0,78 и не более осевого расстояния посадочной точки от экваториальной плоскости.5. Шина для монтажа на обод, имеющий коническое посадочное место с углом приблизительно 15°, при этом упомянутая шина имеет два борта, по одному борту с каждой стороны экваториальной плоскости, причем каждый борт имеет посадочную поверхность, по существу, в форме усеченного конуса и внутреннюю поверхность, при этом посадочная поверхность и внутренняя поверхность сходятся в точке перехода, в которой точка перехода расположена на осевом расстоянии от экваториальной плоскости, которое составляет по меньшей мере 0,78 и не более осевого расстояния посадочной точки от экваториальной плоскости.6. Шина по п.5, в которой дополнительно точка перехода расположена на радиальном расстоянии от центра вращения шины, которое составляет от 0,95 до 0,97 радиального расстояния посадочной точки от центра вращения шины.7. Шина по п.5, в которой дополнительно посадочная поверхность и внутренняя поверхность образуют угол расхождения у переходной точки в диапазоне от 105 до 155°.8. Шина по п.7, в которой угол расхождения между посадочной поверхностью и внутренней поверхностью находится в диапазоне от 130 до 150°.9. Форма для шины, предназначенной для больших нагрузок, содержащая оболочку для формы, формирующую внутреннюю часть шины; верхнюю и нижнюю плиты оболочки для зажима свободных концов оболочки в положении, параллельном экваториальной плоскости формы; верхнее и нижнее бортовые кольца, установленные радиально снаружи от плит оболочки для формирования посредством формы бортовых частей шины и для направления оболочки от плит к внутренней части шины, при этом каждое бортовое кольцо имеет конический гребень, образующий поверхность, формирующую посадочное место, и направляющую поверхность, сходящиеся в точке, причем угол расхождения, образованный между поверхностью, формирующей посадочное место, и продолжением направляющей поверхности за точку находится в диапазоне от 105 до 155°.