УСИЛИТЕЛЬНЫЙ ПАКЕТ ДЛЯ ПНЕВМАТИЧЕСКИХ ШИН Российский патент 2006 года по МПК B60C9/20 

Изобретение относится к пневматической шине с радиальным каркасным усилением, предназначенной для использования в строительной технике в жилищном и/или гражданском строительстве, такой как погрузочные машины, грузовые автомобили, грейдеры, скреперы.

Указанная пневматическая шина содержит по меньшей мере и главным образом каркасное усиление из радиального металлического корда и между этим каркасным усилением и беговой дорожкой протектора усиление по короне, состоящее главным образом из так называемого рабочего усиления, включающего по меньшей мере два слоя нерастяжимого металлического корда, параллельного между собой в каждом слое и перекрещивающегося нитями одного слоя с другим, образуя с окружным направлением углы, которые могут лежать в пределах от 0° до 45°. Применение техники, оснащенной такими пневматическими шинами, требует также наличия радиально расположенного снаружи относительно рабочих слоев так называемого защитного дополнительного усиления, состоящего по меньшей мере из одного слоя эластичного металлического корда. Эластичным кордом называется корд, который при натяжении с силой, равной разрывному усилию, имеет относительное удлинение не менее 3%, а так называемый нерастяжимый корд под действием силы натяжения, равной 10% его разрывного усилия, имеет относительное удлинение не более 0,2%. Корд одного или нескольких защитных слоев образует с окружным направлением углы, которые могут лежать в пределах от 5° до 35°, а при наличии двух слоев нити корда одного слоя обычно перекрещиваются с другим.

Для получения усиления по короне с хорошими характеристиками изгиба, которые обеспечили бы бульшую ударную прочность пневматической шины и больший комфорт, французский патент FR 1550749 указывает на то, что образующие упомянутое усиление слои металлического корда должны соответствовать определенным требованиям:

- осевое расстояние а между двумя нитями корда диаметром d одного и того же слоя должно находиться в пределах от 1,75 до 2,4 d;

- радиальное расстояние b между двумя нитями корда двух соответствующих слоев должно быть таким, при котором отношение а/b будет в пределах от 0,82 до 1,20.

Для того чтобы избежать движений, приводящих к трению при перекрещивании нитей или корда утка с нитями или кордом основы в тканом материале, патент US 2151186 указывает на необходимость использования в качестве элементов утка резины или резиновой смеси в пластичном и растяжимом состоянии, при этом элементы основы, как известно, это элементы, призванные усилить ткань, а элементы утка имеют единственной целью поддержание параллельности между элементами основы.

В случае особо специальной конструкции усиления для авиационной пневматической покрышки французский патент FR 2614582 предлагает использовать в качестве усиления по короне усилительное каландрованное или слоистое изделие, состоящее из определенного числа расположенных один поверх другого усилительных слоев, при этом каждый из этих слоев включает параллельные между собой обрезиненные усилительные элементы, а центральные оси элементов первого слоя смещены на полшага относительно центральных осей элементов второго слоя, прилежащего к первому. Такая компоновка позволяет обеспечить получение усиления по короне, состоящего из усилительных элементов из ароматического полиамидного волокна, сохранять свою ударную прочность и повысить срок службы.

Пневматическая шина рассматриваемого типа подвергается со стороны почвы, по которой она передвигается, многочисленным воздействиям, в частности, в том, что касается погрузочных и транспортных средств. Такие воздействия режущих, секущих и других предметов приводят:

а) к порезам в протекторе, защитных пакетах, а также в рабочих пакетах, что может привести к распространению влаги и частиц почвы и окислению металлических элементов указанных пакетов;

б) к сквозным проколам в короне, в том числе само каркасное усиление может быть проколото в зависимости от характера и формы воздействующего предмета.

С целью устранения вышеуказанных недостатков и улучшения по возможности прочности усилений по короне пневматических шин рассматриваемого типа предлагается согласно изобретению усилительный пакет для пневматической шины, образованный усилительными элементами, заделанными в резиновые смеси для покрытий, отличающийся тем, что он включает первый и второй слои параллельных между собой металлических элементов, заделанных в покрывающую смесь или смеси, а между указанными двумя слоями третий слой элементов из текстильного материала, заделанный в покрывающую смесь, при этом указанные текстильные элементы ориентированы относительно металлических элементов под углом в пределах от 70° до 110°.

Текстильный материал может быть представлен алифатическим полиамидом, полиэстером, но предпочтительно ароматическим полиамидом.

Текстильный элемент может быть кордом из нескольких нитей крученой пряжи, а также моноволокном.

Металлические элементы первого и второго слоев предпочтительно представлены так называемым эластичным стальным кордом. Корд первого слоя может отличаться от корда второго слоя, однако использование металлического корда одинакового класса для указанных двух слоев является предпочтительным, когда речь идет о себестоимости производства.

Для покрывающего материала(ов) предпочтительно используются резиновые смеси (возможно также использование определенных пластомеров, в частности, для покрытия элементов из текстильного материала для третьего слоя). Металлические и текстильные усилительные элементы трех слоев пакета согласно изобретению могут быть заделаны в одну резиновую смесь, но могут быть также заделаны в резиновые смеси, отличающиеся по своему составу и/или свойствам, причем первая смесь покрывает металлические элементы, а вторая смесь покрывает текстильные элементы. Металлические элементы первого и второго слоев также могут быть заделаны в две различные резиновые смеси: первая смесь покрывает соответственно радиально верхнюю и нижнюю стороны обоих первых слоев, а вторая смесь образует соответственно нижнюю и верхнюю стороны указанных первых слоев, причем указанная вторая смесь является предпочтительно той смесью, в которую заделаны текстильные элементы третьего слоя.

Признаки настоящего изобретения будут лучше поняты из описания способов выполнения, описанных в виде неограничивающего примера, представленного на прилагаемых чертежах, на которых представляют:

фиг.1 - схематично в разрезе усилительный пакет по первому варианту согласно изобретению,

фиг.2 - аналогичным образом усилительный пакет по другому варианту,

фиг.3 - меридиальный разрез пневматической шины для строительной техники, включающей защитные слои согласно изобретению,

фиг.4 - весьма схематично и в качестве примера совокупность машин и инструментов, используемых для изготовления таких слоев.

На фиг.1 представлен вид с разрезом перпендикулярно направлению основных усилительных элементов E₁ и Е₂ пакета N согласно изобретению. Эти элементы E₁ и Е₂ представляют собой металлический, стальной, эластичный корд: эластичным считается корд, который под воздействием силы тяги, равной его разрывному усилию, подвергается относительному удлинению не менее 3%. Элементы E₁ заделаны в резиновую покрывающую смесь M₁ и вместе с этой смесью образуют верхний слой C₁ пакета N. Элементы Е₂ заделаны в резиновую смесь М₂ и вместе с этой смесью образуют нижний слой С₂ пакета N. Элементы E₁ и Е₂ параллельны между собой в каждом слое и в осевом направлении отделены одни от других на постоянный шаг р. Элементы E₁ и E₂ могут быть различными для двух слоев C₁ и С₂: например, корд E₁ данной структуры для слоя C₁ и корд E₂ другой структуры для слоя С₂, но промышленное применение усложняется, когда указанные элементы идентичны. Это относится также к смесям M₁ и М₂. Между двумя слоями C₁ и C₂ находится третий слой С₃ усилительных элементов Е₃, заделанный в резиновую покрывающую смесь М₃. Указанные элементы Е₃ - текстильное полиамидное моноволокно, направление которого перпендикулярно направлению металлических элементов E₁, его нити параллельны между собой в слое С₃ и отделены друг от друга на шаг Р, который может быть 1-, 2-, 4-кратным шагу р. Если обозначить e₁ толщину резиновой смеси M₁, имеющей место на радиально верхних образующих элементов E₁ слоя C₁, и e₂ толщину той же смеси M₁, имеющей место под радиально нижними образующими тех же элементов, то е₂ может быть равно или не равно e₁. Себестоимость производства снижается, если предпочтительно обе толщины e₁ и е₂ равны. В равной мере, если обозначить е₃ и e₄ толщины смеси М₃ соответственно на верхних образующих и под нижними образующими элементов Е₃ промежуточного слоя С₃, то предпочтительно иметь е₃=e₄. Наоборот, е₃ и е₄ обычно отличаются от e₁ и е₂ ввиду того, что покрывающая смесь М₃ обычно отличается от смеси M₁ по своему составу, хотя и полностью совместима со смесью M₁ с точки зрения адгезии между смесями, будь то в вулканизированном или невулканизированном состоянии.

Усилительный пакет N, показанный на фиг.2, отличается от пакета на фиг.1 главным образом по следующим параметрам:

- слои покрывающей смеси M₁, M₂ соответственно под нижними составляющими элементов E₁ верхнего слоя C₁ и на верхних составляющих элементов E₁ нижнего слоя C₂ отсутствуют, в связи с тем, что указанные элементы E₁ находятся в непосредственном контакте со слоем покрывающей смеси М₃,

- если металлические элементы E₁ имеют те же свойства и структуру, что и элементы на фиг.1, то текстильные элементы Е₃ в описанном и показанном на фиг.2 примере представляют собой текстильный корд из ароматического полиамидного волокна, который по своему составу более гибкий, чем моноволокно, и благодаря приблизительно одинаковому диаметру и под воздействием давления, осуществляемого двумя валками каландра для изготовления усилительного пакета, обеспечивает взаимопроникновение металлических элементов E₁ с уменьшением толщины пакета N и появлением рифленой формы для промежуточного слоя С₃.

На фиг.3 усилительный пакет N из трех слоев C₁, С₂, С₃ образован защитными пакетами 33 или 34 описанной ниже пневматической шины, используемой в гражданском строительстве. Упомянутая пневматическая шина типоразмера 18.00-33 ХК состоит из каркасного усиления, включающего один единственный слой 1 нерастяжимого радиального металлического, стального корда, закрепленного в каждом борту обычно путем заворота вокруг бортового кольца 2, для образования витков 10 каркасного усиления, концы которых расположены примерно на уровне половины высоты боковин 5. Между этим каркасным усилением 1 и протектором 4 расположено усиление 3 по короне, включающее первое так называемое рабочее усиление, состоящее по меньшей мере из двух слоев 31 и 32 нерастяжимого металлического корда, параллельного между собой в каждом слое, перекрещивающегося нитями слоя 31 со слоем 32 и образующего с окружным направлением углы, равные соответственно 34° и 20°. Радиально внутри указанное рабочее усиление 3 дополняется «фреттажным» усилением 36 каркаса 1, которое представлено в виде ограничительного блока 36 из двух слоев 360 и 361 нерастяжимого металлического корда, ориентированного относительно окружного направления под углом 8°, то есть меньшим, чем наименьший угол корда рабочих слоев, при этом осевые ширины указанных «фреттажных» слоев 360 и 361 сравнительно меньше осевых ширин рабочих слоев 31 и 32.

Радиально снаружи усиливающего рабочего слоя 31, 32 расположено защитное усиление, состоящее в описанном примере из двух защитных пакетов 33 и 34, при этом каждый из указанных пакетов представляет собой усилительный пакет N, включающий три слоя C₁, С₂, С₃. Слои C₁ и С₂ идентичны и состоят из эластичного металлического корда, заделанного в смесь M₁ на основе натурального каучука. Слой С₃ состоит из полиамидного моноволокна, заделанного в ту же смесь M₁. Осевая ширина этих двух защитных пакетов 33 и 34 такая, что осевая ширина радиально самого внутреннего защитного пакета 33 больше осевой ширины радиально самого внутреннего рабочего слоя 31, а осевая ширина радиально самого наружного защитного пакета 34 больше осевой ширины радиально самого наружного рабочего слоя 32.

Применение таких защитных пакетов обеспечило очень значительный выигрыш в прочности на порезы вовсе без ущерба в отношении ударной прочности и прочности на проколы: за одинаковое число часов обкатки по каменистому грунту число порезов, отмеченных на последнем защитном пакете 34, было приблизительно меньше в 1,5 раза, число порезов, отмеченных на самом внутреннем защитном слое 33, было меньше в 4 раза, и в то время как в контрольной пневматической шине (с обычными защитными слоями) отмечены порезы на рабочем слое 32, слой 32 тестируемой пневматической шины не содержит ни единой царапины. Следует добавить, что на рабочем слое 32 контрольной пневматической шины наблюдаются многочисленные следы окисления, в то время как соответствующий слой тестируемой пневматической шины совершенно не затронут.

Совокупность машин, необходимых для изготовления слоя согласно изобретению, простая и общеизвестная. Что касается фиг.4, то третий слой С₃ изготовляют, предварительно поместив одновременно между двумя валками 104 и 105 каландра, во-первых, ряд текстильных элементов Е₃, намотанных на бобине 101, и, во-вторых, два слоя или пленки покрывающей смеси М₃. С валков 104 и 105 сходит слой С₃, который сразу же разрезается на резальной машине 106, в описанном примере перпендикулярно направлению каландрования, то есть направлению элементов Е₃. Полученные куски сразу же стыкуются на стыковочной машине 107 для формования слоя С₃, элементы которого перпендикулярны направлению каландрования на каландре 104, 105, и слой С₃ наматывается на бобину 110. Указанная бобина 110 выпускает ленту одновременно с металлическими элементами E₁, Е₂ (намотанными на бобинах 109 и 111) и слоями покрывающих смесей M₁, М₂, которые сходят с валков 113 и 114, при этом каландр состоит главным образом из валков 115 и 116, с которых сходит усилительный пакет N, который затем наматывается на валок 117.

Изобретение относится к конструкции автомобильных шин и предназначено, в частности, для машин, используемых в строительстве. Усилительный пакет N пневматической шины сформирован из усиливающего элемента, заделанного в покрывающие материалы, и включает первый C₁ и второй С₂ слои металлических элементов E₁, Е₂, параллельных между собой и заделанных в покрывающие материалы M₁, М₂, и между этими двумя слоями C₁ и С₂ третий слой С₃ элементов Е₃, выполненный из текстильного материала и заделанный в покрывающий материал М₃, при этом указанные текстильные элементы Е₃ ориентированы относительно элементов Е₁ и Е₂ под углом в пределах от 70° до 110°. В результате повышается прочность шин. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Усилительный пакет N пневматической шины, сформированный из усиливающего элемента, заделанного в покрывающие материалы, отличающийся тем, что включает первый C₁ и второй С₂ слои металлических элементов Е₁, Е₂, параллельных между собой и заделанных в покрывающие материалы М₁, М₂, и между этими двумя слоями C₁ и С₂ третий слой С₃ элементов Е₃, выполненный из текстильного материала и заделанный в покрывающий материал М₃, при этом указанные текстильные элементы Е₃ ориентированы относительно элементов E₁ и Е₂ под углом в пределах 70 - 110°.2. Усилительный пакет по п.1, отличающийся тем, что текстильный материал представлен ароматическим полиамидом.3. Усилительный пакет по п.2, отличающийся тем, что текстильные элементы Е₃ представлены моноволокном.4. Усилительный пакет по п.1, отличающийся тем, что металлические элементы Е₁ и Е₂ представляют собой так называемый эластичный стальной корд, идентичный для первого и второго слоев C₁ и С₂.5. Усилительный пакет по п.4, отличающийся тем, что резиновые смеси M₁, М₂, М₃ имеют идентичный состав.6. Усилительный пакет по п.4, отличающийся тем, что смеси M₁ и М₂ имеют идентичный состав, а смесь М₃ имеет другой состав.7. Пневматическая шина с радиальным каркасным усилением (1) и радиально выше усилением по короне (3), включающим по меньшей мере один так называемый защитный пакет (33, 34), отличающаяся тем, что указанный пакет (33, 34) представляет собой усилительный пакет N по одному из пп.1-6.