Пневматическая шина и способ производства - RU2634736C2
Код документа: RU2634736C2
Чертежи
Описание
Объект изобретения по настоящему описанию в широком смысле относится к области пневматических шин и, более конкретно, к пневматическим шинам, включающим элементы усиления борта, которые по меньшей мере частично образуют из углеродных волокон, а также к способам производства пневматических шин с использованием таких элементов усиления борта.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Пневматические шины, как правило, включают каркас шины с боковыми стенками, которые проходят радиально внутрь от коронной части и прерываются в областях борта. В установленном состоянии пневматической шины области борта располагаются на соответствующих посадочных полках борта связанного колеса или вдоль таких посадочных полок. Области борта имеют размеры, обеспечивающие прочное зацепление с посадочными полками борта. Таким образом, можно образовать по существу герметичный узел из пневматической шины и связанного колеса. При этом можно образовать узел, состоящий из пневматической шины и колеса, способный удерживать некоторое количество воздуха при повышенном уровне давления в течение продолжительного периода времени.
Дополнительно зацепление между областями борта пневматической шины и соответствующими посадочными полками борта связанного колеса должно быть достаточно надежным, чтобы передавать максимальный крутящий момент, действующий на пневматическую шину, не допуская относительного перемещения между пневматической шиной и связанным колесом. По существу крутящий момент, действующий на пневматическую шину, формируется во время эксплуатации автомобиля вследствие передачи усилий между связанным колесом и дорожным покрытием. Следует понимать, что такой крутящий момент может создаваться во время как ускорения, так и замедления автомобиля.
В большинстве случаев колеса производят по размерам, определяемым отраслевыми стандартами, причем колеса включают посадочные полки борта, имеющие установленные конфигурации и/или конструкции. Для того чтобы обеспечить образование надежного взаимного соединения между пневматической шиной и связанным колесом, области борта пневматических шин имеют размеры, обеспечивающие радиальное прижимание части каучука, образующей области борта, вдоль посадочных полок борта в установленном состоянии. По существу нерастяжимые элементы усиления, как правило, внедряют в области борта таким образом, чтобы части каучука, прижимаемые вдоль посадочных полок борта, были размещены радиально внутри относительно элементов усиления. Такие нерастяжимые элементы усиления, как правило, принимают форму бесконечных кольцевых прочных на разрыв элементов, которые в данной области техники обычно называют «сердечниками борта».
В установленном состоянии пневматической шины сердечники борта находятся под натяжением вследствие, по меньшей мере частично, сжатия частей каучука, размещенных радиально внутри относительно сердечников борта и зацепляющих посадочные полки борта соответствующего колеса. Для создания и поддержания надежного зацепления между пневматической шиной и связанным колесом сердечники борта создают по существу нерастяжимыми под действием растягивающих усилий, возникающих во время установки и применения.
Как правило, сердечники борта изготавливают из одной или более стальных проволок, расположенных в круговой конфигурации, например, в форме кольца, причем они могут иметь поперечное сечение любой из множества известных форм, такой как круглая, квадратная, прямоугольная, трапециевидная, шестиугольная форма или их вариации. В некоторых случаях сердечники борта образуют из относительно короткого отрезка проволоки или стержня, противолежащие концы которого сваривают или иным образом соединяют вместе с образованием сплошного кольца. В других случаях сердечники борта образуют из одного или более удлиненных отрезков проволоки меньшего диаметра, которые сматывают и сворачивают в кольцо.
Хотя известные конструкции пневматических шин по существу работают удовлетворительно, требуется улучшить характеристику пневматических шин и уменьшить массу и/или стоимость производства пневматических шин по сравнению с известными конструкциями. В связи с этим цель объекта изобретения по настоящему описанию представляет собой обеспечение этих и/или других преимуществ и/или улучшений по сравнению с известными конструкциями пневматических шин.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Один из примеров пневматической шины в соответствии с объектом изобретения по настоящему описанию может включать эластомерный каркас шины, который проходит по периферии вокруг оси вращения. Эластомерный каркас шины может включать коронную часть, которая проходит по существу в осевом направлении. Противолежащие боковые стенки могут быть размещены относительно друг друга на расстоянии вдоль оси и могут проходить радиально внутрь от коронной части к соответствующим областям борта. Можно обеспечить множество элементов усиления борта так, чтобы в каждую из областей борта был внедрен по меньшей мере один из элементов усиления борта. Элементы усиления борта можно по меньшей мере частично образовать из углеродных волокон.
Один из примеров элемента усиления борта в соответствии с объектом изобретения по настоящему описанию, имеющий размеры, обеспечивающие его применение в образовании области борта связанной пневматической шины, может включать кольцевой корпус, имеющий внешнюю поверхность и направленный по периферии вокруг оси вращения. Кольцевой корпус можно по меньшей мере частично образовать из множества углеродных волокон и некоторого количества матричного материала.
Один из примеров способа производства пневматической шины в соответствии с объектом изобретения по настоящему описанию может включать ориентирование по меньшей мере одного слоя материала, образованного из каучука, вдоль связанного станка для сборки шин. Способ может также включать обеспечение элемента усиления борта, образованного из множества углеродных волокон, и расположение элемента усиления борта вдоль по меньшей мере одного слоя материала. Способ может дополнительно включать крепление по меньшей мере одного слоя материала к элементу усиления борта. Способ может также включать расположение брекерного пакета и протектора вдоль по меньшей мере одного слоя материала с образованием неотвержденного узла шины. Способ может также включать отверждение узла с образованием пневматической шины.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ РИСУНКОВ
На ФИГ. 1 представлен схематический вид сбоку одного из примеров узла, состоящего из шины и колеса, включающего пневматическую шину в соответствии с объектом изобретения по настоящему описанию.
На ФИГ. 2 представлен схематический вид в поперечном сечении узла, показанного на ФИГ. 1, выполненный вдоль линии 2-2 на этой Фигуре.
На ФИГ. 3 представлен увеличенный вид части узла, показанного на ФИГ. 1 и 2, которая обозначена как «Деталь 3» на ФИГ. 2 и представляет собой один из примеров области борта, включающей элементы усиления борта, в соответствии с объектом изобретения по настоящему описанию.
На ФИГ. 4 представлен увеличенный вид части узла, показанного на ФИГ. 1-3, которая представляет собой другой пример области борта, включающей элемент усиления борта, в соответствии с объектом изобретения по настоящему описанию.
На ФИГ. 5 представлен увеличенный вид части узла, показанного на ФИГ. 1-3, которая представляет собой еще один пример области борта, включающей элемент усиления борта, в соответствии с объектом изобретения по настоящему описанию.
На ФИГ. 6 представлен увеличенный вид части узла, показанного на ФИГ. 1-3, которая представляет собой дополнительный пример области борта, включающей элементы усиления борта, в соответствии с объектом изобретения по настоящему описанию.
На ФИГ. 7 представлен увеличенный вид части узла, показанного на ФИГ. 1-3, которая представляет собой еще один дополнительный пример области борта, включающей элемент усиления борта, в соответствии с объектом изобретения по настоящему описанию.
На ФИГ. 8 представлен увеличенный вид части узла, показанного на ФИГ. 1-3, которая представляет собой другой пример области борта, включающей элемент усиления борта, в соответствии с объектом изобретения по настоящему описанию.
На ФИГ. 9 представлен увеличенный вид части узла, показанного на ФИГ. 1-3, которая представляет собой еще один пример области борта, включающей элемент усиления борта, в соответствии с объектом изобретения по настоящему описанию.
На ФИГ. 10 представлен увеличенный вид части узла, показанного на ФИГ. 1-3, которая представляет собой другой пример области борта, включающей элемент усиления борта, в соответствии с объектом изобретения по настоящему описанию.
На ФИГ. 11 представлен увеличенный вид части узла, показанного на ФИГ. 1-3, которая представляет собой дополнительный пример области борта, включающей элемент усиления борта, в соответствии с объектом изобретения по настоящему описанию.
На ФИГ. 12 представлен увеличенный вид части узла, показанного на ФИГ. 1-3, которая представляет собой еще один дополнительный пример области борта, включающей элемент усиления борта, в соответствии с объектом изобретения по настоящему описанию.
На ФИГ. 13 представлен увеличенный вид части узла, показанного на ФИГ. 1-3, которая представляет собой еще один дополнительный пример области борта, включающей элемент усиления борта, в соответствии с объектом изобретения по настоящему описанию.
На ФИГ. 14 представлен вид в перспективе секции элемента усиления борта, приведенного в качестве примера, в соответствии с объектом изобретения по настоящему описанию, поверхностная обработка которого представлена вдоль его внешней поверхности.
На ФИГ. 15 представлено графическое изображение одного из примеров способа производства пневматической шины в соответствии с объектом изобретения по настоящему описанию.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Применяемые в настоящем документе термины, такие как «волокно», «нить» и т.п., взаимозаменяемо используют в отношении материала, имеющего малый размер поперечного сечения, такой как размер поперечного сечения в диапазоне, например, от приблизительно 1 мкм до приблизительно 25 мкм, и неограниченно протяженную длину. В предпочтительной конструкции материал волокна может иметь размер поперечного сечения в диапазоне от приблизительно 4 мкм до приблизительно 10 мкм.
Применяемые в настоящем документе термины, такие как «углеродное волокно», «углеродная нить» и т.п., взаимозаменяемо используют в отношении материала с вышеупомянутыми размерами поперечного сечения и длиной, образованного путем карбонизации заготовки волокна. В некоторых случаях углеродные волокна, подходящие для применения в соответствии с объектом изобретения по настоящему описанию, могут обладать модулем упругости при растяжении в диапазоне от приблизительно 50 ГПа до приблизительно 350 ГПа, могут обладать размером поперечного сечения в диапазоне от приблизительно 4 мкм до приблизительно 10 мкм и/или обладать относительным удлинением при растяжении 2,5 процента или ниже.
Дополнительно, применяемые в настоящем документе термины, такие как «волокна», «нити», «углеродные волокна», «углеродные нити» ит.п., могут относиться к двум или более отдельным отрезкам материала. В некоторых случаях такие термины могут относиться к большим количествам материала (например, тысячам волокон, сотням тысяч волокон, миллионам волокон, десяткам миллионов волокон), которые могут быть ориентированными (т.е. по существу выровненными или иным образом свободно организованными) или неориентированными (т.е. расположенными произвольным образом во множестве направлений).
Применяемые в настоящем документе термины, такие как «жгут», «пучок» и т.п., используют в отношении множества волокон, такого как, например, одна тысяча или более волокон, которые укладывают, скручивают и/или иным образом группируют вместе в непрерывную удлиненную прядь неограниченной длины. В качестве одного из примеров жгут может включать количество волокон в диапазоне от приблизительно 1000 волокон до приблизительно 500000 волокон.
Применяемые в настоящем документе термины, такие как «корд» и т.п., используют в отношении продукта, состоящего из одного или более жгутов, которые могут уложить, скрутить или иным образом сгруппировать вместе в непрерывную удлиненную прядь неограниченной длины. В некоторых случаях один или более жгутов могут обработать связующим веществом, адгезивом и/или матричным материалом.
Возвращаясь к рисункам, приведенным в целях пояснения примеров осуществления объекта изобретения по настоящему описанию и не имеющим ограничительного характера, на ФИГ. 1 представлен узел 100, состоящий из шины и колеса, который включает пневматическую шину 102, установленную на стандартное колесо 104 способом, допускающим эксплуатацию и применение пневматической шины в накачанном состоянии. В примере конструкции, представленном на ФИГ. 1 и 2, показано, что колесо 104, которое может иметь любые подходящие тип, род, конструкцию и/или конфигурацию, включает монтажную втулку 106, имеющую множество монтажных отверстий 108, соответствующих подходящей схеме расположения отверстий. Также показано, что колесо 104 включает противолежащие стенки 110 и 112 диска (ФИГ. 2), которые прерываются на соответствующих фланцах 114 и 116. Как показано на ФИГ. 2, посадочные полки 118 и 120 борта образованы соответственно вдоль стенок 110 и 112 диска смежно с фланцами 114 и 116.
Шина 102 проходит продольно вокруг оси АХ (ФИГ. 1) и включает эластомерный каркас 122 (ФИГ. 2), который имеет коронную часть 124 и находящиеся на расстоянии вдоль оси боковые стенки 126 и 128, проходящие радиально внутрь от коронной части 124. Коронная часть включает внешнюю поверхность 130 и внутреннюю поверхность 132, которые по меньшей мере частично образуют внутреннюю полость 134 шины. Вдоль внешней поверхности 130 коронной части 124 можно обеспечить канавки 136 в соответствии с любой требуемой схемой или конфигурацией с образованием протектора шины, как хорошо известно в данной области техники.
В примере конструкции, представленном на ФИГ. 1 и 2, пневматическая шина 102 включает области 138 борта (которые в некоторых случаях могут альтернативно называть «монтажные борта» или «монтажные области борта»), которые образуют проходящие радиально внутрь боковые стенки 126 и 128. Области борта имеют подходящие размеры или иным образом выполнены с возможностью образования герметичного соединения вдоль посадочных полок 118 и 120 борта в установленном состоянии пневматической шины 102 на колесе 104. При этом после монтажа на колесе пневматическую шину 102 можно накачать через стандартный клапан (не показан), который функционально соединяют с внутренней полостью 134 шины, например, через одну из стенок 110 и 112 диска колеса 104. Дополнительно следует понимать, что разработаны области борта, имеющие широкое разнообразие комбинаций форм, размеров, деталей и элементов, которые можно включить в пневматическую шину 102. Не имеющие ограничительного характера примеры таких деталей и элементов включают элементы носка борта, элементы пятки борта, усилительные ленты борта, защищающие от порезов вставки борта и износостойкие прокладки.
Независимо от одной или более других деталей и/или элементов, которые можно включить в области борта или расположить вдоль областей борта пневматической шины в соответствии с объектом изобретения по настоящему описанию, области борта пневматической шины также включают по меньшей мере один элемент усиления борта (например, сердечник борта и/или вкладыш борта), включающий углеродные волокна или в иных случаях по меньшей мере частично образованный из них. В примере конструкции, представленном на ФИГ. 1-3, например, каждая из областей 138 борта пневматической шины 102 включает элементы усиления борта в формах сердечника 140 борта и вкладыша 142 борта.
Как хорошо известно в данной области техники, пневматические шины, такие как, например, пневматическая шина 102, также включают один или более слоев, содержащих множество близко расположенных радиальных усиливающих кордов или проволок, которые проходят через коронную часть каркаса шины и радиально внутрь, вдоль боковых стенок каркаса шины. В примере конструкции, представленном на ФИГ. 1 и 2, показан каркас 122 шины (ФИГ. 2), усиленный безуточным радиальным слоем 144, который проходит через коронную часть 124 и вдоль боковых стенок 126 и 128 в направлении областей 138 борта. Дополнительное усиление шины можно обеспечить одним или более кольцевыми брекерами, такими как, например, брекеры 146, которые проходят продольно вдоль коронной части 124. Радиальный слой 144 и брекеры 146 можно производить из любого подходящего материала или комбинации материалов, таких как, например, стальные проволоки или подходящие текстильные волокна, как хорошо известно в данной области техники.
Сердечники 140 борта имеют форму по существу нерастяжимых бесконечных колец, которые можно внедрять в области 138 борта. Одна из функций элементов усиления борта (например, сердечников 140 борта) представляет собой установление и поддержание размера поперечного сечения областей 138 борта и отверстий, образованных с возможностью монтирования пневматической шины вдоль соответствующих посадочных полок борта связанного колеса (например, посадочных полок 118 и 120 борта колеса 104), как могут устанавливать отраслевые стандарты и нормы.
Другая функция элементов усиления борта (например, сердечников 140 борта) представляет собой крепление радиальных слоев, таких как, например, радиальный слой 144, проходящих через каркас шины между противолежащими областями борта. Следует понимать, что такие радиальные слои можно закреплять с помощью сердечников 140 борта любым подходящим способом. Например, радиальный слой 144, показанный на ФИГ. 2 и 3, проходит вдоль боковых стенок 126 и 128 в направлении областей 138 борта. Радиальный слой 144 проходит в радиальном направлении внутрь, вдоль боковины сердечника 140 борта, направленной в осевом направлении внутрь, и через отверстие, образованное сердечником борта. Внешние концы 148 радиального слоя 144 изгибаются вверх, вдоль боковины сердечника 140 борта, направленной в осевом направлении наружу, и затем поворачиваются под прямым углом в радиальном направлении наружу, вдоль боковых стенок 126 и 128. Показано, что вкладыши 142 борта размещены смежно с сердечниками 140 борта в области между радиальным слоем 144 и внешними концами 148 и могут эксплуатироваться таким образом, чтобы по меньшей мере частично заполнять любой зазор между радиальным слоем 144 и внешним концом 148, и/или эксплуатироваться таким образом, чтобы обеспечивать дополнительную жесткость и/или прочность области борта. Однако следует понимать, что можно альтернативно применять другие конструкции и/или конфигурации и что показанные конструкции представлены только в качестве примера.
Как отмечалось ранее, пневматическая шина в соответствии с объектом изобретения по настоящему описанию, такая как, например, пневматическая шина 102, может включать любое число из одного или более сердечников борта и/или одного или более вкладышей борта, включающих углеродные волокна, углеволоконные жгуты, углеволоконные корды или любые их комбинации или в иных случаях по меньшей мере частично образованных из них, например, как описано выше в настоящем документе. В некоторых случаях сердечники борта можно образовать из комбинации из множества удлиненных углеродных волокон (в любой из вышеупомянутых форм) и связующего вещества или матричного материала, а вкладыши борта могут иметь стандартную конструкцию, например, их можно образовать из стандартного каучукового материала. В других случаях сердечники борта могут иметь стандартную конструкцию, например, их можно образовать из одной или более стальных проволок, намотанных или иным образом свернутых в известной конфигурации, а вкладыши борта можно образовать из комбинации из множества удлиненных углеродных волокон (в любой из вышеупомянутых форм) и связующего вещества или матричного материала. В других случаях сердечники борта могут иметь размер, форму и/или конфигурацию, подходящие для функционирования в качестве и сердечника борта, и вкладыша борта. В таких случаях можно избежать включения отдельного вкладыша борта.
В варианте осуществления, представленном на ФИГ. 1-3, показано, что и сердечники 140 борта, и вкладыши 142 борта по существу целиком образуют из комбинации из множества углеродных волокон и связующего вещества или матричного материала, причем углеродные волокна принимают форму отдельных углеродных волокон (ориентированных и/или неориентированных), жгутов удлиненных углеродных волокон или любой их комбинации.
Дополнительно следует понимать, что можно применять любую комбинацию из сердечников борта и вкладышей борта в соответствии с объектом изобретения по настоящему описанию. На ФИГ. 3 показано, что сердечники 140 борта включают углеродные волокна 150 и связующее вещество или матричный материал 152 и что вкладыши 142 борта включают углеродные волокна 154 и связующее вещество или матричный материал 156. В некоторых случаях удлиненные углеродные волокна 150 и 154 могут быть по существу идентичны друг другу, а матричные материалы 152 и 156 могут быть по существу идентичны друг другу. В других случаях, однако, удлиненные углеродные волокна и/или матричные материалы в сердечниках борта и вкладышах борта могут отличаться настолько, насколько это может подходить для обеспечения различных эксплуатационных характеристик (например, удлинения, гибкости) между сердечниками борта и вкладышами борта.
Дополнительно следует понимать, что элементы усиления борта (например, сердечники 140 борта и вкладыши 142 борта) могут иметь любые подходящие размер, форму, конфигурацию и/или конструкцию. Сердечники 140 борта, показанные в качестве одного из примеров на ФИГ. 2 и 3, принимают форму бесконечных колец, имеющих внешнюю поверхность или форму 158 с приблизительно круглой формой поперечного сечения. Вкладыши 142 борта, показанные в качестве другого примера на ФИГ. 2 и 3, принимают форму бесконечных колец, имеющих внешнюю поверхность или форму 160, которая проходит в профиле поперечного сечения из конца 162 профиля, направленного радиально внутрь, к концу 164 профиля, направленному радиально наружу. В некоторых случаях внешняя поверхность 160 может включать части 166 и 168 поверхностей противолежащих боковин, которые проходят под некоторым углом друг к другу от концевой части 170 поверхности к периферическому внешнему краю 172. В некоторых случаях одна или более частей поверхностей боковин могут иметь по существу линейный (т.е. приблизительно прямой) профиль поперечного сечения. В других случаях одна или более частей поверхностей боковин могут иметь искривленный профиль поперечного сечения, например такой, как показано на ФИГ. 2 и 3. В конструкции, показанной на ФИГ. 2 и 3, вкладыши 142 борта имеют клиновидную форму поперечного сечения. Однако следует понимать, что можно альтернативно применять другие конфигурации и/или конструкции.
Альтернативная конфигурация элемента усиления борта в соответствии с объектом изобретения по настоящему описанию представлена на ФИГ. 4, причем области 138 борта вместо сердечников 140 борта и вкладышей 142 борта включают сердечники 174 борта. Сердечники 174 борта (только один из которых показан на ФИГ. 4) принимают форму бесконечных колец, имеющих внешнюю поверхность или форму 176, которая проходит в профиле поперечного сечения из конца 178 профиля, направленного радиально внутрь, к концу 180 профиля, направленному радиально наружу. В некоторых случаях внешняя поверхность 176 может включать части 182 и 184 поверхностей противолежащих боковин, которые проходят под некоторым углом друг к другу от концевой части 186 поверхности к периферическому внешнему краю 188. В некоторых случаях одна или более частей поверхностей боковин могут иметь по существу линейный (т.е. приблизительно прямой) профиль поперечного сечения. В других случаях одна или более частей поверхностей боковин могут иметь криволинейный профиль поперечного сечения, например такой, как показано на ФИГ. 4.
В конструкции, показанной на ФИГ. 4, сердечники 174 борта имеют каплевидную форму поперечного сечения. Однако следует понимать, что можно альтернативно применять другие конфигурации и/или конструкции. Дополнительно следует понимать, что отдельный вкладыш борта не показан включенным в конструкцию на ФИГ. 4. Вместо этого каждый из сердечников 174 борта может функционировать и как сердечник борта, и как вкладыш борта. Сердечники 174 борта, показанные на ФИГ. 4, образуют из комбинации из множества удлиненных углеродных волокон 190 и связующего вещества или матричного материала 192.
Другая альтернативная конструкция элемента усиления борта в соответствии с объектом изобретения по настоящему описанию представлена на ФИГ. 5, причем области 138 борта вместо сердечника 140 борта и вкладыша 142 борта включают сердечник 194 борта. Сердечники 194 борта (только один из которых показан на ФИГ. 5) принимают форму бесконечных колец, имеющих внешнюю поверхность или форму 196, которая проходит в профиле поперечного сечения из конца 198 профиля, направленного радиально внутрь, к концу 200 профиля, направленному радиально наружу. В некоторых случаях внешняя поверхность 196 может включать части 202 и 204 поверхностей противолежащих боковин, которые проходят под некоторым углом друг к другу от концевой части 206 поверхности к периферическому внешнему краю 208. В некоторых случаях одна или более частей поверхностей боковин могут иметь по существу линейный (т.е. приблизительно прямой) профиль поперечного сечения. В других случаях одна или более частей поверхностей боковин могут иметь криволинейный профиль поперечного сечения, например такой, как показано на ФИГ. 5.
В конструкции, показанной на ФИГ. 5, сердечники 194 борта имеют каплевидную форму поперечного сечения. Однако следует понимать, что можно альтернативно применять другие конфигурации и/или конструкции. Дополнительно следует понимать, что отдельный вкладыш борта не показан включенным в конструкцию на ФИГ. 5. Вместо этого любой из сердечников 194 борта может функционировать и как сердечник борта, и как вкладыш борта. Сердечники 194 борта, показанные на ФИГ. 5, образуют из комбинации из множества удлиненных углеродных волокон 210 и связующего вещества или матричного материала 212.
Сердечники 194 борта, показанные на ФИГ. 5, аналогичны по размеру и форме сердечникам 174 борта, которые описывали ранее в связи с ФИГ. 4. Сердечники 194 борта отличаются от сердечников 174 борта тем, что сердечники 194 борта также включают один или более элементов усиления, внедренных в сердечники борта. В примере конструкции, представленном на ФИГ. 5, показано множество элементов 214 усиления, внедренных в сердечники 194 борта. Следует понимать, что элементы усиления можно располагать в любых подходящих конфигурации и/или конструкции. Например, следует понимать, что элементы 214 усиления, показанные на ФИГ. 5, размещены по существу вдоль конца 198 в направлении концевой части 206 поверхности. Однако следует понимать, что в других конструкциях один или более элементов усиления могут размещаться в направлении конца 200 и/или в ином случае распределяться любым подходящим способом между концами 198 и 200.
Дополнительно следует понимать, что элементы 214 могут иметь любые подходящие размер, форму, количество, конструкцию и/или их комбинацию. В некоторых случаях, например, один или более элементов 214 усиления можно образовать из одного или более отдельных отрезков металлической проволоки, таких как, например, в форме конструкций из одножильной или свитой проволоки. В других случаях один или более элементов 214 усиления можно образовать из одного или более удлиненных отрезков неметаллического материала, таких как, например, один или более углеволоконных кордов (например, множество свитых, скрученных или иным образом сгруппированных углеродных волокон или углеволоконных жгутов). В предпочтительной конструкции один или более элементов усиления можно по существу полностью внедрить в сердечник 194 борта. В таких случаях один или более элементов усиления могут не выводиться вдоль внешней поверхности 196 или иным образом не проходить через нее.
Другая альтернативная конструкция элемента усиления борта в соответствии с объектом изобретения по настоящему описанию представлена на ФИГ. 6, причем области 138 борта вместо сердечника 140 борта могут включать сердечник 216 борта и/или вместо вкладыша 142 борта могут включать вкладыш 218 борта. В конструкции, показанной на ФИГ. 6, и сердечники 140 борта, и вкладыши 142 борта заменили сердечником 216 борта и вкладышем 218 борта соответственно. Однако следует понимать, что можно альтернативно применять другие конфигурацию и/или комбинацию компонентов.
Как обсуждалось выше, следует понимать, что можно применять любую комбинацию сердечников борта и/или вкладышей борта в соответствии с объектом изобретения по настоящему описанию для образования области борта пневматической шины. Например, на ФИГ. 6 показаны сердечники 216 борта, включающие удлиненные углеродные волокна в форме углеволоконных кордов 220 и связующее вещество или матричный материал 222, и показаны вкладыши 218 борта, включающие удлиненные углеродные волокна в форме углеволоконных кордов 224 и связующее вещество или матричный материал 226. В некоторых случаях углеволоконные корды 220 и 224 могут быть по существу идентичны друг другу, а матричные материалы 222 и 226 могут быть по существу идентичны друг другу. В других случаях, однако, углеволоконные корды и/или матричные материалы в сердечниках борта и вкладышах борта могут отличаться настолько, насколько это может подходить для обеспечения различных эксплуатационных характеристик (например, удлинения, гибкости) между сердечниками борта и вкладышами борта.
Сердечники 216 борта и вкладыши 218 борта (на ФИГ. 6 показан только один пример каждого элемента) принимают форму бесконечных колец. Сердечники 216 борта и вкладыши 218 борта могут отличаться от сердечников 140 борта и вкладышей 142 борта соответственно тем, что сердечники 216 борта и вкладыши 218 борта включают множество углеродных волокон в форме одного или более углеволоконных пучков или кордов 220 и 224 соответственно вместо удлиненных углеродных волокон или углеволоконных жгутов, как в сердечниках 140 борта и/или вкладышах 142 борта. В некоторых случаях углеволоконные корды могут группировать или иным образом взаимно соединять друг с другом с образованием сердечников 216 борта и/или вкладышей 218 борта без герметизирующего матричного материала. В других случаях один или более углеволоконных кордов могут герметизировать внутри связующего вещества или матричного материала (например, матричного материала 222 и/или 226). В последнем из вышеупомянутых случаев сердечники 216 борта могут иметь внешнюю поверхность или форму 228 и показаны на ФИГ. 6 с приблизительно круглой формой поперечного сечения. Однако следует понимать, что можно альтернативно применять любые другие подходящие форму и/или конфигурацию.
Дополнительно вкладыши 218 борта могут принимать форму бесконечных колец, имеющих внешнюю поверхность или форму 230, которая проходит в профиле поперечного сечения из конца 232 профиля, направленного радиально внутрь, к концу 234 профиля, направленному радиально наружу. В некоторых случаях внешняя поверхность 230 может включать части 236 и 238 поверхностей противолежащих боковин, которые проходят под некоторым углом друг к другу от концевой части 240 поверхности к периферическому внешнему краю 242. В некоторых случаях одна или более частей поверхностей боковин могут иметь по существу линейный (т.е. приблизительно прямой) профиль поперечного сечения. В других случаях одна или более частей поверхностей боковин могут иметь криволинейный профиль поперечного сечения, например такой, как показано на ФИГ. 6. В конструкции, показанной на ФИГ. 6, вкладыши 218 борта имеют клиновидную форму поперечного сечения. Однако следует понимать, что можно альтернативно применять другие конфигурации и конструкции.
Другая альтернативная конфигурация элемента усиления борта в соответствии с объектом изобретения по настоящему описанию представлена на ФИГ. 7, причем области 138 борта включают сердечники 244 борта (только один из которых показан на ФИГ. 7) вместо сердечников 140 борта и вкладышей 142 борта. Сердечники 244 борта отличаются от сердечников 140 борта и вкладышей 142 борта тем, что сердечники 244 борта имеют каплевидную форму поперечного сечения. При этом следует понимать, что отдельный вкладыш борта не показан включенным в конструкцию на ФИГ. 7. Вместо этого каждый из сердечников 244 борта может функционировать и как сердечник борта, и как вкладыш борта.
Сердечники 244 борта также отличаются от сердечников 140 борта и вкладышей 142 борта соответственно тем, что сердечники 244 борта включают множество углеродных волокон в форме одного или более углеволоконных пучков или кордов 246 вместо удлиненных углеродных волокон или углеволоконных жгутов, как в сердечниках 140 борта и/или вкладышах 142 борта. В некоторых случаях углеволоконные корды могут группировать или иным образом взаимно соединять друг с другом с образованием сердечников 244 борта без герметизирующего матричного материала. В других случаях один или более углеволоконных кордов могут герметизировать внутри связующего вещества или матричного материала 248. В последнем из вышеупомянутых случаев сердечники 244 борта могут иметь внешнюю поверхность 250. Как показано в примере конструкции на ФИГ. 7, сердечники 244 борта можно образовать из комбинации из одного или более углеволоконных пучков или кордов 246 и связующего вещества или матричного материала 248.
Дополнительно сердечники 244 борта могут принимать форму бесконечных колец, имеющих внешнюю поверхность или форму 250, направленную в профиле поперечного сечения из конца 252 профиля, направленного радиально внутрь, к концу 254 профиля, направленному радиально наружу. В некоторых случаях внешняя поверхность 250 может включать части 256 и 258 поверхностей противолежащих боковин, которые проходят под некоторым углом друг к другу от концевой части 260 поверхности к периферическому внешнему краю 262. В некоторых случаях одна или более частей поверхностей боковин могут иметь по существу линейный (т.е. приблизительно прямой) профиль поперечного сечения. В других случаях одна или более частей поверхностей боковин могут иметь криволинейный профиль поперечного сечения, например такой, как показано на ФИГ. 7. Однако следует понимать, что можно альтернативно применять любые другие подходящие конфигурацию и/или конструкцию.
Как обсуждалось выше, следует понимать, что радиальные слои 144 можно закрепить внутри областей 138 борта любым подходящим способом. В конструкциях, показанных на ФИГ. 2-7, внешние концы 148 радиальных слоев 144 проходят через отверстия (не пронумерованы), образованные элементами усиления борта (например, элементами 140, 142, 174, 194, 216, 218 и 244 усиления борта), и загибаются вверх вокруг них. При этом следует понимать, что части одного или более слоев (например, радиальных слоев 144) можно размещать с зацеплением встык вдоль одной или более частей элементов усиления борта (например, внешних поверхностей 158, 160, 176, 196, 228, 230 и/или 250, частей 166, 168, 182, 184, 202, 204, 236, 238, 256 и/или 258 поверхности боковин и/или концевых частей 170, 186, 206, 240 и/или 260 поверхности). Дополнительно части одного или более слоев можно закрепить или иным образом зафиксировать на одной или более частях элементов усиления борта любым подходящим способом, таким как, например, использование соединительного элемента из отвержденного (например, вулканизированного) материала, адгезивного соединительного элемента и/или механического соединения.
В альтернативных конструкциях, представленных на ФИГ. 8-13, области 138' борта включают элементы усиления борта, которые по меньшей мере частично образуют из углеродных волокон. Варианты осуществления, представленные на ФИГ. 8-13, отличаются от вариантов осуществления, представленных на ФИГ. 2-7, по меньшей мере тем, что конструкции, показанные на ФИГ. 8-13, демонстрируют радиальные слои 144', имеющие внешние концы 148', закрепленные или иным образом зафиксированные на элементах усиления борта без применения внешних концов, которые загибаются вверх, вокруг элементов усиления борта и проходят в радиальном направлении наружу, за пределы этих элементов. В предпочтительных конструкциях, таких как представленные на ФИГ. 8-13, внешние концы радиальных слоев могут закреплять или иным образом фиксировать на элементах усиления борта без применения внешнего конца, который проходит через отверстие в элементе усиления борта. Вместо этого показаны внешние концы 148' радиальных слоев 144', закрепленные или иным образом зафиксированные на элементах усиления борта с применением других типов соединений. В примерах, не имеющих ограничительного характера, такие фиксирующие соединения могут включать крепление части внешних концов вдоль какой-либо части поверхности боковины или какой-либо концевой части поверхности элементов усиления борта, например, путем применения адгезивного соединительного элемента, механического соединения и/или путем внедрения, захвата или иного способа удержания части внешних концов внутри элементов усиления борта.
Один из примеров соединения между слоем шины и элементом усиления борта в соответствии с объектом изобретения по настоящему описанию представлен на ФИГ. 8, причем внешние концы 148' радиальных слоев 144' проходят в областях 138' борта (только одна из которых показана на ФИГ. 8) и закреплены или иным образом зафиксированы на одном из элементов усиления борта, который по меньшей мере частично образуют из углеродных волокон в соответствии с объектом изобретения по настоящему описанию. Области 138' борта включают сердечники 264 борта, которые принимают форму бесконечных колец, имеющих внешнюю поверхность или форму 266, направленную в профиле поперечного сечения из конца 268 профиля, направленного радиально внутрь, к концу 270 профиля, направленному радиально наружу. В некоторых случаях внешняя поверхность 266 может включать часть 272 поверхности боковины, направленную в осевом направлении внутрь, и часть 274 поверхности боковины, направленную в осевом направлении наружу, которые проходят под некоторым углом друг к другу от концевой части 276 поверхности к периферическому внешнему краю 278. При этом показанные сердечники 264 борта имеют каплевидную форму поперечного сечения, и следует понимать, что отдельный вкладыш борта не показан включенным в конструкцию на ФИГ. 8. Вместо этого каждый из сердечников 264 борта может функционировать и как сердечник борта, и как вкладыш борта.
Сердечники 264 борта можно образовать из множества углеродных волокон, конструкция и/или конфигурация которых могут принимать любую из форм, описанных выше в связи с сердечниками 140, 174, 194, 216 и 244 борта и/или вкладышами 142 и/или 218 борта, например, путем включения любого, одного или более из множества углеродных волокон 280, которые могут принимать форму ориентированных и/или неориентированных углеродных волокон, углеволоконных жгутов и/или углеволоконных кордов в любой комбинации, причем сердечники могут необязательно включать любые дополнительные усиливающие материалы и/или элементы, такие как связующее вещество или матричный материал 282 и/или один или более элементов усиления (не показаны), таких как, например, один или более элементов 214 усиления в любой комбинации.
Дополнительно в некоторых случаях одна или более частей поверхностей боковин могут иметь по существу линейный (т.е. приблизительно прямой) профиль поперечного сечения. В других случаях одна или более частей поверхностей боковин могут иметь криволинейный профиль поперечного сечения, например такой, как показано на ФИГ. 8. В любом случае внешний конец 148' радиального слоя 144' можно закрепить или иным образом зафиксировать вдоль части 274 поверхности боковины, направленной в осевом направлении наружу, с помощью соединения или соединительного элемента 284, как показано на ФИГ. 8. В предпочтительной конструкции внешние концы 148' можно зафиксировать на сердечниках 264 борта без крепления к концевой части 276 поверхности и/или к части 272 поверхности боковины, направленной в осевом направлении внутрь, или без прохождения вдоль этих частей. Также следует понимать, что можно применять соединение или соединительный элемент любого подходящего типа или рода. В одном из примеров, не имеющем ограничительного характера, могут применять соединительный элемент из отвержденного (например, вулканизированного) материала, в котором материал из внешнего конца 148' и материал из сердечников 264 борта собирают вместе в неотвержденном состоянии, а затем отверждают с образованием соединительного элемента или соединения, подходящего для выдерживания условий применения, связанных с пневматической шиной. В другом примере, не имеющем ограничительного характера, могут применять соединительный элемент из адгезивного материала, в котором связывающий агент или другой адгезивный материал 286 размещается между внешним концом 148' и частью поверхности (например, частью 274 поверхности) сердечника 264 борта. Связывающий агент или другой адгезивный материал можно затем отвердить для по меньшей мере частичного образования соединения или соединительного элемента 284. Также показано, что внешний конец 148' прерывается на дистальном крае 288, который размещается вдоль части 274 поверхности боковины, направленной в осевом направлении наружу, до прохождения через отверстие (не пронумеровано), образованное сердечником 264 борта. В других случаях, однако, внешний конец можно закрепить вдоль по меньшей мере части одной или более концевой части 276 поверхности и/или части 272 поверхности боковины, направленной в осевом направлении наружу.
Другой пример соединения между слоем шины и элементом усиления борта в соответствии с объектом изобретения по настоящему описанию представлен на ФИГ. 9, причем внешние концы 148' радиальных слоев 144' проходят в областях 138' борта (только одна из которых показана на ФИГ. 9) и закреплены или иным образом зафиксированы на одном из элементов усиления борта, который по меньшей мере частично образуют из углеродных волокон в соответствии с объектом изобретения по настоящему описанию. На ФИГ. 9 области 138' борта включают сердечник 290 борта, который принимает форму бесконечных колец, имеющих внешнюю поверхность или форму 292, направленную в профиле поперечного сечения из конца 294 профиля, направленного радиально внутрь, к концу 296 профиля, направленному радиально наружу. В некоторых случаях внешняя поверхность 292 может включать часть 298 поверхности боковины, направленную в осевом направлении внутрь, и часть 300 поверхности боковины, направленную в осевом направлении наружу, которые проходят под некоторым углом друг к другу от концевой части 302 поверхности к периферическому внешнему краю 304. При этом показанные сердечники 290 борта имеют каплевидную форму поперечного сечения, и следует понимать, что отдельный вкладыш борта не показан включенным в конструкцию на ФИГ. 9. Вместо этого каждый из сердечников 290 борта может функционировать и как сердечник борта, и как вкладыш борта.
Сердечники 290 борта можно образовать из множества углеродных волокон, конструкция и/или конфигурация которых могут принимать любую из форм, описанных выше в связи с сердечниками 140, 174, 194, 216 и 244 борта и/или вкладышами 142 и/или 218 борта, например, путем включения любого, одного или более из множества углеродных волокон 306, которые могут принимать форму ориентированных и/или неориентированных углеродных волокон, углеволоконных жгутов и/или углеволоконных кордов в любой комбинации, причем сердечники могут необязательно включать любые дополнительные усиливающие материалы и/или элементы, такие как связующее вещество или матричный материал 308 и/или один или более элементов усиления (не показаны), таких как, например, один или более элементов 214 усиления в любой комбинации.
Дополнительно в некоторых случаях одна или более частей поверхностей боковин могут иметь по существу линейный (т.е. приблизительно прямой) профиль поперечного сечения. В других случаях одна или более частей поверхностей боковин могут иметь криволинейный профиль поперечного сечения, например такой, как показано на ФИГ. 9. В любом случае внешний конец 148' радиального слоя 144' можно закрепить или иным образом зафиксировать вдоль части 300 поверхности боковины, направленной в осевом направлении наружу, с помощью соединения или соединительного элемента 310, такого как, например, показано на ФИГ. 9. В предпочтительной конструкции внешние концы 148' можно зафиксировать на сердечниках 290 борта без использования концевой части 302 поверхности и/или части 298 поверхности боковины, направленной в осевом направлении внутрь, или без прохождения иным образом вдоль этих частей.
Следует понимать, что для образования соединительного элемента 310 можно применять любые подходящие тип, род, конфигурацию и/или конструкцию. В одном из примеров, не имеющем ограничительного характера, можно применять механическое соединение, в котором один или более крепежных элементов 312 образованы вдоль по меньшей мере части 300 поверхности боковины, направленной в осевом направлении наружу. В таких случаях один или более крепежных элементов могут проходить по периферии вокруг или иным образом вдоль по меньшей мере части поверхности боковины, направленной в осевом направлении наружу. Дополнительно в таких случаях механическое соединение может включать один или более крепежных элементов 314, образованных вдоль по меньшей мере части внешнего конца 148' радиального слоя 144'. В предпочтительной конструкции крепежные элементы 312 и 314 можно объединять друг с другом таким образом, чтобы крепежные элементы могли зацеплять друг друга, чтобы по меньшей мере частично закрепить или иным образом зафиксировать внешние концы 148' на сердечниках 290 борта или вдоль них. Следует понимать, что можно применять объединенные крепежные элементы любых подходящих типа, рода и/или конфигурации. В одном из примеров крепежные элементы 312 могут включать множество канавок и/или выступов, распределенных радиально вдоль части 300 поверхности боковины, направленной в осевом направлении наружу, и могут проходить по периферии вдоль или иным образом вокруг по меньшей мере части поверхности боковины, направленной в осевом направлении наружу. В таком случае крепежные элементы 314 могут включать множество соответствующих выступов и/или канавок, которые могут зацепляться встык друг за друга.
Другой пример соединения между слоем шины и элементом усиления борта в соответствии с объектом изобретения по настоящему описанию представлен на ФИГ. 10, причем внешние концы 148' радиальных слоев 144' проходят в областях 138' борта (только одна из которых показана на ФИГ. 10) и закреплены или иным образом зафиксированы на одном из элементов усиления борта, который по меньшей мере частично образуют из углеродных волокон в соответствии с объектом изобретения по настоящему описанию. Области 138' борта включают сердечники 316 борта, которые принимают форму бесконечных колец, имеющих внешнюю поверхность или форму 318, направленную в профиле поперечного сечения из конца 320 профиля, направленного радиально внутрь, к концу 322 профиля, направленному радиально наружу. В некоторых случаях внешняя поверхность 318 может включать часть 324 поверхности боковины, направленную в осевом направлении внутрь, и часть 326 поверхности боковины, направленную в осевом направлении наружу, которые проходят под некоторым углом друг к другу от концевой части 328 поверхности к периферическому внешнему краю 330. При этом показанные сердечники 316 борта имеют каплевидную форму поперечного сечения, и следует понимать, что отдельный вкладыш борта не показан включенным в конструкцию на ФИГ. 10. Вместо этого каждый из сердечников 316 борта может функционировать и как сердечник борта, и как вкладыш борта.
Сердечники 316 борта можно образовать из множества углеродных волокон, конструкция и/или конфигурация которых могут принимать любую из форм, описанных выше в связи с сердечниками 140, 174, 194, 216 и 244 борта и/или вкладышами 142 и/или 218 борта, например, путем включения любого, одного или более из множества углеродных волокон 332, которые могут принимать форму ориентированных и/или неориентированных углеродных волокон, углеволоконных жгутов и/или углеволоконных кордов в любой комбинации, причем сердечники могут необязательно включать любые дополнительные усиливающие материалы и/или элементы, такие как связующее вещество или матричный материал 334 и/или один или более элементов усиления (не показаны), таких как, например, один или более элементов 214 усиления в любой комбинации.
Дополнительно в некоторых случаях одна или более частей поверхностей боковин могут иметь по существу линейный (т.е. приблизительно прямой) профиль поперечного сечения. В других случаях одна или более частей поверхностей боковин могут иметь криволинейный профиль поперечного сечения, например такой, как показано на ФИГ. 10. В любом случае внешний конец 148' радиального слоя 144' можно закрепить или иным образом зафиксировать на сердечнике 316 борта или вдоль него путем прохождения по меньшей мере части внешнего конца внутри сердечника борта. Следует понимать, что такая конструкция может иметь любые подходящие конфигурацию и/или конструкцию.
В одном из примеров дистальную часть радиального слоя 144' вдоль внешнего конца 148' можно образовать в кольцевой фланец 336, который может проходить по периферии вокруг оси АХ (ФИГ. 1) и может размещаться под углом AG1 по отношению к смежной части радиального слоя, например от угла или переходной части 338 радиального слоя. Следует понимать, что фланец 336 может выступать из другой части внешнего конца 148' любым подходящим образом. Например, угол AG1 может иметь значение в диапазоне от приблизительно 5 градусов до приблизительно 175 градусов. В более предпочтительном примере угол AG1 может иметь значение в диапазоне от приблизительно 15 градусов до приблизительно 120 градусов. И в еще более предпочтительном примере угол AG1 может иметь значение в диапазоне от приблизительно 30 градусов до приблизительно 75 градусов.
Следует понимать, что фланец 336 можно образовать или иным образом обеспечить на радиальном слое 144' или вдоль него любым подходящим образом. Например, фланец можно образовать на внешнем конце радиального слоя или вдоль него с применением дополнительного материала, который закрепляют на радиальном слое или вдоль него, такого как одна или более секций дополнительного материала (например, один или более дополнительных слоев) и/или одна или более частей текучего материала (например, один или более материалов, образованных литьем, формованием или иным способом). В другом примере фланец 336 можно образовать вместе с радиальным слоем 144' путем сворачивания или формования иным способом части радиального слоя 144' вдоль внешнего конца 148' в радиальном направлении внутрь. В некоторых случаях дополнительные материалы и/или композиции можно накладывать на часть радиального слоя или вдоль него, чтобы обеспечить дополнительную прочность, жесткость и/или устойчивость фланцу 336 и/или внешнему концу 148'.
В настоящем примере показан кольцевой фланец 336, по меньшей мере частично принятый внутрь сердечника 316 борта, например, вдоль части 326 поверхности боковины, направленной в осевом направлении наружу. Следует понимать, что по меньшей мере часть радиального слоя 144' и/или один или более его элементов (например, кольцевой фланец 336) могут по меньшей мере частично приниматься внутрь сердечника борта любым подходящим образом. В одном из примеров по меньшей мере часть кольцевого фланца можно внедрить или иным образом герметизировать внутри сердечника борта, например в результате образования или производства иным способом сердечника борта вокруг или иным образом поверх по меньшей мере части кольцевого фланца. В другом примере кольцевая канавка или паз 340 может проходить внутрь сердечника 316 борта из одной или более частей его поверхности, а кольцевой фланец можно вставить в кольцевой паз во время сборки пневматической шины. В конструкции, показанной на ФИГ. 10, кольцевой паз 340 проходит внутрь сердечника борта из части 326 поверхности боковины, направленной в осевом направлении наружу. Показано, что кольцевой паз 340 включает поверхности 342 и 344 противолежащих боковин, которые по меньшей мере частично образуют ширину паза (не обозначена), и что он проходит в осевом направлении внутрь сердечника борта к поверхности 346 дистального конца, который по меньшей мере частично образует глубину паза (не обозначена).
Дополнительно в некоторых случаях по меньшей мере часть внешних концов 148' можно зафиксировать на сердечниках 316 борта, например, с помощью какого-либо соединения или соединительного элемента 348. В одном из примеров, не имеющем ограничительного характера, могут применять соединительный элемент из отвержденного (например, вулканизированного) материала, в котором материал из внешнего конца 148' и материал из сердечников 316 борта собирают вместе в неотвержденном состоянии, а затем отверждают с образованием соединительного элемента или соединения, подходящего для выдерживания условий применения, связанных с пневматической шиной. В другом примере, не имеющем ограничительного характера, могут применять соединительный элемент из адгезивного материала, в котором связывающий агент или другой адгезивный материал 350 размещается между внешним концом 148' и частью поверхности (например, частью 326 поверхности боковины, направленной в осевом направлении наружу) сердечника 316 борта. Связывающий агент или другой адгезивный материал можно затем отвердить для по меньшей мере частичного образования соединения или соединительного элемента 348.
Еще один пример соединения между слоем шины и элементом усиления борта в соответствии с объектом изобретения по настоящему описанию представлен на ФИГ. 11, причем внешние концы 148' радиальных слоев 144' проходят в областях 138' борта (только одна из которых показана на ФИГ. 11) и закреплены или иным образом зафиксированы на одном из элементов усиления борта, который по меньшей мере частично образуют из углеродных волокон в соответствии с объектом изобретения по настоящему описанию. Области 138' борта включают сердечники 352 борта, которые принимают форму бесконечных колец, имеющих внешнюю поверхность или форму 354, направленную в профиле поперечного сечения из конца 356 профиля, направленного радиально внутрь, к концу 358 профиля, направленному радиально наружу. В некоторых случаях внешняя поверхность 354 может включать часть 360 поверхности боковины, направленную в осевом направлении внутрь, и часть 362 поверхности боковины, направленную в осевом направлении наружу, которые проходят под некоторым углом друг к другу от концевой части 364 поверхности к периферическому внешнему краю 366. При этом показанные сердечники 352 борта имеют каплевидную форму поперечного сечения, и следует понимать, что отдельный вкладыш борта не показан включенным в конструкцию на ФИГ. 11. Вместо этого каждый из сердечников 352 борта может функционировать и как сердечник борта, и как вкладыш борта.
Сердечники 352 борта можно образовать из множества углеродных волокон, конструкция и/или конфигурация которых могут принимать любую из форм, описанных выше в связи с сердечниками 140, 174, 194, 216 и 244 борта и/или вкладышами 142 и/или 218 борта, например, путем включения любого, одного или более из множества углеродных волокон 368, которые могут принимать форму ориентированных и/или неориентированных углеродных волокон, углеволоконных жгутов и/или углеволоконных кордов в любой комбинации, причем сердечники могут необязательно включать любые дополнительные усиливающие материалы и/или элементы, такие как связующее вещество или матричный материал 370 и/или один или более элементов усиления (не показаны), таких как, например, один или более элементов 214 усиления в любой комбинации.
Дополнительно в некоторых случаях одна или более частей поверхностей боковин могут иметь по существу линейный (т.е. приблизительно прямой) профиль поперечного сечения. В других случаях одна или более частей поверхностей боковин могут иметь криволинейный профиль поперечного сечения, например такой, как показано на ФИГ. 11. В любом случае внешний конец 148' радиального слоя 144' можно закрепить или иным образом зафиксировать на сердечнике 352 борта или вдоль него путем прохождения по меньшей мере части внешнего конца внутри сердечника борта. Следует понимать, что такая конструкция может иметь любые подходящие конфигурацию и/или конструкцию.
В одном из примеров внешний конец 148' радиального слоя 144' может прерываться на дистальном крае 372, который может проходить по периферии вокруг оси АХ, и по меньшей мере часть внешнего конца 148' радиального слоя 144', смежная с дистальным краем 372, может по меньшей мере частично приниматься внутрь сердечника 352 борта, например, вдоль периферического внешнего края 366. Следует понимать, что по меньшей мере часть радиального слоя 144' может по меньшей мере частично приниматься внутрь сердечника борта любым подходящим образом. В одном из примеров по меньшей мере часть внешнего конца 148' можно внедрить или иным образом герметизировать внутри сердечника борта, например в результате образования или производства иным способом сердечника борта вокруг или иным образом поверх по меньшей мере части радиального слоя. Однако следует понимать, что можно альтернативно применять другие способы сборки.
Дополнительный пример соединения между слоем шины и элементом усиления борта в соответствии с объектом изобретения по настоящему описанию представлен на ФИГ. 12, причем внешние концы 148' радиальных слоев 144' проходят в областях 138' борта (только одна из которых показана на ФИГ. 12) и закреплены или иным образом зафиксированы на одном из элементов усиления борта, который по меньшей мере частично образуют из углеродных волокон в соответствии с объектом изобретения по настоящему описанию. Области 138' борта включают сердечники 374 борта, которые принимают форму бесконечных колец, имеющих внешнюю поверхность или форму 376, направленную в профиле поперечного сечения из конца 378 профиля, направленного радиально внутрь, к концу 380 профиля, направленному радиально наружу. В некоторых случаях внешняя поверхность 376 может включать часть 382 поверхности боковины, направленную в осевом направлении внутрь, и часть 384 поверхности боковины, направленную в осевом направлении наружу, которые проходят под некоторым углом друг к другу от концевой части 386 поверхности к периферическому внешнему краю 388. При этом показанные сердечники 374 борта имеют каплевидную форму поперечного сечения, и следует понимать, что отдельный вкладыш борта не показан включенным в конструкцию на ФИГ. 12. Вместо этого каждый из сердечников 374 борта может функционировать и как сердечник борта, и как вкладыш борта.
Сердечники 374 борта можно образовать из множества углеродных волокон, конструкция и/или конфигурация которых могут принимать любую из форм, описанных выше в связи с сердечниками 140, 174, 194, 216 и 244 борта и/или вкладышами 142 и/или 218 борта, например, путем включения любого, одного или более из множества углеродных волокон 390, которые могут принимать форму ориентированных и/или неориентированных углеродных волокон, углеволоконных жгутов и/или углеволоконных кордов в любой комбинации, причем сердечники могут необязательно включать любые дополнительные усиливающие материалы и/или элементы, такие как связующее вещество или матричный материал 392 и/или один или более элементов усиления (не показаны), таких как, например, один или более элементов 214 усиления в любой комбинации.
Дополнительно в некоторых случаях одна или более частей поверхностей боковин могут иметь по существу линейный (т.е. приблизительно прямой) профиль поперечного сечения. В других случаях одна или более частей поверхностей боковин могут иметь криволинейный профиль поперечного сечения, например такой, как показано на ФИГ. 12. В любом случае внешний конец 148' радиального слоя 144' можно закрепить или иным образом зафиксировать на сердечнике 374 борта или вдоль него путем прохождения по меньшей мере части внешнего конца и одного или более образованных в нем крепежных элементов внутри сердечника борта. Следует понимать, что такая конструкция может иметь любые подходящие тип, род, конфигурацию и/или конструкцию.
В одном из примеров внешний конец 148' радиального слоя 144' может прерываться на дистальном крае 394, который может проходить по периферии вокруг оси АХ, и крепежный борт 396 можно зафиксировать вдоль внешнего конца 148' радиального слоя смежно к дистальному краю 394. В некоторых случаях крепежный борт 396 может по существу герметизировать дистальный край 394 и может включать край 398, направленный радиально внутрь, и концевую поверхность 400, направленную радиально наружу. Следует понимать, что крепежный борт 396 можно образовать или иным образом обеспечить на внешнем конце 148' радиального слоя 144' или вдоль него любым подходящим образом. Например, крепежный борт можно образовать на внешнем конце радиального слоя или вдоль него с применением дополнительного материала, который закрепляют на радиальном слое или вдоль него, такого как одна или более секций дополнительного материала (например, один или более дополнительных слоев) и/или одна или более частей текучего материала (например, один или более материалов, образованных литьем, формованием или иным способом). В другом примере крепежный борт можно образовать вместе с радиальным слоем 144' путем сворачивания или формования иным способом части радиального слоя 144' вдоль внешнего конца 148', чтобы по меньшей мере частично создать крепежный борт. В некоторых случаях дополнительные материалы и/или композиции можно накладывать на часть радиального слоя или вдоль него, чтобы обеспечить дополнительную прочность, жесткость, устойчивость крепежного борта и/или чтобы сохранить его форму.
Дополнительно следует понимать, что крепежный борт 396 показан по меньшей мере частично принятым внутрь сердечника 374 борта, например, вдоль периферического внешнего края 388. Следует понимать, что по меньшей мере часть радиального слоя 144' и/или один или более его элементов (например, крепежный борт 396) могут по меньшей мере частично приниматься внутрь сердечника борта любым подходящим образом. В одном из примеров по меньшей мере часть внешнего конца и крепежный борт можно внедрить или иным образом герметизировать внутри сердечника борта, например в результате образования или производства иным способом сердечника борта вокруг или иным образом поверх по меньшей мере части внешнего конца и крепежного слоя. В другом примере кольцевая канавка или паз 402 может проходить внутрь сердечника 374 борта из одной или более частей его поверхности, а крепежный борт, а также по меньшей мере часть внешнего конца радиального слоя можно вставить в кольцевой паз во время сборки пневматической шины.
В конструкции, показанной на ФИГ. 12, кольцевой паз 402 проходит внутрь сердечника борта со стороны периферического внешнего края 388. Показан кольцевой паз 402, включающий внешнюю часть 404 и внутреннюю часть 406. В некоторых случаях внешняя часть 404 может иметь удлиненную протяженность (не обозначена) и ширину (не обозначена), размер которой обеспечивает зацепление встык по меньшей мере части внешнего конца 148' радиального слоя 144'. Дополнительно в некоторых случаях внутренняя часть 406 может по меньшей мере частично образовывать кольцевую полость, размер которой позволяет принимать и удерживать крепежный борт 396. В связи с этим в некоторых случаях внутренняя часть 406 может иметь большую ширину (не обозначена), чем ширина внешней части 404, так что концевая поверхность 400, направленная радиально наружу, крепежного борта 396 может приниматься и удерживаться в пределах внутренней части кольцевого паза. Во время сборки внешнюю часть 404 можно отделить, чтобы пропустить крепежный борт 396 во внутреннюю часть 406. В таких случаях следует понимать, что дополнительная сборка пневматической шины по существу приводит к зацеплению встык внешней частью 404 внешнего конца 148' радиального слоя 144' и, таким образом, к захвату крепежного борта 396 внутри кольцевого паза.
Еще один дополнительный пример соединения между слоем шины и элементом усиления борта в соответствии с объектом изобретения по настоящему описанию представлен на ФИГ. 13, причем внешние концы 148' радиальных слоев 144' проходят в областях 138' борта (только одна из которых показана на ФИГ. 13) и закреплены или иным образом зафиксированы на одном из элементов усиления борта, который по меньшей мере частично образуют из углеродных волокон в соответствии с объектом изобретения по настоящему описанию. Области 138' борта включают сердечники 408 борта, которые в собранном состоянии принимают форму бесконечных колец, имеющих внешнюю поверхность или форму 410, направленную в профиле поперечного сечения из конца 412 профиля, направленного радиально внутрь, к концу 414 профиля, направленному радиально наружу. В некоторых случаях внешняя поверхность 410 может включать часть 416 поверхности боковины, направленную в осевом направлении внутрь, и часть 418 поверхности боковины, направленную в осевом направлении наружу, которые проходят под некоторым углом друг к другу от концевой части 420 поверхности к периферическому внешнему краю 422. При этом показанные сердечники 408 борта имеют каплевидную форму поперечного сечения, и следует понимать, что отдельный вкладыш борта не показан включенным в конструкцию на ФИГ. 13. Вместо этого каждый из сердечников 408 борта в собранном состоянии может функционировать и как сердечник борта, и как вкладыш борта.
Сердечники 408 борта отличаются от других сердечников борта, показанных и описанных в настоящем документе, тем, что сердечники 408 борта образованы из множества секций сердечников, которые в собранном состоянии могут захватывать по меньшей мере часть внешнего конца 148' и, таким образом, фиксировать радиальный слой 144' внутри областей 138' борта. Следует понимать, что для образования сердечников 408 борта можно применять любые подходящие конфигурацию, конструкцию и/или количество из двух или более секций сердечников. В конструкции, показанной на ФИГ. 13, например, показан сердечник 408 борта, включающий секцию 408А, направленную в осевом направлении внутрь, и секцию 408В, направленную в осевом направлении наружу. Секция 408А сердечника, направленная в осевом направлении внутрь, включает поверхность 424 боковины, размещенную с противоположной стороны от части 416 поверхности боковины, направленной в осевом направлении внутрь, а секция 408В сердечника, направленная в осевом направлении наружу, включает поверхность 426 боковины, размещенную с противоположной стороны от части 418 поверхности боковины, направленной в осевом направлении наружу.
Следует понимать, что поверхности 424 и 426 боковин могут иметь любые подходящие форму и/или конфигурацию. Однако в предпочтительной конструкции поверхности 424 и 426 боковин объединяют друг с другом с образованием крепежного элемента для зацепления и удержания по меньшей мере части внешнего конца 148' и, таким образом, фиксации радиального слоя 144' внутри областей 138' борта. В одном из примеров подходящей конфигурации поверхность боковины одной секции сердечника может включать одну или более кольцевых канавок, а поверхность боковины другой секции сердечника может включать один или более выступов, которые взаимно выровнены с одной или более кольцевыми канавками. В другом примере подходящей конфигурации поверхность 424 боковины, представленная на ФИГ. 13, включает часть 428 поверхности, размещенную в направлении конца 412, и часть 430 поверхности, размещенную в направлении конца 414. Части 428 и 430 поверхности смещены друг относительно друга таким образом, что образуется плечевая область 432 поверхности вдоль секции 408А сердечника. Показана поверхность 426 боковины секции 408В сердечника, включающая объединенную конструкцию, в которой поверхность боковины включает часть 434 поверхности, размещенную в направлении конца 412, и часть 436, размещенную в направлении конца 414. Части 434 и 436 поверхности смещены друг относительно друга таким образом, что образуется плечевая область 438 поверхности вдоль секции 408В сердечника.
Во время сборки секции 408А и 408В сердечника можно обеспечить по отдельности и расположить поверх или вдоль противолежащих сторон радиального слоя 144', например вдоль его внешнего конца 148'. В таких случаях следует понимать, что дополнительная сборка пневматической шины по существу приводит к зацеплению встык поверхностями 424 и 426 боковин внешнего конца 148'. Соответственно, смещенная конфигурация поверхностей 424 и 424 боковин вместе с плечевыми областями 432 и 438 поверхностей, соответственно образованными вдоль них, может функционировать для захвата по меньшей мере части внешнего конца 148' и, таким образом, удержания радиального слоя 144' внутри областей 138' борта.
Сердечники 408 борта, а также любые одну или более их секций можно образовать из множества углеродных волокон, конструкция и/или конфигурация которых могут принимать любую из форм, описанных выше в связи с сердечниками 140, 174, 194, 216 и 244 борта и/или вкладышами 142 и/или 218 борта, например, путем включения любого, одного или более из множества углеродных волокон 440, которые могут принимать форму ориентированных и/или неориентированных углеродных волокон, углеволоконных жгутов и/или углеволоконных кордов в любой комбинации, причем сердечники могут необязательно включать любые дополнительные усиливающие материалы и/или элементы, такие как связующее вещество или матричный материал 442 и/или один или более элементов усиления (не показаны), таких как, например, один или более элементов 214 усиления в любой комбинации.
Элемент усиления борта в соответствии с объектом изобретения по настоящему описанию, такой как, например, любой, один или более сердечников 140, 174, 194, 216, 244, 264, 290, 316, 352, 374 и/или 408 борта и/или любой, один или более вкладышей 142 и/или 218 борта, может включать один или более элементов или обработок вдоль по меньшей мере части его внешней поверхности, например, для стимуляции или улучшения иным способом адгезии и/или зацепления элемента усиления борта с герметизирующими слоями и/или другими материалами, которые образуют области борта пневматической шины или иным образом включены вдоль них.
Один из примеров такой обработки представлен на ФИГ. 14, на котором показан сердечник BDC борта, представляющий любой, один или более сердечников 140, 174, 194, 216, 244, 264, 290, 316, 352, 374 и/или 408 борта и/или любой, один или более вкладышей 142 и/или 218 борта и включающий физические элементы, образованные в его внешней поверхности, конфигурация и размер которой подходят для приема и зацепления герметизирующих слоев или другого материала областей борта. Примеры подходящих обработок поверхности могут включать огрубление (например, накатыванием и/или травлением) предварительно образованной области или образование элементов, которые проходят внутрь и/или наружу из области во время производства, например, с применением подходящей пресс-формы или комплекта штампа. В конструкции, показанной на ФИГ. 14, радиально направленные насечки или канавки KNR образованы поверх или вдоль части представительного элемента усиления борта. Однако следует понимать, что любую такую обработку поверхности, если обеспечена, можно включить поверх или вдоль любой, одной или нескольких частей, секций и/или областей элементов усиления борта, примыкающих или непримыкающих.
Дополнительно или альтернативно, элемент усиления борта в соответствии с объектом изобретения по настоящему описанию, такой как, например, любой, один или более
сердечников 140, 174, 194, 216, 244, 264, 290, 316, 352, 374 и/или 408 борта и/или любой, один или более вкладышей 142 и/или 218 борта, может включать адгезивный материал, включенный внутри, поверх или вдоль элемента усиления борта. В некоторых случаях адгезивный материал может принимать форму матричного материала, который включают как часть элемента усиления борта, например, во время процесса производства. В других случаях адгезивный материал могут наносить поверх или вдоль области, секции или поверхности элемента усиления борта. В таких случаях адгезивный материал предпочтительно совместим с матричным материалом элемента усиления борта, а также с каучуком или другим материалом, из которого образуют один или более радиальных слоев или слоев корпуса эластомерного каркаса.
Один из примеров способа 500 производства пневматической шины в соответствии с объектом изобретения по настоящему описанию, представленный графически на ФИГ. 15, включает действие ориентирования по меньшей мере одного слоя материала вдоль связанного станка для сборки шин или другого подходящего устройства для сборки, как представлено на ФИГ. 15 номером позиции 502. По существу, по меньшей мере один слой материала будет включать один или более слоев каучукового материала и/или один или более слоев каучукового композиционного материала (например, усиленные кордом каучуковые слои). В одном из примеров по меньшей мере один слой материала может включать внутреннюю обшивку, один или более слоев корпуса, которые могут включать усиливающие корды и/или боковые стенки. Способ 500 может также включать обеспечение одного или более элементов усиления борта, по меньшей мере частично образованных из множества углеродных волокон или иным образом включающих множество углеродных волокон, таких как, например, любой, один или более сердечников 140, 174, 194, 216, 244, 264, 290, 316, 352, 374 и/или 408 борта и/или любой, один или более вкладышей 142 и/или 218 борта, как показано на ФИГ. 15 номером позиции 504. На практике, как правило, обеспечивают два сердечника борта.
Способ 500 может дополнительно включать расположение элементов усиления борта вдоль по меньшей мере одного слоя материала, как показано номером позиции 506. На практике два элемента усиления борта располагают вдоль по меньшей мере одного слоя материала на определенном расстоянии друг от друга. Способ 500 может также включать крепление по меньшей мере одного слоя материала поверх, вокруг или иным образом вдоль элементов усиления борта, как показано на ФИГ. 15 номером позиции 508. Следует понимать, что такое действие можно реализовать с применением любой, одной или более конструкций, показанных и описанных в настоящем документе в связи с ФИГ. 1-14. В одном из примеров такое действие можно реализовать путем присоединения, внедрения или захвата иным способом по меньшей мере одного слоя материала к элементам усиления борта или внутрь их. В других случаях такое действие можно реализовать путем сворачивания или формования иным способом какой-либо части по меньшей мере одного слоя материала поверх элемента усиления борта для его по меньшей мере частичной герметизации. Последнее из упомянутых выше действий обычно называют в данной области техники операциями «заворота вверх» и выполняют вдоль каждого конца по меньшей мере одного слоя материала для по меньшей мере частичной герметизации каждого из элементов усиления борта.
Способ 500 может дополнительно включать расположение брекерного пакета и протектора вдоль по меньшей мере одного слоя материала с по меньшей мере частичным образованием неотвержденного узла шины, как показано на ФИГ. 15 номером позиции 510. На практике брекерный пакет и протектор располагают вдоль по меньшей мере одного слоя материала, между элементами усиления борта. Способ 500 может также включать отверждение неотвержденного узла шины с помощью одного или более подходящих способов отверждения с образованием пневматической шины, как показано номером позиции 512.
В настоящем документе в отношении некоторых деталей, элементов, компонентов и/или структур порядковые числительные (например, первый, второй, третий, четвертый и т.п.) могут применять для обозначения различных одиночных компонентов из множества или иного набора некоторых деталей, элементов, компонентов и/или структур, не подразумевая какой-либо порядок или последовательность, только если это не указано конкретно в формулировке пункта формулы изобретения. Дополнительно термины «продольный», «продольно» и т.п.подлежат расширительному толкованию и могут включать, без ограничений, круговые формы и/или конфигурации. В связи с этим термины «продольный», «продольно» и т.п.могут представлять собой синонимы таких терминов, как «периферический», «по периферии» и т.п.
Следует понимать, что в представленных и описанных в настоящем документе вариантах осуществления показаны многочисленные различные элементы и/или компоненты и что невозможно конкретно показать и описать какой-либо вариант осуществления, включающий все такие элементы и компоненты. В связи с этим следует понимать, что цель объекта изобретения по настоящему описанию представляет собой охват всех и любых комбинаций различных элементов и компонентов, которые показаны и описаны в настоящем документе, и применение без ограничений любых подходящих конструкций из элементов и компонентов в любой комбинации. Из сказанного следует четко понимать, что пункты формулы изобретения, относящиеся к любой такой комбинации элементов и/или компонентов, включенной конкретно в настоящий документ или нет, намеренно составлены на основании настоящего описания.
Таким образом, хотя объект изобретения по настоящему описанию описан со ссылкой на вышеприведенные варианты осуществления и значительное внимание в настоящем документе уделяют структурам и структурным взаимосвязям между частями компонентов описанных вариантов осуществления, следует понимать, что возможны другие варианты осуществления и что в варианты осуществления, показанные и описанные в данном документе, можно внести множество изменений без отступления от существа настоящего изобретения. Очевидно, что по мере прочтения и понимания предшествующего подробного описания можно предложить другие изменения и модификации. Соответственно, следует четко понимать, что вышеприведенный текстовый материал следует рассматривать только как иллюстрацию к объекту изобретения по настоящему описанию, а не как ограничение. В связи с этим предполагают, что объект изобретения по настоящему описанию следует рассматривать как включающий все такие модификации и изменения настолько, насколько они входят в объем прилагаемой формулы изобретения и всех ее эквивалентов.
Реферат
Изобретение относится к автомобильной промышленности. Пневматическая шина включает эластомерный каркас. Эластомерный каркас включает коронную часть, противолежащие боковые стенки и области борта, образованные вдоль боковых стенок на расстоянии относительно коронной части. Области борта включают по меньшей мере один элемент усиления борта, такой как сердечник борта и/или вкладыш борта, который по меньшей мере частично образован из углеродных волокон. Технический результат – улучшение характеристик шины. 3 н. и 21 з.п. ф-лы, 15 ил.
