ШИНА С УЛУЧШЕННЫМИ БОРТАМИ Российский патент 2016 года по МПК B60C15/06 B60C15/00 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к шинам пассажирского транспортного средства с индексом допустимой нагрузки свыше 100, подобным большинству шин для транспортных средств типа 4×4 и для автофургонов. Изобретение, в частности, относится к бортам этих шин.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Индекс допустимой нагрузки шины является параметром, широко известным специалистам в данной области техники, который количественно определяет максимальную нагрузку, которую шина способна нести, когда установлена на ободе и накачана до рабочего давления. Индекс допустимой нагрузки 100 соответствует максимальной нагрузке 800 кг.

Большинство шин пассажирского транспортного средства содержат:

- два борта, предназначенных для вхождения в контакт с ободом, причем каждый борт содержит по меньшей мере одну кольцевую армирующую конструкцию;

- две боковины, продолжающие борта радиально наружу и сходящиеся в короне, содержащей армирование короны, увенчанное протектором;

- по меньшей мере одно каркасное армирование, проходящее от бортов через боковины настолько же, насколько и корона, причем каркасное армирование содержит множество элементов каркасного армирования и закреплено на двух бортах заворотом вокруг кольцевой армирующей конструкции для того, чтобы формировать, в пределах каждого борта, основной участок и обернутый участок;

- гребень, расположенный радиально снаружи кольцевой армирующей конструкции и по меньшей мере частично между основным участком и обернутым участком каркасного армирования, и

- наружную ленту, расположенную в осевом направлении снаружи каркасного армирования и гребня.

В последнее время были предложения улучшить сопротивление качению шин пассажирского транспортного средства посредством оптимизации их бортов. Документ WO 2010/072736 больше всего преподает использование специальных резиновых составов: наружная лента и возможно гребень изготовлены с использованием резиновых составов, которые имеют модуль G' упругости, меньший чем или равный 15 МПа, и модуль G” вязкости, такие что:

G” [МПа]≤0,2∙G' [МПа]-0,2 МПа,

причем модули упругости и вязкости измеряются при 23°C.

Такой документ также рекомендует дальнейшее уменьшение сопротивления качению посредством оптимизации геометрии тех участков шины, которые имеют эти модули: участок резинового состава, имеющий модуль G' упругости, меньший чем или равный 15 МПа, и модуль G” вязкости, такие что:

G” [МПа]≤0,2∙G' [МПа]-0,2 МПа,

имеет, в любом радиальном поперечном сечении, толщину Ep(r), эта толщина соответствует длине пересечения направления, перпендикулярного основном участку каркасного армирования, с упомянутым участком резинового состава, r обозначает расстояние, отделяющее пересечение упомянутого направления, перпендикулярного основному участку каркасного армирования, с основным участком каркасного армирования от радиально самой внутренней точки кольцевой армирующей конструкции. Толщина Ep(r) изменяется таким образом, что, в диапазоне расстояний r, охваченном между 20 и 50 мм, изменение толщины $$\frac{\partial \text{Ep(r)}}{\partial \text{r}}$$ является отрицательным и имеет абсолютное значение, которое является большим чем или равным 0,25 мм/мм (то есть значение находится ниже - 0,25 мм/мм) на по меньшей мере 5 мм. Другими словами, полезно обеспечивать то, что элемент, сформированный гребнем и наружной лентой, является «коренастым», то есть более коротким и более широким, чем в традиционных шинах.

При реализации этой доктрины в шинах, предназначенных для установки на транспортные средства типа «4×4», которые имеют индекс допустимой нагрузки свыше 100, шины, которые традиционно имели очень жесткие (свыше 50 МПа) гребни, было обнаружено, что встраивание толстых наружных лент представляет собой проблему промышленной трудоемкости. Точнее, так как количества вовлеченного резинового состава довольно велики, трудно предохранять резину от перемещения, в то время как шины отверждаются. Как результат, доля шин, которые претерпевают неудачу в том, чтобы удовлетворять техническим условиям, значительно возрастает.

Для того чтобы ограничить эту проблему, заявитель обнаружил, что полезно придавать кольцевой армирующей конструкции максимальную осевую ширину DE, из условия чтобы отношение $$\frac{{\text{Ep(r)}}_{\text{max}}-\text{DE}}{{\text{Ep(r)}}_{\text{max}}}$$ , где Ep(r)_max - максимальное значение толщины Ep(r), являлось меньшим или равным 10%.

Одним из затруднений, связанных с этими решениями, является их относительно высокая стоимость, которая больше всего обусловлена использованием гребней и толстых наружных лент, изготовленных из резиновых составов, которые имеют низкий модуль упругости.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Одной из задач настоящего изобретения является создание шины с индексом допустимой нагрузки, который высок, несмотря на присутствие только одного каркасного армирования, и превосходное сопротивление качению наряду с одновременным предоставлением возможности увеличения производительности труда и более низкой стоимости. Эта задача решается укорачиванием заворота каркасного армирования наряду с одновременным предоставлением гребня с высоким модулем упругости, объем которого невелик.

В частности, данная задача решается посредством создания шины, содержащей:

два борта, предназначенных для вхождения в контакт с ободом, причем каждый борт содержит по меньшей мере одну кольцевую армирующую конструкцию;

две боковины, продолжающие борта радиально наружу и сходящиеся в короне, содержащей армирование короны, увенчанное протектором;

одно единственное каркасное армирование, проходящее от бортов через боковины настолько же, насколько и корона, причем каркасное армирование содержит множество элементов каркасного армирования и закреплено на двух бортах заворотом вокруг кольцевой армирующей конструкции для того, чтобы формировать, в пределах каждого борта, основной участок и обернутый участок, каждый обернутый участок продолжается радиально наружу настолько же, насколько и край, расположенный на радиальном расстоянии DEC от самой внутренней точки кольцевой армирующей конструкции борта, радиальное расстояние DEC является меньшим чем или равным 10% (а предпочтительно, меньшим чем или равным 8%) радиальной высоты H шины.

Каждый борт содержит гребень, выполненный из резинового состава, который имеет модуль упругости, больший чем или равный 40 МПа, гребень является расположенным по существу радиально снаружи кольцевой армирующей конструкции и по меньшей мере частично между основным участком и обернутым участком каркасного армирования. Гребень проходит радиально, насколько и радиальный наружный край гребня, радиальный наружный край гребня расположены на радиальном расстоянии DEE1 от радиально самой внутренней точки кольцевой армирующей конструкции борта, радиальное расстояние DEE1 является большим чем или равным 10% и меньшим чем или равным 15% радиальной высоты H шины.

Каждый борт дополнительно содержит наружную ленту, выполненную из резинового состава, который имеет модуль G' упругости, меньший чем или равный 15 МПа, и модуль G” вязкости, такие что:

G” [МПа]≤0,2∙G' [МПа]-0,2 МПа,

причем модули упругости и вязкости измеряются при 23°C.

Наружная лента расположена в осевом направлении снаружи обернутого участка каркасного армирования, наружная лента продолжается между радиально внутренним краем наружной ленты и радиально наружным краем наружной ленты. Радиально внутренний край наружной ленты расположен на радиальном расстоянии DEI2 от радиально самой внутренней точки кольцевой армирующей конструкции борта, радиальное расстояние DEI2 является меньшим чем или равным 20% радиальной высоты H шины. Радиально наружный край наружной ленты расположены на радиальном расстоянии DEE2 от радиально самой внутренней точки кольцевой армирующей конструкции борта, радиальное расстояние DEE2 является большим чем или равным 25% (а предпочтительно большим чем или равным 40%) радиальной высоты H шины. Для ссылки, радиальное расстояние DEE2 является меньшим чем или равным 45% радиальной высоты H шины.

Гребень имеет осевую толщину E(r), осевая толщина соответствует длине пересечения гребня с осевым направлением, r обозначает расстояние, отделяющее точку пересечения упомянутого осевого направления с основным участком каркасного армирования от радиально самой внутренней точки кольцевой армирующей конструкции, толщина E(r) является по существу линейной функцией r.

Элемент, сформированный гребнем и наружной лентой, имеет толщину ET(r), эта толщина соответствует длине пересечения направления, перпендикулярного основному участку каркасного армирования, с упомянутым элементом, r обозначает расстояние, отделяющее точку пересечения упомянутого направления, перпендикулярного основному участку каркасного армирования, с основным участком каркасного армирования, от радиально самой внутренней точки кольцевой армирующей конструкции, при этом толщина ET(r) меняется таким образом, что в диапазоне расстояний r, содержащемся между 25 и 45% высоты H шины, отклонение толщины $$\frac{\partial \text{ET(r)}}{\partial \text{r}}$$ является отрицательным и имеет абсолютное значение, которое является большим чем или равным 0,25 мм/мм (то есть значение находится ниже -0,25 мм/мм), и предпочтительно большим чем или равным 0,3 мм/мм, на по меньшей мере 4% высоты H шины.

Более того, упомянутая по меньшей мере одна кольцевая армирующая конструкция имеет максимальную осевую ширину DE, из условия чтобы отношение $$\frac{{\text{ET(r)}}_{\text{max}}-\text{DE}}{{\text{ET(r)}}_{\text{max}}}$$ , в котором ET(r)_max - максимальное значение толщины ET(r), являлось меньшим или равным 10%.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг. 1 - шина согласно предшествующему уровню техники;

Фиг. 2 - местный вид в перспективе шины согласно предшествующему уровню техники;

Фиг. 3 - вид в радиальном сечении участка эталонной шины;

Фиг. 4 - иллюстрация того, каким образом определяется высота H шины;

Фиг. 5 - вид в радиальном сечении участка шины согласно варианту осуществления изобретения;

Фиг. 6 - детализация фиг. 5, иллюстрирующая, в частности, каким образом определяется осевая толщина E(r) гребня;

Фиг. 7 - изменение осевой толщины E(r) гребня в качестве функции расстояния r;

Фиг. 8 и 9 - иллюстрация того, каким образом определяется изменение толщины элемента, сформированного гребнем и наружной лентой шины, согласно варианту осуществления изобретения; и

Фиг. 10 и 11 - изменение толщины элемента, сформированного гребнем и наружной лентой шины, согласно варианту осуществления изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

При использовании термина «радиальный» следует проводить различие между несколькими разными способами, которыми специалист в данной области техники использует этот термин. Прежде всего, выражение указывает ссылкой на радиус шины. В этом смысле это состоит в том, что точка P1 упоминается находящейся «радиально изнутри» точки P2 (или «радиально внутри от» точки P2), если она находится ближе к оси вращения шины, чем точка P2. Наоборот, точка P3 упоминается находящейся «радиально снаружи» точки P4 (или «радиально наружу от» точки P4), если она находится дальше от оси вращения шины, чем точка P4. Продвижение упоминается выполняемым «радиально внутрь (или наружу)» при продвижении по направлению к меньшим (или большим) радиусам. В тех случаях, когда вовлечены радиальные расстояния, это также применяется в данном смысле термина.

В противоположность, нить или армирование упоминаются являющимися «радиальными», когда нить или армирующие элементы армирования образуют угол, больший чем или равный 80° и меньший чем или равный 90° с направлением по окружности. Следует отметить, что в этом документе термин «нить» должен пониматься в крайне общем смысле и охватывает нити в форме моноволокон, мультиволокон, кордов, пряжи или эквивалентных компоновок, которые имеют место независимо от материала, из которого нить изготовлена, или поверхностной обработки, которую она могла принять для усиления своей связи с резиной.

В заключение «радиальное сечение» или «радиальное поперечное сечение» здесь означает сечение или поперечное сечение в плоскости, содержащей в себе ось вращения шины.

«Осевое» направление является направлением, параллельным оси вращения шины. Точка P5 упоминается находящейся «изнутри в осевом направлении» точки P6 (или «внутри в осевом направлении от» точки P6), если она находится ближе к средней плоскости шины, чем точка P6. Наоборот, точка P7 упоминается находящейся «снаружи в осевом направлении» точки P8 (или «наружу в осевом направлении от» точки P8), если она находится дальше от средней плоскости шины, чем точка P8. «Средняя плоскость» шины является плоскостью, перпендикулярной оси вращения шины и которая лежит равноудаленно между кольцевыми армирующими конструкциями каждого борта.

«Круговое» направление является направлением, перпендикулярным как радиусу шины, так и осевому направлению.

В контексте этого документа, выражение «резиновый состав» обозначает резиновый состав, содержащий в себе по меньшей мере эластомер и наполнитель.

«Модуль упругости» резинового состава означает модуль растяжения по секущей, полученный под натяжением в соответствии со стандартом ASTM D 412, 1998 (образец «C» для испытаний): видимые модули по секущей при удлинении на 10%, обозначенные «МА10» и выраженные в МПа, измеряются при втором удлинении (то есть после цикла аккомодации) в условиях нормальной температуры и относительной влажности в соответствии с ASTM D 1349, 1999.

Когда толщина E(r) упоминается являющейся «по существу линейной функцией r», это означает, что абсолютное значение коэффициента линейной корреляции R между r и E(r) является большим чем или равным 0,95. В дополнительных математических выражениях, для измеренных N образцов для испытаний (r_i, Е(r_i)), i = 1,... N, значение

является большим чем или равным 0,95. Предпочтительно толщина E(r) меняется, из условия чтобы это значение даже было большим чем или равным 0,98.

Фиг. 1 схематически изображает шину 10 согласно предшествующему уровню техники. Шина 10 содержит корону, содержащую армирование короны (не показано на фиг. 1), увенчанное протектором 30, две боковины 40, продолжающие корону радиально внутрь, и два борта 50 радиально внутри боковин 40.

Фиг. 2 схематически изображает местный вид в перспективе еще одной шины 10 согласно предшествующему уровню техники и иллюстрирует различные компоненты шины. Шина 10 содержит каркасное армирование 60, состоящее из нитей 60, покрытых резиновым составом, и два борта 50, каждый содержит круговые армирующие конструкции 70 (в этом случае, бортовые проволоки), которые удерживают шину 10 на ободе (не изображен). Каркасное армирование 60 закреплено на каждом из бортов 50. Шина 10 дополнительно содержит армирование короны, содержащее два слоя 80 и 90. Каждый из слоев 80 и 90 армирован нитевидными армирующими элементами 81 и 91, которые параллельны внутри каждого слоя и перекрещены из одного слоя в другой, образуя углы, заключенные между 10° и 70°, с круговым направлением. Шина также содержит кольцевое армирование 100, расположенное радиально снаружи армирования короны, это кольцевое армирование является сформированным из армирующих элементов 101, направленных по кругу и намотанных в спираль. Нить 30 уложена на кольцевое армирование; это та самая нить 30, которая обеспечивает контакт между шиной 10 и дорогой. Изображенная шина 10 является «бескамерной» шиной: она содержит «внутреннюю облицовку» 110, сделанную из резинового состава, не проницаемого для накачивающего газа, покрывающую внутреннюю поверхность шины.

Фиг. 3 схематически изображает, в радиальном сечении, участок противопоставленной шины. Это шина, которая конструктивно подобна шинам, раскрытым в документе WO 2010/072736, содержит два борта 50, предназначенных для вхождения в контакт с ободом (не изображенным), каждый борт содержит кольцевую армирующую конструкцию, в этом случае, бортовую проволоку 70. Шина дополнительно содержит две боковины 40, каждая продолжает борта 50 радиально наружу. Одно единственное каркасное армирование 60 продолжается от борта 50 через боковину 40. Оно прикреплено на двух бортах заворотом вокруг бортовой проволоки 70, с тем чтобы формировать, в каждом борте, основной участок 62 и обернутый участок 63, каждый обернутый участок продолжается радиально наружу настолько же, насколько край 64. Этот край 64 расположен на радиальном расстоянии DEC от радиально самой внутренней точки 71 бортовой проволоки 70, радиальное расстояние DEC здесь является равным 14% радиальной высоты H шины.

«Радиальная высота» H шины определена в качестве являющейся радиальным расстоянием между радиально самой внутренней точкой 71 кольцевой армирующей конструкции 70 борта 50 и радиально самой наружной точкой 31 (фиг. 4) борта 30, когда шина смонтирована на ободе 5 (как было изображено на фиг. 4) и накачана до своего рабочего давления.

Каждый борт содержит гребень 120, сделанный из резинового состава, который имеет модуль G' упругости, равный 5 МПа, и модуль G” вязкости, равный 0,8 МПа, модули упругости и вязкости измеряются при 23°C.

Гребень 120 расположен по существу радиально снаружи бортовой проволоки 70 и по меньшей мере частично между основным участком 62 и обернутым участком 63 каркасного армирования 60. Гребень 120 продолжается радиально настолько же, насколько радиально наружный край 121, расположенный на радиальном расстоянии DEE1 от радиально самой внутренней точки 71 бортовой проволоки 70. Радиальное расстояние DEE1 здесь равно 19% радиальной высоты H шины.

Каждый борт 50 дополнительно содержит наружную ленту 130, сделанную из такого же резинового состава, как гребень 120. Наружная лента 130 расположена в осевом направлении снаружи обернутого участка 63 каркасного армирования и продолжается между радиально внутренним краем 132 и радиально наружным краем 131. Радиально внутренний край 132 наружной ленты 130 расположен на радиальном расстоянии DEI2 от радиально самой внутренней точки 71 бортовой проволоки 70, радиальное расстояние DEI2, в этом случае, является равным 4% радиальной высоты H шины. Радиально наружный край 131 наружной ленты 130 расположен на радиальном расстоянии DEE2 от радиально самой внутренней точки кольцевой армирующей конструкции борта, радиальное расстояние DEE2 здесь является равным 41% радиальной высоты H шины.

Внутренняя поверхность шины покрыта внутренней облицовкой 110.

Фиг. 5 изображает, в радиальном сечении, участок шины согласно варианту осуществления изобретения. Эта шина содержит два борта 50, предназначенных для вхождения в контакт с ободом (не изображен), каждый борт 50 содержит бортовую проволоку 70 и две боковины 40, продолжающие борта 50 радиально наружу. Две боковины встречаются в короне (не изображена), содержащей армирование короны, увенчанное протектором. Шина дополнительно содержит одиночное каркасное армирование 60, продолжающееся от бортов 50 через боковины 40 настолько же, насколько корона. Каркасное армирование содержит множество элементов каркасного армирования. Оно прикреплено на двух бортах заворотом вокруг бортовой проволоки 70, с тем чтобы формировать, в каждом борте, основной участок 62 и обернутый участок 63. Каждый обернутый участок 63 продолжается радиально снаружи настолько же, насколько край 64, расположенный на радиальном расстоянии DEC от радиально самой внутренней точки 71 бортовой проволоки 70, радиальное расстояние DEC в этом случае является равным 8% радиальной высоты H шины.

Борт 50 содержит гребень 120, сделанный из резинового состава, который имеет модуль упругости, больший чем или равный 40 МПа. Гребень 120, большей частью, расположен радиально снаружи бортовой проволоки 70 и по меньшей мере частично между основным участком 62 и обернутым участком 63 каркасного армирования 60. Гребень 120 продолжается радиально, насколько радиально наружный край 121 гребня 120, радиально наружный край 121 гребня расположен на радиальном расстоянии DEE1 от радиально самой внутренней точки 71 кольцевой армирующей конструкции борта, радиальное расстояние DEE1 в этом случае является равным 13% радиальной высоты H шины.

Каждый борт дополнительно содержит наружную ленту 130, сделанную из резинового состава, который имеет модуль G' упругости, меньший чем или равный 15 МПа, и модуль G” вязкости, такие что:

G” [МПа]≤0,2∙ G' [МПа]-0,2 МПа,

причем модули упругости и вязкости измеряются при 23°C.

Таблица 1 дает, в качестве примера, формулу двух резиновых составов, которые могут использоваться для формирования наружной ленты, пригодной для шины согласно варианту осуществления изобретения. Состав дан в phr («на сто частей резины»), то есть в частях по весу на 100 частей по весу резины. Соответствующие динамические модули также указаны.

Таблица 1 Части в частях на 100 частей резины (phr) Состав 1 Состав 2 NR [1] 100 100 N 330     N 990 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 для таблицы:
[1] Натуральный каучук
[2] N-(1,3-диметилбутил)-N'-фенил-p-фенилендиамин
[3] N-терт-бутил-2-бензотиазил сульфонамид.

Резиновый состав предпочтительно основан на по меньшей мере одном диеновом эластомере, армирующем наполнителе и системе образования перекрестных связей.

Под «диеновым» эластомером (взаимозаменяемым с резиной), известным образом, подразумевается эластомер, производный, по меньшей мере частично (то есть полимер или сополимер), от диеновых мономеров, то есть мономеров, которые имеют две двойные углерод-углеродные связи, которые могут быть или могут не быть сопряженными связями. Используемый диеновый эластомер предпочтительно выбирается из группы, состоящей из полибутадиенов (BR), натурального каучука (NR), синтетических полиизопренов (IR), бутадиен-стироловых сополимеров (SBR), изопрен-будатиеновых сополимеров (BIR), изопрен-бутадиеновых сополимеров (SIR), бутадиен-стирол-изопреновых сополимеров (SBIR) или комбинированных смесей этих эластомеров.

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

Изопреновый эластомер предпочтительно является натуральным каучуком или синтетическим полиизопреном типа цис-1,4. Из синтетических полиизопренов, с предпочтением используются полиизопрены, которые имеют пропорцию (молярный %) связей цис-1,4 свыше 90%, еще предпочтительнее свыше 98%. Согласно другим предпочтительным вариантам осуществления диеновый эластомер может, полностью или частично, состоять из некоторого другого диенового эластомера, например, такого как эластомер SBR (E-SBR или S-SBR), используемый нарезанным с некоторым другим эластомером, например, типа BR, или ненарезанным.

Резиновый состав также может содержать в себе все или некоторые из добавок, обычно используемых в резиновых матрицах, которые уместны для производства шин, например, таких как армирующие наполнители, такие как сажа или неорганические наполнители, такие как двуокись кремния, связующие агенты для неорганических наполнителей, предотвращающие старение агенты, антиокислители, пластификаторы или расширительные масла, имеют ли последние ароматическую или неароматическую разновидность (в особенности, масла, которые очень слабо ароматические или неароматические, например, наптенового или парафинового типа, с высокой или предпочтительно низкой вязкостью, масла MES или TDAE, пластифицирующие смолы с высоким Tg свыше 30°C), агенты технологичности, которые делают составы более легкими для обработки в сырьевом состоянии, повышающие липучесть смолы, система образования перекрестных связей, основанная на сере или на донорах серы и/или на пероксиде, катализаторы, активаторы или замедлители вулканизации, противореверсные агенты, метиленовые акцепторы и доноры, такие как HMT (гексаметилентетрамин) или H3M (гексаметоксиметилмеламин), например, армирующие смолы (такие как резорцинол или бисмалеимид), известные системы стимуляции сцепления, например, типа металлических солей, в особенности, солей кобальта или никеля.

Составы производятся в подходящих мельницах для перемешивания с использованием двух следующих одна за другой фаз приготовления, хорошо известных специалистам в данной области техники: первой фазы термомеханического замеса или обработки (так называемой «непродуктивной» фазы), выполняемой при высокой температуре, вплоть до максимальной температуры, заключенной между 110°C и 190°C, предпочтительно между 130°C и 180°C, сопровождаемой второй фазой механической обработки (так называемой «продуктивной» фазой) вплоть до более низких температур, типично ниже 110°C, в течение какой фазы финишной обработки включается в состав система образования перекрестных связей.

В качестве примера, непродуктивная фаза выполняется на одиночном термомеханическом этапе, продолжающемся несколько минут (например, между 2 и 10 минутами), в течение которых все необходимые базовые компоненты вместе с другими добавками, за исключением системы образования перекрестных связей и вулканизации, вводятся в соответствующую мельницу для перемешивания, такую как традиционная мельница внутреннего перемешивания. Как только комбинированная смесь, полученная таким образом, остыла, система вулканизации затем вводится в мельницу внешнего перемешивания, такую как открытая мельница, поддерживаемую при низкой температуре (например, между 30°C и 100°C). Все затем замешивается (продуктивная фаза) в течение нескольких минут (например, между 5 и 15 минутами).

Заключительный состав, полученный таким образом, затем каландрируется, например раскатывается, в форму листа или сляба для определения характеристик или, в качестве альтернативы, выдавливается для формирования наружной ленты, используемой в шине согласно варианту осуществления изобретения.

Вулканизация (или отверждение) затем может происходить известным образом при температуре, обычно заключенной между 130°C и 200°C, предпочтительно под давлением, в течение достаточно продолжительного отрезка времени, который может меняться, например, между 5 и 90 минутами, в особенности, согласно температуре отверждения, принятой системе вулканизации и динамике вулканизации обсуждаемого состава.

Наружная лента 130 расположена в осевом направлении снаружи от обернутого участка 63 каркасного армирования и продолжается между радиально внутренним краем 132 и радиально наружным краем 131. Радиально внутренний край 132 наружной ленты 130 расположен на радиальном расстоянии DEI2 от радиально самой внутренней точки 71 кольцевой армирующей конструкции 70 борта 50, радиальное расстояние DEI2, в этом случае, является равным 4% радиальной высоты H шины. Радиально наружный край 131 наружной ленты 130 расположен на радиальном расстоянии DEE2 от радиально самой внутренней точки 71 кольцевой армирующей конструкции 70 борта 50, радиальное расстояние DEE2, в этом случае, является равным 41% радиальной высоты H шины.

Гребень 120 имеет осевую толщину E(r), осевая толщина соответствует длине пересечения между гребнем 120 и осевым направлением, r обозначает расстояние, отделяющее точку пересечения упомянутого осевого направления с основным участком 62 каркасного армирования 60 от радиально самой внутренней точки 71 кольцевой армирующей конструкции 70, осевая толщина E(r) является по существу линейной функцией r.

Фиг. 6 иллюстрирует, как определяется эта осевая толщина E(r). Придерживаясь границы раздела между основным участком 62 каркасного армирования и гребнем 120, каждая точка на этой границе раздела находится на расстоянии r от радиально самой внутренней точки 71 кольцевой армирующей конструкции 70. Если есть несколько радиально самых внутренних точек кольцевой армирующей конструкции, то любая произвольная из этих точек выбирается в качестве начала отсчета. Для данного расстояния r₀, соответствующая точка 65 границы раздела получается начертанием окружности 140 радиуса r₀ вокруг радиально самой внутренней точки 71 кольцевой армирующей конструкции 70. Затем вычерчивается осевое направление 150, которое проходит через точку 65 границы раздела. Толщина E(r₀) гребня 120 соответствует длине пересечения направления 150 с гребнем 120.

Фиг. 7 показывает изменение осевой толщины E(r) гребня в качестве функции расстояния r, поделенного на высоту H шины, как для противопоставленной шины, изображенной на фиг. 3 (кривой «R», использующей символы треугольника), так и для шины согласно варианту осуществления изобретения, изображенному на фиг. 5 (кривой «I», использующей символы ромба). В последнем случае, также изображен результат линейной регрессии. Абсолютное значение для коэффициента линейной корреляции r равно 0,83 для кривой «R» и 0,99 для кривой «I». Определим по другому, в шине согласно варианту осуществления изобретения, в отличие от ссылочной шины, осевая толщина E(r) является по существу линейной функцией r.

Элемент, сформированный гребнем 120 и наружной лентой 130, имеет толщину ET(r). Эта толщина соответствует длине пересечения направления, перпендикулярного основному участку 62 каркасного армирования 60 с упомянутым элементом, r определяется, как приведено выше.

Фиг. 8 и 9 иллюстрируют, каким образом определяется толщина; фиг. 9 является увеличением области, содержащейся в прямоугольнике 200 на фиг. 8. Следуя еще раз вдоль границы раздела между основным участком 62 каркасного армирования 60 и гребнем 120, каждая точка на этой границе раздела находится на расстоянии r от радиально самой внутренней точки 71 кольцевой армирующей конструкции 70. Для данного расстояния r₁, соответствующая точка 66 границы раздела обнаруживается начертанием окружности 140 радиуса r₁ вокруг радиально самой внутренней точки 71 кольцевой армирующей конструкции 70, как было изображено на фиг. 8. Затем графически наносится направление 160, перпендикулярное основному участку 62 каркасного армирования 60, которое проходит через точку 66 границы раздела. Толщина ET(r₁) элемента, сформированного гребнем 120 и наружной лентой 130, соответствует длине пересечения направления 160 с этим элементом. Толщина обернутого участка 63, если направление 160 пересекает его, не принимается во внимание.

В шине согласно изобретению толщина ET(r) изменяется таким образом, что в диапазоне расстояний r, заключенном между 25 и 45% высоты H шины, отклонение толщины $$\frac{\partial \text{ET(r)}}{\partial \text{r}}$$ является отрицательным и имеет абсолютное значение, которое является большим чем или равным 0,25 мм/мм (то есть значение находится ниже -0,25 мм/мм) на по меньшей мере 4% высоты H шины.

Фиг. 10 изображает изменение толщины ET(r) в качестве функции расстояния r/H, как для шины согласно варианту осуществления изобретения, изображенной на фиг. 5, так и для противопоставленной шины, изображенной на фиг. 3; в самом деле, кривые идеально перекрывают друг друга.

Функция $$\frac{\partial \text{ET(r)}}{\partial \text{r}}$$ , в качестве функции радиуса r, изображена на фиг. 11. Может быть видно, что в диапазоне расстояний r, заключенном между 25 и 45% высоты H шины, отклонение толщины $$\frac{\partial \text{ET(r)}}{\partial \text{r}}$$ является отрицательным и имеет абсолютное значение, которое является большим чем или равным 0,25 мм/мм на почти 10% высоты H шины.

В заключение в шине согласно изобретению кольцевая армирующая конструкция 70 имеет максимальную осевую ширину DE (см. фиг. 6), из условия чтобы $$\frac{{\text{ET(r)}}_{\text{max}}-\text{DE}}{{\text{ET(r)}}_{\text{max}}}$$ , где ET(r)_max - максимальное значение толщины ET(r) (см. фиг. 9), являлось меньшим чем или равным 10%. В данном примере, это отношение равно 6%.

Должно быть подчеркнуто, что изобретение не ограничено одним конкретным типом бортовой проволоки. Оно может быть реализовано с плетеными бортовыми проволоками, но также может быть реализовано с «сердечником борта шины», использующим круглую проволоку (как раскрыто, в качестве примера, в документе CA 2026024) или квадратную проволоку (документ US 3949800 представляет пример этого), связанным из отдельной проволоки или свивки, покрытой резиной, смотанной в спираль с непрерывными витками, уложенными стопой один на другой, множество наложенных слоев формирует непрерывное армирующее кольцо многоугольного поперечного сечения. Использование бортовых проволок, подобных раскрытым в документе WO 01/54929, а конкретнее, конструкции 3-4-3-2, оказалось особенно полезным, так как она предоставляет проволоке возможность конструироваться в достаточной мере без какого бы то ни было необязательного добавления массы.

Заявитель провел сравнительные испытания на шинах размера 235/65R17. Шина с бортом, как изображенный на фиг. 3, сравнивалась с шиной с бортом, как показанный на фиг. 5. Две шины имели одинаковую износостойкость, одинаковую устойчивость движения на повороте и одинаковое сопротивление качению. Шина согласно варианту осуществления изобретения предоставляла возможность промышленной экономии затрат около 5% на каркасном армировании по сравнению с шиной согласно предшествующему уровню техники. Это снижение может быть объяснено уменьшением расстояния DEC; тип и специальная форма гребня означает, что уменьшение этого расстояния никоим образом не ухудшает рабочие характеристики шины.

Изобретение относится к автомобильной промышленности. Шина (10) содержит два борта (50), содержащих кольцевую армирующую конструкцию (70) и каркасное армирование (60), которое закреплено на двух бортах для того, чтобы формировать основной участок (62) и обернутый участок (63). Каждый обернутый участок проходит радиально наружу до края (64), расположенного на радиальном расстоянии DEC, которое меньше или равно 10% радиальной высоты H шины. Каждый борт содержит гребень (120) из резинового состава, имеющего модуль упругости более 40 МПа, проходящий радиально на радиальное расстояние DEE1, составляющее от 10% до 15% высоты H. Каждый борт дополнительно содержит наружную ленту (130) из резинового состава, который имеет модуль G' упругости, меньший или равный 15 МПа, и модуль G” вязкости, такие что: G” [МПа] ≤ 0,2∙G' [МПа] - 0,2 МПа, проходящую по меньшей мере между 20% и 25% высоты H. Технический результат - уменьшение сопротивления качению шины при уменьшении ее стоимости. 4 з.п. ф-лы, 11 ил., 1 табл.

1. Шина (10), содержащая:
- два борта (50), предназначенных для вхождения в контакт с ободом (5), причем каждый борт содержит по меньшей мере одну кольцевую армирующую конструкцию (70);
- две боковины (40), продолжающие борта радиально наружу и сходящиеся в короне (25), содержащей армирование (80, 90) короны, увенчанное протектором (30);
- одно единое каркасное армирование (60), проходящее от бортов через боковины до короны и содержащее множество элементов (61) каркасного армирования, причем каркасное армирование закреплено в двух бортах посредством заворота вокруг кольцевой армирующей конструкции для того, чтобы формировать, в пределах каждого борта, основной участок (62) и обернутый участок (63), при этом каждый обернутый участок проходит радиально наружу до края (64), расположенного на радиальном расстоянии DEC от самой внутренней точки (71) кольцевой армирующей конструкции борта, причем радиальное расстояние DEC является меньшим или равным 10% радиальной высоты H шины;
при этом каждый борт содержит гребень (120), выполненный из резинового состава, который имеет модуль упругости, больший или равный 40 МПа, причем гребень расположен по существу радиально снаружи кольцевой армирующей конструкции и по меньшей мере частично между основным участком и обернутым участком каркасного армирования, при этом гребень проходит радиально до радиально наружного края (121) гребня, расположенного на радиальном расстоянии DEE1 от радиально самой внутренней точки кольцевой армирующей конструкции борта, причем радиальное расстояние DEE1 является большим или равным 10% и меньшим или равным 15% радиальной высоты H шины,
при этом каждый борт дополнительно содержит наружную ленту (130), выполненную из резинового состава, который имеет модуль G' упругости, меньший или равный 15 Мпа, и модуль G” вязкости, такие что:
G” [МПа]≤0,2·G' [МПа]-0,2 МПа,
причем модули упругости и вязкости измеряются при 23°C, при этом наружная лента расположена в осевом направлении снаружи обернутого участка каркасного армирования и проходит между радиально внутренним краем (132) наружной ленты и радиально наружным краем (131) наружной ленты, причем радиально внутренний край наружной ленты расположен на радиальном расстоянии DEI2 от радиально самой внутренней точки кольцевой армирующей конструкции борта, при этом радиальное расстояние DEI2 меньше или равно 20% радиальной высоты H шины, причем радиально наружный край наружной ленты расположен на радиальном расстоянии DEE2 от радиально самой внутренней точки кольцевой армирующей конструкции борта, при этом радиальное расстояние DEE2 больше или равно 25% радиальной высоты H шины,
причем гребень имеет осевую толщину E(r), соответствующую длине пересечения гребня с осевым направлением (150), где r обозначает расстояние, отделяющее точку пересечения (65) упомянутого осевого направления с основным участком каркасного армирования от радиально самой внутренней точки кольцевой армирующей конструкции, при этом толщина E(r) является по существу линейной функцией r,
причем элемент, сформированный гребнем и наружной лентой, имеет толщину ET(r), соответствующую длине пересечения направления (160), перпендикулярного основном участку каркасного армирования, с упомянутым элементом, где r обозначает расстояние, отделяющее точку пересечения (66) упомянутого направления, перпендикулярного основному участку каркасного армирования, с основным участком каркасного армирования от радиально самой внутренней точки кольцевой армирующей конструкции, при этом толщина ET(r) изменяется таким образом, что в диапазоне расстояний r, заключенных между 25 и 45% высоты H шины, изменение толщины является отрицательным и имеет абсолютное значение, которое превышает или равно 0,25 мм/мм на по меньшей мере 4% высоты H шины; причем упомянутая по меньшей мере одна кольцевая армирующая конструкция имеет такую максимальную осевую ширину DE, 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 меньше или равно 8% радиальной высоты H шины.

3. Шина по п.1, в которой радиальное расстояние DEE2 больше или равно 40% и меньше или равно 45% радиальной высоты H шины.

4. Шина по п.1, в которой в диапазоне расстояний r, заключенном между 25 и 45% высоты H шины, изменение толщины является отрицательным и имеет абсолютное значение, которое превышает или равно 0,3 мм/мм на по меньшей мере 4% высоты H шины.

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