ШИНА С УЛУЧШЕННЫМИ БОРТАМИ Российский патент 2015 года по МПК B60C15/06 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к шинам для пассажирских транспортных средств, которые имеют индекс нагрузки более 100, как например шины, используемые в транспортных средствах с колесной формулой 4×4 и фургонах. В частности, изобретение относится к бортам этих шин.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

«Индекс нагрузки» шины - это параметр, хорошо известный специалистам в данной области техники, для количественного определения максимальной нагрузки, которую способна выдерживать шина, установленная на монтажный обод и накаченная до ее рабочего давления. Индекс нагрузки 100 соответствует максимальной нагрузке 800 кг.

Сборный элемент, образованный бортом и внутренним в радиальном направлении участком боковины шины, является одним из компонентов шины, конструкция которого имеет весьма заметное влияние на износостойкость шины. Он выполняет множество функций. Например, он поглощает напряжение усиления каркаса и передает нагрузку, которой подвергается шина, от боковины к ободу. Он, таким образом, направляет корону шины от обода. Воздействие, которое он оказывает на сцепление шины с дорогой, значительно, особенно когда шина сильно нагружена. В случае шин для пассажирских транспортных средств с высоким индексом нагрузки все из этих функций обычно выполняются путем объединения двойного усиления каркаса (содержащего бортовую проволоку и заворот кверху этого двойного усиления вокруг последней) и «наполнителя борта», сделанного из резиновой смеси. Компромисс между жесткостью, которая должна быть достигнута, в частности, для направления короны, и ожидаемой износостойкостью обычно приводит к тому, что двойное усиление каркаса должно следовать определенной траектории, и к использованию объемного (высокого и/или толстого) и жесткого наполнителя борта. Недостаток этой конфигурации заключается в сложности производственного процесса и стоимости шины. Повышение прочности наполнителя борта является преобладающей задачей, особенно в области, удаленной от борта, и поэтому требуется, чтобы наполнитель борта был все более объемным, а в результате этого производственный процесс - сложным.

Необходимость уменьшить сложность производственного процесса и стоимость шины привела к использованию производителями одинарного усиления каркаса, даже для шин с высоким индексом нагрузки. Необходимость поддерживать сравнительно низкое сопротивление качению вынудило их использовать в борте менее жесткие смеси. Более низкая жесткость этих резиновых смесей потом компенсируется применением относительно толстого наполнителя борта, по возможности сочетаемого с внешней лентой, которая сама толстая.

Использование этих полуфабрикатов представляет, тем не менее, проблему с точки зрения производства, потому что из-за этого требуется чаще заменять катушки, с которых подаются эти полуфабрикаты.

Чтобы решить эту проблему, сохраняя в то же время эксплуатационные характеристики рассматриваемых шин, было проведено исследование, нацеленное на поиск более целесообразного распределения толщины наполнителя на бортовой проволоке и связанной с ним внешней ленты.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Одна из задач изобретения состоит в том, чтобы обеспечить шину, которая имеет высокий индекс нагрузки, несмотря на всего лишь одно усиление каркаса, и достаточную износостойкость, обеспечивая в то же время увеличения скорости производства. Эта задача достигается благодаря оптимизации распределения толщины резиновых смесей в борте.

В частности, эта задача достигается, используя шину, содержащую:

два борта, предназначенные вступать в контакт с монтажным ободом, причем каждый борт содержит по меньшей мере одну кольцевую усиливающую конструкцию;

две боковины, продолжающие борта в радиальном направлении наружу, при этом две боковины соединяются с короной, содержащей коронное усиление, поверх которого расположен протектор;

одинарное усиление каркаса, проходящее от бортов вдоль боковин к короне, где усиление каркаса содержит множество усиливающих каркас элементов, при этом усиление каркаса закреплено в двух бортах посредством заворота кверху вокруг кольцевой усиливающей конструкции таким образом, чтобы формировать в каждом борте основную часть и обернутую часть, где каждая обернутая часть проходит в радиальном направлении снаружи до конца, расположенного на радиальном расстоянии DEC от самой внутренней в радиальном направлении точки кольцевой усиливающей конструкции борта, причем радиальное расстояние DEC больше или равно 5% радиальной высоты H шины и меньше или равно 85% (предпочтительно меньше или равно 20%) радиальной высоты H шины.

Каждый борт содержит наполнитель борта, сделанный из резиновой смеси, имеющей модуль упругости G', меньший или равный 15 МПа, и модуль вязкости G" такой, что:

G"[МПа]≤0,2*G'[МПа]-0,2 МПа,

где модули упругости и вязкости измеряют при 23°C. Резиновые смеси этого вида известны, в частности, из документа WO 2010/072736.

Наполнитель борта расположен по большей части в радиальном направлении с внешней стороны кольцевой усиливающей конструкции и по меньшей мере частично между основной частью и обернутой частью усиления каркаса. Он проходит радиально до внешнего в радиальном направлении конца наполнителя борта, расположенного на радиальном расстоянии DEE1 от самой внутренней в радиальном направлении точки кольцевой усиливающей конструкции борта. Радиальное расстояние DEE1 больше или равно 30% (а предпочтительно больше или равно 35%) и меньше или равно 50% (а предпочтительно меньше или равно 45%) радиальной высоты H шины.

Каждый борт дополнительно содержит внешнюю ленту (130), сделанную из резиновой смеси, имеющей модуль упругости G', меньший или равный 15 МПа, и модуль вязкости G" такой, что:

G"[МПа]≤0,2*G'[МПа]-0,2 МПа,

где модули упругости и вязкости измеряют при 23°C.

Внешняя лента располагается в осевом направлении с внешней стороны обернутой части усиления каркаса и проходит между внутренним в радиальном направлении концом внешней ленты и внешним в радиальном направлении концом внешней ленты. Внутренний в радиальном направлении конец внешней ленты расположен на радиальном расстоянии DEI2 от самой внутренней в радиальном направлении точки кольцевой усиливающей конструкции борта, причем радиальное расстояние DEI2 больше или равно 1% и меньшей или равно 5% радиальной высоты H шины. Внешний в радиальном направлении конец внешней ленты расположен на радиальном расстоянии DEE2 от самой внутренней в радиальном направлении точки кольцевой усиливающей конструкции борта, причем радиальное расстояние DEE2 больше или равно 30% (а предпочтительно больше или равно 35%) и меньше или равно 50% (а предпочтительно меньше или равно 45%) радиальной высоты H шины. Согласно преимущественному варианту осуществления радиальное расстояние DEE2 больше радиального расстояния DEE1.

Наполнитель борта имеет толщину E(r), эта толщина соответствует длине пересечения прямой, перпендикулярной основной части усиления каркаса, с наполнителем борта, где r обозначает расстояние, отделяющее точку пересечения упомянутой прямой, перпендикулярной основной части усиления каркаса, с усилением каркаса от самой внутренней в радиальном направлении точки кольцевой усиливающей конструкции.

Сборный элемент, образованный наполнителем борта и внешней лентой имеет толщину ET(r), эта толщина соответствует длине пересечения прямой, перпендикулярной основной части усиления каркаса, с упомянутым сборным элементом, где r обозначает расстояние, отделяющее точку пересечения упомянутой прямой, перпендикулярной основной части усиления каркаса, с усилением каркаса от самой внутренней в радиальном направлении точки кольцевой усиливающей конструкции, причем толщина ET(r) изменяется так, что для диапазона расстояний r от 25 до 45% высоты H шины, отклонение толщины $$\frac{\partial ET(r)}{\partial r}$$ больше или равно -0,25 мм/мм, т.е. значение меньше -0,25 мм/мм, (а предпочтительно больше или равно -0,3 мм/мм) на протяжении по меньшей мере 4% высоты H шины.

Для всех точек пересечения упомянутой прямой, перпендикулярной основной части усиления каркаса, с усилением каркаса, расстояние r которых от самой внутренней в радиальном направлении точки кольцевой усиливающей конструкции больше или равно 10% и меньшей или равно 35% радиальной высоты H шины, отношение E(r)/ET(r) больше или равно 0,3 (а предпочтительно больше или равно 0,35) и меньше или равно 0,5.

В любом радиальном сечении наполнитель борта имеет площадь поперечного сечения S1, а внешняя лента имеет площадь поперечного сечения S2, при этом отношение S1/(S1+S2) больше или равно 0,4 и меньше или равно 0,6.

Упомянутая по меньшей мере одна кольцевая усиливающая конструкция имеет максимальную осевую ширину DE такую, что отношение $$\frac{ET{(r)}_{\max }-DE}{ET{(r)}_{\max }}$$ , где ET(r)_max - максимальное значение толщины ET(r), меньше или равно 10% (а предпочтительно меньше или равно 7%).

Такие размеры шины позволили увеличить скорость производства без малейшего ухудшения износостойкости шины.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На фиг.1 изображена шина согласно известному уровню техники.

На фиг.2 изображен частичный вид в перспективе шины согласно известному уровню техники.

На фиг.3 изображена в радиальном сечении одна четвертая эталонной шины.

На фиг.4 проиллюстрировано, как определяется высота H шины.

На фиг.5 изображена в радиальном сечении одна четвертая шины согласно варианту осуществления изобретения.

На фиг.6 изображены подробности фиг.5.

На фиг.7 и 8 проиллюстрировано, как определяется изменение толщины определенных частей борта шины согласно варианту осуществления изобретения.

На фиг.9-11 изображено изменение толщины определенных частей борта шины согласно варианту осуществления изобретения и эталонной шины.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

При использовании термина «радиальный» следует проводить различие между разными применениями этого слова специалистами в данной области техники. Во-первых, выражение относится к радиусу шины. В том смысле, что говорят, что точка P1 находится «в радиальном направлении внутри» точки P2 (или «в радиальном направлении с внутренней стороны» точки P2), если она ближе к оси вращения шины, чем точка P2. Наоборот, говорят, что точка P3 находится «в радиальном направлении снаружи» точки P4 (или «в радиальном направлении с внешней стороны» точки P4), если она дальше от оси вращения шины, чем точка P4. Говорится, что продвижение происходит «в радиальном направлении внутрь (или наружу)», когда оно происходит в направлении к меньшим (или большим) радиусам. При рассмотрении вопросов, связанных с радиальными расстояниями, также применяется этот смысл термина.

Напротив, говорят, что нить или усиление является «радиальным», когда нить или усиливающие элементы усиления составляют с окружным направлением угол, больший или равный 80° и меньший или равный 90°. Следует указать, что в этом документе термин «нить» понимается в очень широком смысле и включает в себя нити в виде моноволокон, множества волокон, кордов, пряжи или эквивалентных сборных элементов независимо от материала, из которого сделана нить, или обработки поверхности, которую она получила для повышения ее связи с резиной.

Наконец, «радиальное сечение» или «радиальное поперечное сечение» означают здесь сечение или поперечное сечение в плоскости, содержащей ось вращения шины.

«Осевое» направление - это направление, параллельное оси вращения шины. Говорят, что точка P5 находится «в осевом направлении внутри» точки P6 (или «в осевом направлении с внутренней стороны» точки P6), если она расположена ближе к средней плоскости шины, чем точка P6. Наоборот, говорят, что точка P7 находится «в осевом направлении снаружи» точки P8 (или «в осевом направлении с внешней стороны» точки P8), если она расположена дальше от средней плоскости шины, чем точка P8. «Средняя плоскость» шины - это плоскость, которая перпендикулярна оси вращения шины и которая лежит на одинаковом расстоянии от кольцевых усиливающих конструкций каждого борта.

«Окружное» направление - это направление, которое перпендикулярно как радиусу шины, так и осевому направлению.

В контексте этого документа выражение «резиновая смесь» обозначает резиновую смесь, содержащую в себе по меньшей мере один эластомер и наполнитель.

На фиг.1. схематично изображена шина 10 согласно известному уровню техники. Шина 10 содержит корону, содержащую коронное усиление (не видно на фиг.1), поверх которого расположен протектор 30, две боковины 40, продолжающие корону в радиальном направлении внутрь, и два борта 50, находящиеся в радиальном направлении с внутренней стороны боковин 40.

На фиг.2 схематично изображен частичный 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 бортовую проволоку, которая удерживает шину 10 на ободе (не изображен). Усиление каркаса 60 закреплено в каждом из бортов 50. Шина 10 дополнительно содержит коронное усиление, 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 пересекаются по слоям, образуя с окружным направлением углы от 10° до 70°. Шина дополнительно содержит спиральное усиление 100, размещенное в радиальном направлении с внешней стороны коронного усиления, это спиральное усиление образовано усиливающими элементами 101, направленными в окружном направлении и намотанными спиралью. Протектор 30 уложен на спиральном усилении, этот протектор 30 обеспечивает контакт между шиной 10 и дорогой. Изображенная шина 10 является «бескамерной» шиной, она содержит «герметизирующий слой» 110 из резиновой смеси, которая непроницаема для газа, используемого для накачивания, покрывающего внутреннюю поверхность шины.

На фиг.3 схематично в радиальном сечении изображена часть эталонной шины. Шина содержит два борта 50 (из которых изображен только один), предназначенных вступать в контакт с монтажным ободом (не изображен), причем каждый борт 50 содержит кольцевую усиливающую конструкцию, в этом случае бортовую проволоку 70. Две боковины 40 продолжают борта 50 в радиальном направлении наружу и переходят в корону (не изображена), содержащую коронное усиление, увенчанное в радиальном направлении протектором.

Шина дополнительно содержит усиление каркаса 60, которое проходит от бортов 50 вдоль боковин 40 до короны. Это усиление 60 каркаса здесь содержит волокнистые усиления, направленные, по существу, в радиальном направлении, то есть, которое составляет с окружным направлением угол, больший или равный 80° и меньший или равный 90°.

Усиление 60 каркаса содержит множество усиливающих каркас элементов. Оно закреплено в двух бортах 50 при помощи заворота кверху вокруг бортовой проволоки 70 таким образом, чтобы формировать в каждом борту основную часть 62 и обернутую часть 63. Обернутая часть проходит в радиальном направлении с внешней стороны до конца 64, расположенного на радиальном расстоянии DEC от самой внутренней в радиальном направлении точки 71 кольцевой усиливающей конструкции борта, причем радиальное расстояние DEC здесь равно 14% радиальной высоты H шины.

«Радиальная высота» H шины определяется как радиальное расстояние между самой внутренней в радиальном направлении точкой 71 кольцевой усиливающей конструкции 70 борта 50 и точкой 31 (фиг.4), которая является самой внешней в радиальном направлении точкой протектора 30, когда шина установлена на монтажный обод 5 (как изображено на фиг.4) и накачена до ее рабочего давления.

Каждый борт содержит наполнитель 120 борта, при этом наполнитель борта располагается в радиальном направлении с внешней стороны бортовой проволоки 70, и значительная его доля находится между основной частью 62 и обернутой частью 63 усиления 60 каркаса.

Наполнитель борта 120 проходит в радиальном направлении с внешней стороны самой внутренней в радиальном направлении точки 71 кольцевой усиливающей конструкции борта на радиальное расстояние DEE1 от упомянутой точки, причем радиальное расстояние DEE1 равно 18% радиальной высоты H шины.

Каждый борт 50 дополнительно содержит внешнюю ленту 130 из резиновой смеси, расположенную в осевом направлении с внешней стороны обернутой части 63 усиления 60 каркаса, при этом внешняя лента 130 проходит между внутренним в радиальном направлении концом 132 и внешним в радиальном направлении концом 131, где внутренний в радиальном направлении конец 132 внешней ленты 130 располагается от самой внутренней в радиальном направлении точки 71 кольцевой усиливающей конструкции 70 на радиальном расстоянии DEI2. Радиальное расстояние DEI2 здесь равно 4% радиальной высоты H. Внешний в радиальном направлении конец 131 внешней ленты 130 располагается от самой внутренней в радиальном направлении точки 71 кольцевой усиливающей конструкции 70 на радиальном расстоянии DEE2. Радиальное расстояние DEE2 здесь равно 41% радиальной высоты H.

Как и в этом случае, радиальное расстояние DEE2 предпочтительно больше радиального расстояния DEE1, особенно когда резиновая смесь, используемая для создания наполнителя 120 борта, содержит в себе соли кобальта, поскольку это увеличивает стоимость по сравнению с резиновой смесью, используемой для создания внешней ленты 130.

Внутренняя поверхность шины покрыта герметизирующим слоем 110.

На фиг.5 в радиальном сечении изображена часть шины согласно варианту осуществления изобретения. Эта шина содержит:

два борта 50 (из которых изображен только один), предназначенные вступать в контакт с монтажным ободом (не изображен), причем каждый борт содержит кольцевую усиливающую конструкцию 70;

две боковины 40, продолжающие борта в радиальном направлении наружу, причем две боковины переходят в корону (не изображена), содержащую коронное усиление, увенчанное протектором;

одинарное усиление 60 каркаса, проходящее от бортов 50 вдоль боковин 40 к короне, где усиление 60 каркаса содержит множество усиливающих каркас элементов, при этом усиление каркаса закреплено в двух бортах посредством заворота кверху вокруг кольцевой усиливающей конструкции таким образом, чтобы формировать в каждом борте основную часть 62 и обернутую часть 63, где каждая обернутая часть проходит в радиальном направлении с внешней стороны до конца 64, расположенного на радиальном расстоянии DEC от самой внутренней в радиальном направлении точки 71 кольцевой усиливающей конструкции 70 борта 50. Радиальное расстояние DEC больше или равно 5% радиальной высоты H шины и меньше или равно 85% радиальной высоты H шины; в этом конкретном случае радиальное расстояние DEC равно 14% радиальной высоты H шины.

Каждый борт 50 содержит наполнитель 120 борта, изготовленный из резиновой смеси, имеющей модуль упругости G', меньший или равный 15 МПа, и модуль вязкости G" такой, что:

G"[МПа]≤0,2*G' [МПа]-0,2 МПа,

где модули упругости и вязкости измеряют при 23°C. Резиновые смеси этого вида известны, например, из документа WO 2010/072736. Борт 50 расположен в радиальном направлении по большей части с внешней стороны кольцевой усиливающей конструкции 70 и по меньшей мере частично между основной частью 62 и обернутой частью 63 усиления каркаса. Когда говорится, что наполнитель 120 борта находится в радиальном направлении «по большей части» с внешней стороны кольцевой усиливающей конструкции 70, это следует толковать как то, что небольшая часть наполнителя борта может проходить вокруг кольцевой усиливающей конструкции 70 и, в результате этого, лежать в радиальном направлении с ее внутренней стороны, но большая часть (обычно по меньшей мере 80% площади поверхности наполнителя борта в любом радиальном поперечном сечении) лежит в радиальном направлении с внешней стороны кольцевой усиливающей конструкции 70. Наполнитель 120 борта проходит в радиальном направлении до внешнего в радиальном направлении конца 121 наполнителя борта, при этом внешний в радиальном направлении конец 121 наполнителя борта находится от самой внутренней в радиальном направлении точки 71 кольцевой усиливающей конструкции борта на радиальном расстоянии DEE1, где радиальное расстояние DEE1 больше или равно 30% и меньшей или равно 50% радиальной высоты H шины. В этом конкретном случае радиальное расстояние DEE1 равно 33% радиальной высоты H шины.

Каждый борт дополнительно содержит внешнюю ленту 130, изготовленную из резиновой смеси, имеющей модуль упругости G', меньший или равный 15 МПа, и модуль вязкости G" такой, что:

G"[МПа]≤0,2*G'[МПа]-0,2 МПа,

где модули упругости и вязкости измеряют при 23°C.

В таблице для примера представлена рецептура двух резиновых смесей, которые могут быть использованы для формирования внешней ленты, подходящей для шины согласно варианту осуществления изобретения. Смесь дана в м.ч. на 100 м.ч. каучука, то есть в массовых частях на 100 массовых частей каучука. Соответствующие динамические модули также указаны.

м.ч. Смесь 1 Смесь 2 NR[1] 100 100 N990 85 85 Графит 40   Противоокислитель (6PPD) [2] 2 2 Нафтенат кобальта 3 3 Стеариновая кислота 1 1 ZnO 7 7 Сера 7 7 Ускоритель (TBBS) [3] 1 1 G' 5 2 G" 0,8 0,2 Примечания к таблице:
[1] Натуральный каучук
[2] N-(1,3-диметилбутил)-N'-фенил-P-фенилендиамин
[3] N-трет-бутил-2-бензотиазол сульфенамид

Резиновая смесь основана предпочтительно на по меньшей мере одном диеновом эластомере, усиливающем наполнителе и системе сшивания.

Под «диеновым» эластомером (взаимозаменяемо с каучуком) понимается, как известно, эластомер, получаемый по меньшей мере частично (т.е. гомополимер или сополимер) из диеновых мономеров, т.е. мономеров, которые имеют две двойные связи углерод-углерод, которые могут быть сопряженными или не сопряженными связями. Используемый диеновый эластомер предпочтительно выбирают из группы, состоящей из полибутадиенов (BR), натурального каучука (NR), синтетических полиизопренов (IR), сополимеров бутадиена и стирола (SBR), сополимеров изопрена и бутадиена (BIR), сополимеров изопрена и стирола (SIR), сополимеров бутадиена, стирола и изопрена (SBIR) и смесей этих эластомеров.

Один предпочтительный вариант осуществления состоит в использовании «изопренового» эластомера, то есть гомополимера или сополимера изопрена, или, другими словами, диенового эластомера, выбираемого из группы, состоящей из натурального каучука (NR), синтетических полиизопренов (IR), различных сополимеров изопрена и смесей этих эластомеров.

Изопреновым эластомером предпочтительно является натуральный каучук или синтетический полиизопрен цис-1,4 типа. Из синтетических полиизопренов предпочтительно используются полиизопрены, которые имеют пропорцию (молярный %) цис-1,4 связей свыше 90%, а еще предпочтительней свыше 98%. Согласно другим предпочтительным вариантам осуществления диеновый эластомер может состоять, полностью или частично, из какого-нибудь другого диенового эластомера, например SBR-эластомера (E-SBR или S-SBR), используемого либо нарезанным с каким-нибудь другим эластомером, например BR-типа, либо не нарезанным.

Резиновая смесь может также содержать в себе все или некоторые из добавок, используемых обычно в каучуковых матрицах, которые подходят для производства шин, например, усиливающие наполнители, такие как технический углерод, или неорганические наполнители, такие как диоксид кремния, связующие вещества для неорганических наполнителей, противостарители, противоокислители, пластификаторы или масла-наполнители, независимо от того, ароматические они или неароматические (в частности слабо ароматические или неароматические масла, к примеру, нафтенового или парафинового типа, с высокой или предпочтительно низкой вязкостью, MES- или TDAE-масла, пластифицирующие смолы с высоким T_g свыше 30°C), технологические добавки, которые облегчают обработку смесей в сыром состоянии, смолы, повышающие клейкость, систему сшивания на основе либо серы, либо доноров серы, и/или перекиси, ускорители, активаторы или замедлители вулканизации, вещества, препятствующие перевулканизации, акцепторы и доноры метилена, как например HMT (гексаметилентетрамин) или H3M (гексаметоксиметилмеламин), усиливающие смолы (такие как резорцин или бисмалеимид), известные системы усиления адгезии на основе солей металлов, например, в частности, солей кобальта или никеля.

Смеси производятся в соответствующих смесителях, используя две последовательные стадии приготовления, хорошо известные специалистам в данной области техники: первая стадия термомеханического перемешивания или работа (так называемая «непродуктивная» стадия), осуществляемая при высокой температуре, где максимальная температура находится между 110°C и 190°C, предпочтительно между 130°C и 180°C, за которой следует вторая стадия механической работы (так называемая «продуктивная» стадия) при более низкой температуре, типично ниже 110°C, во время этой окончательной стадии вводится система сшивания.

Для примера, непродуктивная стадия осуществляется на одном термомеханическом этапе, длящемся несколько минут (например, от 2 до 10 мин), в течение которых все необходимые базовые компоненты вместе с другими добавками за исключением системы сшивания или вулканизации вводятся в подходящий смеситель, такой как стандартный закрытый смеситель. Затем, как только полученная таким образом смесь была охлаждена, во внешний смеситель, такой как открытая мешалка, поддерживаемый при низкой температуре (например, между 30°C и 100°C), вводится система вулканизации. Потом все перемешивается (продуктивная стадия) в течение нескольких минут (например, от 5 до 15 мин).

Полученная таким образом готовая смесь затем каландруется, например раскатывается в форму листа или плиты, или, как вариант, выдавливается для формирования внешней ленты, используемой в шине согласно варианту осуществления изобретения.

Затем известным образом может происходить вулканизация при температуре, находящейся обычно между 130°C и 200°C, предпочтительно под давлением в течение достаточно длинного промежутка времени, который может меняться, например, от 5 до 90 мин, завися, в частности, от температуры вулканизации, от принятой системы вулканизации и от кинетики вулканизации соответствующей смеси.

Внешняя лента 130 расположена в осевом направлении с внешней стороны обернутой части 63 усиления 60 каркаса, при этом внешняя лента проходит между внутренним в радиальном направлении концом 132 внешней ленты и внешним в радиальном направлении концом 131 внешней ленты, где внутренний в радиальном направлении конец 132 внешней ленты 130 располагается от самой внутренней в радиальном направлении точки 71 кольцевой усиливающей конструкции 70 борта 50 на радиальном расстоянии DEI2. Радиальное расстояние DEI2 больше или равно 1% и меньшей или равно 5% радиальной высоты H шины; в этом конкретном случае оно равно 4% радиальной высоты H. Внешний в радиальном направлении конец 131 внешней ленты 130 располагается от самой внутренней в радиальном направлении точки 71 кольцевой усиливающей конструкции 70 борта на радиальном расстоянии DEE2. Радиальное расстояние DEE2 больше или равно 30% и меньше или равно 50% радиальной высоты H шины. В этом конкретном случае оно равно 41% радиальной высоты H.

В любом радиальном сечении наполнитель 120 борта имеет площадь поперечного сечения S1, а внешняя лента 130 имеет площадь поперечного сечения S2 (фиг.6). Отношение S1/(S1+S2) больше или равно 0,4 и меньше или равно 0,6. В этом конкретном случае оно равно 0,6. Внешний в радиальном направлении конец 121 наполнителя 120 борта и внешний в радиальном направлении конец 131 внешней ленты 130 предпочтительно находятся возле друг друга, т.е. на расстоянии, предпочтительно меньшем или равном 5 мм.

Наполнитель 120 борта имеет толщину E(r), эта толщина соответствует длине пересечения прямой, перпендикулярной основной части 62 усиления 60 каркаса, с наполнителем 120 борта, где r обозначает расстояние, отделяющее точку пересечения упомянутой прямой, перпендикулярной основной части 62 усиления 60 каркаса, с усилением 60 каркаса от самой внутренней в радиальном направлении точки 71 кольцевой усиливающей конструкции 70.

Сборный элемент, образованный наполнителем 120 борта и внешней лентой 130, имеет толщину ET(r). Эта толщина соответствует длине пересечения прямой, перпендикулярной основной части 62 усиления 60 каркаса, с упомянутым сборным элементом, где r определен выше.

На фиг.7 и 8 проиллюстрировано, как определять эти толщины. Фиг.8 соответствует укрупнению области, содержащейся в прямоугольнике 200 на фиг.7. Отслеживается граница между основной частью 62 усиления 60 каркаса и наполнителем 120 борта. У каждой точки этой границы есть расстояние r от самой внутренней в радиальном направлении точки 71 кольцевой усиливающей конструкции 70. Если есть несколько самых внутренних в радиальном направлении точек кольцевой усиливающей конструкции, то в качестве опорной точки из этих точек выбирают одну любую произвольную. Для данного расстояния r₀ соответствующую точку 65 границы получают, нарисовав вокруг самой внутренней в радиальном направлении точки 71 кольцевой усиливающей конструкции 70 окружность 140 радиуса r₀, как изображено на фиг.7. Затем проводят прямую 150, перпендикулярную основной части 62 усиления 60 каркаса, которая проходит через точку 65 границы. Толщина E(r₀) наполнителя 120 борта соответствует длине пересечения прямой 150 с наполнителем 120 борта. Аналогичным образом, толщина ET(r₀) сборного элемента, образованного наполнителем 120 борта и внешней лентой 130, соответствует длине пересечения прямой 150 с этим сборным элементом. Толщина обернутой части 63 не принимается в расчет, если прямая 150 с ней пересекается.

В шине согласно изобретению для всех точек пересечения 65 упомянутой прямой 150, перпендикулярной основной части 62 усиления 60 каркаса, с усилением 60 каркаса, расстояние r которых от самой внутренней в радиальном направлении точки 71 кольцевой усиливающей конструкции 70 больше или равно 10% и меньшей или равно 35% радиальной высоты H шины, отношение E(r)/ET(r) больше или равно 0,3 (а предпочтительно больше или равно 0,35) и меньше или равно 0,5.

Кроме этого, кольцевая усиливающая конструкция 70 имеет такую максимальную осевую ширину DE (фиг.5), что отношение $$\frac{ET{(r)}_{\max }-DE}{ET{(r)}_{\max }}$$ , где ET(r)_max является максимальным значением толщины ET(r), меньше или равно 10%. В этом случае это отношение равно 7%.

Изобретение не ограничено одним конкретным типом бортовой проволоки. Оно может быть осуществлено с бортовой проволокой в оплетке или может быть также осуществлено с «сердечниками борта», используя проволоку круглого сечения (как описывается, например, в документе CA 2026024) или проволоку квадратного сечения (документ US 3949800 представляет собой один пример этого), сделанными из отдельных проволочек или жил, покрытых резиной, намотанных спиралью с соприкасающимися витками, уложенными друг на друга, где множество наложенных слоев образуют непрерывное усиливающее кольцо многоугольного поперечного сечения. Использование бортовой проволоки наподобие той, что описывается в документе WO 01/54929, а конкретно со строением 3-4-3-2, оказалось особенно преимущественным, поскольку она обеспечивает достаточную возможность конструирования проволоки без ненужного увеличения массы.

На фиг.9 изображено изменение толщины E(r) в зависимости от расстояния r для двух конфигураций бортов. Конфигурация «A» (символ: ромб) соответствует шине согласно варианту осуществления изобретения, наподобие той, что изображена на фиг.5. Конфигурация «R» (символ: треугольник) соответствует эталонной шине, наподобие той, что изображена на фиг.3. Общая толщина ET(r) одинакова для обеих конфигураций. Она также указана на фиг.9 (символ: квадрат).

На фиг.10 представлено отношение E(r)/ET(r) в зависимости от отношения r/H для двух одинаковых конфигураций бортов. Видно, что для шины согласно варианту осуществления изобретения (конфигурация «A») для всех значений r/H между 10% и 35% отношение E(r)/ET(r) больше или равно 0,3 и меньше или равно 0,5, тогда как отношение для эталонной шины (конфигурация «R») при тех же самых значениях r гораздо ниже.

Рассмотри вновь функцию $$\frac{\partial ET(r)}{\partial r}$$ в зависимости от радиуса r, как изображено на фиг.11. В шине согласно изобретению толщина ET(r) изменяется таким образом, что для диапазона расстояний r от 25 до 45% высоты H шины отклонение толщины $$\frac{\partial ET(r)}{\partial r}$$ больше или равно -0,25 мм/мм, т.е. значение ниже -0,25 мм/мм на протяжении по меньшей мере 4% высоты H шины. В этом примере оно больше или равно -0,25 мм/мм на протяжении около 10% высоты H шины.

Заявитель провел сравнительные испытания на шинах размера 235/65 R 17. Шина с бортом, изображенным на фиг.3, сравнивалась с шиной с бортом, изображенным на фиг.5. Две шины имели одинаковую угловую жесткость и одинаковое сопротивление качению. Шина согласно варианту осуществления изобретения обеспечила повышение скорости производства (количество шин надлежащего качества, произведенных за единицу времени) около 20% по сравнению с шиной согласно известному уровню техники. Это улучшение можно объяснить, в частности, сокращением частоты, с которой необходимо заменять катушки с полуфабрикатами. С точки зрения износостойкости шин никакой разницы замечено не было.

Изобретение относится к шинам для пассажирских транспортных средств, которые имеют индекс нагрузки более 100, в частности используемые в транспортных средствах с колесной формулой 4×4 и фургонах. Шина содержит усиление (60) каркаса и два борта (50), содержащих по меньшей мере одну кольцевую усиливающую конструкцию (70), наполнитель (120) борта и внешнюю ленту (130) из резиновой смеси, имеющую модуль упругости G', меньший или равный 15 МПа, и модуль вязкости G" такой, что G"[МПа]<0,2*G' [МПа]-0,2 МПа. Технический результат - повышение индекса нагрузки и износостойкости шины. 7 з.п. ф-лы, 11 ил., 1 табл.

1. Шина (10), содержащая:
два борта (50), предназначенные вступать в контакт с монтажным ободом (5), причем каждый борт содержит по меньшей мере одну кольцевую усиливающую конструкцию (70);
две боковины (40), продолжающие борта в радиальном направлении наружу, при этом две боковины переходят в корону (25), содержащую коронное усиление (80, 90), увенчанное протектором (30);
одинарное усиление (60) каркаса, проходящее от бортов через боковины к короне, причем усиление каркаса содержит множество усиливающих каркас элементов (61), при этом усиление каркаса закреплено в двух бортах посредством заворота кверху вокруг кольцевой усиливающей конструкции таким образом, чтобы формировать в каждом борте основную часть (62) и обернутую часть (63), причем каждая обернутая часть проходит в радиальном направлении снаружи до конца (64), расположенного на радиальном расстоянии DEC от самой внутренней в радиальном направлении точки (71) кольцевой усиливающей конструкции борта, причем радиальное расстояние DEC больше или равно 5% радиальной высоты H шины и меньше или равно 85% радиальной высоты H шины;
при этом каждый борт содержит наполнитель (120) борта из резиновой смеси, расположенный в радиальном направлении по большей части с внешней стороны кольцевой усиливающей конструкции и по меньшей мере частично между основной частью и обернутой частью усиления каркаса, причем наполнитель борта проходит в радиальном направлении до внешнего в радиальном направлении конца (121) наполнителя борта, причем внешний в радиальном направлении конец наполнителя борта находится от самой внутренней в радиальном направлении точки кольцевой усиливающей конструкции борта на радиальном расстоянии DEE1, при этом радиальное расстояние DEE1 больше или равно 30% и меньше или равно 50% радиальной высоте H шины,
причем каждый борт дополнительно содержит внешнюю ленту (130) из резиновой смеси, расположенную в осевом направлении с внешней стороны обернутой части усиления каркаса, причем внешняя лента проходит между внутренним в радиальном направлении концом (132) внешней ленты и внешним в радиальном направлении концом (131) внешней ленты, при этом внутренний в радиальном направлении конец внешней ленты находится от самой внутренней в радиальном направлении точки кольцевой усиливающей конструкции борта на радиальном расстоянии DEI2, причем радиальное расстояние DEI2 больше или равно 1% и меньше или равно 5% радиальной высоты H шины, а внешний в радиальном направлении конец внешней ленты находится от самой внутренней в радиальном направлении точки кольцевой усиливающей конструкции борта на радиальном расстоянии DEE2, при этом радиальное расстояние DEE2 больше или равно 30% и меньше или равно 50% радиальной высоты H шины,
причем резиновая смесь, которая образует наполнитель борта и внешнюю ленту, имеет модуль упругости G', меньший или равный 15 МПа, и модуль вязкости G" такой, что:
G"[МПа]≤0,2*G'[МПа]-0,2 МПа,
где модули упругости и вязкости измеряют при 23°C, в которой наполнитель борта имеет толщину E(r), причем эта толщина соответствует длине пересечения прямой (150), перпендикулярной основной части усиления каркаса, с наполнителем борта, где r обозначает расстояние, отделяющее точку пересечения (65) упомянутой прямой, перпендикулярной основной части усиления каркаса, с усилением каркаса от самой внутренней в радиальном направлении точки кольцевой усиливающей конструкции,
при этом сборный элемент, образованный наполнителем борта и внешней лентой, имеет толщину ET(r), причем эта толщина соответствует длине пересечения прямой (150), перпендикулярной основной части усилении каркаса, с упомянутым сборным элементом, где r обозначает расстояние, отделяющее точку пересечения (65) упомянутой прямой, перпендикулярной основной части усиления каркаса, с усилением каркаса от самой внутренней в радиальном направлении точки кольцевой усиливающей конструкции, причем толщина ET(r) изменяется так, что для диапазона расстояний r от 25 до 45% высоты H шины отклонение толщины больше или равно -0,25 мм/мм на протяжении по меньшей мере 4% высоты H шины, при этом для всех точек пересечения упомянутой прямой, перпендикулярной основной части усиления каркаса, с усилением каркаса, расстояние r которых от самой внутренней в радиальном направлении точки кольцевой усиливающей конструкции больше или равно 10% и меньше или равно 35% радиальной высоты H шины, отношение E(r)/ET(r) больше или равно 0,3 и меньше или равно 0,5;
причем наполнитель борта имеет в любом радиальном сечении площадь поперечного сечения S1, а внешняя лента имеет площадь поперечного сечения S2, при этом отношение S1/(S1+S2) больше или равно 0,4 и меньше или равно 0,6,
причем упомянутая по меньшей мере одна кольцевая усиливающая конструкция имеет максимальную осевую ширину DE такую, что отношение , где ET(r)_max - максимальное значение толщины ET(r), меньше или равно 10%.

2. Шина по п.1, в которой радиальное расстояние DEC больше или равно 5% радиальной высоты H шины и меньше или равно 20% радиальной высоты H шины.

3. Шина по п.1 или 2, в которой радиальное расстояние DEE2 больше или равно 35% и меньше или равно 45% радиальной высоты H шины.

4. Шина по п.1, в которой радиальное расстояние DEE1 больше или равно 35% и меньше или равно 45% радиальной высоты H шины.

5. Шина по п.1, в которой для всех точек пересечения (65) упомянутой прямой, перпендикулярной основной части усиления каркаса, с усилением каркаса, расстояние r которых от самой внутренней в радиальном направлении точки кольцевой усиливающей конструкции больше или равно 10% и меньше или равно 35% радиальной высоты H шины, отношение E(r)/ET(r) больше или равно 0,35 и меньше или равно 0,5.

6. Шина по п.1, в которой для диапазона расстояний r от 25 до 45% высоты H шины, отклонение толщины больше или равно -0,3 мм/мм на протяжении по меньшей мере 4% высоты H шины.

7. Шина по п.1, в которой отношение меньше или равно 7%.

8. Шина по п.1, в которой радиальное расстояние DEE2 больше радиального расстояния DEE1.