ШИНА С УСИЛЕННЫМ БОРТОМ ДЛЯ БОЛЬШЕГРУЗНЫХ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ Российский патент 2014 года по МПК B60C15/06 B60C15/00 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к шинам, имеющим радиальное усиление каркаса и предназначенным для монтажа на большегрузные транспортные средства. В частности, оно относится к конструкции борта этих шин.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Шина для большегрузных транспортных средств содержит коронную часть, которая продолжена на каждой стороне боковинами, оканчивающимися в бортах. Такая шина содержит множество усилений, включающих в себя, в частности, усиление каркаса, роль которого заключается в том, чтобы выдерживать силы, создаваемые внутренним давлением в шине. Это усиление каркаса расположено в короне и боковинах шины и закреплено на его концах к подходящим фиксирующим конструкциям, располагающимся в бортах. Усиление каркаса состоит, как правило, из множества усиливающих элементов, размещенных параллельно друг другу и образующих с окружным направлением угол, близкий или равный 90 градусам (в этом случае говорят, что усиление каркаса является «радиальным»). Усиление каркаса обычно закрепляется заворачиванием вокруг фиксирующей конструкции, имеющей соответствующую окружную жесткость, для формирования аксиально с внешней стороны участка заворота, длину которого, измеряемую, например, относительно радиально самой внутренней точки фиксирующей конструкции, выбирают таким образом, чтобы обеспечивать шине во время использования удовлетворительную износостойкость. Аксиально между участком заворота и основным участком усиления каркаса находится один или несколько эластомерных материалов, которые обеспечивают механическую связь между двумя участками усиления каркаса.

При использовании такая шина устанавливается на монтажный обод, содержащий полки обода, предназначенные находиться в контакте с радиально самыми внутренними частями бортов, и аксиально с внешней стороны каждой полки реборду обода для фиксирования осевого положения упомянутого борта, когда шина установлена и накачена до ее номинального давления.

Чтобы шина выдерживала механические напряжения качения, известная практика заключается в обеспечении дополнительных усилений бортов, в частности, в виде слоев, размещаемых рядом с, по меньшей мере, участком заворота усиления каркаса.

Борта шины подвергаются во время качения большому количеству циклов изгибания, поскольку они располагаются вокруг реборд ободов (т.е. они частично принимают геометрию упомянутых реборд). Это изгибание приводит к большим или меньшим изменениям в кривизне в сочетании с изменениями в натяжении в усилениях бортов и, в частности, на участке заворота усиления каркаса. Эти же циклы вызывают в материалах, образующих борта, сжимающие и растягивающие усилия. Во время качения циклическое окружное смещение усиливающих элементов в усилении каркаса можно также наблюдать в боковинах и бортах шины. Циклическое окружное смещение здесь означает, что смещение происходит в одном направлении и в противоположном направлении относительно среднего положения равновесия каждый раз, когда поворачивается колесо.

Качение порождает напряжения и/или деформации в материалах, образующих борт, в частности эластомерах, а конкретнее в тех, что располагаются в непосредственной близости от концов усилений (конца участка заворота усиления каркаса или концов дополнительных усилений). Эти напряжения и/или деформации могут приводить к большему или меньшему существенному сокращению срока службы шины.

Поскольку эти напряжения и/или деформации могут вызывать возле концов упомянутых усилений разъединение и трещины. Конец участка заворота усиления каркаса вследствие радиальной ориентации усиливающих элементов и природе упомянутых усиливающих элементов (обычно это металлические тросы), из которых он сделан, особенно чувствителен к этому явлению.

В публикации WO 2006/013201A1 описывается конструкция борта шины, в которой усиление каркаса больше не заворачивается путем частичного обертывания вокруг бортовой проволоки, а наматывается на, по меньшей мере, один полный оборот вокруг фиксирующей конструкции в каждом из бортов. Таким образом, конец усиления каркаса располагается в области борта, которая не подвергается сильным циклическим напряжениям, так что износостойкость бортов возможно увеличивать.

Однако, хотя такая конструкция борта шины и эффективна с механической точки зрения, она несмотря на это по-прежнему является дорогостоящей и сложной для осуществления, используя традиционные промышленные средства производства.

В другом подходе было найдено средство предотвращения рисков повреждения бортов, предлагая конструкцию борта, имеющую достаточную жесткость, чтобы выдерживать во время качения изгибающие усилия и окружные перемещения усилений, которую к тому же просто осуществлять и экономически выгодно производить в промышленном масштабе.

Такая конструкция борта описана в публикации WO 2008/107234A1. В документе описывается шина для большегрузных транспортных средств, содержащая протектор, продолженный в поперечном направлении на каждой стороне боковинами, оканчивающимися в бортах, предназначенных находиться в контакте с монтажным ободом. Помимо этого шина содержит радиальное усиление каркаса, образованное из множества усиливающих элементов, ориентированных в направлении, которое составляет с окружным направлением угол в, по меньшей мере, 80 градусов.

Усиление каркаса закреплено в каждом из бортов к фиксирующей конструкции, содержащей окружное усиление, вокруг которого сформирован покровный профильный элемент, внешняя граница радиального сечения которого содержит часть, находящуюся радиально с внутренней стороны, и часть, находящуюся радиально с внешней стороны, причем эти две части сходятся в двух аксиально наиболее отстоящих точках внешней границы упомянутого покровного профильного элемента.

Более того, это усиление каркаса частично обернуто вокруг покровного профильного элемента фиксирующей конструкции, начиная изнутри шины наружу, при этом конец усиления каркаса располагается на или возле внешней границы покровного профильного элемента.

Эта шина содержит также первое соединительное усиление, образованное из множества усиливающих элементов, ориентированных в направлении, которое составляет с окружным направлением угол больший или равный 70 градусам. Это первое соединительное усиление содержит первую часть, находящуюся в контакте с усилением каркаса, между а) точкой, находящейся радиально с внешней стороны относительно внешней границы покровного профильного элемента радиально самой внешней фиксирующей конструкции, и б) концевой точкой усиления каркаса, причем первое соединительное усиление продолжено за пределы конца усиления каркаса второй частью, находящейся в контакте с покровным профильным элементом, до точки, расположенной на части, находящейся радиально с внешней стороны внешней границы покровного профильного элемента.

Шина дополнительно содержит второе соединительное усиление, окружающее первое соединительное усиление и проходящее радиально под покровным профильным элементом радиально с внутренней стороны упомянутого первого соединительного усиления с формированием внутреннего участка и внешнего участка, при этом внутренний участок расположен аксиально с внутренней стороны относительно усиления каркаса, а внешний участок располагается аксиально с внешней стороны упомянутого усиления каркаса; внутренний участок находится в контакте с усилением каркаса между первой концевой точкой первой части и концевой точкой первого соединительного усиления, внешний участок находится в контакте с усилением каркаса от одной точки до концевой точки внешней части, причем эти точки расположены радиально снаружи концевых точек первого соединительного усиления.

Это второе соединительное усиление образовано из множества усиливающих элементов, ориентированных в среднем направлении, которое составляет с окружным направлением угол не более 50 градусов.

Строение этой шины, в числе прочего, отличает то, что второе соединительное усиление закреплено вокруг фиксирующей конструкции борта и в то же самое время связано с усилением каркаса аксиально на каждой стороне этого усиления, в сочетании с концом усиления каркаса, размещенным около фиксирующей конструкции. В такой конструкции конец усиления каркаса сохраняется в области, подвергаемой в условиях движения довольно низким степеням напряжения и деформации, и этот конец, кроме того, покрыт, по меньшей мере, вторым усилением.

Хотя такое строение позволяет значительно снизить повреждение бортов, радиально с внутренней стороны фиксирующей конструкции все еще существует область, подверженная высокой концентрации напряжений, вызывающих появление трещин.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задачей настоящего изобретения является еще большее снижение рисков повреждения бортов.

Эта задача решается посредством создания конструкции борта, усиление каркаса которого не имеет свободного конца, и которое несмотря на это имеет достаточную жесткость, чтобы выдерживать изгибающие силы и силы, вызывающие отклонение от радиального расположения, причем эта жесткость обеспечивается дополнительными усиливающими элементами, концы которых аксиально с внешней стороны шины располагаются в областях с низкой деформацией, чтобы уменьшать концентрации напряжений, вызывающих трещины.

В частности, согласно одному аспекту настоящего изобретения создана шина для большегрузного транспортного средства, выполненная с возможностью монтажа на обод и включающая в себя: корону, содержащую усиление короны, увенчанное протектором; две боковины, продолжающие корону радиально внутрь; два борта, находящихся радиально внутри боковин и находящиеся в контакте с ободом, при этом каждый борт содержит фиксирующую конструкцию, содержащую окружное усиление и имеющую в любом радиальном сечении радиально самую внутреннюю точку, радиально самую внешнюю точку, аксиально самую внутреннюю точку и аксиально самую внешнюю точку; и радиальное усиление каркаса, содержащее множество усиливающих элементов, ориентированных в направлении, которое составляет с окружным направлением угол, равный, по меньшей мере, 80 градусов, причем усиление каркаса закреплено в каждом из бортов к фиксирующей конструкции и частично обернуто вокруг фиксирующей конструкции, проходя аксиально изнутри наружу шины, а концевая точка этого усиления каркаса располагается на или возле фиксирующей конструкции и аксиально между аксиально самой внутренней точкой и аксиально самой внешней точкой фиксирующей конструкции.

Шина также содержит связывающее усиление, образованное из множества усиливающих элементов, ориентированных в направлении, которое составляет с окружным направлением угол больший или равный 70 градусам, при этом первая часть находится в контакте с усилением каркаса между концевой точкой, которая находится радиально с внешней стороны относительно радиально самой внешней точки фиксирующей конструкции, и концевой точкой усиления каркаса, причем связывающее усиление продолжено за пределы концевой точки усиления каркаса второй частью, находящейся в контакте с фиксирующей конструкцией, до концевой точки, находящейся радиально с внешней стороны фиксирующей конструкции, где концевая точка связывающего усиления располагается аксиально между аксиально самой внутренней точкой и аксиально самой внешней точкой фиксирующей конструкции.

Шина содержит также усиление, обеспечивающее жесткость, которое окружает связывающее усиление и проходит радиально с внутренней стороны фиксирующей конструкции и связывающего усиления таким образом, чтобы формировать аксиально внутренний участок и аксиально внешний участок, причем аксиально внутренний участок находится аксиально с внутренней стороны относительно усиления каркаса, а аксиально внешний участок находится аксиально с внешней стороны упомянутого усиления каркаса, при этом аксиально внутренний участок находится на протяжении LC в контакте с усилением каркаса между концевой точкой упомянутой аксиально внутреннего участка и концевой точкой связывающего усиления, где концевая точка располагается радиально с внешней стороны концевой точки связывающего усиления, а это усиление, обеспечивающее жесткость, образовано из множества усиливающих элементов, ориентированных в среднем направлении, которое составляет с окружным направлением угол меньший или равный 60 градусам, а, предпочтительно, меньший или равный 50 градусам.

Аксиально внешняя концевая точка усиления, обеспечивающего жесткость, располагается на радиальном расстоянии DR от радиально самой внутренней точки окружного усиления фиксирующей конструкции, причем радиальное расстояние DR больше или равно 0,2 расстояния DS между радиально самой внешней точкой усиления каркаса и радиально самой внутренней точкой этого же усиления каркаса и меньше или равное 0,6 расстояния DS между радиально самой внешней точкой усиления каркаса и радиально самой внутренней точкой этого же усиления каркаса.

Помимо этого, радиально с внешней стороны фиксирующей конструкции минимальное расстояние DT между аксиально внешним участком усиления, обеспечивающего жесткость, и усилением каркаса больше или равно 2 мм.

Вследствие этого расположения конца усиления, обеспечивающего жесткость, напряжения, которому подвергается конец усиления, обеспечивающего жесткость, ограничиваются, и образование трещин весьма существенно замедляется.

Согласно предпочтительному варианту осуществления усиление, обеспечивающее жесткость, содержит первый слой усиливающих элементов и второй слой усиливающих элементов. Усиливающими элементами первого и второго слоев усиливающих элементов являются предпочтительно текстильные нити, в частности нити текстильного корда. Благодаря таким нитями конец усиления, обеспечивающего жесткость, можно располагать на большом расстоянии от фиксирующей конструкции, в области, где сдвиг, испытываемый резиновыми смесями и связанный с изгибанием борта, уменьшен, а следовательно, риск появления трещин в резиновых смесях снижается. Преимущество высокого размещения заключается также в расположении усиления по всей высоте борта, а это ограничивает расползание резиновых смесей борта, когда последнее подвергается высоким рабочим температурам. Гораздо труднее добиться этого высокого размещения с металлическим усилением, поскольку концы нитей или тросов усиления, обеспечивающего жесткость, по-прежнему перемещаются, вдавливая в этой располагающей высоко области резиновые смеси. По существу, чем жестче тросы, тем заметней это вдавливание. В случае текстильных нитей, которые более гибкие и менее жесткие, чем металлические усиливающие элементы, вдавливание является незначительным и не вызывает зарождающихся трещин на конце усиливающего элемента. Однако стойкость к изгибу у края однослойного текстильного усиления к тому же мала по сравнению со стойкостью к изгибу однослойного металлического усиления и оказывается недостаточной для противодействия отклонению от радиального расположения усиления каркаса. При соединении вместе двух слоев текстильных нитей, проходящих в противоположных направлениях, стойкость к изгибу у края существенно выше, и созданное таким способом двухслойное усиление, обеспечивающее жесткость, позволяет эффективно сокращать перемещения усиления каркаса, вызывающее отклонение, от радиального расположения, и износ резиновых смесей с внешней стороны, на реборде обода для монтажа шины.

Предпочтительно, первый слой усиливающих элементов содержит множество усиливающих элементов, ориентированных в среднем направлении, которое составляет с окружным направлением угол больший или равный +40 градусам и меньший или равный +50 градусам, а второй слой усиливающих элементов содержит множество усиливающих элементов, ориентированных в среднем направлении, которое составляет с окружным направлением угол больший или равный -40 градусам и меньший или равный -50 градусам. Обратный знак указывает, что усиливающие элементы двух слоев должны пересекать друг друга. Эти углы обеспечивают компромисс между соединением двух слоев и противодействием отклонению от радиального расположения, которое должно быть оптимизировано. Какой из слоев имеет положительный угол несущественно.

Преимущественно, аксиально внешняя концевая точка упомянутого усиления, обеспечивающего жесткость, располагается на радиальном расстоянии DR от радиально самой внутренней точки окружного усиления фиксирующей конструкции, причем радиальное расстояние DR больше или равно 0,25 и меньше или равное 0,45 расстояния DS между радиально самой внешней точкой усиления каркаса и радиально самой внутренней точкой этого же усиления каркаса. Вне этого диапазона конец усиления, обеспечивающего жесткость, находится в областях с высокими напряжениями, такой как область изгибания боковины.

Согласно преимущественному варианту осуществления фиксирующая конструкция содержит покровный профильный элемент, окружающий окружное усиление, а внешняя граница радиального сечения покровного профильного элемента содержит часть, находящуюся радиально с внутренней стороны, и часть, находящуюся радиально с внешней стороны, причем упомянутые части сходятся в аксиально самой внутренней и аксиально самой внешней точках фиксирующей конструкции, а концевая точка усиления каркаса располагается на или возле внешней границы покровного профильного элемента. Наличие такого покровного профильного элемента повышает адгезию между фиксирующей конструкцией и усилением каркаса с одной стороны и связывающим усилением с другой.

Согласно преимущественному варианту осуществления протяженность LC поверхности контакта аксиально внутреннего участка усиления, обеспечивающего жесткость, составляет, по меньшей мере, 20 процентов расстояния DY между радиальной самой внешней концевой точкой аксиально внутреннего участка усиления, обеспечивающего жесткость, и радиально самой внутренней точкой окружного усиления фиксирующей конструкции. Протяженность LC поверхности контакта, таким образом, является достаточной, чтобы усиление, обеспечивающее жесткость, эффективно противодействовало перемещениям, приводящим к отклонению от радиального расположения, усиления каркаса во время качения, которые могут порождать износ бортов шины на колесе.

Предпочтительно, расстояние DY между радиально самой внешней концевой точкой аксиально внутреннего участка усиления, обеспечивающего жесткость, и радиально самой внутренней точкой окружного усиления фиксирующей конструкции больше или равно 15 процентам и меньше или равно 40 процентам радиального расстояния DC между радиально самой внешней точкой усиления каркаса и радиально самой внутренней точкой этого же усиления каркаса. Радиально самая внешняя концевая точка аксиально внутреннего участка усиления, обеспечивающего жесткость, таким образом, находится достаточно далеко от областей борта и боковины, которые подвергаются существенному изгибанию во время качения, и в результате этого предотвращается образование трещин.

Согласно преимущественном варианту осуществления усиливающие элементы связывающего усиления и усиления, обеспечивающего жесткость, идентичны и выбираются из усиливающих элементов текстильного типа. Использование текстильных усиливающих элементов для связывающего усиления сильно облегчает его обертывание вокруг фиксирующей конструкции.

Преимущественно, аксиально внутренний участок усиления, обеспечивающего жесткость, отделяют от усиления каркаса, чтобы сокращать напряжения сдвига возле концевой точки упомянутой аксиально внутренней точки, при этом между упомянутыми усилениями помещают эластомер.

Усиление, обеспечивающее жесткость, образовано преимущественно из двух раздельных частей, каждая из которых составляет один из участков, причем эти раздельные части перекрываются в области наложения.

Когда усиление, обеспечивающее жесткость, образовано из двух раздельных частей, каждая из которых составляет один из участков, и эти раздельные части перекрываются в области наложения, преимущественно убедиться, что область наложения располагается около покровного профильного элемента фиксирующей конструкции, и что протяженность LK области наложения в любом радиальном сечении составляет, по меньшей мере, половину осевого расстояния DA между аксиально наиболее отстоящими точками фиксирующей конструкции.

Согласно частному варианту осуществления связывающее усиление помещено между покровным профильным элементом фиксирующей конструкции борта и усилением каркаса.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг. 1 и 2 - схематичный вид шины согласно известному уровню техники;

фиг. 3 - схематичный вид в радиальном сечении части шины согласно варианту осуществления изобретения;

фиг. 4 - детальный вид с фиг. 3;

фиг. 5, 6 и 8 - схематичный вид в радиальном сечении разнообразных бортов шины согласно варианту осуществления изобретения; и

фиг. 7 - детальный вид с фиг. 6.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Важно проводить различие между несколькими разными применениями специалистами в данной области техники термина «радиальный». Во-первых, выражение относится к радиусу шины. Это значение используется, когда говорят, что точка P1 находится «радиально внутри» точки P2 (или «радиально с внутренней стороны» точки P2), если она ближе к оси вращения шины, чем точка P2. Напротив, говорят, что точка P3 находится «радиально снаружи» точки P4 (или «радиально с внешней стороны» точки P4), если она дальше от оси вращения шины, чем точка P4. Продвижение в направлении меньших (или больших) радиусов называют как продвижение «радиально внутрь (или наружу)». Это значение термина распространяется также на радиальные расстояния.

Однако говорят, что нить или усиление является «радиальным», если нить или усиливающие элементы усиления составляют с окружным направлением угол больший или равный 80° и меньший или равный 90°. Следует указать, что в настоящем документе термин «нить» следует понимать очень широко и он включает в себя нити в виде моноволокон, нескольких сплетенных волокон, троса или корда, крученой пряжи или эквивалентного блока, неважно из какого материала сделана нить или какая выполнена обработка поверхности для обеспечения ее адгезии с резиной.

Наконец, под выражением «радиальное сечение» здесь понимается сечение в плоскости, которая содержит ось вращения шины.

«Аксиальное» направление - это направление, параллельное оси вращения шины. Говорят, что точка P5 находится «аксиально внутри» точки P6 (или «аксиально с внутренней стороны» точки P6), если она ближе к средней плоскости шины, чем точка P6. Напротив, говорят, что точка P7 находится «аксиально снаружи» точки P8 (или «аксиально с внешней стороны» точки P8), если она дальше от средней плоскости шины, чем точка P8. «Средняя плоскость» шины - это плоскость, перпендикулярная оси вращения шины и равноудаленная от окружных усилений каждого борта.

«Окружное» направление - это направление, перпендикулярное и радиусу шины и аксиальному направлению. «Окружное сечение» - это сечение в плоскости, перпендикулярной оси вращения шины.

«Поверхность качения» означает здесь все точки протектора шины, которые, вероятно, будут вступать в контакт с землей при качении шины.

Выражение «резиновая смесь» означает резиновый состав, содержащий, по меньшей мере, один эластомер и один наполнитель.

Чтобы облегчить чтение описания вариантов осуществления, показанных на чертежах, для обозначения элементов с тождественными конструкциями используются одни и те же ссылочные позиции.

На фиг. 1 схематично показана шина 10 согласно известному уровню техники. Шина 10 содержит корону, содержащую усиление короны (не видно на фиг. 1), увенчанное протектором 30, две боковины 40, продолжающие корону радиально внутрь, и два борта 50, находящихся радиально внутри боковин 40.

На фиг. 2 схематично показан вид в перспективе другой шины 10 согласно известному уровню техники, и проиллюстрированы различные компоненты шины. Шина 10 содержит усиление 60 каркаса, состоящее из нитей 61, покрытых резиновой смесью, и два борта 50, где каждый содержит окружные усиления 70 (в этом случае бортовая проволока), которые удерживают шину 10 на ободе (не показан). Усиление 60 каркаса закреплено в каждом из бортов 50. Шина 10 содержит также усиление короны, содержащее два слоя 80 и 90. Каждый из слоев 80 и 90 усилен волокнистыми усиливающими элементами 81 и 91, которые параллельны в каждом слое и перекрещиваются от слоя к слою, составляя с окружным направлением углы между 10° и 70°. Шина также содержит кольцевое усиление 100, размещенное радиально с внешней стороны усиления короны, причем это кольцевое усиление образовано из усиливающих элементов 101, ориентированных в окружном направлении и намотанных по спирали. На кольцевом усилении размещен протектор 30, при помощи этого протектора 30 шина 10 устанавливает контакт с дорогой. Показанная шина 10 - это «бескамерная» шина, она содержит «герметизирующий слой» 110, выполненный из резинового состава, непроницаемого для использованного для накачки газа, и покрывающий внутреннюю поверхность шины.

На фиг. 3 схематично и в радиальном сечении показана часть шины 10 согласно варианту осуществления изобретения, имеющая размер 295/60R22,5. Это шина для большегрузных транспортных средств, предназначенная для монтажа на обод (не показан). Шина 10 содержит корону, содержащую усиление короны, образованное слоями 80 и 90, расположенными между усиливающими слоями 120 и 130. Усиливающий слой 120 защищает усиление 60 каркаса от сжатия, а усиливающий слой 130 защищает усиление короны от проколов и ударов. Наверху последнего упомянутого усиливающего слоя расположен протектор 30. Шина 10 содержит также две боковины 40, продолжающие корону радиально внутрь, и два борта 50, расположенные радиально внутри боковин и предназначенные для контакта с ободом. Каждый борт содержит фиксирующую конструкцию 700, которая содержит окружное усиление 70. В настоящем случае усилением 70 является бортовая проволока, состоящая из множества намотанных по окружности металлических проволочек. Как показано на фиг. 4, фиксирующая конструкция 700 имеет в любом радиальном сечении радиально самую внутреннюю точку 703, радиально самую внешнюю точку 701, аксиально самую внутреннюю точку 702 и аксиально самую внешнюю точку 704. Также указаны радиально самая внешняя точка 71 и радиально самая внутренняя точка 73 окружного усиления 70. Если геометрия фиксирующей конструкции 700 такова, что под определение аксиально/радиально самой внутренней/внешней подходит множество точек, любая из этих точек может быть выбрана. Фиксирующая конструкция содержит также покровный профильный элемент 75, в этом случае нейлоновую 140/2 ткань. Нити нейлонового корда покровного профильного элемента 75 покрыты резиновой смесью, имеющей модуль упругости при 10-процентном удлинении (при 20°C) более 5 МПа. Расстояние между нитями корда составляет 1 мм и они ориентированы в направлении, которое составляет с окружным направлением угол больший или равный 50 градусам.

Шина 10 содержит также радиальное усиление 60 каркаса, содержащее множество металлических тросов, образованных из ряда простых нитей размера 18/100 мм. Эти тросы заделаны в резиновую смесь и ориентированы в направлении, которое составляет с окружным направлением угол больший или равный 80 градусам. Усиление 60 каркаса закреплено в каждом из бортов к фиксирующей конструкции 700, а именно усиление 60 каркаса частично обернуто вокруг фиксирующей конструкции 700, проходя аксиально изнутри наружу шины. Усиление 60 каркаса, таким образом, следует профилю части внешней границы покровного профильного элемента 75 и механически связано с покровным профильным элементом вследствие адгезии материала, из которого выполнен покровный профильный элемент, и материала, покрывающего усиливающие элементы усиления 60 каркаса. Концевая точка 65 этого усиления 60 каркаса располагается на или возле фиксирующей конструкции 700 и аксиально между аксиально самой внутренней точкой 702 и аксиально самой внешней точкой 704 фиксирующей конструкции. Когда сказано, что концевая точка 65 усиления каркаса располагается «возле» фиксирующей конструкции 700, это следует понимать как то, что минимальное расстояние между концевой точкой 65 и фиксирующей конструкцией 700 меньше или равно 4 мм.

Помимо этого, в борте обеспечен наполнительный шнур 140, сделанный из резиновой смеси. Материал этого профильного элемента предпочтительно выбирают таким образом, чтобы он имел модуль упругости при 10-процентном удлинении (при 20°C) между 2 и 5 МПа (в этом случае 4 МПа).

Шина 10 содержит также связывающее усиление 150, образованное из множества кордных усиливающих элементов, сделанных из арамида 160×3 и ориентированных в направлении, которое составляет с окружным направлением угол больший или равный 70 градусам. Нити арамидного корда связывающего усиления 150 покрыты резиновой смесью, имеющей модуль упругости при 10-процентном удлинении (при 20°C) более 5 МПа. Расстояние между нитями корда составляет 1,25 мм. Связывающее усиление 150 содержит первую часть 151 и вторую часть 152. Первая часть 151 состоит из части связывающего усиления 150, находящейся в контакте с усилением каркаса. Первая часть 151 простирается между: а) концевой точкой 155, радиально с внешней стороны относительно радиально самой внешней точки 701 фиксирующей конструкции 700 (см. фиг. 4) и б) концевой точкой 65 усиления 60 каркаса. Связывающее усиление 150 продолжено за концевую точку 65 усиления каркаса 60 второй частью 152, которая находится в контакте с фиксирующей конструкцией 700 до концевой точки 157, находящейся радиально с внешней стороны фиксирующей конструкции 700. Концевая точка 157 связывающего усиления 150 располагается аксиально между аксиально самой внутренней точкой 702 и аксиально самой внешней точкой 704 фиксирующей конструкции 700. Считается, что граница между первой частью 151 и второй частью 152 связывающего усиления располагается в аксиальном положении концевой точки 65 усиления 60 каркаса.

Наконец, шина 10 содержит усиление 160, обеспечивающее жесткость, которое окружает связывающее усиление 150 и проходит радиально с внутренней стороны фиксирующей конструкции 700 и связывающего усиления 150 таким образом, чтобы формировать аксиально внутренний участок 161 и аксиально внешний участок 162. Аксиально внутренний участок 161 - это участок усиления 160, обеспечивающего жесткость, находящийся аксиально с внутренней стороны относительно усиления 60 каркаса, а аксиально внешний участок 162 - это участок усиления 160, обеспечивающего жесткость, находящийся аксиально с внешней стороны усиления 60 каркаса. Считается, что граница между аксиально внутренним участком 161 и аксиально внешним участком 162 располагается в аксиальном положении радиально самой внутренней точки 63 усиления 60 каркаса. Если усиление 60 каркаса содержит ряд радиально самых внутренних точек, любая из этих точек может быть выбрана. Аксиально внутренний участок 161 находится в контакте с усилением 60 каркаса на протяжении LC, между концевой точкой 165 упомянутого аксиально внутреннего участка 161 и концевой точкой 155 связывающего усиления 150, причем концевая точка 165 располагается радиально с внешней стороны концевой точки 155 связывающего усиления 150. Более того следует заметить, что возле концевой точки 165 аксиально внутреннего участка 161 он локально отделен от усиления каркаса для того, чтобы снижать в этой области напряжения сдвига, при этом между усилениями помещено немного резиновой смеси.

В настоящем случае усиление 160, обеспечивающее жесткость, содержит первый слой текстильных усиливающих элементов 167 и второй слой текстильных усиливающих элементов 168. Его аксиально внутренний участок 161 таким образом состоит из двух слоев 261 и 361, как и аксиально внешний участок 162, который состоит из слоев 262 и 362.

Первый слой усиливающих элементов 167 содержит множество усиливающих элементов, ориентированных в среднем направлении, которое составляет с окружным направлением угол +45 градусов, а второй слой усиливающих элементов 168 содержит множество усиливающих элементов, ориентированных в среднем направлении, которое составляет с окружным направлением угол -45 градусов. Этот выбор углов облегчает, в частности, производство и заворачивание усиления 160, обеспечивающего жесткость, вокруг усиления 70. Он позволяет также эффективно сокращать отклонение усиления 60 каркаса от радиального расположения.

Концы первого слоя усиливающих элементов 167 и концы второго слоя усиливающих элементов 168 смещены на, по меньшей мере, 5 мм, чтобы снижать возникновение напряжений в окружающей резине вследствие вдавливания.

Аксиально внешняя концевая точка 166 усиления 160, обеспечивающего жесткость, располагается на радиальном расстоянии DR от радиально самой внутренней точки 73 окружного усиления 70 фиксирующей конструкции 700. В шине согласно варианту осуществления этого изобретения радиальное расстояние DR больше или равно 0,2 и меньше или равно 0,6 расстояния DC между радиально самой внешней точкой 62 усиления 60 каркаса и радиально самой внутренней точкой 63 этого же усиления каркаса. В настоящем случае DC=140 мм, DR=53 мм и DR=0,38×DC.

Радиально с внешней стороны фиксирующей конструкции 700 минимальное расстояние DT между аксиально внешним участком 162 усиления 160, обеспечивающего жесткость, и усилением 60 каркаса в любом радиальном сечении больше или равно 2 мм (в этом случае DT=4 мм). Минимальное расстояние измеряется перпендикулярно усилению 60 каркаса.

Протяженность LC (в этом случае 13 мм) поверхности контакта аксиально внутреннего участка 161 усиления 160, обеспечивающего жесткость, в этом случае равна 37 процентам расстояния DY между радиальной самой внешней концевой точкой 165 аксиально внутреннего участка усиления 160, обеспечивающего жесткость, и радиально самой внутренней точкой 73 окружного усиления 70 фиксирующей конструкции 700 (в этом случае DY=35 мм).

Расстояние DY помимо этого равно 25 процентам радиального расстояния DC между радиально самой внешней точкой 62 усиления каркаса и радиально самой внутренней точкой 63 этого же усиления каркаса.

На фиг. 5 схематично и в радиальном сечении показан вариант борта шины согласно варианту осуществления изобретения. В отличие от борта шины 10 на фиг. 3, покровный профильный элемент 75 содержит и удерживающее усиление 751 и резиновую прокладку 752, изготовленную из резиновой смеси и окружающую окружное усиление 70. Удерживающее усиление 751 может быть изготовлено из жесткой резиновой смеси (имеющей модуль упругости при 10 процентах и при 20°C более 10 МПа) или из композита, содержащего арамидные или нейлоновые текстильные усиливающие элементы и резиновую смесь, например резиновую смесь того же типа, что и резиновая смесь, в которую заделаны усиливающие элементы связывающего усиления. В каждом радиальном сечении внешняя граница покровного профильного элемента 75 содержит часть, находящуюся радиально с внутренней стороны, и часть, находящуюся радиально с внешней стороны, при этом упомянутые части сходятся в аксиально самой внутренней и аксиально самой внешней точках 702, 704 фиксирующей конструкции. И в этом случае концевая точка 65 усиления каркаса располагается на или возле внешней границы покровного профильного элемента 75.

На фиг. 6 схематично и в радиальном сечении показан другой вариант борта шины согласно варианту осуществления изобретения. В этом случае на протяжении большей своей части усиление, обеспечивающее жесткость, содержит только один слой, но он образован из двух раздельных частей 161 и 162, причем эти раздельные части перекрываются в области наложения. Эта область наложения располагается поблизости от покровного профильного элемента фиксирующей конструкции, что означает, что расстояние DU между аксиально внутренним концом 163 аксиально внешней полосы 162 усиления 160, обеспечивающего жесткость, и радиально самой внутренней точкой фиксирующей конструкции 700 меньше 1,5 расстояния DR (см. фиг. 3).

В любом радиальном сечении протяженность LK (указанная двунаправленной стрелкой на фиг. 7; в этом случае LK=15 мм) области наложения, определяемая как криволинейная протяженность контура границы сопряжения двух раздельных частей 161 и 162, составляет, по меньшей мере, половину аксиального расстояния DA (см. фиг. 7; в этом случае DA=19 мм) между аксиально наиболее отстоящими друг от друга точками 702 и 704 фиксирующей конструкции 700. Эти точки 702 и 704 получают проведением касательных T1 и T2 к фиксирующей конструкции 700, причем эти касательные перпендикулярны оси вращения шины.

Этот вариант является преимущественным, поскольку он позволяет отличаться материалам двух раздельных частей 161 и 162, либо применяя усиливающие элементы отличающихся типов (например, текстильные усиливающие элементы для одной части и металлические усиливающие элементы для другой), либо применяя отличающиеся покровные материалы, либо сочетая оба способа. Он также позволяет усовершенствовать производство, поскольку в положении компонентов и усилений существует большая точность, и уменьшить пространство, занимаемое на производственных участках.

На фиг. 8 схематично и в радиальном сечении показан другой вариант борта шины согласно варианту осуществления изобретения. В этом случае связывающее усиление 150 помещено между покровным профильным элементом 75 фиксирующей конструкции 700 борта и усилением 60 каркаса. Конец 65 усиления 60 каркаса, таким образом, размещается между связывающим усилением 150 и усилением 160, обеспечивающим жесткость. Эта компоновка обеспечивает лучшую механическую целостность усиления каркаса в каждом борте и не дает усиливающим элементам этого усиления вступать в контакт с окружным усилением 70 при использовании шины.

Благодаря новаторской геометрии борта в шине размера 295/60R22,5 для большегрузных транспортных средств в испытании на износостойкость на маховом колесе покрываемое расстояние увеличено на 20% относительно шин по документу WO 2008/107234A1. Испытание заключается во вращении шин на стальном маховом колесе при условиях, которые вызывают сильное увеличение температуры борта. Она завершается разматыванием усиления каркаса.

Шина (10) содержит радиальное усиление (60) каркаса, закрепленное в каждом из бортов (50) к фиксирующей конструкции (700), содержащей окружное усиление (70). Усиление (60) каркаса частично обернуто вокруг фиксирующей конструкции (700). Шина (10) содержит также связывающее усиление (150), содержащее первую часть (151), находящуюся в контакте с усилением (60) каркаса и продолженную второй частью (152), находящейся в контакте с фиксирующей конструкцией (700), до точки (157), находящейся радиально с внешней стороны фиксирующей конструкции (700) и расположенной аксиально между аксиально самой внутренней точкой (702) и аксиально самой внешней точкой (704) фиксирующей конструкции (700). Шина (10) содержит помимо этого усиление (160), обеспечивающее жесткость, окружающее связывающее усиление (150) и проходящее радиально с внутренней стороны фиксирующей конструкции (700) и связывающего усиления (150). Технический результат - снижение рисков повреждения бортов. 12 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Шина (10) для большегрузного транспортного средства, предназначенная для монтажа на обод и содержащая:
корону, содержащую усиление (80, 90) короны, увенчанное протектором (30);
две боковины (40), продолжающие корону радиально внутрь;
два борта (50), находящиеся радиально внутри боковин и предназначенные для контакта с ободом, причем каждый борт содержит фиксирующую конструкцию (700), содержащую окружное усиление и имеющую в любом радиальном сечении радиально самую внешнюю точку (701), аксиально самую внутреннюю точку (702) и аксиально самую внешнюю точку (704);
радиальное усиление (60) каркаса, содержащее множество усиливающих элементов (61), ориентированных в направлении, которое составляет с окружным направлением угол больший или равный 80 градусам, причем усиление каркаса прикреплено в каждом из бортов к фиксирующей конструкции и частично обернуто вокруг фиксирующей конструкции, проходя аксиально изнутри наружу шины, а концевая точка (65) этого усиления каркаса расположена на или вблизи фиксирующей конструкции и аксиально между аксиально самой внутренней точкой (702) и аксиально самой внешней точкой (704) фиксирующей конструкции;
связывающее усиление (150), образованное из множества усиливающих элементов, ориентированных в направлении, которое составляет с окружным направлением угол, больший или равный 70 градусам, и содержащее первую часть (151), находящуюся в контакте с усилением каркаса между концевой точкой (155), которая находится радиально с внешней стороны относительно радиально самой внешней точки (701) фиксирующей конструкции, и концевой точкой (65) усиления каркаса, причем связывающее усиление продолжено за пределы концевой точки (65) усиления каркаса второй частью (152), находящейся в контакте с фиксирующей конструкцией (700), до концевой точки (157), находящейся радиально с внешней стороны фиксирующей конструкции, при этом концевая точка (157) связывающего усиления расположена аксиально между аксиально самой внутренней точкой (702) и аксиально самой внешней точкой (704) фиксирующей конструкции;
усиление (160), обеспечивающее жесткость, окружающее связывающее усиление (150) и проходящее радиально с внутренней стороны фиксирующей конструкции (700) и связывающего усиления таким образом, чтобы формировать аксиально внутренний участок (161) и аксиально внешний участок (162), причем аксиально внутренний участок находится аксиально с внутренней стороны относительно усиления (60) каркаса, а аксиально внешний участок находится аксиально с внешней стороны усиления каркаса, при этом аксиально внутренний участок (161) находится в контакте с усилением каркаса на протяжении LC между концевой точкой (165) аксиально внутреннего участка (161) и концевой точкой (155) связывающего усиления (150), притом концевая точка (165) аксиально внутреннего участка (161) расположена радиально с внешней стороны концевой точки (155) связывающего усиления (150), и усиление, обеспечивающее жесткость, образовано из множества усиливающих элементов, ориентированных в среднем направлении, которое составляет с окружным направлением угол, меньший или равный 60 градусам,
при этом аксиально внешняя концевая точка (166) усиления (160), обеспечивающего жесткость, расположена на радиальном расстоянии DR от радиально самой внутренней точки (73) окружного усиления (70) фиксирующей конструкции (700), причем радиальное расстояние DR больше или равно 0,2 расстояния DC между радиально самой внешней точкой (62) усиления (60) каркаса и радиально самой внутренней точкой (63) этого же усиления каркаса и меньше или равно 0,6 расстояния DC между радиально самой внешней точкой (62) усиления (60) каркаса и радиально самой внутренней точкой (63) этого же усиления каркаса,
при этом радиально с внешней стороны фиксирующей конструкции (700) минимальное расстояние DT между аксиально внешним участком (162) усиления (160), обеспечивающего жесткость, и усилением (60) каркаса больше или равно 2 мм.

2. Шина по п.1, в которой усиление (160), обеспечивающее жесткость, содержит первый слой усиливающих элементов (167) и второй слой усиливающих элементов (168).

3. Шина по п.2, в которой первый слой усиливающих элементов (167) содержит множество усиливающих элементов, ориентированных в среднем направлении, которое составляет с окружным направлением угол больший или равный +40 градусам и меньший или равный +50 градусам, при этом второй слой усиливающих элементов (168) содержит множество усиливающих элементов, ориентированных в среднем направлении, которое составляет с окружным направлением угол больший или равный -40 градусам и меньший или равный -50 градусам.

4. Шина по п.1, в которой аксиально внешняя концевая точка (166) усиления (160), обеспечивающего жесткость, расположена на радиальном расстоянии DR от радиально самой внутренней точки (73) окружного усиления (70) фиксирующей конструкции (700), причем радиальное расстояние DR больше или равно 0,25 расстояния DC между радиально самой внешней точкой (62) усиления (60) каркаса и радиально самой внутренней точкой (63) этого же усиления каркаса и меньше или равно 0,45 расстояния DC между радиально самой внешней точкой (62) усиления (60) каркаса и радиально самой внутренней точкой (63) этого же усиления каркаса.

5. Шина по п.1, в которой фиксирующая конструкция (700) содержит покровный профильный элемент (75), окружающий окружное усиление, а внешняя граница радиального сечения покровного профильного элемента содержит часть, находящуюся радиально с внутренней стороны, и часть, находящуюся радиально с внешней стороны, причем упомянутые части сходятся в аксиально самой внутренней и аксиально самой внешней точках (702, 704) фиксирующей конструкции, при этом концевая точка (65) усиления (60) каркаса расположена на или вблизи внешней границы покровного профильного элемента (75).

6. Шина по п. 1, в которой протяженность LC поверхности контакта аксиально внутреннего участка (161) усиления (160), обеспечивающего жесткость, составляет, по меньшей мере, 20 процентов расстояния DY между радиально самой внешней концевой точкой (165) аксиально внутреннего участка (161) усиления, обеспечивающего жесткость, и радиально самой внутренней точкой (73) окружного усиления (70) фиксирующей конструкции (700).

7. Шина по п.1, в которой расстояние DY между радиально самой внешней концевой точкой (165) аксиально внутреннего участка (161) усиления (160), обеспечивающего жесткость, и радиально самой внутренней точкой (73) окружного усиления (70) фиксирующей конструкции (700) больше или равно 15 процентам и меньше или равно 40 процентам радиального расстояния DC между радиально самой внешней точкой (62) усиления (60) каркаса и радиально самой внутренней точкой (63) этого же усиления каркаса.

8. Шина по п.1, в которой усиливающими элементами первого (167) и второго (168) слоев усиливающих элементов являются текстильные нити.

9. Шина по п.1, в которой усиливающие элементы связывающего усиления (150) и усиления (160), обеспечивающего жесткость, идентичны и выбираются из усиливающих элементов текстильного типа.

10. Шина по п.1, в которой аксиально внутренний участок (161) усиления (160), обеспечивающего жесткость, отделен в определенном месте от усиления (60) каркаса для того, чтобы сокращать напряжения сдвига вблизи концевой точки (165) аксиально внутренней точки (161), при этом между упомянутыми усилениями размещают эластомер.

11. Шина по п.1, в которой усиление (160), обеспечивающее жесткость, образовано из двух раздельных частей, каждая из которых составляет один из участков (161, 162), причем эти раздельные части перекрываются в области наложения.

12. Шина по п.5, в которой усиление (160), обеспечивающее жесткость, образовано из двух раздельных частей, каждая из которых составляет один из участков (161, 162), причем эти раздельные части перекрываются в области наложения, при этом область наложения расположена около покровного профильного элемента (75) фиксирующей конструкции (700), и в любом радиальном сечении протяженность LK области наложения составляет, по меньшей мере, половину осевого расстояния DA между аксиально наиболее отстоящими точками (702, 704) фиксирующей конструкции (700).

13. Шина по п.1, в которой связывающее усиление (150) размещено между покровным профильным элементом (75) фиксирующей конструкции (700) борта и усилением (60) каркаса.