ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ ШИНА С УСИЛЕННОЙ КОНСТРУКЦИЕЙ БОРТА Российский патент 2009 года по МПК B60C15/06 

Изобретение относится к пневматической шине, выполненной с возможностью использования в четырех- и двухколесных транспортных средствах.

В частности, изобретение относится к имеющим высокие рабочие показатели шинам, например, к шинам для автомобилей высокой мощности или, в более общем смысле, к шинам, предназначенным для использования на высоких рабочих скоростях (свыше 200 км/ч) или для использования в экстремальных условиях вождения.

В частности, изобретение относится к шинам высоких рабочих характеристик или ультравысоких рабочих характеристик, и также к шинам, предназначенным для применения в спортивных соревнованиях, таких как трековые гонки и ралли.

Помимо этого, настоящее изобретение относится к шинам для использования в легковых автомобилях с кузовом фургонного типа, которые сочетают в себе характеристики удобства и вместительности обычного грузопассажирского автомобиля с высокими рабочими характеристиками (особенно с точки зрения сильного крутящего момента и высоких скоростей), типичными для высокомощных автомобилей.

Помимо этого, настоящее изобретение относится к шинам для двухколесных транспортных средств, особенно для гоночных или высокомощных мотоциклов.

В частности, настоящее изобретение относится к усовершенствованной конструкции прокладки борта, применяемой в области борта пневматической шины для четырех- и двухколесных транспортных средств.

Шина, как правило, включает в себя: конструкцию каркаса, содержащую: по меньшей мере, один слой каркаса, концы которого сложены назад или прикреплены к двум кольцевым усилительным элементам, т.е. к сердечникам борта; протекторный браслет; конструкцию брекерного пояса, размещенную между конструкцией каркаса и протекторным браслетом; и пару боковин, наложенных на конструкцию каркаса в противоположных по оси положениях.

Та часть шины, которая содержит сердечник борта, называется «бортом» и выполняет функцию прикрепления шины на соответствующем ободе.

Обычно в положении по радиусу снаружи по отношению к упомянутому сердечнику борта борт содержит резиновую полосу, обычно называемую «шнуром-наполнителем борта» или «вершиной борта» и имеющую по существу треугольное поперечное сечение, и проходящую в радиальном направлении наружу от соответствующего сердечника борта.

Шины высоких рабочих характеристик и ультравысоких рабочих характеристик для спортивных гоночных машин обычно имеют жесткие боковины, чтобы выдерживать соответствующие боковые усилия, возникающие, например, при движении на высокой скорости на повороте или в экстремальных условиях вождения, например, при движении на пределе сцепления с дорогой.

Техническое решение, которое можно использовать для увеличения жесткости боковины шины, заключается в увеличении площади борта путем наращивания высоты борта, т.е. продолжения борта по боковине шины.

Но это решение не обеспечивает получения боковины шины со степенью жесткости, требуемой для упоминаемых выше применений, так как обеспечиваемая этим бортом жесткость в основном имеет механические свойства резиновой смеси шнура-наполнителя борта.

При этом чрезмерное увеличение высоты борта отрицательно сказывается на комфортность при движении, делая шину несоответствующей для высокомощных или ультравысокомощных применений.

Причем, если шина имеет высокий борт (т.е. борт, в значительной степени проходящий по боковине шины), то напряжения, возникающие внутри каркаса шины, невозможно удовлетворительным образом модулировать по его профилю. Вследствие этого в области борта могут возникнуть нежелательные зоны концентрации напряжений, которые обусловят отслоения между слоем каркаса и шнуром-наполнителем борта.

Еще одно техническое решение, обычно используемое для увеличения жесткости боковины и не вызывающее упоминаемые выше недостатки, заключается в обеспечении борта усилительным слоем, обычно известным под названием «прокладка борта».

Прокладка борта представляет собой усилительный слой, опоясывающий соответствующий сердечник борта, по меньшей мере, с частичным заключением его в себе; при этом упомянутый усилительный слой расположен между слоем каркаса и узлом сердечника/шнура-наполнителя борта. Обычно прокладка борта контактирует с упомянутым слоем каркаса и узлом борта.

Обычно прокладка борта состоит из множества удлиненных усилительных элементов, встроенных в эластомерную основу, причем упомянутые усилительные элементы выполнены из текстильных материалов (например, из ароматического полиарамида или гидратцеллюлозного волокна) или из металлических материалов (например, из стального корда).

Помимо этого, при движении область борта подвергается циклическим изгибам, которые являются причиной увеличения нагревания, которое может привести к отделению друг от друга примыкающих друг к другу компонентов в этой области, в частности, к отделению завернутых вверх концов слоя каркаса от прилегающих элементов конструкции шины.

Если шина имеет прокладку борта, то упоминаемое выше увеличение нагревания можно целесообразным образом уменьшить, и для борта шины можно будет обеспечить теплостойкость. В основном это объясняется тем обстоятельством, что относительные перемещения бортовой области ограничиваются наличием прокладки борта, которая также выполняет функцию ограничивающего борт элемента.

В документе US 2003/0034108 описана шина, имеющая: усиление коронной зоны, над которой находится протектор, причем упомянутый протектор соединен при помощи двух боковин с двумя бортами, между которыми проходит, по меньшей мере, один слой усиления каркаса, закрепленный внутри каждого борта посредством его опоясывания вокруг кольцевого элемента, предел прочности на разрыв которого меньше предела прочности проволочного сердечника борта обычной шины того же размера; и узел, по меньшей мере, из двух слоев усиления борта, которые контактируют с кольцевым элементом и состоят из усилительных элементов, параллельных друг другу в каждом слое и пересекающихся от одного слоя к другому, образуя угол α, соответствующий зависимости 0°<α15°. Согласно этому документу кольцевой элемент имеет предел прочности на разрыв от 3 до 5 раз более высокий, чем напряжение, придаваемое усилению каркаса рекомендованным давлением накачивания, и удлинение при разрыве которого составляет от 2% до 6%; причем все слои усиления борта имеют прочность на разрыв, которая в 0,5 раза - 1 раз превышает предел прочности на разрыв кольцевого элемента; и совокупность пределов прочности на разрыв кольцевого элемента и узла усилительных слоев в 6-8 раз выше напряжения, придаваемого усилению каркаса. Согласно упомянутому документу слои усиления борта сформированы из корда из ароматического полиамида.

В документе US 2001/0018941 описана шина, в частности, шина для тяжелого транспортного средства, имеющая высоту Н на ее ободе, содержащая, по меньшей мере, одно радиальное усиление каркаса, сформированное, по меньшей мере, из одного слоя растяжимых элементов усиления и прикрепленное в каждом борте к проволочному сердечнику борта с образованием заворота, конец которого расположен на радиальном расстоянии HRNC от основания D проволочного сердечника борта. Каждый борт усилен, по меньшей мере, следующими двумя дополнительными усилительными обмотками: а) по меньшей мере одной первой обмоткой, которая сформирована из радиальных металлических усилительных элементов; и б) по меньшей мере, одной второй обмоткой, сформированной из металлических элементов, которые образуют по периферии угол 0^о<α15^о. В меридиональном сечении первая усилительная обмотка сформирована, по меньшей мере, из одного слоя нерастяжимых элементов, которые опоясывают закрепляющий проволочный сердечник усиления каркаса на внутренней стороне упомянутого усиления каркаса, в результате чего образуются два корда. Внутренняя по оси жила, расположенная между радиально нижним концом А своего радиально верхнего края, прилегающего к усилению каркаса, и ее точкой касания Т закрепляющего проволочного сердечника борта, следует по прямолинейной траектории АТ, называемой «самым коротким путем»; и ее верхний в радиальном направлении конец расположен в радиальном положении на расстоянии HLI от основания D проволочного сердечника борта, составляющим от 0,216 до 0,432 высоты Н. В наружном по оси корде, который расположен по оси внутри заворота вверх усиления каркаса, его радиально верхний конец по радиусу ближе к оси вращения, чем конец заворота вверх усиления каркаса; и расстояние HLE между упомянутым концом основания D проволочного сердечника борта составляет от 0,2 до 0,8 высоты HRNC заворота вверх усиления каркаса. Вторая намотка элементов наклонена относительно радиального направления, не опоясывает закрепляющий проволочный сердечник борта и расположена по оси снаружи заворота вверх усиления каркаса. Металлические элементы усиления упомянутых первой и второй намоток сформированы из радиальных металлических кордов или жгутов.

Заявитель обнаружил, что на высокой скорости и в гоночных автомобилях необходима пневматическая шина, которая сможет выдерживать соответствующие напряжения, особенно боковые напряжения, возникающие на высокой скорости и/или в экстремальных условиях вождения, таких как резкие маневры, обычно выполняемые в трековых гонках или ралли.

Заявитель, в частности, выявил необходимость создания пневматической шины, имеющей усиленный борт, подходящий для обеспечения нужной конструкционной прочности, требуемой для упоминаемых выше применений, и без отрицательных последствий для поведения шины при вождении.

Заявитель также обнаружил, что конструкционные изменения в бортовой области шины, выполняемые в целях снижения сопротивления качению шины путем уменьшения напряжений и относительных деформаций в упомянутой области, обычно увеличивают жесткость конструкции борта, при этом становясь причиной значительного ухудшения характеристик комфортности при вождении.

Поэтому настоящее изобретение направлено на модифицирование области борта шины, в частности, прокладки борта, для обеспечения упоминаемой выше необходимой конструкционной прочности, в сочетании со степенью гибкости, обеспечивающей желательные характеристики поведения шины и комфортности при вождении.

Заявитель обнаружил, что упомянутые результаты можно достигнуть путем создания борта шины с прокладкой борта, удлиненные усилительные элементы которой являются металлическими и содержат предварительно сформированные нитеобразные элементы небольшого диаметра от 0,05 мм до 0,25 мм.

Согласно настоящему изобретению каждый удлиненный усилительный элемент прокладки борта является металлическим кордом, содержащим множество (по меньшей мере, два) нитеобразных элемента, причем, по меньшей мере, один из этих нитеобразных элементов является предварительно сформированным.

В этом описании термин «удлиненный предварительно сформированный усилительный элемент» указывает усилительный элемент, содержащий, по меньшей мере, один предварительно сформированный нитеобразный элемент.

Заявитель выяснил, что хорошие свойства механического сопротивления придаются прокладке борта за счет использования металлических усилительных элементов; и при этом высокие характеристики гибкости обеспечиваются за счет предварительного формирования, по меньшей мере, одного нитеобразного элемента небольшого диаметра удлиненных усилительных элементов, при этом упомянутая значительная гибкость типична для усилительной ткани из текстильного материала.

Поэтому заявитель определил, что при использовании удлиненных предварительно сформированных усилительных элементов небольшого диаметра в качестве усилительных элементов прокладки борта можно получить прокладку борта высокой прочности, типичную для полуфабриката, содержащего металлические усилительные элементы, и обеспечить высокую гибкость, типичную для полуфабриката, содержащего текстильные усилительные элементы.

Заявитель установил, что упоминаемое выше сочетание является очень важным для прокладки борта.

Действительно, поскольку прокладка борта используется для повышения жесткости бортовой области, то важно обеспечить борт шины при помощи полуфабриката, прочность которого достаточна для обеспечения этого результата.

Также очень важно обеспечить прокладке борта хорошую гибкость, чтобы при изготовлении шины можно было удобным образом и правильно выполнить нанесение прокладки борта, и чтобы прокладка борта точно соответствовала наружному профилю узла сердечника/шнура-наполнителя борта.

Если прокладка борта является очень жесткой и не может должным образом опоясывать сердечник борта, то некоторое количество может оставаться захваченным между узлом сердечника/шнура-наполнителя борта и прокладкой борта. Присутствие воздуха и, следовательно, кислорода, которые могут контактировать с металлическими усилительными элементами прокладки борта, необходимо исключить так как в борте шины могут возникнуть нежелательные явления коррозии.

Помимо этого, гибкость прокладки борта целесообразна также и с производственной точки зрения, поскольку: а) изготовление прокладки борта можно выполнить при помощи того же оборудования, что и для каландрования и резки, обычно применяемых для текстильных материалов; б) нанесение прокладки борта при изготовлении шины выполняется очень удобным образом, т.к. заворачиванию вверх прокладки борта вокруг узла сердечника/шнура-наполнителя борта способствует гибкость прокладки борта.

Заявитель также установил, что гибкость прокладки борта согласно изобретению положительно способствует боковому (поперечному) сцеплению шины с дорогой, особенно в случае шин высокомощных автомобилей или мотоциклов.

Обычно поперечное сцепление автомобильных шин с дорогой более выражено на ведущих колесах, особенно в автомобилях заднего привода с высокомощными двигателями; при этом упомянутые автомобили обычно имеют шины небольшого профиля, очень крупные и жесткие, с очень узкой по периферии и широкой в осевом направлении шины площадью отпечатка на полотне пути, чтобы обеспечить высокие рабочие характеристики, особенно на сухой проезжей части.

Отсутствие поперечного сцепления шины с дорогой неблагоприятно влияет на тяговое усилие при выходе из поворота и является причиной потери сцепления с дорогой задней оси автомобиля, и также отрицательно влияет на поперечную устойчивость автомобиля в экстремальных условиях вождения, например, в трековых гонках или ралли.

Помимо этого, спортивным автомобилям-фургонам на легковом шасси, число которых на автомобильном рынке значительно увеличивается, обычно необходимо поперечное сцепление с дорогой, которое должно быть даже выше, чем необходимое для автомобилей с высокомощными двигателями. Это объясняется тем фактом, высокие рабочие характеристики и иногда очень высокие рабочие характеристики (особенно на асфальтированных дорогах) нужно обеспечить для автомобилей, имеющих большие объемы и центр тяжести, высокий по отношении к поверхности дороги.

Что касается двухколесных транспортных средств, то отсутствие поперечного сцепления отрицательно сказывается на поперечной устойчивости транспортного средства, особенно при прохождении водителем поворота, в частности, на высоких скоростях.

Как указано выше, согласно настоящему изобретению диаметр предварительно сформированных металлических нитеобразных элементов прокладки борта выбран небольшим, например, от 0,05 мм до 0,25 мм.

Заявитель установил, что использование тонких (т.е. с небольшими диаметрами) предварительно сформированных металлических нитеобразных элементов в качестве усилительных элементов для прокладки борта позволяет уменьшить вес прокладки борта и повысить гибкость прокладки борта, чтобы осуществить упоминаемые выше преимущества.

Также заявитель установил, что прокладка борта согласно изобретению имеет необработанную клейкость, превышающую клейкость прокладки борта известного уровня техники, например, клейкость прокладок борта, усилительные элементы которых выполнены из металлических или текстильных материалов.

Необработанная клейкость прокладки борта указывает степень слипания между необработанной резиновой смесью и металлическими нитеобразными элементами, формирующими прокладку борта.

Поэтому при работе с прокладкой борта при ее нанесении при изготовлении шины упомянутые прокладки борта можно растягивать, предпочтительно в направлении, поперечном металлическим нитеобразным элементам, причем без риска отделения усилительных элементов от необработанной резины.

Это отделение нужно исключить, поскольку оно может обусловить проявления коррозии и формирование критических участков внутри борта шины, в которой металлические элементы, не имеющие резинового покрытия, могут выступать из борта, причем это является дефектом, вследствие которого шина отбраковывается.

Заявитель также обнаружил, что прокладка борта согласно настоящему изобретению проявляет очень хорошую приклеиваемость вулканизированной резиновой смеси к металлическим нитеобразным элементам, даже после старения (причем этот аспект способствует исключению проявлений коррозии), и значительное взаимное проникновение предварительно сформированных нитеобразных элементов корда (или не сформированных предварительно нитеобразных элементов в предварительно сформированные нитеобразные элементы, если корд выполнен из предварительно сформированных и не сформированных предварительно нитеобразных элементов), в результате чего такие нежелательные явления, как изнашивание конца корда или закручивание концевой части корда, не возникают при отрезке корда.

Согласно первому объекту настоящего изобретения создана пневматическая шина, содержащая: пару отстоящих по оси кольцевых усилительных элементов; конструкцию каркаса, содержащую, по меньшей мере, один слой каркаса, проходящий между упомянутыми кольцевыми усилительными элементами и прикрепленный на противоположных по оси концевых частях к соответствующему одному из упомянутых кольцевых усилительных элементов, при этом каждая осевая концевая часть завернута сверху вокруг упомянутых кольцевых усилительных элементов; пару шнуров-наполнителей борта, каждый из которых расположен по радиусу снаружи соответствующего кольцевого усилительного элемента; по меньшей мере, одну прокладку борта, по меньшей мере частично заключающую в себе соответствующий кольцевой усилительный элемент и шнур-наполнитель борта, причем упомянутая прокладка борта содержит множество по существу взаимно параллельных удлиненных усилительных элементов; протекторный браслет, проходящий по периферии вокруг упомянутой конструкции каркаса; конструкцию брекерного пояса, по периферии расположенную между упомянутой конструкцией каркаса и упомянутым протекторным браслетом; и по меньшей мере, одну пару боковин, нанесенных на упомянутую конструкцию каркаса в противоположных по оси положениях; характеризующаяся тем, что упомянутые удлиненные усилительные элементы содержат, по меньшей мере, один предварительно сформированный нитеобразный металлический элемент, диаметр которого составляет от 0,05 до 0,25 мм.

Каждый удлиненный усилительный элемент предпочтительно является металлическим кордом, имеющим, по меньшей мере, один предварительно сформированный металлический нитеобразный элемент, причем остальные нитеобразные элементы, формирующие, по меньшей мере, один корд, не являются элементами предварительно сформированными.

Согласно еще одному варианту осуществления каждый удлиненный усилительный элемент является металлическим кордом, все нитеобразные элементы которого сформированы предварительно. До выполнения этого предварительного формирования нитеобразные элементы должны иметь прямую конфигурацию.

Деформация предварительно сформированных нитеобразных элементов, предпочтительно, является компланарной. То есть каждый предварительно сформированный нитеобразный элемент находится в плоскости.

Упомянутые нитеобразные элементы, предпочтительно, сформированы предварительно, и следовательно, они принимают волнистую конфигурацию, в результате чего они не имеют острых краев и/или прерывистостей кривизны по своей длине. Упомянутый признак особо целесообразен, т.к. отсутствие упомянутых острых краев/углов неблагоприятно сказывается при увеличении разрушающей нагрузки нитеобразных элементов.

Особо предпочтительным является предварительное формирование в соответствии с по существу синусоидальными волнистостями. Упомянутые синусоидальные волнистости имеют длину волны от 2,5 мм до 30 мм, и более предпочтительно - от 5 мм до 25 мм. Упомянутые синусоидальные волнистости предпочтительно имеют амплитуду волны от 0,12 мм до 1 мм. Упоминаемые выше пределы длины и амплитуды волны можно измерять непосредственно на непрорезиненном резиновом элементе до его введения в шину или установки на готовую (вулканизированную) шину. Упомянутые параметры можно измерить на нитеобразном элементе при помощи увеличительной линзы и градуированной шкалы (например, при помощи градуированной линейки). Если анализируется готовая (или вулканизированная) шина, то необходимо извлечь прокладку борта из шины и удалить из нее прорезинивающий состав при помощи соответствующих растворителей, например, путем обработки дихлорбензолом при 100°С, по меньшей мере, в течение 12 часов.

В альтернативном варианте осуществления деформация имеет форму, которая является, например, спиральной, а не компланарной.

Для получения предварительно сформированного нитеобразного элемента согласно настоящему изобретению можно использовать любой из способов, известных в данной области техники, например, можно использовать имеющие зубчатые колеса устройства, такие как раскрытое в патенте США №5581990, или устройство согласно международной публикации заявки WO 00/393385. Упомянутое устройство содержит пару шкивов, каждый из которых имеет множество торцевых выступов, зацепляющихся друг с другом на заданной протяженности, чтобы одновременно создавать осевую деформацию и гибкую деформацию в нитеобразном элементе, перемещаемом по пространству между выступами первого шкива и соответствующими выступами второго шкива. Упомянутое зацепляющее действие можно выполнить в результате перемещения упомянутой пары шкивов, вращаемых упомянутым нитеобразным элементом.

Удлиненные усилительные элементы предпочтительно по существу равномерно распределены в прокладке борта, т.е. осевой интервал между следующими друг за другом единичными удлиненными усилительными элементами является по существу постоянным.

Как указано выше, прокладка борта расположена между радиально наружным слоем каркаса и узлом сердечника/шнура-наполнителя борта, и опоясывает сердечник борта, заключая в себе, по меньшей мере, частично сердечник борта и шнур-наполнитель борта.

Более подробно, прокладку борта можно рассматривать как сформированную центральной частью, которая контактирует с соответствующим сердечником борта, и двумя ножками, которые проходят от соответствующих концов центральной части и контактируют со шнуром-наполнителем борта.

В данном описании термин «наружный конец прокладки борта» обозначает конец прокладки борта, который относится к наружной по оси ножке прокладки борта; и термин «внутренний конец прокладки борта» обозначает прокладку борта, который относится к внутренней по оси ножке прокладки борта.

Согласно изобретению концы прокладки борта предпочтительно смещены (имеют шахматное расположение) друг от друга таким образом, что один конец более удлинен в направлении боковины шины, чем другой конец.

Тем самым обеспечиваются два разных технических решения: а) при выполнении внутреннего смещения: внутренняя ножка продлена больше, чем наружная ножка; и б) при выполнении наружного смещения: наружная ножка прокладки борта продлена больше, чем внутренняя ножка.

Заявитель также установил, что предварительно сформированные металлические нитеобразные элементы, используемые в прокладке борта согласно настоящему изобретению, обладают широким диапазоном упругости и значительным удлинением при разрыве после вулканизации шины.

Этот аспект изобретения особо целесообразен, т.к. шина согласно настоящему изобретению имеет более высокую циклическую усталостную прочность, чем шина с прокладкой борта согласно известному уровню техники.

Согласно еще одной особенности настоящего изобретения борт шины имеет еще один усилительный слой, известный под названием «бортовая лента» и повышающий жесткость борта.

Бортовая лента содержит множество удлиненных усилительных элементов, встроенных в эластомерную основу и обычно выполняемых из текстильных материалов (например, ароматический полиарамид или гидратцеллюлозное волокно) или из металлических материалов (например, из стального корда).

Согласно настоящему изобретению бортовая лента имеет металлические удлиненные усилительные элементы, которые содержат предварительно сформированные нитеобразные элементы небольшого диаметра, как упоминалось ранее со ссылкой на прокладку борта.

Бортовая лента может также находиться во многих положениях внутри борта и/или боковины шины.

Бортовая лента предпочтительно расположена между прокладкой борта и слоем каркаса. Согласно упомянутому варианту осуществления положение бортовой ленты может соответствовать внутренней ножке прокладки борта. Ниже бортовая лента может находиться в положении, соответствующем наружной ножке прокладки борта.

Как вариант, бортовая лента находится в положении, которое является по оси наружным по отношению к слою каркаса, при этом проходя вблизи наружной ножки прокладки борта. Согласно еще одному варианту осуществления бортовая лента находится в положении, внутреннем по оси по отношению к слою каркаса, при этом проходя вблизи внутренней ножки прокладки борта.

Если шина имеет два слоя каркаса, то бортовая лента может находиться между упомянутыми слоями каркаса. Бортовая лента предпочтительно расположена между слоями каркаса вблизи внутренней ножки прокладки борта. Как вариант, бортовая лента расположена между слоями каркаса вблизи наружной ножки прокладки борта.

Как вариант, бортовая лента находится в положении, наружном по оси по отношению к слоям каркаса, при этом проходя вблизи наружной ножки прокладки борта. Согласно еще одному варианту осуществления, бортовая лента находится в положении, внутреннем по оси по отношению к слоям каркаса, при этом проходя вблизи внутренней ножки прокладки борта.

Бортовая лента предпочтительно начинается в соответствии с наружной по радиусу частью сердечника борта, проходит по профилю периметра шнура-наполнителя борта и оканчивается в соответствии с боковиной шины.

Как вариант, бортовая лента может проходить по боковине шины вплоть до концов конструкции брекерного пояса.

Дополнительные признаки и преимущества поясняются со ссылкой на подробное описание примера шины согласно настоящему изобретению. Приводимое ниже описание выполнено со ссылкой на прилагаемые чертежи, приводимые только в качестве примера, на которых:

Фиг.1 - частичное поперечное сечение шины автомобиля согласно настоящему изобретению;

Фиг.2 - предварительно сформированный нитеобразный элемент, который можно использовать в прокладке борта согласно настоящему изобретению;

Фиг.3 - частичное поперечное сечение мотоциклетной шины согласно настоящему изобретению;

Фиг.4 - частичное поперечное сечение автомобильной шины с бортовой лентой согласно настоящему изобретению;

Фиг.5 - частичное поперечное сечение автомобильной шины с бортовой лентой согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения; и

Фиг.6-12 - сравнение результатов, полученных при испытаниях, проведенных на шине согласно изобретению и на сравниваемой шине.

На фиг.1 показано частичное поперечное сечение автомобильной шины 10 согласно изобретению, предназначенной для установки на ободе (не показан).

Шина 10 включает в себя конструкцию 11 каркаса, содержащую два слоя 12, 13 каркаса, концы которых связаны с парой сердечников 14 борта.

Согласно варианту осуществления с Фиг.1 слои 12, 13 каркаса связаны с соответствующими сердечниками 14 борта путем заворота вверх концов слоев каркаса вокруг сердечников 14 борта.

Сердечники 14 борта отстоят по оси друг от друга и включены в соответствующие борта 15 в положении, внутреннем по радиусу по отношению к упомянутой шине.

Помимо сердечника 14 борта борт 15 содержит шнур-наполнитель 16 борта в положении, наружном по радиусу по отношению к сердечнику 14 борта и прокладке 17 борта.

В соответствии с вариантом осуществления согласно Фиг.1 прокладка борта опоясывает сердечник 14 борта и шнур-наполнитель 16 борта, и полностью заключает в себе узел сердечника/шнура-наполнителя борта. Прокладка 17 борта расположена по существу между наружным по радиусу слоем 13 каркаса и узлом сердечника/шнура-наполнителя борта и непосредственно контактирует с наружным слоем каркаса и узлом борта.

В соответствии с вариантом осуществления согласно Фиг.1 прокладка 17 борта сформирована из центральной части 171, которая контактирует с соответствующим сердечником 14 борта, и с двумя ножками 172, 173, которые проходят от соответствующих концов центральной части 171 и зацепляют шнур-наполнитель 16 борта.

В частности, внутренняя ножка 172 имеет внутренний конец 174 прокладки борта, а наружная ножка 173 имеет наружный конец 175 прокладки борта.

Согласно варианту осуществления в соответствии с Фиг.1 выполнено внутреннее смещение концов прокладки борта, так как внутренняя ножка 172 прокладки 17 борта имеет большую протяженность, чем наружная ножка 173, и, как показано в поперечном сечении шины, внутренний конец 174 прокладки борта достигает высоты в боковине шины, которая превышает высоту наружного конца 175 прокладки борта.

Каркас предпочтительно является каркасом радиального типа и содержит усилительные корды, расположенные в направлении, по существу перпендикулярном экваториальной плоскости р-р шины.

Помимо этого, шина 10 содержит протекторный браслет 18, расположенный на коронной зоне упомянутого каркаса 11; и пару противоположных по оси боковин 19, каждая из которых расположена между соответствующим бортом 15 и протекторным браслетом 18.

Между слоем 11 каркаса и протекторным браслетом 18 шина 10 также содержит конструкцию 20 брекерного пояса, которая, согласно фиг.1, имеет два налагающихся друг на друга слоя 21, 22 пояса и два усилительных слоя 23, 24.

Более подробно, слои 21, 22 брекерного пояса, налагаемые друг на друга по радиусу, включают в себя множество усилительных кордов, обычно металлических и наклонно ориентированных по отношению к экваториальной плоскости р-р шины, которые параллельны друг другу в каждом слое и пересекаются с кордами прилегающего слоя, образуя заданный угол по отношению к периферии.

Усилительные слои 23, 24, наружные по радиусу по отношению к упомянутой паре слоев 21, 22 брекерного пояса имеют усилительные элементы (не показаны), по существу параллельные друг другу и параллельные экваториальной плоскости р-р шины, при этом образуя по существу нулевой угол (упомянутые усилительные слои 23, 24 также определены как «0^о слои») по периферии шины.

Обычно в автомобильной шине упомянутые усилительные элементы являются текстильными.

В случае бескамерных шин, в положении, внутреннем по радиусу по отношению к упомянутому слою 11 каркаса, также предусматривается прорезиненный слой, так называемая «оболочка» (на Фиг.1 не показана); причем упомянутый слой обеспечивает шину 10, при ее эксплуатации, заданной воздухонепроницаемостью.

Сердечник 14 согласно Фиг.1 является сердечником типа "Alderfer", имеющим симметричную и геометрически правильную форму поперечного сечения, обычно - квадратную.

Конструкция типа "Alderfer" сердечника борта имеет конфигурацию типа "m x n", где "m" указывает число примыкающих друг к другу нитеобразных элементов или кордов (полученных переплетением, по меньшей мере, одной пары нитеобразных элементов), и "n" указывает число налагающихся друг на друга в радиальном направлении слоев упомянутых нитеобразных элементов (или упомянутых кордов).

Конструкция сердечника борта может также быть так называемым «однониточным сердечником борта». Эта конструкция выполнена из одиночного прорезиненного нитеобразного элемента (или одиночного корда), который выполняет спиральное опоясывание с образованием первого слоя прилегающих друг к другу по оси витков; затем в положении, наружном по радиусу по отношению к упомянутому первому слою, тот же нитеобразный элемент (или тот же корд) скручивается спирально с образованием второго слоя в положении, наружном по радиусу по отношению к первому слою, и т.д. для формирования нескольких налагающихся по радиусу друг на друга слоев; причем каждый слой может иметь число витков, отличающееся от числа витков слоев, примыкающих к нему направлении по радиусу.

Также можно использовать так называемые сердечники борта из «круглого провода». Этот тип сердечника борта имеет центральный сердечник, полученный, например, из единичного нитеобразного элемента, который приварен концами, образуя круг, вокруг которого намотан нитеобразный элемент спирально, который в конечном счете соединяется с собой.

На фиг.2 показан нитеообразный элемент 22, выполненный синусоидальным в соответствии с настоящим изобретением.

Как было описано выше, упомянутые деформации, обычно в виде периодических отклонений от прямой линии, можно получить в любом известном виде. Упомянутые деформации предпочтительно являются деформациями компланарного типа. Более предпочтительно, упомянутые деформации представляют собой по существу синусоидальные волнистости (показаны на Фиг.2) с длиной волны (или шагом) Р и амплитудой волны Н.

В целях данного изобретения «длина волны Р» является длиной минимального сечения, которое периодически повторяется; и термин «амплитуда Н волны» является двукратной амплитудой максимального поперечного отклонения (предполагается равным в обоих направлениях) нитеобразного элемента от центральной оси S (см. Фиг.2).

Как указано выше, длина волны (или шаг) Р составляет от 2,5 мм до 30 мм, и более предпочтительно от 5 мм до 25 мм.

Амплитуда Н волны предпочтительно составляет от 0,12 мм до 1 мм, более предпочтительно от 0,14 мм до 0,60 мм.

Как правило, предварительно сформированные нитеобразные элементы согласно настоящему изобретению имеют диаметр D от 0,05 мм до 0,25 мм, предпочтительно от 0,08 мм до 0,20 мм. Особо предпочтителен диаметр 0,12 мм.

Как указано выше, нитеобразные элементы являются металлическими.

Нитеобразные элементы, предпочтительно, выполняют из стали. Если диаметр нитеобразного элемента составляет от 0,4 мм до 0,1 мм, то разрывное усилие стали стандартного предела прочности на разрыв составляет приблизительно от 2600 Н/кв.мм (или 2600 МПа - мегапаскалей) до 3200 Н/кв.мм; разрывное усилие стали высокого предела прочности на разрыв составляет приблизительно от 3000 Н/кв.мм до 3600 Н/кв.мм; разрывное усилие стали сверхвысокого предела прочности на разрыв приблизительно составляет от 3300 Н/кв.мм до 3900 Н/кв.мм; разрывное усилие стали ультравысокого предела прочности на разрыв приблизительно составляет от 3600 Н/кв.мм до 4200 Н/кв.мм. Указанные значения разрывного усилия зависят, в частности, от количества углерода, содержащегося в стали.

Как правило, упомянутые нитеобразные элементы имеют латунное покрытие (Cu составляет 60 вес.% - 75 вес.%, Zn составляет от 40 вес.% - 25 вес.%) толщиной от 0,10 мкм до 0,50 мкм. Упомянутое покрытие обеспечивает улучшенное прилегание нитеобразного элемента к прорезиненному составу и обеспечивает защиту от коррозии металла, причем как при изготовлении шины, так и при ее использовании. Если необходимо обеспечить более высокую степень защиты от коррозии, то упомянутым нитеобразным элементам можно целесообразным образом обеспечить антикоррозионное покрытие помимо латуни для обеспечения повышенной коррозионной стойкости, например, на основе цинка, цинкомарганцевых (ZnMn) сплавов, цинкокобальтовых (ZnCo) сплавов или цинкокобальтомарганцевых (ZnCoMn) сплавов.

Как вариант, нитеобразный элемент выполнен из алюминия или алюминиевого сплава.

Прокладку борта согласно настоящему изобретению предпочтительно выполняют при помощи кордов, имеющих структуру типа "n×D", где "n" указывает число нитеобразных элементов, образующих корд, и D указывает диаметр каждого нитеобразного элемента. Предпочтительное значение "n" составляет от 2 до 5. Предпочтительное значение для "n" равняется трем.

Предпочтительно, шаг скрутки упомянутого корда составляет от 2,5 мм до 25 мм, более предпочтительно от 6 мм до 18 мм. Особенно предпочтительное значение шага скрутки является 12,5 мм.

Предпочтительными конструкциями корда являются, например, следующие: 2× (т.е. два нитеобразных элемента, вместе скрученных), 3×, 4×, 5×, 2+1 (т.е. одна жила двух нитеобразных элементов и одна жила одного нитеобразного элемента, при этом упомянутые две жилы скручены вместе), 2+2, 3+2, 1+4.

Плотность удлиненных усилительных элементов в прокладке борта согласно настоящему изобретению предпочтительно составляет от 40 кордов/дм до 160 кордов/дм и, более предпочтительно, от 80 кордов/дм до 120 кордов/дм. Особо предпочтительная плотность составляет 85 кордов/дм и 105 кордов/дм.

Удлиненные усилительные элементы прокладки борта согласно настоящему изобретению наклонно ориентированы относительно радиальной плоскости шины.

Упомянутые удлиненные усилительные элементы расположены под углом относительно радиальной плоскости шины, составляющим от 15° до 60° и, более предпочтительно, от 30° до 45°.

Заявитель установил, что чем ближе будет угол усилительных элементов прокладки борта к углу усилительных элементов слоев каркаса, тем большей будет жесткость, которую можно обеспечить для прокладки борта, но меньшей будет передача на шину крутящего момента, обеспечиваемого двигателем. Поэтому угол усилительных элементов прокладки борта нужно выбирать с учетом необходимости создания компромисса между упомянутыми разными техническими аспектами.

Толщина прокладки борта, т.е. общая толщина с диаметром корда и резиновой смеси, в которую встроен корд, выбирается, предпочтительно, от 0,5 (±0,1) мм до 1,7 (±0,1) мм и, более предпочтительно, от 0,8 (±0,1) мм до 1,1 (±0,1) мм.

На фиг. 3 показано частичное поперечное сечение шины 30 мотоцикла согласно настоящему изобретению, предназначенная для ее установки на ободе (не показан).

Шина 30 содержит конструкцию 31 каркаса, включающую в себя, по меньшей мере, один слой 32 каркаса, противоположные боковые края 32а которого связаны с соответствующими сердечниками 33 борта.

Как показано на Фиг.3, связь между слоем 32 каркаса и сердечниками 33 борта получена за счет того, что противоположные боковые края 32а слоя 32 каркаса отогнуты назад вокруг сердечников 33 борта.

Слой 32 каркаса в основном состоит из множества усилительных кордов, расположенных параллельно друг другу и, по меньшей мере, частично покрытых слоем эластомерного материала. Эти усилительные корды обычно выполнены из текстильного волокна, например, из гидратцеллюлозного волокна, найлона, полиэтиленнафталин-2,6-дикарбоксилата, полиэтилентерефталата, или из стальных скрученных вместе стальных проволок, покрытых металлическим сплавом (например, медноцинковым, цинкомарганцевым, цинкомолибденокобальтовым сплавом и т.п.).

Согласно предпочтительному варианту осуществления конструкция 31 каркаса является конструкцией радиального типа, т.е. слой 32 каркаса включает в себя усилительные корды, расположенные в по существу перпендикулярном направлении относительно периферии.

Как вариант, конструкция 31 каркаса содержит пару внутренних и наружных по радиусу слоев каркаса (на Фиг.3 не показаны). В этом случае усилительные корды по существу параллельны друг другу и ориентированы в соответствии с наклонными направлениями в каждом слое и противоположны относительно кордов примыкающего слоя по отношению к экваториальной плоскости Х-Х шины.

Эластомерный шнур-наполнитель 34, т.е. шнур-наполнитель борта нанесен по радиусу снаружи сердечников 33 борта, чтобы заполнить пространство, образованное между слоем 32 каркаса и его соответствующими заворотами вверх.

Область шины, в которую входит сердечник 33 борта и шнур-наполнитель 34 борта, формирует так называемый борт 35 шины, который закрепляет шину 30 на соответствующем монтажном ободе (не показан на Фиг.3).

Конструкция 36 брекерного пояса нанесена по периферии конструкции 31 каркаса.

Согласно варианту осуществления в соответствии с Фиг.3 конструкция 36 брекерного пояса имеет только один усилительный слой 37, включающий в себя множество окружных спиралей, расположенных по оси вблизи друг друга, или прорезиненный корд или полосу нескольких прорезиненных кордов (предпочтительно от 2 до 5), опоясывающих по спирали по существу под нулевым углом коронную зону конструкции 31 каркаса. Упомянутые периферийные спирали по существу ориентированы согласно направлению качения шины.

Периферийные спирали предпочтительно опоясывают конструкцию 31 каркаса с переменным шагом, чтобы получить, предпочтительно, толщину усилительного слоя, более крупную на частях противоположной стороны, чем в центральной части конструкции 36 брекерного пояса.

Хотя сама спиральность и переменность шага предусматривают отличающийся от нуля угол опоясывания, этот угол остается настолько небольшим, что его можно по существу считать всегда равным нулевому.

Обычно корды упомянутого усилительного слоя 37 являются текстильными или металлическими. Упомянутые корды предпочтительно являются стальными кордами, более предпочтительно - стальными кордами значительного удлинения.

Упомянутые корды предпочтительно выполнены из проволоки высоколегированной стали, т.е. из стальных проволок с содержанием углерода свыше 0,9%.

В случае использования текстильных кордов они могут быть найлоновыми, выполненными из таких материалов, как полиэтиленнафталин-2,6-дикарбоксилат, полиэтилентерефталат, кевлар. Как вариант, можно использовать гибридные корды, состоящие, по меньшей мере, из одной пряжи низкого модуля (например, найлон или гидратцеллюлозное волокно), скрученной, по меньшей мере, с одной пряжей высокого модуля (например, волокно из ароматического полиамида, например, кевлара).

Для опоясывания кордов вокруг каркаса существуют разные способы, например, такие как раскрытые в документе ЕР 461646.

Конструкция 36 брекерного пояса может также содержать два налагающихся друг на друга по радиусу брекерных пояса (не показаны), содержащие множество усилительных кордов (например, кордов из ароматического полиамида), которые наклонно ориентированы по отношению к экваториальной плоскости Х-Х шины, параллельны друг другу и пересекаются с кордами примыкающего слоя, тем самым образуя заданный угол по отношению к периферийному направлению.

Боковина 38 также нанесена снаружи на слой 32 каркаса; причем эта боковина имеет протяженность, в осевом наружном положении, от борта 35 до конца конструкции 36 брекерного пояса.

Протекторный браслет 39, боковые края которого соединены с боковинами 38, нанесен по периферии в положении, радиально наружном по отношению к конструкции 36 брекерного пояса. Протекторный браслет 39 имеет поверхность качения, выполненную с возможностью контактирования с грунтом с помощью канавок разной формы, образуя множество блоков разных форм и размеров, распределенных по поверхности качения.

В случае бескамерной шины, слой резины (на Фиг.3 не показан), так называемую «оболочку», можно также выполнить во внутреннем по радиусу положении относительно слоя 32 каркаса, чтобы обеспечить для шины 30 заданную воздухонепроницаемость по отношению к закаченному воздуху.

В соответствии с вариантом осуществления согласно Фиг.3 шина 30 имеет прокладку 40 борта, которая опоясывает сердечник 33 борта и шнур-наполнитель 34 борта.

Согласно этому варианту осуществления прокладка 40 борта расположена между слоем 32 каркаса и узлом сердечника/шнура-наполнителя борта, и она непосредственно контактирует с упомянутыми конструкционными компонентами шины.

Для простоты описания на Фиг.4 и 5 показаны только те компоненты шины, которые отличаются от компонентов шины с Фиг.1. Поэтому компоненты, указываемые на Фиг.4 и 5, аналогичные компонентам Фиг.1 или одинаковые с ними, в описании имеют одинаковые ссылочные позиции.

На фиг.4 показано частичное поперечное сечение автомобильной шины с бортовой лентой согласно настоящему изобретению.

Шина 50 согласно Фиг.4 имеет два слоя 51, 52 каркаса, и бортовая лента 53 расположена между ними. Более подробно, бортовая лента 53 расположена между слоями 51, 52 вблизи внутренней ножки 172 прокладки борта.

Согласно варианту осуществления с Фиг.4 бортовая лента 53 начинается в соответствии с наружной по радиусу частью сердечника борта и проходит по боковине шины, оканчиваясь в положении, наружном по радиусу по отношению к внутреннему концу 174 прокладки борта.

На фиг.5 показано частичное поперечное сечение автомобильной шины, имеющей бортовую ленту согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения.

Согласно упомянутому варианту осуществления бортовая лента 53 находится в положении, наружном по оси по отношению к завернутым вверх концам слоев 51, 52.

Более подробно, бортовая лента 53 расположена снаружи по оси второго слоя 52 каркаса, т.е. снаружи по радиусу наружного слоя 52 каркаса, и проходит вблизи наружной ножки 173 прокладки борта.

Согласно варианту осуществления с Фиг.5, бортовая лента 53 начинается в соответствии с наружной по радиусу части сердечника борта и проходит по боковине шины, оканчиваясь в положении, наружном по радиусу по отношению к внутреннему концу 174 прокладки борта.

Что касается бортовой ленты, то число нитеобразных элементов в корде, диаметр нитеобразных элементов, шаг корда, характеристики предварительно сформированных нитеобразных элементов (т.е. амплитуда волны и длина волны), конструкции корда и плотности можно выбрать в пределах, упоминаемых выше относительно прокладки борта.

Удлиненные усилительные элементы бортовой ленты согласно настоящему изобретению предпочтительно наклонно ориентированы по отношению к продольному направлению прокладки борта и расположены под углом относительно радиальной плоскости шины в диапазоне от 15° до 70° и, более предпочтительно, от 20° до 60°.

Бортовая лента согласно настоящему изобретению особо целесообразна для автомобильных шин высоких рабочих характеристик («НР») или ультравысоких рабочих характеристик ("UHP"), т.е. для автомобильных шин класса «Н» и «V» (максимальная скорость более 210 км/час) и классов "W" и "Y" (максимальная скорость более 240 км/час). Помимо этого, настоящее изобретение применимо для автомобильных шин, максимальная скорость эксплуатации которых превышает 300 км/час.

Автомобильная шина согласно настоящему изобретению предпочтительно имеет отношение В/ПС, т.е. высоты правого поперечного сечения к максимальной ширине сечения, от 0,65 до 2,0. Автомобильная шина согласно настоящему изобретению является шиной очень небольшого поперечного сечения, например, с В/ПС от 0,25 до 0,65 и, предпочтительно, от 0,25 до 0,45.

Для последующего описания изобретения ниже приводятся некоторые поясняющие примеры.

ПРИМЕР 1

Для иллюстрирования гибкости удлиненных усилительных элементов прокладки борта согласно настоящему изобретению заявитель измерил жесткость по Таберу (согласно BISFA - E8 determination of Taber stiffness - International agreed methods for testing steel tyre cord - Edition 1995) двух удлиненных усилительных элементов согласно изобретению и двух сравниваемых удлиненных усилительных элементов.

Значения жесткости согласно Таблице 1 являются средним значением пяти испытаний.

При этом, чем ниже значение, тем более гибким является корд.

Таблица 1КордЖесткость по ТаберуКорд 1(изобретение)0,74Корд 2(изобретение)7.14Корд 3(сравниваемый)0,98Корд 4(сравниваемый)7,70

Более подробно:

Корд 1 был кордом 3×0,12 с высокой прочностью на разрыв (т.е. корд, который был получен скручиванием вместе трех проволок диаметром 0,12 мм и был выполнен из стали с высоким пределом прочности на разрыв), при этом все три проволоки были предварительно сформированы согласно по существу синусоидальной волнистости, с длиной волны (шаг) 2,2 мм и с амплитудой волны 0,345 мм;

Корд 2 был кордом 3×0,175 с высокой прочностью на разрыв (т.е. корд, который был получен скручиванием вместе трех проволок диаметром 0,175 мм и выполнен из стали с высоким пределом прочности на разрыв), при этом все три проволоки были предварительно сформированы согласно по существу синусоидальной волнистости с длиной волны (шаг) 2,2 мм и с амплитудой волны 0,345 мм;

Корд 3 был аналогичен Корду 1, только с той разницей, что три проволоки Корда 3 не были сформированы предварительно;

Корд 4 был аналогичен Корду 2, только с той разницей, что три проволоки Корда 4 не были сформированы предварительно.

Как можно заметить, удлиненные усилительные элементы, содержащие предварительно сформированные проволоки, имеют жесткость, значительно большую жесткости удлиненных усилительных элементов с аналогичными конструкциями корда, проволоки которых не были сформированы предварительно.

ПРИМЕР 2

Были изготовлены две шины А и Б размером 285/35 R19.

Шины А и Б имели одинаковые конструкционные элементы, т.е. одинаковый каркас (один слой каркаса), перекрещивающиеся слои брекерного пояса, слой брекерного пояса 0° (расположенный по радиусу снаружи перекрещивающихся слоев брекерного пояса), сердечники борта ("Alderfer" 5×5, диаметр каждой проволоки был равен 0,89 мм, и проволока была выполнена из стали, обладающей высоким пределом прочности на разрыв) и протекторный браслет.

Шина А (шина согласно изобретению) также содержала прокладку борта, удлиненные усилительные элементы которой содержали стальной корд, сформированный из предварительно сформированных металлических нитеобразных элементов.

Более подробно, каждый удлиненный усилительный элемент представлял собой корд 3×0,12 из стали с высоким пределом прочности на разрыв (т.е. корд был сформирован из трех стальных проволок с высоким пределом прочности на разрыв диаметром 0,12 мм). Каждая проволока корда была предварительно сформирована с по существу синусоидальной волнистостью, с длиной волны (шагом) 2,2 мм и амплитудой волны 0,345 мм.

Удлиненные усилительные элементы в прокладке борта были расположены под углом относительно радиальной плоскости шины около 45°.

Плотность удлиненных усилительных элементов в прокладке борта составляла около 85 кордов/дм, и толщина прокладки борта, т.е. общая толщина, включая диаметр корда и резиновую смесь, в которую был встроен корд, была равна 0,95 мм.

В шине А согласно настоящему изобретению прокладка борта имела внутреннюю ножку, протяженность которой превышала протяженность наружной ножки.

Шина Б (сравниваемая) также содержала прокладку борта, удлиненные усилительные элементы которой имели корд, сформированный из двух нитей из волокна ароматического полиарамида. Номер нитей (в дТексах - эта единица измерения является весом в граммах, соответствующим 10000 м волокна) - 1840, и скрутка составляла 50 (в в/м - виток/метр). Скрутка корда была равна 50 (в в/м).

Удлиненные усилительные элементы в прокладке борта шины В были расположены под углом 45° относительно радиальной плоскости шины.

Плотность удлиненных усилительных элементов прокладки борта шины Б была равна 110 кордам/дм, и толщина прокладки борта шины Б, т.е. общая толщина, включая диаметр корда и резиновую смесь, в которую был встроен корд, была равна 1 мм.

В шине Б прокладка борта имела внутреннюю ножку, протяженность которой превышала протяженность наружной ножки.

Испытания в помещении и на открытом воздухе были выполнены на шинах А и Б.

Испытания в закрытом помещении

а) Испытание напряжения усталостной прочности при высокой скорости.

Шина подвергалась воздействию 160-процентной сверхнагрузки в отношении грузоподъемности шины, и потом ее вращали на ходовом колесе на фиксированной и регулируемой скорости 120 км/час. Давление в шине было равно 2,6 бар. Испытание проводилось на шине, установленной на ободе, который был установлен на оси машины. Испытание было остановлено, когда шина вышла из строя.

Результаты этого испытания представлены на Фиг.6, из которых следует, что испытание напряжения усталостной прочности, при высокой скорости для шины А согласно настоящему изобретению показало результат, на 10% больший по сравнению с шиной Б.

б) Долговечность при высокой скорости

Шину вращали на ходовом колесе на возрастающих скоростях. Более подробно, ходовое колесо вращали на скорости 240 км/ч в течение 1 часа, и затем скорость увеличивали на 10 км/ч каждые десять минут. Испытание было остановлено, когда шина вышла из строя, которое произошло из-за разрыва кордов, крошения, отрыва блока, отслоения слоев каркаса, отслоения слоев брекерного пояса, из-за образования вздутий.

Значения давления и нагрузки, действовавших на шину, зависели от показателя нагрузки и показателя скорости шины, и также от самого размера.

Перед выходом шины из строя последним скоростным этапом шины А были 330 км/ч в течение 5 мин, а последним скоростным этапом шины Б были 320 км/ч в течение 4 мин.

Результаты представлены на Фиг.7, из которых следует, что испытание высокоскоростной долговечности для шины А согласно настоящему изобретению показало результат, на 10% больший по сравнению с шиной Б.

в) Испытание на неровности в закрытом помещении

Шину под нормативной рабочей нагрузкой вращали на ходовом колесе, установленном с вертикальной осью вращения, и вращали на скорости в пределах от 150 до 0 км/ч. На ходовом колесе, на его наружной в радиальном направлении поверхности, был установлен брус параллелепипедной формы заданных размеров, выполнявший роль неровности дороги. Шина была установлена на фиксированной ступице динамометра, которая измеряла возбуждение (усилие на ступицу), оказываемое неровностью на шину.

Как показано на Фиг.8, при испытании измерялась частота (Гц), демпфирование (%) и возбуждение (кг) в зависимости от скорости (км/ч) радиальных и продольных составляющих усилия на ступицу при прохождении шины по неровности. Более подробно, Фиг.8 иллюстрирует, как упомянутые измерения по шине А (указаны звездочками) по существу согласуются с измерениями по шине В (указаны кружками).

г) Комфортность при движении: вертикальная жесткость

Шина была установлена на ступице колеса и испытывалась в статическом состоянии, т.е. ее не вращали. Начальное давление шины составляло около 1,6 бар, и давление шины последовательно увеличивали на значение около 0,2 бар, чтобы достичь конечного значения около 2,8 бар. Начальная нагрузка на ступицу колеса была равна нагрузке автомобиля, причем упомянутую нагрузку последовательно увеличивали от 0 кг до 1500 кг. Испытание заключалось в измерении сплющивания, создаваемого на шине при приложении нагрузки, т.е. испытание оценивало сопротивление, оказываемое шиной прилагаемой нагрузке. Вертикальная жесткость является сопротивлением, которое шина оказывает деформации в направлении по радиусу колеса. Этот параметр относится к комфортности при движении на данной шине; а вертикальная жесткость по существу соответствует грубому и некомфортному вождению. Поэтому идеальная шина должна иметь значительную поперечную жесткость для обеспечения поперечного сцепления с дорогой и, одновременно, незначительную вертикальную жесткость, чтобы амортизировать неровности дороги.

На фиг.9 показана вертикальная жесткость (в кг/м) шины А (изобретение) и шины В (сравнение). Согласно Фиг.9 две шины имеют по существу одинаковую вертикальную жесткость; поэтому комфортность движения на шине А была сопоставима с шиной Б.

д) Конструкционная устойчивость при проскальзывании шины

Шина была установлена на ступице колеса, и ее вращали на ходовом колесе, ось вращения которого была параллельна оси вращения шины. Шину вращали со скоростью 100 км/ч, и при этом создавали угол проскальзывания. Первоначальный угол проскальзывания составлял 0°, и его последовательно увеличивали на величину ±1° в соответствии с синусоидальной кривой частотой около 1 Гц. Испытание было проведено с разными вертикальными нагрузками (от 150 до 750 кг), причем в шине обеспечивалось номинальное давление закачки. Для определения значений измеряемых параметров (усилия проскальзывания и обусловленного уводом стабилизирующего момента) при испытании использовалась компьютерная система.

Конструкционная устойчивость kd при проскальзывании шины зависит от жесткости ks конструкции шины и от жесткости протектора kb шины согласно следующему математическому выражению:

На фиг. 10, 11 и 12 показана, соответственно, жесткость kb протектора шины, жесткость ks конструкции шины и конструкционная устойчивость kd при проскальзывании шины (в единицах ньютон/угол) в отношении к прилагаемой нагрузке (ньютон).

Более подробно Фиг.10 иллюстрирует, что жесткость kb протектора шины А по существу равна жесткости kb протектора шины Б; и Фиг.11 иллюстрирует, что жесткость ks конструкции шины А превышает жесткость ks конструкции шины Б.

Фиг.12 иллюстрирует, что конструкционная устойчивость kd при проскальзывании шины и, следовательно, поперечное сцепление с дорогой шины А превышают конструкционную устойчивость kd при проскальзывании шины и, следовательно, поперечное сцепление с дорогой шины Б.

Испытание на открытом воздухе

а) Манера вождения

Испытания по управлению автомобилем были проведены на треке, и водитель-испытатель моделировал некоторое характерное маневрирование (например, перемена ряда, вхождение в поворот, выход из поворота), которые выполнялись на постоянной скорости, с ускорением и замедлением. Затем водитель-испытатель оценивал поведение шины, и определял балл в зависимости от рабочих показателей во время упомянутого маневрирования.

Манера вождения обычно подразделяется на два вида (мягкое вождение и жесткое вождение) в зависимости от типа выполняемого водителем маневра. Мягкое вождение относится к использованию шины в обычных условиях движения, т.е. при нормальной скорости и хорошем поперечном сцеплении с дорогой. Напротив, испытания при жестком вождении характеризуют поведение шины на пределе сцепления с дорогой, т.е. в экстремальных условиях вождения. В последнем случае водитель выполняет маневры, которые средний водитель вынужден делать в случае непредвиденных или опасных обстоятельств, т.е. резкое управление поворотами рулевого колеса на высокой скорости, внезапная перемена полосы движения во избежание препятствий, резкое торможение и т.п.

Для испытаний использовался автомобиль Ferrari 360 Modena с шинами А согласно изобретению и, затем, со сравниваемыми шинами В. Шины были установлены на стандартных ободах и накачены с нормальным рабочим давлением.

Были проведены два разных типа испытаний: поведение на нормальной скорости (мягкое вождение) и поведение на пределе сцепления с дорогой (жесткое вождение).

В ходе испытаний при мягком вождении водитель-испытатель оценивал следующие показатели: пустота в центре, т.е. запаздывание и степень реагирования автомобиля на небольшие углы поворота; быстрота реагирования на рулевое управление при вхождении в поворот; поступательность реагирования на рулевое управление при прохождении поворота; центрирование в повороте, т.е. способность шины удерживать автомобиль в повороте постоянного радиуса без непрерывного корректирования рулевого управления; повторное выравнивание, т.е. способность шины обеспечивать автомобилю возможность возвращения в прямолинейную траекторию на выходе из поворота дороги с вынужденными и затухающими поперечными колебаниями.

В ходе испытаний при жестком вождении водитель-испытатель оценивал следующие показатели: усилие, прилагаемое на руль при его сильном повороте; быстрота вхождения, т.е. поведение шины при переходе на входе в поворот на предельной скорости; степень равновесности, т.е. степень излишнего поворачивания автомобиля или недостаточное поворачивание автомобиля; податливость, т.е. способность шины амортизировать быструю передачу нагрузки вследствие резкой перемены полосы движения, причем без излишней деформации и, следовательно, не в ущерб устойчивости и управляемости автомобиля; освобождаемость в повороте, т.е. способность шины смягчать последствия неустойчивости, возникающей в результате резкого высвобождения акселератора во время движения в повороте на предельной скорости; управляемость, т.е. способность шины сохранять и/или возвращать автомобиль на траекторию после потери сцепления с дорогой.

Таблица 2 приводит данные водителем-испытателем баллы в отношении управляемости шин. Результаты испытаний приведены в виде шкалы оценок, представляющих субъективное мнение водителя, выраженное в баллах. Значения, приводимые в упомянутой таблице, представляют среднее значение между значениями, полученными при нескольких испытаниях (например, 5-6 испытания), и значениями, данными несколькими водителями-испытателями. Следует отметить, что шкала значений составляет от 4 до 9 баллов.

Таблица 2  Шина А (изобретение)Шина Б (сравниваемая)Поведение прирулевом управлении (мягкое вождение) Пустота в центре76,5Быстрота7,06,0 Последовательность7,06,0 Центрирование в повороте7,56,0 Выравнивание7,56,5Поведение на пределе (жесткое вождение)Быстрота вхождения7,06,5Равновесность7,06,0Податливость7,06,0Освобождаемость в повороте7,56,5Недостаточное поворачивание7,06,5Излишнее поворачивание7,56.5Управляемость7,56,5

Из Таблицы 2 следует, что шина согласно изобретению имеет лучшие характеристики по сравнению со сравниваемой шиной.

Например, шина согласно настоящему изобретению обладает хорошей быстротой и устойчивостью движения (особенно, если шина установлена на мосту с управляемыми колесами) вследствие хороших показателей быстроты, последовательности, центрирования в повороте и показателя недостаточного поворачивания.

Помимо этого, шина согласно настоящему изобретению имеет хорошее поперечное сцепление с дорогой вследствие хороших показателей выравнивания, излишнего поворачивания, управляемости и податливости.

Шина согласно настоящему изобретению обеспечивает хорошее равновесие между двумя осями автомобиля и, следовательно, улучшенное уравновешивание передней и задней частей автомобиля.

Изобретение относится к автомобильной промышленности. Пневматическая шина имеет усиленную конструкцию борта, в которой, по меньшей мере, одна прокладка борта, по меньшей мере, частично заключает в себе соответствующий кольцевой усилительный элемент и шнур-наполнитель борта. Прокладка борта содержит множество по существу взаимно параллельных удлиненных усилительных элементов, которые содержат множество нитеобразных элементов, по меньшей мере, один из которых предварительно сформированный металлический нитеобразный элемент, диаметр которого составляет от 0,05 до 0,25 мм. В результате повышается долговечность шины, особенно при ее использовании на высокой скорости и/или в экстремальных условиях вождения наряду с хорошими характеристиками вождения и комфорта при движении. 29 з.п. ф-лы, 12 ил., 2 табл.

1. Пневматическая шина, содержащая

пару отстоящих по оси кольцевых усилительных элементов;

конструкцию каркаса, содержащую, по меньшей мере, один слой каркаса, проходящий между кольцевыми усилительными элементами и прикрепленный на противоположных по оси концевых частях к соответствующему одному из кольцевых усилительных элементов, при этом каждая осевая концевая часть завернута сверху вокруг кольцевых усилительных элементов; пару шнуров-наполнителей борта, каждый из которых расположен по радиусу снаружи соответствующего кольцевого усилительного элемента; по меньшей мере, одну прокладку борта, которая, по меньшей мере, частично заключает в себе соответствующий кольцевой усилительный элемент и шнур-наполнитель борта, причем прокладка борта содержит множество, по существу, взаимно параллельных удлиненных усилительных элементов; протекторный браслет, проходящий по периферии вокруг конструкции каркаса; конструкцию брекерного пояса, по периферии расположенную между конструкцией каркаса и протекторным браслетом, и,

по меньшей мере, одну пару боковин, нанесенных на конструкцию каркаса в противоположных по оси положениях,

отличающаяся тем, что удлиненные усилительные элементы прокладки представляют собой металлические корды, содержащие множество нитеобразных элементов, при этом, по меньшей мере, один из нитеобразных элементов представляет собой предварительно сформированный нитеобразный металлический элемент, диаметр которого составляет от 0,05 до 0,25 мм.