Резиновая смесь, применяемая в вулканизированном виде в качестве предохранительной подушки, и предохранительная подушка - RU2294340C2

Чертежи

Показать все 12 чертежа(ей)

Описание

Настоящее изобретение касается резиновой смеси, применяемой в вулканизированном виде в качестве предохранительной подушки, предназначенной для установки на ободе колеса внутри покрышки пневматической шины. Такая подушка может поддерживать протектор шины в случае падения давления, а также конструкцию, содержащую такую подушку.

Из уровня техники известны предохранительные подушки для автомобильных шин, предназначенные для установки на ободе колеса внутри шины с возможностью поддерживания протектора шины в случае падения давления в шине. Такие подушки включают подошву, прилегающую к ободу по его окружности, и вершину, соприкасающуюся с протектором шины при падении давления и имеющую с протектором зазор при нормальном давлении.

В японском патенте JP-A-3/82601 раскрыта подушка с практически цилиндрическими подошвой и вершиной, содержащая дополнительно кольцевой корпус, соединяющий подошву с вершиной.

Кольцевой корпус содержит опорный элемент, размещенный непрерывно по окружности, который содержит

множество перегородок, выполненных в осевом направлении по обе стороны круговой средней плоскости и распределенных по окружности подушки и

соединительные элементы, размещенные практически по окружности, при этом каждый соединительный элемент соединяет между собой два соответствующих края двух смежных перегородок, расположенных с одной стороны подушки, а соединительные элементы расположены последовательно друг за другом поочередно с одной и другой стороны перегородок,

перегородки и соединительные элементы выполнены практически прямолинейными, и разница между максимальным и минимальным значениями площади осевого сечения опорного элемента в зависимости от азимута, отнесенная к сумме этих же площадей, в предпочтительном варианте меньше 0,3. Следовательно, в зависимости от азимута площадь осевого сечения опорного элемента меняется максимально в два раза для обеспечения достаточной однородности грузоподъемности и ограничения вибрации во время движения на подушке.

В основном такую подушку выполняют из твердого полимерного материала, а конструкция опорного элемента выполнена с возможностью выдерживать нагрузку при сжатии.

Такие подушки могут быть выполнены, например, путем впрыскивания в форму.

В качестве ближайшего технического решения следует указать публикацию ЕР 0447066, в которой раскрыта смесь для протектора, используемая в пневматической шине, включающая диеновый эластомер (не менее 30 мас.ч.), натуральный каучук или синтетический изопрен (не более 70 мас.ч.), активный белый наполнитель (кремнеземный) (10-15 мас.ч.) и связующее - полисульфидный алкоксисилан (0,2-10,0 мас.ч.) из расчета на 100 мас.ч. полимера.

Задачей настоящего изобретения является создание резиновой смеси, применяемой в вулканизированном виде в качестве предохранительной подушки, устанавливаемой на ободе колеса внутри покрышки шины, при этом указанная резиновая смесь обеспечивает снижение веса подушки и позволяет увеличить срок службы шины при движении в спущенном виде.

Для этого резиновая смесь в соответствии с настоящим изобретением содержит (весовые части на 100 частей диенового/ых эластомера/ов):

натуральный каучук или синтетический полиизопрен в количестве, равном или превышающем 60 в.ч.,

более 60 в.ч. активного белого наполнителя,

связующее вещество для осуществления связи активного белого наполнителя с эластомером(ами) и

от 3 до 8 в.ч. серы.

Следует отметить, что настоящее изобретение касается использования резиновых смесей как в вулканизированном виде, так и в невулканизированном виде.

Что касается эластомера или эластомеров, то, как известно, под диеновым эластомером понимают эластомер, полученный, по меньшей мере, частично (например, гомополимер или сополимер) из диеновых мономеров (мономеров с двумя двойными сопряженными или несопряженными связями углерод-углерод).

Предпочтительно, чтобы указанный или указанные эластомеры состояли, по меньшей мере, из существенно непредельного диенового эластомера.

Под существенно непредельным диеновым эластомером понимают диеновый эластомер, полученный, по меньшей мере, частично из сопряженных диеновых мономеров с показателем звеньев или единиц диенового происхождения (сопряженных диенов), превышающим 15% (% в молях), например:

а) любой гомополимер, полученный путем полимеризации сопряженного диенового мономера, такой как бутадиен-1,3; 2-метилбутадиен-1,3 (или изопрен); 2,3-ди(алкил C₁-C₅)-бутадиены-1,3, например, такие как 2,3-диметилбутадиен-1,3, и 2,3-диэтилбутадиен-1,3; 2-метил-3-этилбутадиен-1,3; 2-метил-3-изопропилбутадиен-1,3; фенилбутадиен-1,3;

б) любой сополимер, полученный путем сополимеризации одного или нескольких диенов, сопряженных между собой, или с одним или несколькими винилароматическими соединениями, такие как стирол, орто-, пара- или мета-метилстирол. Например, можно привести бутадиен-стирольные сополимеры или бутадиен-изопреновые сополимеры.

В соответствии с одним из примеров осуществления настоящего изобретения смесь содержит также в количестве, меньшем или равном 40 в.ч., гомополимер, полученный путем сополимеризации одного или нескольких диенов, сопряженных между собой или с одним или несколькими винилароматическими соединениями, содержащими от 8 до 20 атомов углерода.

В этом случае смесь содержит, например, сочетание природного каучука и полибутадиена.

В соответствии с другим примером осуществления изобретения смесь содержит только один диеновый эластомер, состоящий из природного каучука или синтетического полиизопрена.

Под активным белым наполнителем понимают белый наполнитель, способный усиливать самостоятельно, с использованием только связующего вещества, осуществляющего связь белый наполнитель/эластомер(ы), в качестве промежуточного средства резиновую смесь, предназначенную для изготовления шин, или иначе говоря, способный заменить по своей активной функции классический наполнитель в виде сажи, используемый для изготовления шин.

Такой активный белый наполнитель может состоять из кремнезема и предпочтительно присутствует в указанной смеси в количестве между 60 и 80 в.ч., а в предпочтительном варианте - в количестве между 65 и 75 в.ч.

В качестве кремнезема могут быть использованы любые осажденные или пирогенные кремнеземы, известные специалисту, значения удельной поверхности которых по БЕТ или СТАВ находятся в диапазоне от 50 до 200 м²/г, при этом предпочтительно используют высокодисперсные осажденные кремнеземы.

Под высокодисперсным кремнеземом понимают любой кремнезем, обладающий способностью к дезагломерации и дисперсии в эластомерной матрице, наблюдаемой при помощи электронного или оптического микроскопа на тонких срезах. В качестве неисключительных примеров таких высокодисперсных кремнеземов, применяемых в настоящем изобретении, можно указать кремнеземы BV 3370 и BV 3380 компании "Degussa", кремнеземы Zeo sil 1165 MP и 1115 МР компании "Rodhia", кремнезем BXR 160 компании PPG, или кремнезем Zeopol 745 М компании "Huber".

Предпочтительно используют кремнезем, значения удельной поверхности которого по BET или СТАВ находятся в диапазоне от 110 до 200 м²/г, а в предпочтительном варианте - от 140 до 195 м²/г.

При этом физическое состояние кремнезема не имеет значения, он может быть в виде порошка, микрогранул, гранул, шариков.

Под кремнеземом понимают также смеси различных кремнеземов. Кремнезем может быть использован самостоятельно или в присутствии других белых наполнителей. Значение удельной поверхности СТАВ определяют по французскому техническому стандарту NFT 45007, принятому в ноябре 1987 года. Значение удельной поверхности BET определяют по методу Брюнауэра, Эммета и Теллера, описанному в "The Journal of the American Chemical Society", том 80, стр.309, 1938, соответствующему стандарту NFT 45007 от ноября 1987 года.

В качестве активного белого наполнителя можно также использовать, но не ограничиваясь ими, например,

глиноземы (Al₂O₃), такие как глиноземы повышенной дисперсности, описанные в документе ЕР-А-810258, или

гидроксиды алюминия, описанные в международной патентной заявке WO-A-99/28376.

Следует заметить, что смесь в соответствии с настоящим изобретением может содержать, кроме активного белого наполнителя, сажу, например представлять собой смесь сажа/кремнезем.

Смесь в соответствии с настоящим изобретением содержит дополнительно связующее вещество для осуществления связи активного белого наполнителя с эластомером/ами (называемое также связующим реактивом), что обеспечивает достаточную химическую и/или физическую связь между белым наполнителем и эластомером/ами, облегчая дисперсию белого наполнителя внутри эластомера.

Такое связующее, по меньшей мере, бифункциональное вещество имеет основную упрощенную формулу "Y-T-X", в которой

Y представляет функциональную группу ("функция Y"), способную образовывать физическую и/или химическую связь с белым наполнителем, при этом связь может быть установлена между атомом кремния связующего вещества и поверхностными гидроксильными группами (ОН) наполнителя, например поверхностными силанолами, когда речь идет о кремнеземе;

Х представляет функциональную группу ("функция X"), способную образовывать физическую и/или химическую связь с эластомером, например, через атом серы;

Т представляет углеводородную группу, позволяющую связывать Y и X.

Следует особо отметить, что нельзя путать эти связующие вещества с простыми перекрывающими веществами указанного наполнителя, которые, как известно, могут иметь активную функцию Y по отношению к наполнителю, но лишены активной функции Х по отношению к эластомеру.

Такие связующие вещества, обладающие различной степенью эффективности, описаны и хорошо известны специалистам. Можно использовать любое известное связующее вещество, обладающее способностью эффективно осуществлять в диеновых резиновых смесях, применяемых для изготовления шин, связь между кремнеземом и диеновым эластомером, например, такое как органосиланы, в частности полисульфидные алкоксисиланы или меркаптосиланы.

В частности, применяют полисульфидные алкоксисиланы, раскрытые, например, в патентах US-A-3842111, US-A-3873489, US-A-3978103, US-A-3997581, US-A-4002594 или более поздних US-A-5580919, US-A-5583245, US-A-5663396, US-A-5684171, US-A-5684172, US-A-5696197, подробно описывающих известные соединения.

Для смеси в соответствии с настоящим изобретением подходят, в частности, полисульфидные алкоксисиланы, называемые "симметричными" и отвечающие следующей основной формуле (I):

где n является целым числом от 2 до 8 (предпочтительно от 2 до 5); А является двухвалентным углеводородным радикалом (предпочтительно алкиленовых групп C₁-C₁₈ или ариленовых групп С₆-C₁₂, а точнее алкиленов C₁-С₁₀, в частности С₂-С₄, в частности пропиленом); Z отвечает одной из следующих формул:

где радикалы R¹, замещенные или незамещенные, одинаковые или отличающиеся друг от друга, представляют алкильную группу C₁-C₁₈, циклоалкильную C₅-C₁₈ или арильную C₆-C₁₈ (предпочтительно алкильные группы C₁-С₆, циклогексильную или фенильную, в частности алкильные группы C₁-C₄, в частности метил и/или этил); радикалы R², замещенные или незамещенные, одинаковые или отличающиеся друг от друга, представляют алкоксильную группу C₁-C₁₈ или циклоалкоксильную C₅-C₁₈ (предпочтительно алкоксильные группы C₁-C₈ или циклоалкоксильную С₅-С₈, в частности метоксил и/или этоксил).

Для смеси полисульфидных алкоксисиланов, отвечающих формуле (I), в частности, обычной смеси, имеющейся в свободной продаже, среднее значение чисел "n" является дробным числом, которое в предпочтительном варианте может меняться от 2 до 5.

В качестве полисульфидных алкоксисиланов можно использовать полисульфиды (в частности, тетрасульфиды) бис(алкоксил (C₁-C₄)-силилпропила), в частности бис(триалкоксил(C₁-C₄)силилпропила), полисульфиды бис(триметоксисилилпропила-3) или бис(триэтоксисилилпропила-3). Среди этих соединений предпочтительно применяют тетрасульфид бис(триэтоксисилилпропила-3), сокращенно TESPT формулы [(C₂H₅O)₃Si(СН₂)₃S₂]₂, выпускаемый компанией "Degussa" под названием Si69 (или X50S, когда его наносят 50% по весу на сажу) или компанией Witco под названием Silquest A1289.

Специалист сможет уточнить содержание связующего вещества в смесях в соответствии с изобретением в зависимости от цели применения, от используемого(ых) эластомера(ов) и от количества используемого активного белого наполнителя.

В резиновых смесях в соответствии с изобретением весовое содержание связующего вещества может составлять от 2 до 15% по отношению к массе активного белого наполнителя, предпочтительно от 5 до 12%.

Что касается количества серы в смеси в соответствии с изобретением, то оно предпочтительно может составлять от 4 до 6 в.ч.

Кроме указанного(ых) эластомера(ов), активного белого наполнителя, серы и связующих веществ, обеспечивающих связь активного белого наполнителя с эластомером(ами), резиновые смеси в соответствии с настоящим изобретением содержат полностью или частично другие компоненты и добавки, обычно применяемые в резиновых смесях, такие как пластификаторы, пигменты, антиоксиданты, ускорители вулканизации, масла-разбавители, перекрывающее(ие) вещество(а) для активного белого наполнителя, такие как алкоксисиланы, многоатомные спирты, амины и т.д.

В соответствии с другим отличительным признаком настоящего изобретения резиновая смесь имеет модуль упругости М10 при 10% деформации, превышающий 10 МПа, предпочтительно превышающий 12 МПа и предпочтительно находящийся в пределах от 13 до 20 МПа.

Изготовление вулканизированной резиновой смеси в соответствии с настоящим изобретением осуществляют в три этапа хорошо известным специалисту способом.

На первом этапе или этапе термомеханического смешивания (иногда называемом "непродуктивным" этапом) при высокой температуре вплоть до максимальной в диапазоне от 130 до 200°С, предпочтительно от 145 до 185°С, загружают в смеситель, например обычный внутренний смеситель все необходимые компоненты, включая компоненты связывания в соответствии с настоящим изобретением, перекрывающие вещества или дополнительные реактивы и другие добавки, за исключением системы вулканизации.

На втором этапе механической обработки (иногда называемом "продуктивным") при более низкой температуре, обычно меньшей 120°С, например в пределах от 60 до 100°С, т.е. на завершающей фазе, вводят систему сшивания поперечных связей или вулканизации, эти этапы описаны, например, в документе ЕР-А-050227.

На третьем этапе осуществляют вулканизацию смеси, полученной после второго этапа.

В соответствии с настоящим изобретением предохранительная подушка состоит из резиновой смеси.

Подушка в соответствии с изобретением содержит

практически цилиндрическую подошву, прилегающую к ободу колеса,

практически цилиндрическую вершину, входящую в соприкосновение с протектором шины при падении давления и образующую с протектором шины зазор при номинальном давлении, и

кольцевой корпус, соединяющий между собой подошву и вершину, при этом корпус содержит опорный элемент, размещенный непрерывно по окружности, с средней круговой плоскостью, при этом опорный элемент содержит множество перегородок, выполненных в осевом направлении с одной и с другой стороны указанной круговой средней плоскости и распределенных по окружности подушки.

В соответствии с первым вариантом выполнения подушки кольцевой корпус содержит дополнительно на одной из сторон подушки соединительные элементы, выполненные практически в круговом направлении, при этом каждый соединительный элемент соединяет между собой соответствующие края двух смежных перегородок, расположенных на той же стороне подушки, при этом соединительные элементы расположены последовательно друг за другом поочередно с одной и другой стороны перегородок.

В первом варианте соединительные элементы взаимно усилены между двумя смежными перегородками нервюрой, выполненной от вершины к подошве подушки с возможностью образования соединительными элементами непрерывной соединительной стенки в виде гармошки на данной стороне подушки.

Соединительная стенка содержит множество ячеек, ограниченных двумя смежными нервюрами, при этом дно каждой ячейки практически имеет форму двугранного угла, вершина которого образована одной из перегородок, а грани образованы чередующимися соединительными элементами.

В соответствии со вторым вариантом выполнения подушки кольцевой корпус содержит дополнительно по обе стороны подушки соединительные элементы, выполненные практически в круговом направлении, при этом каждый соединительный элемент соединяет между собой два соответствующих края двух смежных перегородок, расположенных с той же стороны подушки, при этом соединительные элементы выполнены последовательно друг за другом поочередно с каждой стороны перегородок.

Во втором варианте центральная часть перегородок выполнена по отношению к боковым краям с возможностью увеличения сопротивления раздиру при радиальной нагрузке кольцевого корпуса.

Действительно, центральная часть перегородок опорного элемента удалена от соединительных элементов и может подвергнуться деструкции при движении на подушке из-за появления многократной деформации при раздире. Для подушек, выполняемых в основном из эластомерного материала, многократная деформация при раздире во время движения приводит к появлению и разрастанию трещин в стенках при их растяжении. С другой стороны, для подушек, выполненных в основном из пластических материалов, деформация при раздире приводит к появлению пластических деформаций. Эти необратимые деформации значительно снижают жесткость конструкции, ее грузоподъемность и постепенно выводят ее из строя.

Отношение между толщиной центральной части и боковых краев перегородок превышает 1,1, предпочтительно 1,5. Такое изменение толщины значительно увеличивает сопротивление раздиру центральной части перегородок и таким образом позволяет при радиальной нагрузке ограничить толщину соединительных элементов и уменьшить общий вес подушки.

От одного бокового края к другому перегородки, по меньшей мере, один раз меняют направление изгиба, предпочтительно направление изгиба меняют три раза.

Перегородки имеют, например, центральную часть, выполненную практически в осевом направлении между двумя боковыми частями, при этом боковые части соединены с соединительными элементами, образуя с круговым направлением угол у от 20 до 40 градусов.

В соответствии с другим вариантом выполнения в центральной зоне перегородки имеют две части, выполненные практически в осевом направлении и смещенные относительно друг друга в круговом направлении, а также третью соединительную часть. Изменение угла α среднего направления между третьей соединительной частью и двумя частями практически осевого направления превышает 20 градусов.

Каждый соединительный элемент может быть усилен с одной стороны или двух сторон опорного элемента, по меньшей мере, одной стенкой, выполненной практически в осевом направлении к внешней стороне кольцевого корпуса.

Эти осевые стенки мало чувствительны к раздиру, так как они выполнены заодно с опорным элементом и имеют относительно небольшую длину. Осевые стенки позволяют сократить ширину опорного элемента по изо-ширине подушки и, следовательно, увеличить сопротивление раздиру.

В предпочтительном варианте выполнения каждый соединительный элемент образует с усиливающей его осевой стенкой и боковыми краями двух смежных перегородок конструкцию в виде трехконечной звезды, и осевая ширина осевой стенки меньше или равна половине осевой ширины двух смежных перегородок опорного элемента.

Опорные элементы в соответствии с настоящим изобретением могут дополнительно содержать практически цилиндрическую промежуточную перегородку, выполненную коаксиально с подушкой и расположенную радиально на уровне половины высоты опорного элемента.

Промежуточная перегородка выполнена из того же материала, что и остальная часть кольцевого корпуса. При расположении на уровне половины высоты она позволяет делить пополам высоту перегородок и таким образом увеличить примерно в четыре раза предел нагрузки при раздире.

Чтобы упростить выполнение подушек в соответствии с настоящим изобретением, применяют различные геометрические формы опорных элементов, чтобы избежать образования частей, противостоящих формовочному уклону и мешающих осевому извлечению подушки из формы.

В предпочтительном варианте сборная конструкция для автомобильного транспорта в соответствии с настоящим изобретением содержит обод колеса, покрышку шины, монтируемую на ободе колеса, и подушку в соответствии с настоящим изобретением. При этом обод колеса содержит на каждой из своих периферических закраин седло обода, на которое монтируют борт покрышки, при этом обод содержит между двумя седлами посадочную полку с одной стороны и монтажную шейку с другой стороны, соединяющую посадочную полку с аксиальной внутренней боковиной одного из седел или первое седло.

Следует отметить, что плоская конструкция обода, придаваемая ему посадочной полкой, выполнена таким образом, что в движении при падении давления нагрузка распределяется по всей ширине подушки в отличие от так называемых "глубоких" ободов.

Изобретение поясняется нижеследующим описанием и примерами выполнения изобретения, приведенными для иллюстрации, но не ограничивающими изобретение.

В дальнейшем три вышеприведенных варианта выполнения конструкции подушки описаны ниже и показаны на сопровождающих чертежах, на которых

фиг.1 изображает предохранительную подушку (вид сбоку) согласно изобретению;

фиг.2 - осевой разрез сборной конструкции, в которой подушка установлена на обод колеса и опирается на шину, согласно изобретению;

фиг.3 - разрез по линии III-III на фиг.1 опорного элемента в соответствии с первым вариантом выполнения изобретения;

фиг.4 - разрез по линии IV-IV на фиг.1 опорного элемента в соответствии со вторым вариантом выполнения изобретения, содержащего перегородки, соединенные при помощи круговых чередующихся соединительных элементов;

фиг.5 - разрез по линии V-V на фиг.1 опорного элемента, перегородки которого имеют разную толщину, согласно изобретению;

фиг.6 - разрез по линии VI-VI на фиг.1 опорного элемента, перегородки которого содержат центральную соединительную часть, расположенную в круговом направлении, согласно изобретению;

фиг.7 - разрез по линии VII-VII на фиг.1 опорного элемента, круговые соединительные элементы которого имеют разную длину, согласно изобретению;

фиг.8 - разрез опорного элемента, перегородки которого три раза меняют направление изгиба по своей ширине, согласно изобретению;

фиг.9 - разрез по линии IX-IX на фиг.1 кольцевого корпуса, в котором представлен другой вариант выполнения опорного элемента, перегородки которого три раза меняют направление изгиба по своей ширине, согласно изобретению;

фиг.10 и 11 - разрез по линии Х и XI на фиг.1 кольцевых корпусов в соответствии с изобретением, содержащих опорные элементы, перегородки которых имеют разную толщину, и с осевыми усилительными стенками, согласно изобретению;

фиг.12 - вид сбоку подушки в соответствии со вторым вариантом выполнения изобретения, кольцевой корпус которой содержит центральную промежуточную перегородку;

фиг.13 - изображение подушки, известной из уровня техники.

Провели испытания подушек в соответствии с настоящим изобретением в движении при падении давления и "контрольных" подушек, отличающихся друг от друга составом резиновой смеси и конструкцией.

Как показано на фиг.1 и 2, каждая из подушек 1 содержит три части:

подошву 2 в основном кольцевой формы,

вершину 3 кольцевой формы с продольными канавками 5, выполненными на ее радиально внешней стенке,

кольцевой корпус 4, соединяющий подошву 2 и вершину 3.

На фиг.2 показана подушка 1 в рабочем состоянии, удерживающая протектор шины при значительном падении давления внутри шины.

Каждая из подвергнутых испытаниям подушек была установлена в сборную конструкцию, выполненную для автомобиля, выпускаемого под названием "Пежо 806".

В качестве обода для данной сборной конструкции применили обод, показанный на фиг.2, такой обод также описан во французском патенте FR-A-2720977.

Каждая испытанная сборная конструкция имеет следующие отличительные размеры в мм (соответственно ширина покрышки - диаметр покрышки - диаметр обода): 205 - 650 - 440.

Отличительные размеры (в мм) каждой испытанной подушки (соответственно ширина - внутренний диаметр - высота) составляют 135 - 440 - 50.

При каждом испытании в движении при падении давления (контрольных подушек и подушек в соответствии с изобретением) старались получить одинаковую относительную деформацию подушки в радиальном направлении, при этом постоянная относительная деформация была определена как отношение прогиба к высоте подушки.

Для каждого испытания выдерживались следующие условия движения:

нагрузка на колесо 530 кг;

скорость движения 100 км/ч;

температура движения от 20 до 25°С;

движение по дорогам типа магистральных.

ПРИМЕРЫ КОНТРОЛЬНЫХ ПОДУШЕК

Пример 1

Первая контрольная подушка, установленная в вышеописанную сборную конструкцию для испытания в движении при падении давления, выполнена с использованием вулканизированной резиновой смеси следующего состава:

где "6PPD" представляет собой N-(диметилбутил-1,3)-N'-фенил-р-фенилендиамин, a "CBS" представляет собой N-циклогексилбензотиазилсульфенамид.

Первая контрольная подушка отличается модулем упругости М10, равным 9 МПа (М10 является обычной аббревиатурой, обозначающей секущий модуль растяжения, полученный при деформации порядка 10% при температуре окружающей среды и на третьем цикле нагрузки в соответствии со стандартом ISO 37-1977).

Подушка имеет известную конструкцию, показанную на фиг.13.

На фиг.2 показана первая массивная часть 4а кольцевого корпуса 4, а также вторая часть 4b, состоящая из полостей (фиг.1), выполненных в половине кольцевого корпуса 4, и выходящая на внешнюю сторону в осевом направлении. Полости 4b равномерно распределены по всей окружности кольцевого корпуса 4 и определяют перегородки 6, обеспечивающие прямое радиальное соединение между вершиной 2 и подошвой 3 подушки 1.

Преимуществом такой геометрической конструкции является то, что она работает на изгиб, а не на сжатие, при деформации перегородок 6. Количество полостей 4b и, следовательно, перегородок 6 достаточно, чтобы обеспечить постоянную поддержку при движении на подушке.

Первая контрольная подушка 1 содержит по окружности тридцать восемь перегородок 6, каждая из которых имеет толщину 18 мм, а расстояние между парами перегородок составляет 38 мм.

Кроме того, подошва 2 и вершина 3 имеют толщину соответственно 7 и 8 мм. Кольцевой корпус 4 первой контрольной подушки 1 имеет ширину (по осевому направлению), равную 35 мм.

Масса первой контрольной подушки 8 кг.

При движении в вышеуказанных условиях конструкция, содержащая первую контрольную подушку, прошла более 200 км.

Пример 2

Вторая контрольная подушка, установленная в вышеописанную сборную конструкцию для испытания в движении при падении давления, выполнена с использованием вулканизированной резиновой смеси, отличающейся от первой контрольной подушки только тем, что она состоит из природного каучука (60 в.ч.) и полибутадиена (40 в.ч.), при этом конструкция, размеры и масса этой подушки идентичны первой контрольной подушке.

Вторая контрольная подушка характеризуется значениями модуля М10, практически идентичными первой контрольной подушке.

При движении в вышеуказанных условиях сборная конструкция, содержащая вторую контрольную подушку, прошла более 200 км.

Были проведены также испытания других контрольных подушек, выполненных с применением резиновой смеси в соответствии с примерами 1 и 2, но имеющих конструкцию, описанную ниже со ссылками на фиг.3-12. Результаты испытаний в вышеуказанных условиях показали продолжительность работы на расстоянии, меньшем 100 км.

ПРИМЕРЫ ПОДУШЕК, ВЫПОЛНЕННЫХ В СООТВЕТСТВИИ С ИЗОБРЕТЕНИЕМ

Был проведен ряд испытаний подушек в соответствии с настоящим изобретением. При этом все подушки были выполнены из одинаковой вулканизированной резиновой смеси и имели конструкцию, соответственно показанную на фиг.3-12.

Для более ясного изложения испытанные конструкции подушки будут представлены в конце.

Каждая подушка в соответствии с настоящим изобретением отличается следующим составом вулканизированной резиновой смеси:

В предпочтительном варианте каждая подушка имеет массу 5 кг, которая сокращена практически на треть по отношению к массе, равной 8 кг, каждой из контрольных подушек. Следует отметить, что такая подушка в соответствии с изобретением имеет массу, меньшую массы "контрольных" подушек.

Кроме того, при испытаниях в вышеуказанных условиях сборных конструкций, содержащих подушки в соответствии с изобретением, конструкции прошли расстояние, превышающее 200 км.

Кроме того, каждая подушка в соответствии с изобретением отличается модулем М10, равным 16 МПа, то есть превышающим показатели "контрольных" подушек.

Активный белый наполнитель в виде кремнезема, применяемый в резиновой смеси каждой подушки в соответствии с изобретением, улучшает обработку смеси в сыром виде и улучшает ее свойства после термообработки, такие как когезия, не говоря уже о жесткости.

Испытанные конструкции для подушек в соответствии с настоящим изобретением

Первый вариант предпочтительной конструкции подушки в соответствии с изобретением показан на фиг.3.

Как указано выше со ссылками на фиг.1 и 2, предохранительная подушка 1 содержит подошву 2, вершину 3 и кольцевой корпус 4.

Опорный элемент 7 подушки 1 в предпочтительном варианте выполнен в круговом направлении. Опорный элемент содержит множество перегородок 6, выполненных аксиально с одной и с другой стороны от круговой средней плоскости Р подушки 1 и распределенных по окружности подушки 1.

Опорный элемент 7 содержит на одной из сторон подушки 1 соединительные элементы 8, выполненные практически в круговом направлении. Каждый соединительный элемент 8 соединяет между собой соответствующие края 6а двух смежных перегородок 6, расположенных на указанной стороне подушки 1, при этом соединительные элементы 8 расположены последовательно друг за другом поочередно с одной и другой стороны перегородок 6.

Соединительные элементы 8 взаимно усилены между двумя смежными перегородками 6 нервюрой 8а, выполненной от вершины 3 к подошве 2 подушки 1 так, что соединительные элементы 8 образуют непрерывную соединительную стенку 9 в виде гармошки по всей стороне подушки 1.

Соединительная стенка 9 содержит множество ячеек 9а, каждая из которых ограничена двумя смежными нервюрами 8а. Дно каждой ячейки 9а имеет форму двугранного угла, вершина которого образована краем 6а перегородки 6, а грани образованы соответственно чередующимися соединительными элементами 8.

В предпочтительном примере выполнения конструкции перегородки 6 подушки 1 выполнены в количестве 40 штук по окружности подушки 1, каждая из них имеет толщину 8 мм, и они отстоят друг от друга на расстояние 40 мм. Как было указано выше в отношении испытанной подушки 1, она имеет ширину 135 мм, диаметр 440 мм и высоту 50 мм.

Кроме того, подошва 2 и вершина 3 подушки 1 имеют толщину соответственно 6 и 7 мм.

Кроме того, расстояние по осевому направлению между плоскостью Р', аксиально средней для соединительных элементов 8, и соответствующими свободными краями нервюр 8а равно 20 мм в данном примере.

Второй вариант конструкции подушки 1 в соответствии с изобретением показан на фиг.4, а на фиг.5-12 показаны подварианты второго варианта. Конструктивные элементы, аналогичные показанным на фиг.4, обозначены позициями, увеличенными на 10 для каждой фиг., начиная с фиг.5.

Как и в первом варианте, подушки 1 содержат подошву 2, вершину 3 и кольцевой корпус 10.

На фиг.4 показан кольцевой корпус 10. Он состоит из непрерывного кругового опорного элемента 11, содержащего совокупность перегородок 12, соединенных попарно соединительными элементами 13.

Перегородки 12 выполнены по одну и другую стороны от круговой средней плоскости Р подушки 1 и равномерно распределены по окружности подушки 1. Они имеют наклон Δ по отношению к круговому направлению, приближающийся по значению к 90°. Их толщина Н является постоянной. Кроме того, две смежные перегородки 12 имеют противоположный наклон по отношению к осевому направлению.

Соединительные элементы 13 имеют толщину "е". Они имеют круговое направление, и каждый из них соединяет между собой соответствующие края двух смежных перегородок 12, расположенные на одной стороне подушки 1 - это два края, расположенные в непосредственной близости друг от друга.

Таким образом, соединительные элементы 13 расположены последовательно друг за другом и поочередно по одну и другую сторону от перегородок 12.

Следует заметить, что опорный элемент 11 не содержит ни одного элемента, противостоящего формовочному уклону, что облегчает осевое извлечение из формы подушки 1 при ее изготовлении.

На фиг.5 показан вариант выполнения опорного элемента 21, соответствующего опорному элементу, показанному на фиг.4.

Перегородки 22 опорного элемента 21 имеют толщину Н в центральной части, превышающую толщину h вблизи боковых краев. В данном примере Н примерно в два раза превышает h.

Такое изменение толщины придает центральным частям перегородок 22 повышенное сопротивление раздиру. Что касается боковых краев, то они непрерывно соединены с соединительными элементами 23, что придает им повышенное сопротивление раздиру.

Следует отметить, что изменение толщины на 10% уже дает ощутимые результаты во время возникновения раздира при перегрузке.

На фиг.6 показан другой вариант выполнения опорного элемента 31.

Как и в предыдущем случае, он содержит совокупность перегородок 32, соединенных соединительными элементами 33. Перегородки 32 содержат две боковые части 34, имеющие одинаковый наклон Δ по отношению к круговому направлению, смещенные в круговом направлении и соединенные в центральной части опорного элемента 31 третьей частью 35 практически кругового направления.

Изменение угла α среднего направления между боковыми частями 34 и центральной частью 35 составляет примерно 80 градусов. Поскольку части 35 имеют круговое направление, то углы α и Δ равны между собой.

Наличие третьей центральной части 35, имеющей среднее направление, значительно отличающееся от направления двух боковых частей, увеличивает сопротивление раздиру центральной части перегородок 22.

Следует отметить, что для повышения эффективности изменение угла α должно превышать 20 градусов.

В указанном примере выполнения перегородки 32 меняют направление изгиба от одного бокового края к другому.

На фиг.7 показан другой вариант выполнения опорного элемента 41.

Соединительные элементы 43, расположенные на одной стороне опорного элемента 41, имеют круговую длину, меньшую, чем круговая длина соединительных элементов 44, расположенных на другой стороне опорного элемента 41.

Следует отметить, что практически удвоенная длина соединительных элементов 44 повышает жесткость при сжатии опорного элемента 41 на данной стороне подушки 1. Эту сторону следует располагать с внутренней стороны автомобиля, то есть там, где создаются наиболее значительные усилия, воздействующие на подушку 1 во время ее работы.

На фиг.8 показан еще один вариант выполнения опорного элемента 51.

В данном случае соединительные элементы 53 практически сведены к поверхности соприкосновения между двумя боковыми краями 54 в виде дуги круга перегородок 52.

Эти перегородки также содержат центральную соединительную часть 55.

Следует отметить, что изменение угла α среднего направления между двумя боковыми частями 56 и направлением центральной части 55 превышает 90 градусов и составляет примерно 110 градусов, тем самым увеличивается средняя плотность упора опорного элемента 51 в его центральной части.

Перегородки 52 три раза меняют направление изгиба от одного бокового края к другому.

На фиг.9 показан еще один вариант выполнения опорного элемента 61, близкий по осуществлению к варианту, показанному на фиг.8, с некоторыми отличиями.

Перегородки 62 содержат прямолинейные участки и три раза меняют направление изгиба. Они содержат две боковые части 64 осевого направления, соединенные между собой центральной частью 65 с одной стороны и с другой стороны с соединительными элементами 63 при помощи боковых краев 66 среднего направления γ, близкого к 30 градусам по отношению к круговому направлению.

Изменение угла α среднего направления между двумя частями 64 осевого направления перегородок 62 и направлением центральной соединительной части 65 составляет примерно 40 градусов.

В данном случае соединительные элементы 63 могут быть определены как элементы практически треугольного сечения, расположенные между двумя смежными боковыми краями 66.

По обе стороны опорного элемента 61 кольцевой корпус 60 содержит стенки 67 практически осевого направления, которые продолжают каждый соединительный элемент 63 во внешнюю сторону подушки 1. Каждый соединительный элемент 63, смежные боковые края 66 и осевая стенка 67 образуют трехконечную звезду, отличающуюся повышенным сопротивлением раздиру.

На фиг.10 показан еще один вариант выполнения кольцевого корпуса 70 и, следовательно, опорного элемента 71.

Последний содержит перегородки 72 с центральными частями 74 осевого направления, которые продолжены с одной и с другой стороны боковым краем 75, имеющим направление γ, близкое к 30 градусам по отношению к круговому направлению.

Соединительные элементы 73 с одной стороны кольцевого корпуса 70 сведены к поверхности соприкосновения между двумя смежными боковыми краями 75. С другой стороны кольцевой корпус 70 содержит боковые стенки 76, усиливающие с этой стороны соединительные элементы 77, имеющие практически треугольную форму.

Следует отметить, что с этой стороны опорный элемент имеет более высокую жесткость при сжатии.

Длина боковых стенок 76 заметно меньше половины длины центральных частей 64 перегородок 72, что позволяет им сопротивляться раздиру.

В предпочтительном варианте сторону опорного элемента 71 с более высокой жесткостью при радиальном сжатии располагают с внутренней стороны автомобиля. Действительно, отмечается, что именно с этой стороны автомобиля возникают самые большие нагрузки.

Перегородки 72 в центральной части 74 имеют толщину Н, превышающую толщину h боковых частей 75, тем самым увеличивается сопротивление раздиру центральной части 74.

На фиг.11 показан другой вариант выполнения кольцевого корпуса 80, сходный с вариантом кольцевого корпуса 70, показанного на фиг.10.

Кольцевой корпус 80 содержит осевые боковые стенки 86 и 87, усиливающие с двух сторон опорный элемент 81, который тоже конструктивно похож на опорный элемент 71.

Преимущество боковых стенок 86 и 87 заключается в том, что для данной ширины кольцевого корпуса 80 они сокращают осевую ширину боковых стенок 82 непрерывного опорного элемента 81 и тем самым увеличивают сопротивление раздиру всей конструкции. Боковые стенки 86 и 87 могут иметь разную осевую длину, как показано на фиг.11.

На фиг.12 показана подушка 1, включающая опорный элемент 91, показанный на фиг.11, но содержащий дополнительно круговую непрерывную промежуточную перегородку 94, расположенную на половине высоты кольцевого корпуса 90. Эта круговая промежуточная перегородка 94 цилиндрической формы способствует значительному увеличению, примерно в четыре раза, предельной нагрузки раздира конструкции подушки 1.

Подушки, показанные на фиг.4-12, отличаются размерами.

Перегородки 12,...,92 выполнены в количестве 40 штук по окружности каждой подушки 1, они имеют толщину 8 мм и удалены друг от друга на 40 мм. И, как уже было упомянуто, для подушки 1, прошедшей испытание, она имеет ширину 135 мм, диаметр 440 мм и высоту 50 мм.

Кроме того, подошва 2 и вершина 3 подушки 1 имеют толщину соответственно 6 и 7 мм.

Все представленные выше опорные элементы 7, 11,...,91 и кольцевые корпуса 4, 10,...,90 выполняются с применением технологии формовки. Предпочтительно они не должны содержать частей, противостоящих формовочному уклону, чтобы облегчить осевое извлечение из формы.

Следует отметить, что в качестве конструкции в соответствии с изобретением можно применять подушки, содержащие несколько колец, соединенных между собой в осевом направлении подушки, при этом ее общая конструкция не меняется.

Для такой подушки можно выполнить первое кольцо практически прямоугольного сечения, а один или несколько кольцевых элементов, имеющих множество выемок, выполнить практически в осевом направлении по всей их ширине и распределить практически равномерно по окружности.

Такую подушку с кольцами легче устанавливать в шине, так как ее различные кольцевые элементы имеют меньшую жесткость при сгибе.

Реферат

Настоящее изобретение касается резиновой смеси, применяемой в вулканизированном виде в качестве предохранительной подушки (1), устанавливаемой на обод колеса внутри покрышки шины, самой предохранительной подушки и сборной конструкции, содержащей эту подушку (1). Такая подушка (1) может удерживать протектор шины в случае падения давления. Резиновая смесь в соответствии с изобретением содержит в весовых частях на 100 частей диенового(ых) эластомера(ов) натуральный каучук в количестве, равном или превышающем 60 в.ч., более 60 в.ч. активного белого наполнителя и от 3 до 8 в.ч. серы. Изобретение позволяет снизить вес подушки и увеличить срок службы шины при движении в спущенном виде. 4 н. и 18 з.п. ф-лы, 13 ил.

Формула