Покрышка пневмошины Советский патент 1983 года по МПК B60C9/18 

Изобретение относится к конструированию пненматичесЗких шин, в частности к конструкции радиальных пневмошин ,с трехслойным брекероМ

Известна покрышка пневм®шины, содержащая арматуру каркаса, расположенную непрерывно от одного бортового кольца до другого и включающую в себя по крайней мере один проволочный или кордный слой, и арматуру бракера;, составленную тремя уложенными друг на друга кордными или проволочными слоями, нити которых расположены яаклонно к окружному направлению под углами df 1 f ff соответственно, при этом углы fb и -у заключены вдиапазоне 15-30° ij.

Недостатком данной конструкции шины является определенная сложность ее сборки о

Цель изобретения - повышение технологичности сборки.

Указанная цель достигается тем, что в покрышке .пневмошй,ны, содержащей арматуру каркаса, расположенную непрерывно от бдного бортового кольца до другого и включающую в себя по крайней- мере один проволочный или кордный слой, и арматуру брекера, составленную тремя уложенными друг на друга кордными или проволочными слоями, нити которых расположены наклонно к окружному направлению под углами ot, /i , J соответственно, при этом углы /J и j заключены в диапазоне 15-35° ,нитй арматуры каркаса расположены относительно окружного направления на боковинах шины под углом 70-90 а под арматурой брекера - под угло меньшим, чем на боковинах, при это величина угла oi наклона нитей слоя брекера, прилегающего к слою каркаса, определяется величиной угла, образованного пересечением прямой, проведенной через точку пересечени диагоналей пapaллeлoгpa мa и перпендикулярной к одной из диагоналей, и другой диагональю, параллелной окружному направлению, а стороны параллелограмма соответственно параллельны нитям слоев брекера, расположенных под углами и у к окружному направлению..

Кроме того, арматура брекера им1ет усиленные кромки

Плотность нитей слоя брекера, прилагающего к слою каркаса,меньше плотности нитей других слоев брекера,

Нирйна слоя брекера, прилегающего к слою каркаса, меньше ширины других слоев брекера и составляет 50-90% предпочтительно 70-75% от средней ширины двух других слоев.

На фиг, 1 а ,Ь, с, показан графический метод построения угла (по величине и знаку) слоя брекера, прилегающего к каркасному слою,в соответствии с основным принципом изобретения , причем углы Д и заданы; на фиг. 2 - шина, радиальный разрез; на фиг. 3 - изображение выделенного участка предлагаемой покрышки с усиленными кромками арматуры брекера, вид в плане (радиальное направление); на фит, 4 - шина, радиальный разрез в ее верхней части на фиг, 5 изображение выделенного участка предлагаемой пкрышки с усиленными кромками арматуры брекера, вид в плане (радиальное направление).

Изобретение основано на анализе элементарного параллелограмма напряжений, действующих в арматуре брекера. Условно принято, что одна диагональ этого элементарного параллелограмма параллельна окружному направлению и имеет длину, равную единице Кроме того, противоположные стороны параллелограмма параллельна окружному направлению и имеют дпину, равную единице; противоположные стороны параллелограмма параллельны волокнам или кордным нитям пары косоугольны перекрещивающихся слоев верхушки, В таком параллелограмме расширяющие напряжения действуют на другой его диагонали. С другой стороны, известна также отрицательная реакция волокон или корднЫх нитей на осевые напряжения при сжатии. Поэтому вводится новый принцип усиления прочности верхушечной арматуры с Предлагается,в частности, ориентировать воздействие указанных напряжений при сжати в поперечном направлении по отношению к волокнам или кордным нитям третьего верхушечного слоя, причем ;относительно непродольной диагонали параллелограмма волокна и нити укладываются под углом, отличающимся не более чем на 30 от перпендикуляра к указанной диагонали ,

Таким образом, изобретение относится к пневмошине арматура которой содержит изнутри наружу по крайней мере один каркасный слой из непрерывных волокон или кордных нитей, вытянутых от закраины до закраины, образующих с окружным направлением по боковинам угол, заключенный между 70 и 90°, ав области брекера угол, меньший угла указанных волокон и нитей по боковинам, а также три слоя косоугольно уложенных друг на, друга волокон или нитей, ограниченных поверхност брекера, причем три указанных слоя

перекрещиваются с другом с образованием углов cL, (Ь f по отношению к окружному направлению.Эта пненмошина характеризуется тем, что угол oi верхушечного слоя, прилегающего к каркасному слою, связан с углами /i и -у последующих слоев брекера так, что абсолютная величина выражения

ЧA-tof J-2Ч ot2tc fitq;y

0,6.

0

2t(5p4c -y -fcQjot(tag/5-t( аГ)

в соответствии с упомянутьом принципом прочностное воздействие реализуется в слое с углом ot, .

Принцип жесткостного усиления позволяет существенно уменьшить суммарное сечение волокон или кордных нитей-на единицу ширины слоя с углом oi, например, путем уменьшения количества волокон или нитей или их удельного сечения, причем действие этого принципа ориентировано в поперечном направлении.

Кроме того, усиливающий слой, непосредственно покрывающий каркасный слой,обеспечивает также наклонение волокон или кордных нитей в зоне, прилегающей к каркасному слою СНИЗУц

Что касается углов о идгони, как правило,меньше 45 , а в предпочтительном варианте заключены между 15 и .

Могут представиться два случая. В первом случае углы /5 и j- имеют противоположные знаки, причем положительный знак является знаком обычного тригонометрического направления, когда в качестве отсчетного берется продольное направление В этом случае угол oi имеет знак того из двух углов /Ь и у , который больше по абсолютному значению.

Во втором случае углы и уимеют одинаковый знак, при этом знак .угла(; всегда противоположен по отношению к знаку углов /i и у .

Кроме того, рассматривается и случай, когда jb тл тг имеют одинаковое значение, при этом угол oL может Оытъ выбран положительным или от 1ицательным по отношению к окруж ному направлению при условии соблюдения упомянутой формулы.

Кромки верхушечной арматуры могут быть усилены, например, путем загибания кромок слоя с углом /ь вокруг кромок слоя с углом J . Этот вариант выполнения отвечает требованиям использования пневматических шин на быстроходных машинах.

Другой вариант выполнения предусматривает ступенчатое расположение по ширине трех слоев бракера. В качестве самого узкого слоя предпочтительно выбирают слой с углом с

примыкающий к каркасному слою. При этом коленчатые изгибы волокон или кордных нитей каркасного слоя, соединяющие сегменты, расположенные по боковинам, с сегментами, находящимися под слоем с углом о, оказываются перекрытыми выступающими наружу зонами слоя с углом /5. Такая конструкция благоприятствует сохранению наклонного положения волокон или кордных нитей соответствующей зоны каркасной арматуры, например, при вращении шины с большой скоростью. Указанный вариант предусматривает расположение на пару слоев с загибанием кромок по только что описанной модели.

Изобретение и варианты его выполнения охватывают все верхушечные арматуры, независимо от их ширины и/или величины углом, образованных различными слоями, относятся также к верхушечным арматурам, использующим принцип асимметрии и/или имеющим асимметричную структуру, и, наконец, к верхушечным арматурам, выполненным с частичным наложением друг на друга слоев с обеспечением или без обеспечения взаимосвязи в поперечном направлении.

Выполнение предлагаемой пневматической шины начинается с изготовления на барабане полной цилиндрической заготовки, которое заключается в укладке каркасного слоя,непрерывно вытянутого от одной закраины до другой, в последовательном наслаивании слоев брекера с углами ct, , необходимости, в последующем наложении на такую арматуру боковин и резинового протектора.Формов&ние может выполняться снаружи вулканизационной формы или внутри нее при укладке всех составных элементов. Однако в любом случае после окончательной сборки всей арматуры закраины должны обладать некоторой подвижностью.

Коренной принцип изобретения, в соответствии с которым, волокна или кордные нити усиливающего слоя ( с углом oi) располагаются почти по нормали относительно напряжений усадки, возникающих при формовании двух других верхушечных слоев, действуют постоянно. В силу такого расположения слой с углом - имеет необходи ю степень свободы с тем, чтоюы в ходе формирования модифицировать угол волокон или нитей в зоне, прилегающей к каркасному слою снизу.

Предпочтительный вариант способа изготовления пневмошины заключается в таком размещении различных слоев брекера, чтобы усадка элементарного параллелограмма,соответствующего паре слоев с углами /Ь и j , была боль ше или (в крайнем случае) равнялась

усадке элементарного параллелограмMaf соответствующего паре нижеприлегающих слоев. Последняя пара образована усиливающим слоем с углом о/, и каркасным слоем. Если г ринйть, что угол каркасного слоя равен /, то выражением вышеуказанного условия будет следующее отношение междь. углами четырех верхушечных слоев:

tcjo/. + tc5o / p tqSJ tq pt-btc y .. В предпочтительном варианте вели чина выражения tc оС + toj с/ заключена в диапазоне 1-4, Несмотря на усиление арматуры в бракере,предлагаемые пневматичес кие шины обеспечивают превосходные удобства. Можно допустить что это обусловлено, главным образом,-косоугольной укладкой отрезков волокон или кордных нитей каркасного слоя в области верхушки, а также, тем, что эти волокна или кордные нити образуют коленчатые изгибы, которы смягчают удары. Если ширина верхуш ного слоя с углом с ,, прилегающего к каркасному слою, меньше ширины пары прилегающих сверху слоев с углами fb и - f слой резины, укладывае мый предпочтительно между выступающими наружу частями указанной пары верхушечных слоев и каркасного сло также способствует поглощению ударов, исходящих из протектора. Допус мые значения ширины слоя брекера, примыкающего к каркасному слою, сос тавляют 50-90% от средней ширины па ры прилегающих сверку верхушечных .слоев, оптимальный диапазон этих значений составляет 70-75%. способ графического построени.я ла oi. слоя брекера, примыкающего к ар матуре каркаса, заключается в вычерчивании элементарного параллело грамма, одна диагональ которого па раллельна продольному направлению шины. Для этого на прямой,, пара.плельной продольной оси ХК {не показана) f откладывают произвольно выбранный отрезок ВС, длина которого равна 1, потом от точки В прочерчивают прямую ВР, образующую с диагональю ВС острый fb. равный углу второго слоя брекера. затем от точ ки С прочерчивают прямую Cj образую щую с диагональюбСострый угол ff равный углу третьего слоя брекера. Указанные две прямые пересекаются в точ-ке D „ Затем на диагонали ВСфик сируют точку Д (середину отрезка БС) Вторая диагональ элементарного пар лелограмма проходит через-ТОЧКИ

J3 и А. В последующем достаточно восстановить из точки А прямую N,перпендикулярную к прямой Д« Острый угол, образованный этой прямой с диагональю ВС ; - и является ИСКОМЕ М углом ci,, который в предпочтительном варианте не превышает 30°. ,

Элементарный расчет позволяет подтверд исгь, что между углами (i, и J на фиг, 1 ,Ь,с,существует соотношение. . t d- 5±:liii 2tp;fb-tc jr обеспечивающее определение оптимального значения угла случае, когда угол/ отличается от угла тр. - Чтобы оценить усадку, претерпеваемук элементарным параллелограммом, соответствующим паре слоев с углами р и j , например, при формовании цилиндрической заготовки предлагаемой покрыики, достаточно подсчитать ( БС) - дифотношениеc9(2DM) ференциал относительно р и длины ВС диагонали, параллельной продольному направлению элементарного параллелограмма. Следовательно, с (2 DM) - дифференциал относительно fb и j ширины 2DA элементарного параллелограмма и поперечном направлении, где DM- длина перпендикуляра, опущенного из вершины) на диагональ ВС, Указанная усадка равна -у()Аналогично можно определить, что усадка, обусловленная например, формованием элементарного параллелограмма, соответствующего паре слоя с углами ci и сЛ (верхушечный слой, прилегающий к каркасному слою, и каркасный слой), равна -(icjoi tojcf) Предпочтительный вариант способа . изготовления предлагаемой покрышки заключается в таком расположении различных слоев, чтобы усадка пары верхушечных слоев с углами fi и д была больше или по крайней мере равна усадке пары слоев с углами и сА, При использовании указанных С(хзтношений получают условие ,. Арматура предлагаемой покрышки (фиг, 2 и 3) содержит непрерывный каркасный слой 1, анкерно закрепленный в закраинах 2 лутем обвода с переворачиванием вокруг стержней 3 бортовых колец., а также три слоя 4, 5 и 6 брекера. На фиг, 3 показано (для конкретно рассматриваемого слу чая) , что каркасный слой 1 нмеетг зо расположенную под брекером, в которой .усиливающие ее волокна и кордны нити образуют уголсГс продольным на правлением XX. На боковинах волокна и кордные нити каркасного слоя явля ются (для конкретно рассматриваемого случая) практически радиальными. Волокна и кордные нити трех слоев 4,5 и 6 брекера,уложенные в порядке их перечисления на каркасный слой 1, образуют острые углы oL f (Ь и т соответственно с продольным направлением. Их размеры по ширине ограничены размерами верхушки. В описанном примере углы нитей слоев 5 и 6 имеют следующие значения: PI 1б , причем положительное напряжение понижается в обычном тригонометрическом смысле. Слой 4 брекера ориентирован под углом о 23 по отношению к окружному направлению. В этом случае выражение tqrfi-t y-2t. (4P-4T) (а оптимальное значение угла справно 40,5. На фиг, 4 и 5 в отношении идентичных элементов использованы такие же цифровые обозначения. Предлагаемая покрышка с одной стороны содержит слой 7 (с углом ot) примыкающий к каркасному слою, кото рый является более узким, чем слои 5 и 6 арматуры брекера. С другой ст роны слой 6 (с углом f) введен в кромки 8 нижележащего слоя 5 (с углом /J) . В предпочтительном варианте по С1беим сторонам более узкого слоя 7 уложены две резиновые полоски 9. Предлагаемая покрышка (размеры 165-380) схематично представленная из фиг. 4 и 5,состоит из составных арматурных элементов. Каркасный слой: полиамидный корд (1880/2/118 кордов нд дециметр), уложенный на заготовочный барабан под углом - 80°, расстояние между ст ержн ими 3 66 мм. Первый слой брекера: вискозный корд (1840/2/50 кордов на дециметр), ширина 162 мм, угол . Резиновые полосы 55 (ширина 27 мм) Второй слой 5 брекера: поливинилспиртовый корд 1330/2/2 (8 кордов на дециметр), ширина 340 мм, угол укладки 31°г Третий слой 6 брекера: металлокорд: 4 нити (23) 100 мм + 1 бандажная нить (53 корда на дециметр), ширина 210 мм, угол укладки +78°. ,Кромки 8 второго слоя 5 брекера загнуты на третий верхушечный слой 6, затем на всю совокупность арматуры нанесено резиновое фланцевое покрытие и резиновый протектор и произведена формовка с коэффициентом формования 1,5, Это означает, что диаметр формованной шины составляет полтора диаметра цилиндрической заготовки. После формования в области верхушки образовались следующие углы: каркасный слой: - 55,0° (сЛ); первый верхушечный слой:°+23° (oL) ; второй верхушечный слой: - Гб третий верхушечный слой:+31 ( f}; При этом перед формованием отноtq-o( -( to-o шение равно 1,7. Предложенная радиальная конструк я шины с трехслойным брекером обесечивает значительную прочность ины и упрощенную технологию при борке.

1. ПОКРЫШКА ПНЕВМСЛйШЫ, содержащая арматуру каркаса, padTioложенную непрерывно от одного бортового кольца до другого и включактщую в себя по крайней мере один проволочный или кордный слой и арматуру брекера, составленную тремя уложенными друг на друга кордными или проволочными слоями, нити которых расположены наклонно к окружному направлению под углами d , fb, соответственно, при этом углы /ivf у заключены в диапазоне 15-35°, отличающаяся тем, что, с целью повышения технологичности сборки, нити арматуры каркаса расположены относительно окружного направления на боковинах шины под углом 70-90° , а под арматурой брекера - под углом меньшим, чем на боковинах, при этом величина угла ti наклона нитей слоя брекера, прилегающего к слою Каракаса, определяется величиной угла, образованного пересечением прямой, проведенной через точку пересечения диагоналей параллелограмма и перпендикулярной к одной из диагоналей, и другой диагональю, параллельной окружному направлению , а стороны параллелограмма соответственно параллельны нитям слоев брекера, расположенных под углом fi и к окружному направлению. 2.Покрышка пневмошины по п.1, отличающаяся тем, что арматура брекера имеет усиленные кромки. W 3.Покрышка пневмошины по п., отличающаяся тем, что плотность нитей слоя брекера, прилегающего к слою каркаса, меньше плотности нитей других слоев брекера. 4.Покрьпика пневмошины по п,1, отличающаяся тем, что соширина слоя брекера, прилегаюаего к слою каркаса, меньше ширины друа: гих слоев брекера и составляет ю 50-90%, предпочтительно 70-75% от средней ширины двух других слоев.