Изобретение относится к шине с радиальным усилением каркаса, предназначенной для оснащения тяжелого транспортного средства, такого как транспортные машины или строительно-дорожные машины. В частности, оно относится к шине, имеющей осевую ширину, превышающую 37 дюймов.
Шина данного типа, обычно предназначенная для того, чтобы нести большие нагрузки, содержит радиальную усилительную часть каркаса и усилительную часть коронной зоны, состоящую, по меньшей мере, из двух рабочих слоев коронной зоны, которые образованы нерастяжимыми усилительными элементами, при этом усилительные элементы одного слоя перекрещиваются с усилительными элементами другого слоя, образуя равные или неравные углы, составляющие от 10° до 45° относительно окружного направления.
Усилительные части коронных зон шин с радиальным кордом, в частности, что касается очень больших шин, подвергаются резко выраженным деформациям, которые приводят к возникновению продольных и поперечных напряжений сдвига между краями двух перекрещивающихся слоев (продольное напряжение сдвига больше поперечного напряжения сдвига, когда корды перекрещивающихся слоев расположены под небольшими углами относительно окружного направления) одновременно с напряжением, вызывающим разделение слоев, то есть радиальным напряжением, приводящим к тенденции отделения краев двух слоев друг от друга в радиальном направлении. Указанные напряжения главным образом вызваны внутренним давлением в шине, следствием которого является то, что так называемое давление в поясе между усилительной частью каркаса и усилительной частью коронной зоны обуславливает тенденцию расширения указанной усилительной части коронной зоны в окружном направлении. Кроме того, указанные напряжения обусловлены нагрузкой, которую несет шина во время движения, как только образуется поверхность контакта между грунтом и шиной. Кроме того, указанные напряжения возникают из-за угла проскальзывания шины во время движения. Эти напряжения приводят к образованию трещин в резиновой смеси, примыкающей к концу самого короткого слоя, и эти трещины распространяются через указанную смесь, оказывая отрицательное воздействие на срок службы усилительной части коронной зоны и, следовательно, на срок службы шины.
Явное увеличение срока службы было достигнуто путем использования в усилительной части коронной зоны, по меньшей мере, одного защитного слоя коронной зоны, имеющего осевую ширину, превышающую ширину самого широкого рабочего слоя в осевом направлении.
Термин "осевое" означает направление, параллельное оси вращения шины, а термин "радиальное" означает направление, пересекающее ось вращения шины и перпендикулярное ей. Ось вращения шины представляет собой ось, вокруг которой шина вращается при обычном использовании. Окружная (экваториальная) средняя плоскость представляет собой плоскость, перпендикулярную к оси вращения шины и делящую шину на две половины. Радиальная плоскость - это плоскость, в которой проходит ось вращения шины.
Другое решение, подобное описанному в патенте Франции 2421742, заключается в более благоприятном распределении напряжений, которые приводят к отделению рабочих слоев коронной зоны друг от друга и которые возникают из-за угла проскальзывания шины, путем увеличения количества рабочих слоев.
Существенное увеличение количества рабочих слоев также имеет недостатки, в частности в центре усилительной части коронной зоны, где число слоев оказывает непосредственное влияние на жесткость коронной зоны шины при изгибе. Результатом увеличения данной жесткости является то, что удары о коронную зону шины, такие, какие имеют место, в частности, когда шина перемещается по большим камням, могут привести к непоправимым повреждениям шины в результате этой увеличенной жесткости.
Кроме того, в WO 00/54992 в качестве способа избежания данного недостатка было предложено создавать рабочую усилительную часть коронной зоны, состоящую, по меньшей мере, из трех непрерывных рабочих слоев и, по меньшей мере, из одного половинного слоя с обеих сторон экваториальной средней плоскости, при этом данный половинный слой расположен между краями, по меньшей мере, двух соседних в радиальном направлении, непрерывных рабочих слоев, и при этом особым признаком его является, в частности, то, что он образует угол относительно окружного направления, который больше 25° и на 5°-15° больше наибольшего из углов, которые образуют непрерывные рабочие слои. Результаты, которые были получены с конструкцией данного типа, были исключительно хорошими для размеров шин, подвергнутых испытаниям.
При выполнении исследований и, в частности, исследований, связанных с изготовлением шин большего размера, в частности шин, осевая ширина которых превышает 50 дюймов, было стремление определить конструкцию коронной зоны для шин для тяжелых транспортных средств, которая позволяет обеспечить достаточную эксплуатационную долговечность, в частности, путем улучшения параметров жесткости в окружном и поперечном направлениях для ограничения напряжений сдвига при сохранении упругости коронной зоны.
Эта цель была достигнута в соответствии с изобретением с помощью шины для тяжелого транспортного средства, содержащей радиальную усилительную часть каркаса, в радиальном направлении окруженную рабочей усилительной частью коронной зоны, состоящей, по меньшей мере, из двух непрерывных рабочих слоев коронной зоны, образованных металлическими усилительными элементами, при этом металлические усилительные элементы одного слоя перекрещиваются с металлическими усилительными элементами следующего слоя, образуя углы α, α', составляющие от 10о до 35о, относительно окружного направления, при этом рабочая усилительная часть коронной зоны заканчивается с каждой стороны окружной (экваториальной) средней плоскости, по меньшей мере, двумя половинными слоями, металлические усилительные элементы которых образуют углы β, β', превышающие наименьший из углов α, α', относительно окружного направления, при этом половинный слой, проходящий в осевом направлении дальше всего наружу, находится в контакте с самым широким в осевом направлении, непрерывным рабочим слоем коронной зоны, и два половинных слоя закрывают в радиальном направлении аксиально наружный конец самого широкого в осевом направлении, рабочего слоя.
Шина, подобная описанной выше и выполненная согласно изобретению, то есть имеющая усилительную часть коронной зоны, подобную описанной, позволяет увеличить эксплуатационную долговечность шин для тяжелых транспортных средств. Действительно, было установлено, что предложенные конструкции позволяют уменьшить напряжения сдвига при сохранении упругости шины, в частности, в ее коронной зоне, что обеспечивает возможность достижения хорошего сопротивления удару, что, в свою очередь, оказывает благоприятное воздействие на эксплуатационный ресурс шины.
Непрерывные слои и рабочие половинные слои предпочтительно состоят из нерастяжимых металлических усилительных элементов, так что выполнение функции скрепления слоя каркаса кольцевым усилительным элементом обеспечивается с максимально возможной эффективностью.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения, по меньшей мере, один из половинных слоев имеет зону, закрывающую конец самого узкого непрерывного слоя коронной зоны. В соответствии с вариантом осуществления данного типа существует возможность дополнительно улучшить распределение сил в усилительной части коронной зоны в целом путем оптимизации соединения между слоями.
Также предпочтительно, если усилительные элементы одного из половинных слоев будут расположены под углом, по меньшей мере, на 10° превышающим наименьший из углов α, α'. Слой данного типа, в частности, позволяет увеличить жесткость шины в поперечном направлении без оказания отрицательного воздействия на упругость.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения, для повышения жесткости шины в окружном направлении при одновременном увеличении поперечной жесткости усилительные элементы половинных слоев перекрещиваются друг с другом.
В частности, для повышения сопротивления шины порезам и перфорациям само по себе известным образом рабочая усилительная часть коронной зоны заканчивается защитной усилительной частью. Последняя предпочтительно состоит, по меньшей мере, из двух слоев упругих металлических усилительных элементов. В различных вариантах осуществления изобретения предусмотрены защитные слои, образованные лентами, частично перекрывающими друг друга. Какой бы тип защитных слоев ни использовался, используемые упругие усилительные элементы могут представлять собой элементы, расположенные прямолинейно или в форме синусоиды.
По меньшей мере, один из защитных слоев, предпочтительно радиально-внутренний слой, имеет осевую ширину, которая больше наибольшей в аксиальном направлении ширины непрерывных рабочих слоев. Кроме того, предпочтительно, если указанный защитный слой закрывает все непрерывные рабочие слои и рабочие половинные слои.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения радиально-наружный защитный слой имеет аксиально-наружный конец, находящийся между аксиально наружным концом половинного слоя, проходящего в осевом направлении в наименьшей степени далеко наружу, и аксиально-наружным концом самого широкого непрерывного рабочего слоя.
Также предпочтительно, если усилительные элементы защитных слоев перекрещиваются друг с другом.
Другие детали и предпочтительные признаки изобретения станут очевидными из представленного ниже описания приведенных в качестве примеров вариантов осуществления изобретения со ссылкой на фиг.1-4, в которых:
- фиг.1 показывает схематичное радиальное сечение шины для строительно-дорожных машин;
- фиг.2 схематично показывает в радиальном сечении первую конструкцию коронной зоны согласно изобретению;
- фиг.3 схематично показывает в радиальном сечении вторую конструкцию коронной зоны согласно изобретению; и
- фиг.4 схематично показывает в радиальном сечении третью конструкцию коронной зоны согласно изобретению;
Чертежи представлены не в масштабе для упрощения их понимания. Фиг.2-4 показывают только половину конструктивных элементов, которые проходят симметрично относительно оси ХХ', которая показывает окружную (экваториальную) среднюю плоскость шины.
Приведенные значения размеров представляют собой теоретические значения, то есть они представляют собой базовые значения, задаваемые при изготовлении шин; фактические значения могут немного отличаться, в частности, вследствие неопределенности, связанной с процессом изготовления шины данного типа.
Кроме того, что касается углов усилительных элементов слоев, то приведенные значения представляют собой минимальные значения, то есть значения, соответствующие зоне слоя, расположенного ближе всего к центральной оси шины. В действительности угол указанных усилительных элементов изменяется в зависимости от осевого направления шины, в частности из-за формы ее камеры.
На фиг.1 схематично показано радиальное сечение шины 1, обычно используемой для строительно-дорожных машин.
Эта шина 1 представляет собой большую шину, у которой отношение H/S составляет 0,8, где Н представляет собой высоту шины на ободе, а S представляет собой максимальную осевую ширину шины, когда шина установлена на ее рабочем ободе и накачана до рекомендуемого для нее давления.
Эта шина 1 содержит усилительную часть 2 каркаса, состоящую из слоя нерастяжимых металлических кордов, изготовленных из стали, прикрепленных на каждом борту к проволочному сердечнику 3 борта для образования повернутого вверх участка 4, конец которого расположен по существу в месте, соответствующем наибольшей осевой ширине усилительной части 2 каркаса. Усилительная часть 2 каркаса окружена в радиальном направлении слоями 5 и профилями из резиновой смеси 6, а за ними расположена усилительная часть 7 коронной зоны. Указанная усилительная часть 7 коронной зоны обычно состоит, в случае конструкции по фиг.1, с одной стороны, из двух слоев 8, 9, называемых рабочими слоями, и, с другой стороны, из двух защитных слоев 10, 11. Сами рабочие слои 8, 9 состоят из нерастяжимых стальных кордов, проходящих параллельно друг другу в каждом слое 8, 9, и при этом стальные корды одного слоя перекрещиваются со стальными кордами следующего слоя с образованием углов, которые могут составлять от 15° до 45°, относительно окружного направления. Защитные слои 10, 11, как правило, состоят из упругих металлических кордов, изготовленных из стали и проходящих параллельно друг другу в каждом слое 10, 11, при этом металлические корды слоя 10 перекрещиваются с металлическими кордами следующего слоя 11, также образуя углы, которые могут составлять от 15° до 45°. Корды радиально наружного рабочего слоя 9 обычно перекрещиваются с кордами радиально внутреннего защитного слоя 10. В завершение, усилительная часть коронной зоны окружена протектором 12, который присоединен к двум бортам 13 с помощью двух боковин 14.
На фиг.2 схематично показан образованный в соответствии с изобретением пакет слоев 15-22, образующих рабочую усилительную часть 24 коронной зоны шины, при этом данная усилительная часть окружена защитной усилительной частью 23. Усилительная часть каркаса и различные зоны резиновой смеси не показаны на этой фиг.2 или на последующих фигурах для упрощения разъяснения изобретения.
Таким образом, рабочая усилительная часть 24 в первом случае содержит четыре непрерывных в осевом направлении слоя 15, 16, 17 и 18. Эти слои имеют соответствующие теоретические значения L15, L16, L17, L18 ширины, равные 0,40 S0, 0,35 S0, 0,65 S0, 0,25 S0, где S0 - максимальная осевая ширина усилительной части каркаса шины, когда последняя установлена на ее рабочем ободе и накачана до рекомендуемого для нее давления.
Эти четыре непрерывных рабочих слоя образованы из нерастяжимых металлических кордов, которые проходят параллельно друг другу в каждом слое 15-18, при этом металлические корды одного слоя 15, 17 перекрещиваются с металлическими кордами следующего слоя 16, 18, образуя теоретические минимальные углы α15, α16, α17, α18, соответственно равные +15°, -22°, +22° и -22°, относительно окружного направления шины.
Образование рабочей усилительной части коронной зоны завершают в радиальном направлении путем наложения двух половинных слоев 19, 20. Как было разъяснено выше, эти два половинных слоя расположены симметрично относительно окружной (экваториальной) средней плоскости на той части "пакета" шины, которая не показана. Эти два половинных слоя также имеют нерастяжимые металлические корды, которые параллельны друг другу, при этом металлические корды слоя 19 перекрещиваются с металлическими кордами слоя 20 под теоретическими минимальными углами β19, β20, которые соответственно равны -22° и +34°.
Теоретическое осевое расстояние, отделяющее радиальную плоскость от внутреннего конца половинного слоя 19, расположенного ближе всего к указанной окружной (экваториальной) средней плоскости, равно 0,07 S0.
Два половинных слоя 19, 20 проходят в осевом направлении дальше наружу, чем самый широкий в осевом направлении, непрерывный рабочий слой 17 из непрерывных рабочих слоев.
Кроме того, согласно данному варианту осуществления изобретения по фиг.2 половинный слой 19, который представляет собой единственный слой, находящийся в непосредственном контакте с непрерывными рабочими слоями 17, 18, имеет корды, которые перекрещиваются с кордами слоя 17, по отношению к которому половинный слой 19 имеет наибольшую зону перекрытия.
Зоны перекрытия между половинными слоями и непрерывными рабочими слоями, включая зону перекрытия между половинным слоем 19 и наименее протяженным в осевом направлении, непрерывным рабочим слоем 18, являются достаточно большими для обеспечения постоянства действия сил.
В соответствии с другими признаками изобретения половинный слой 19, проходящий дальше всего наружу в осевом направлении, находится в контакте с наиболее протяженным в осевом направлении, непрерывным рабочим слоем 17. Кроме того, два половинных слоя 19, 20 закрывают аксиально наружный конец наиболее протяженного в осевом направлении, непрерывного рабочего слоя 17.
Защитная усилительная часть 23, которая закрывает в радиальном направлении рабочую усилительную часть 24 коронной зоны, образована из двух слоев 21, 22, состоящих из упругих стальных кордов. Эти корды, которые имеют относительное удлинение, составляющее не менее 4% при тяговом усилии, равном разрушающей нагрузке, называют упругими, в то время как корды называют нерастяжимыми, когда их относительное удлинение, измеренное при усилии, равном 10% разрушающей нагрузки, составляет менее 0,2%. Корды одного слоя 21 перекрещиваются с кордами другого слоя 22, образуя теоретические минимальные углы, соответственно равные -24° и +24°, относительно окружного направления. Корды защитного слоя 21, который расположен в радиальном направлении ближе всего к рабочей усилительной части, перекрещиваются с кордами рабочего половинного слоя 20, расположенного в радиальном направлении дальше всего от усилительной части каркаса; в соответствии с другими вариантами осуществления изобретения обеспечивается возможность изменения порядка расположения двух защитных слоев в радиальном направлении, в то время как корды указанных слоев остаются перекрещенными друг с другом.
Осевая ширина самого широкого защитного слоя 21 такова, что он перекрывает осевую ширину рабочей усилительной части 24, то есть он закрывает в радиальном направлении все рабочие слои благодаря его протяженности в осевом направлении. Другими словами, конец самого широкого защитного слоя 21 находится в осевом направлении снаружи по отношению к половинному слою 19.
Аксиально наружный конец самого узкого защитного слоя 22 находится между аксиально наружным концом половинного слоя 20, проходящего в осевом направлении в наименьшей степени далеко наружу, и концом самого широкого непрерывного рабочего слоя 17.
На фиг.3 показано схематичное изображение в радиальном сечении другой усилительной конструкции коронной зоны в соответствии с изобретением. В соответствии с данным вторым вариантом осуществления изобретения пакет имеет слои 25-32, образующие рабочую усилительную часть 33 коронной зоны шины, при этом данная усилительная часть окружена защитной усилительной частью 34. Рабочая усилительная часть 33 содержит четыре непрерывных в осевом направлении слоя 25, 26, 27 и 28. Эти слои имеют соответствующие теоретические значения L25, L26, L27, L28 ширины, равные 0,50 S0, 0,45 S0, 0,55 S0, 0,40 S0, где, как указано выше, S0 - это максимальная осевая ширина усилительной части каркаса шины, когда последняя установлена на ее рабочем ободе и накачана до рекомендуемого для нее давления.
Эти четыре непрерывных рабочих слоя образованы из нерастяжимых металлических кордов, которые проходят параллельно друг другу в каждом слое 25-28, при этом металлические корды одного слоя 25, 27 перекрещиваются с металлическими кордами следующего слоя 26, 28, образуя теоретические минимальные углы α25, α26, α27, α28, соответственно равные +18°, -24°, +20° и -20°, относительно окружного направления шины.
Образование рабочей усилительной части 33 коронной зоны завершают в радиальном направлении путем наложения двух половинных слоев 29, 30. Как было разъяснено выше, эти два половинных слоя расположены симметрично относительно окружной (экваториальной) средней плоскости на той части "пакета" шины, которая не показана. Эти два половинных слоя также имеют нерастяжимые металлические корды, которые параллельны друг другу, при этом металлические корды слоя 29 перекрещиваются с металлическими кордами слоя 30 под теоретическими минимальными углами β29, β30, которые соответственно равны -23° и +34°.
Теоретическое осевое расстояние, отделяющее радиальную плоскость от внутреннего конца половинного слоя 29, расположенного ближе всего к окружной (экваториальной) средней плоскости, равно 0,10 S0.
Защитная усилительная часть 34, которая перекрывает в радиальном направлении рабочую усилительную часть 33 коронной зоны, идентична соответствующей части на фиг.2 и образована слоями 31, 32.
При сравнении с фиг.2 видно, что конструкция на фиг.3 имеет непрерывные рабочие слои, которые являются более широкими, по меньшей мере, что касается слоев 25, 26, 28. Данное конструктивное различие имеет результатом, в частности увеличение поверхностей контакта между непрерывными рабочими слоями и рабочими половинными слоями. Это увеличение поверхностей контакта между слоями позволяет придать шине большее сопротивление силам, возникающим из-за угла проскальзывания.
Эта конструкция также обеспечивает большее сцепление в центральной зоне, чем в случае конструкции по фиг.2.
Кроме того, конструкция, показанная на фиг.3, обеспечивает возможность повышения упругости коронной зоны в центре, поскольку половинный слой 29 проходит дальше от окружной (экваториальной) средней плоскости, чем половинный слой 19 на фиг.2.
На фиг.4 показано схематичное изображение в радиальном сечении третьей конструкции коронной зоны в соответствии с изобретением. В соответствии с данным третьим вариантом осуществления изобретения пакет имеет слои 35-40, образующие рабочую усилительную часть 41 коронной зоны шины, при этом данная усилительная часть оканчивается защитной усилительной частью 42.
Рабочая усилительная часть 41 содержит два непрерывных в осевом направлении слоя 35 и 36. Эти слои имеют соответствующие теоретические значения L35 и L36 ширины, равные 0,45 S0 и 0,65 S0, где, как указано выше, S0 - это максимальная осевая ширина усилительной части каркаса шины, когда последняя установлена на ее рабочем ободе и накачана до рекомендуемого для нее давления.
Эти два непрерывных рабочих слоя образованы из нерастяжимых металлических кордов, которые проходят параллельно друг другу в каждом слое 35 и 36, при этом металлические корды одного слоя 35 перекрещиваются с металлическими кордами следующего слоя 36, образуя теоретические минимальные углы α35 и α36, соответственно равные -15° и +24°, относительно окружного направления шины.
Образование рабочей усилительной части 41 коронной зоны завершают в радиальном направлении путем наложения двух половинных слоев 37, 38. Как было разъяснено выше, эти два половинных слоя расположены симметрично относительно окружной (экваториальной) средней плоскости на той части "пакета" шины, которая не показана. Эти два половинных слоя также имеют нерастяжимые металлические корды, которые параллельны друг другу, при этом металлические корды слоя 37 перекрещиваются с металлическими кордами слоя 38 под теоретическими минимальными углами β37, β38, которые соответственно равны -18° и +34°.
Теоретическое осевое расстояние, отделяющее радиальную плоскость от внутреннего конца половинного слоя 37, расположенного ближе всего к окружной (экваториальной) средней плоскости, равно 0,08 S0. Защитная усилительная часть 42, которая перекрывает в радиальном направлении рабочую усилительную часть 41 коронной зоны, идентична соответствующей части в предыдущих двух примерах и образована слоями 39, 40.
Существенное отличие от двух вышеприведенных примеров заключается в том, что конструкция коронной зоны включает только два непрерывных рабочих слоя. Данный вариант осуществления изобретения позволяет сохранить более высокую упругость в центре коронной зоны шины, чем в предыдущих случаях.
Данные примеры не следует интерпретировать как ограничительные, и существуют многочисленные разновидности вариантов осуществления изобретения. В частности, существует возможность размещения рабочих половинных слоев между непрерывными рабочими слоями. Также можно предусмотреть наличие трех непрерывных рабочих слоев. Кроме того, существует возможность изменения ориентации кордов защитных слоев на противоположную.
Изобретение относится к шине с радиальным усилением каркаса, предназначенной для оснащения тяжелого транспортного средства, такого как транспортные машины или строительно-дорожные машины. В частности, оно относится к шине, имеющей осевую ширину, превышающую 37 дюймов. Шина, согласно изобретению, имеет рабочую усилительную коронную зону, состоящую, по меньшей мере, из двух непрерывных рабочих слоев и заканчивающуюся с каждой стороны окружной (экваториальной) средней плоскости, по меньшей мере, двумя половинными слоями, металлические усилительные элементы которых образуют углы, превышающие наименьший из углов, которые образуют усилительные элементы непрерывных слоев относительно окружного направления. При этом половинный слой, проходящий в осевом направлении дальше всего наружу, находится в контакте с самым широким в осевом направлении, непрерывным рабочим слоем коронной зоны, и два половинных слоя закрывают в радиальном направлении аксиально наружный конец указанного самого широкого в осевом направлении рабочего слоя. В результате увеличивается срок службы шины. 7 з.п. ф-лы, 4 ил.
| US 5111864 А, 12.05.1992 | |||
| Устройство для ориентации ветроколеса на ветер | 1987 |
|
SU1437569A1 |
| Устройство для удаления сердцевины плодов, например, перца | 1937 |
|
SU54992A1 |
