Способ изготовления каркасной структуры для шин, в особенности для двухколесных транспортных средств, и каркасная структура для шин - RU2221695C2

Чертежи

Описание

Настоящее изобретение относится к способу изготовления каркасной структуры для шин, в особенности для двухколесных транспортных средств, содержащему этапы: подготовки лентообразных секций, при этом каждая включает в себя продольные и параллельные нитевидные элементы, по меньшей мере частично покрытые по меньшей мере одним слоем исходного эластомера; изготовления по меньшей мере одного слоя каркаса путем наложения и распределения по окружности указанных лентообразных секций на тороидальную опору, при этом каждая из указанных лентообразных секций проходит в U-образной конфигурации вокруг контура поперечного сечения тороидальной опоры, чтобы задать две боковые части, взаимно разнесенные на расстояние друг от друга в осевом направлении, и коронные части, проходящие в отдаленном по радиусу от центра месте между боковыми частями; приложения кольцевых усиливающих структур к участку вблизи внутренних круговых кромок указанного по меньшей мере одного слоя каркаса.

Изобретение также относится к каркасной структуре для шин, получаемой посредством вышеупомянутого способа, где указанная каркасная структура содержит по меньшей мере один слой каркаса, включающий в себя лентообразные секции, распределенные по окружности вокруг геометрической оси вращения, при этом каждая содержит по меньшей мере два нитевидных элемента, расположенных в продольном направлении и параллельно друг другу и по меньшей мере частично покрытых по меньшей мере одним слоем из сырого эластомера, каждая из указанных лентообразных секций проходит в, по существу, U-образной конфигурации вокруг контура поперечного сечения каркасной структуры, чтобы задать две боковые части, разнесенные на расстояние друг от друга в осевом направлении, и коронные части, проходящие в отдаленном по радиусу от центра месте между боковыми частями.

Изготовление шин для колес транспортных средств включает в себя образование каркасной структуры, в основном выполненной из одного или нескольких слоев каркаса по существу тороидальной формы, имеющих противоположно расположенные вдоль оси боковые кромки, находящиеся в зацеплении с соответствующими неспособными растягиваться в окружном направлении кольцевыми усиливающими элементами, обычно называемыми "бортовыми кольцами".

По окружности в месте, отдаленном от центра, на каркасную структуру наложена поясная структура, содержащая одну или несколько поясных лент в виде замкнутого кольца, в основном состоящих из текстильных или металлических кордов, соответствующим образом ориентированных по отношению друг к другу и к кордам, относящимся к прилегающим слоям каркаса.

Протекторный слой, в настоящее время состоящий из ленты из эластомера соответствующей толщины, накладывают на поясную структуру по окружности в месте, выходящем за ее пределы.

Следует отметить, что для пояснения задач настоящего изобретения под термином "эластомер" подразумевается резиновая смесь в ее полноте, т.е. подразумевается, что узел, изготовленный по меньшей мере на базе одного полимера, соответственно объединен с усиливающими наполнителями и/или с технологическими добавками различных типов.

Наконец, к противоположным сторонам изготавливаемой шины прикладывают пару боковин, каждая из которых покрывает боковую часть шины, находящуюся между так называемой плечевой зоной, расположенной вблизи соответствующей боковой кромки протекторного слоя, и так называемым бортом, расположенным возле соответствующего бортового кольца.

В соответствии с традиционными способами производства, как правило, вышеперечисленные компоненты шины сначала изготавливают отдельно друг от друга, чтобы затем быть собранными во время этапа изготовления шин.

Заявитель полагает, что эти способы производства являются, по крайней мере частично, неудовлетворительными в части качества конечного продукта и что имеются некоторые критичные проблемы относительно осуществления процесса, который является усложненным и плохо управляемым.

Например, для изготовления слоя или слоев каркаса, связанных с бортовыми кольцами, с тем, чтобы образовать каркасную структуру, необходимо сначала с помощью экструзии и/или процесса каландрирования получить прорезиненную ткань, содержащую расположенные продольно непрерывные текстильные или металлические корды. Эта прорезиненная ткань подвергается операции поперечного разрезания для получения секций предварительно заданных размеров, которые впоследствии соединяют друг с другом для получения непрерывного лентообразного полуфабриката с поперечно расположенными параллельными кордами.

Затем это изделие производства разрезают на секции, длина которых соответствует окружной протяженности изготавливаемого каркаса.

Кроме того, были предложены способы изготовления, в которых вместо производства из полуфабрикатов каркасная структура изготовляется непосредственно во время стадии производства шины.

Например, в патенте США 5362343 представлены способ и устройство для формирования каркасного слоя, начиная с единственной кордной нити, предварительно намотанной на катушку.

В соответствии со способом и установкой, описанными в вышеупомянутом патенте, на каждом рабочем цикле установки кордная нить, вытягиваемая с катушки с помощью приводных направляющих роликов и поддерживаемая системой пневматического натяжения, разрезается с получением секции предварительно заданной длины.

Кордная секция захватывается захватным элементом, расположенным на ремне приводного шкива, с помощью которого протягивается в поперечном направлении на наружной поверхности тороидальной опоры.

Затем концы секции зацепляют с помощью изгибных элементов ременного типа, действующих на противоположных сторонах тороидальной опоры, для радиального приложения кордной секции к тороидальной опоре посредством элементов скольжения, функционирующих аналогично пальцам вдоль боковых частей кордной секции.

Повторение вышеописанного рабочего цикла приводит к прокладке некоторого количества кордных секций, расположенных по окружности в ряд, вплотную одна к другой, пока вся окружная протяженность тороидальной опоры не будет покрыта.

Тороидальную опору обязательно предварительно покрывают слоем сырой резины, выполняющей двойную функцию, т.е. сцепления кордных нитей, проложенных на ней с тем, чтобы удержать их в фиксированных заданных местах, и образования воздухонепроницаемой внутренней оболочки в законченной шине.

Шины, полученные этим способом изготовления, имеют каркасную структуру, в которой слой или слои каркаса состоят из отдельных кордных нитей, при этом каждая имеет две боковые части, разнесенные на расстояние друг от друга в радиальном направлении относительно оси вращения шины, и коронную часть, проходящую в месте, отдаленном по радиусу, между боковыми частями.

В области производства каркасных структур также известно, что вблизи каждого из бортов шины противоположные концы отдельных кордных нитей, образующих слой каркаса, размещают в чередующейся последовательности в противоположных местах по оси относительно кольцевого зацепляющего элемента, образующего указанное бортовое кольцо, имеющего форму свода и выполненного из проволочных витков, наложенных радиально друг на друга, как это можно видеть из Европейского патента 0664231 и патента США 5702548. В соответствии с положениями этих документов заполняющее тело из эластомера необходимо располагать между зацепляющей кольцевой вставкой и нитями или проволокой, образующими слой или слои каркаса.

В патенте Франции 384231, на который здесь дана ссылка в качестве примера, наиболее выражающего состояние уровня техники, предложен способ выполнения каркасной структуры, который включает в себя прокладку на тороидальной опоре ряда прямоугольных узких полос из прорезиненной ткани, располагаемых по окружности в ряд вплотную одна к другой и размещаемых в радиальных плоскостях относительно геометрической оси самого опорного барабана. Прокладку узких полос осуществляют таким образом, что концевые отвороты двух, не следующих друг за другом узких полос частично покрывались концевыми отворотами узких полос, размещенных между ними. Существующие промежутки между концевыми отворотами, покрытыми узкими полосами, заполняют трапецеидальными вставками, приложенными к концевым отворотам узких полос, размещенных в положении с перекрытием. Прокладку узких полос осуществляют в различных уложенных слоях, число которых связано с заданной толщиной каркасной структуры. Наличие указанных трапецеидальных вставок приводит к возрастанию толщины каркасной структуры в бортовых частях, так что толщина бортовых колец удваивается по сравнению с толщиной коронной части.

В патенте США 4248287 раскрыт способ, в соответствии с которым формирование каркасной структуры предполагает этап наложения на тороидальный барабан некоторого количества слоев, при этом каждый слой образован из радиальных лент, выполненных из обрезиненных проволочек и расположенных по окружности вплотную одна к другой в ряд. По завершении прокладки два бортовых кольца накладывают на часть борта, а вокруг указанных колец поворачивают назад концевые отвороты слоев каркаса, образованных из радиальных лент.

Заявитель выявил, что получения существенных преимуществ можно достичь упрощением процессов изготовления и улучшением эксплуатационных характеристик шины, если слой или слои каркаса получать путем обычного наложения на жесткую тороидальую опору лентообразных секций, каждая из которых состоит из некоторых кордных нитей, параллельных друг другу и включенных в слой эластомера.

В этой связи заявитель уже разработал несколько различных способов производства, являющихся объектами изобретений соответствующих заявок на Европейские патенты.

Например, в заявках 97830731.2 и 97830733.8 на Европейский патент раскрыты соответственно способ производства и шина, где каркасную структуру изготовляют путем создания первого и второго каркасных слоев, при этом каждый слой образуется лентообразными секциями, последовательно наложенными по окружности вплотную одна к другой в ряд.

Шины, полученные в соответствии с описаниями вышеуказанных заявок на патенты, имеют концевые отвороты лентообразных секций, относящихся к первому и второму слоям каркаса, расположенные соответственно на противоположных сторонах относительно кольцевых усиливающих структур бортов.

Этот прием в сочетании, соответственно, с перекрестной ориентацией лентообразных секций, относящихся к одному и другому слоям, обеспечивает существенные преимущества относительно конструктивной прочности шины вблизи бортов и боковин.

В заявке 98830472.1 на Европейский патент на имя этого же самого заявителя предложен способ выполнения каркасного слоя, включающего в себя прокладку первого и второго рядов лентообразных секций в чередующейся последовательности, при этом секции, относящиеся к первому и второму рядам, заканчиваются на соответственно противоположных сторонах по отношению к усиливающим структурам возле бортов.

Поэтому можно получить существенные преимущества в конструктивной прочности бортов и боковин шины даже при наличии единственного слоя каркаса.

В соответствии с настоящим изобретением установлено, что вышеупомянутые новые методы производства, разработанные заявителем, и все обеспечивающие преимущества аспекты, связанные с ними, можно с успехом использовать в области производства шин для мотоциклов и т.п., если выбрать особые конструктивные приемы при изготовлении усиливающих структур возле бортов.

Более детально заявитель осознал факт, заключающийся в том, что с помощью разработанной им методики конструирования неожиданно можно получить удовлетворительную степень структурной прочности возле бортов даже при использовании усиливающих структур, содержащих единственную кольцевую вставку, сформированную из по меньшей мере одного протяженного элемента, намотанного в радиально уложенные витки. Кроме того, заявитель установил, что каркасная структура с кольцевыми усиливающими структурами по бортам особенно пригодна при изготовлении шин для мотоциклов с использованием способов изготовления, обеспечивающих выполнение слоя каркаса путем прокладки лентообразных секций на жесткой тороидальной опоре.

Более подробно, изобретение относится к способу изготовления каркасной структуры для шин транспортных средств с двигателем, отличающемуся тем, что выполнение каждой кольцевой усиливающей структуры включает в себя этапы наложения по меньшей мере одного протяженного элемента в виде концентрических витков для образования кольцевой зацепляющей вставки по существу в форме свода, образования по меньшей мере одного заполняющего тела из сырого эластомера, соединения заполняющего тела с указанной кольцевой зацепляющей вставкой.

В предпочтительном варианте осуществления выполнение указанного слоя каркаса включает в себя стадии наложения на тороидальную опору первого ряда указанных лентообразных секций, распределенных по окружности с круговым шагом, соответствующим кратности ширины лентообразных секций; приложения указанных кольцевых усиливающих структур против концевых отворотов указанных лентообразных секций, относящихся к первому ряду; наложения на тороидальную опору по меньшей мере одного второго ряда указанных лентообразных секций, при этом каждая проходит в U-образной конфигурации вокруг контура поперечного сечения тороидальной опоры между двумя последовательными секциями первого ряда для задания указанного слоя каркаса, каждая из секций второго ряда имеет концевые отвороты, перекрывающие соответствующие кольцевые усиливающие структуры в противоположном по направлению оси месте относительно концевых отворотов секций первого ряда.

Кроме того, желательно обеспечить, чтобы коронные части лентообразных секций были расположены последовательно вплотную друг к другу в ряд вдоль окружной протяженности тороидальной опоры.

Кроме того, желательно, чтобы боковые части каждой лентообразной секции, относящейся к первому ряду, были частично покрыты, каждая, боковой частью по меньшей мере одной следующей по окружности секции, относящейся ко второму ряду, при растяжении, имеющемся между направленной по радиусу наружной кромкой кольцевой усиливающей структуры и переходной областью между указанными боковыми частями и коронными частями.

Более подробно, покрытие боковых частей каждой лентообразной секции, относящейся к первому ряду, постепенно уменьшается, начиная с максимального значения вблизи наружной круговой кромки каждой кольцевой усиливающей структуры до нулевого значения в переходных областях между указанными боковыми частями и коронными частями.

Предпочтительно, боковые части указанных лентообразных секций радиально сходятся в направлении геометрической оси вращения тороидальной опоры.

Кроме того, можно предусмотреть по меньшей мере одну рабочую стадию, направленную на задание областей увеличенной ширины вблизи внутренних круговых кромок каркасной структуры.

Если, как предусмотрено в предпочтительном варианте осуществления, подготовка указанных лентообразных секций осуществляется посредством резки, последовательно проводимой относительно по меньшей мере одного непрерывного лентообразного элемента, включающего указанные нитевидные элементы в указанном слое сырого эластомера, то этап задания областей увеличенной ширины можно предпочтительно осуществлять относительно непрерывного лентообразного элемента до осуществления операции резки.

В соответствии с дополнительным аспектом изобретения указанный протяженный элемент предпочтительно накладывают непосредственно напротив слоя каркаса, а более предпочтительно - напротив концевых отворотов лентообразных секций, относящихся к первому ряду, образуя концевую зацепляющую вставку непосредственно в контакте с лентообразными секциями.

Заполняющее тело, предпочтительно расположенное в отдаленном по радиусу месте относительно указанной кольцевой зацепляющей вставки, может быть, в свою очередь, сформировано путем наложения непрерывной ленты из эластомера непосредственно против самой кольцевой зацепляющей вставки, предварительно приложенной к концевым отворотам лентообразных секций, относящихся к первому ряду.

Дополнительным объектом изобретения является каркасная структура для шин транспортных средств, отличающаяся тем, что дополнительно содержит пару кольцевых усиливающих структур, находящихся в зацеплении на участке, близком к соответствующим внутренним окружным кромкам слоя каркаса, и каждая структура включает в себя кольцевую зацепляющую вставку, по существу в форме свода, расположенную соосно с каркасной структурой и прилегающую к внутренней окружной кромке слоя каркаса, при этом указанная кольцевая зацепляющая вставка является сформированной из по меньшей мере одного протяженного элемента, вытянутого в виде концентрических витков; заполняющее тело из сырого эластомера, соединенное с указанной кольцевой зацепляющей вставкой.

Более конкретно, указанный слой каркаса предпочтительно образован содержащим первый и второй ряды лентообразных секций, расположенных во взаимно чередующейся последовательности вдоль окружной протяженности каркасной структуры, при этом каждая из указанных кольцевых усиливающих структур имеет по направлению оси внутреннюю сторону, повернутую в направлении концевых отворотов секций, относящихся к первому ряду, и по направлению оси наружную сторону, повернутую в направлении концевых отворотов секций, относящихся ко второму ряду.

Предпочтительно коронные части, относящиеся к секциям первого и второго рядов, соответственно расположены взаимно вплотную друг к другу вдоль окружной протяженности каркасной структуры.

Боковые части каждой лентообразной секции, относящейся к первому ряду, можно формировать так, чтобы каждая была частично покрыта боковой частью по меньшей мере одной прилегающей лентообразной секции, относящейся ко второму ряду, на участке, имеющемся между направленной по радиусу наружной кромкой кольцевой усиливающей структуры и переходной областью между указанными боковыми частями и коронными частями.

Более подробно, покрытие боковых частей каждой лентообразной секции, относящейся к первому ряду, постепенно уменьшается, начиная с максимального значения на участке вблизи наружной круговой кромки каждой кольцевой усиливающей структуры до нулевого значения в переходных областях между указанными боковыми частями и коронными частями.

С достижением преимущества боковые части указанных лентообразных секций сходятся по радиусу в направлении геометрической оси вращения каркасной структуры.

Индивидуальные лентообразные секции, относящиеся к одному из указанных первого и второго рядов соответственно, преимущественно расположены с круговым шагом распределения, соответствующим кратности ширины самих лентообразных секций.

Каждую лентообразную секцию можно формировать так, чтобы она имела области увеличенной ширины на участке вблизи внутренних круговых кромок каркасной структуры.

В этом случае нитевидные элементы, включенные в каждую лентообразную секцию, взаимно разнесены на расстояние друг от друга в указанных областях увеличенной ширины.

Предпочтительно каждая из лентообразных секций имеет ширину, находящуюся между 3 и 15 мм, и содержит от трех до восьми нитевидных элементов.

В частности, указанные нитевидные элементы расположены в соответствующих лентообразных секциях в соответствии со взаимным расстоянием между центрами, составляющем не меньше, чем 1,5 диаметра самих нитевидных элементов.

В соответствии с дополнительным аспектом изобретения указанная кольцевая зацепляющая вставка имеет единственный ряд наложенных по радиусу концентрических витков.

Кроме того, желательно предусмотреть, чтобы указанное заполняющее тело было вытянуто по радиусу от указанной кольцевой зацепляющей вставки, сужаясь на расстоянии от нее.

Более подробно, отношение между радиальной протяженностью кольцевой зацепляющей вставки и указанного заполняющего тела преимущественно может находиться между 0,5 и 2,5.

Является подходящим, когда заполняющее тело из эластомера имеет твердость, находящуюся между 48 и 55^o по Шору D при 23^oС.

Дополнительные особенности и преимущества станут более очевидными из подробного описания предпочтительного неисключительного варианта осуществления способа производства каркасной структуры для шин, в особенности для двухколесных транспортных средств, и каркасной структуры, получаемой посредством указанного способа в соответствии с настоящим изобретением. Это описание будет сделано ниже со ссылками на сопровождающие чертежи, приведенные в качестве не создающего ограничения примера, на которых:
фиг.1 - фрагментарное и с разрезами перспективное изображение шины с каркасной структурой, изготовленной в соответствии с настоящим изобретением;
фиг.2 - схема, показывающая выполнение непрерывного лентообразного элемента, предназначенного для образования слоя или слоев каркаса;
фиг. 3 - поперечное сечение варианта осуществления указанного лентообразного элемента;
фиг.4 - фрагментарное перспективное изображение, схематично показывающее последовательность прокладки первого ряда лентообразных секций для образования согласно изобретению слоя каркаса в шине в соответствии с изобретением;
фиг. 5 - фрагментарное перспективное изображение кольцевой усиливающей структуры, приложенной к концевым отворотам лентообразных секций, относящихся к первому ряду;
фиг.6 - фрагментарное перспективное изображение, схематично показывающее последовательность прокладки второго ряда лентообразных секций с соответствующими концевыми отворотами, перекрывающими кольцевую усиливающую структуру.

Что касается чертежей, то шина, в особенности для двухколесных транспортных средств, имеющая каркасную структуру 2 в соответствии с настоящим изобретением, в целом обозначена ссылочным номером 1.

Каркасная структура 2 имеет по меньшей мере один слой 3 каркаса, который имеет по существу тороидальную форму и входит в зацепление своими противоположными круговыми кромками с парой кольцевых усиливающих структур 4 (только одна из которых показана на чертежах), при этом каждая из них, когда изготовление шины закончено, является расположенной в области, обычно обозначаемой как "борт".

На каркасную структуру 2 наложена по окружности в месте, отдаленном от центра, поясная структура 5, содержащая по меньшей мере одну основную поясную ленту 7, образованную из одной или нескольких непрерывных кордов, намотанных в витки, которые расположены по оси вплотную друг к другу в ряд и, по существу, параллельно направлению окружной протяженности шины, а также, возможно, вспомогательные поясные ленты 6а, 6b, расположенные в месте, приближенном по радиусу к центру относительно основной поясной ленты 7. По окружности на поясную ленту 5 наложен протекторный слой 8, в котором после операции формования, осуществляемой одновременно с вулканизацией шины, образуют продольные и/или поперечные канавки 8а, которые располагают так, чтобы задать необходимый "рисунок протектора".

Кроме того, шина содержит пару так называемых "боковин" 9, наложенных сбоку на каркасную структуру 2 по ее противоположным сторонам.

Каркасная структура 2 может быть также покрыта на своих внутренних стенках воздухонепроницаемым слоем 10, т.е. так называемой "оболочкой", состоящей, по существу, из слоя эластомера, непроницаемого для воздуха, и пригодной для того, чтобы гарантировать герметичное уплотнение накаченной шины.

Сборку перечисленных выше компонентов, а также изготовление одного или нескольких из них производят с помощью тороидальной опоры 11, схематично показанной на фиг.1 и имеющей конфигурацию внутренних стенок шины, подлежащей изготовлению.

Тороидальная опора 11 может иметь меньшие размеры по сравнению с размерами законченной шины, в соответствии с линейной величиной, находящейся между 2 и 5%, измеренной именно в качестве признака, вдоль окружной протяженности самой опоры, в ее экваториальной плоскости Х-Х, которая совпадает с экваториальной плоскостью самой шины.

Тороидальная опора 11, которая не описана или не пояснена подробно, поскольку она не является особенно важной для решения задач изобретения, может представлять собой, например, разжимной барабан или наполняемую газом эластичную камеру, соответствующим образом усиленную, так что она может принимать и сохранять необходимую тороидальную форму в накаченном состоянии.

Следуя приведенным выше утверждениям, изготовление шины 1 в первую очередь включает в себя образование каркасной структуры 2, начиная, возможно, с образования оболочки 10.

Эту оболочку 10 преимущественно можно изготовить путем наматывания вокруг тороидальной опоры 11 по меньшей мере одной лентообразной узкой полоски 12 из воздухонепроницаемого эластомера, полученного из экструдера и/или каландра, расположенных вблизи самой тороидальной опоры. Как можно видеть на фиг.1, наматывание лентообразной узкой полоски 12, по существу, происходит с образованием круговых витков, последовательно расположенных в ряд, чтобы следовать контуру поперечного сечения наружной поверхности тороидальной опоры 11.

С целью наглядности под "контуром поперечного сечения" в данном случае подразумевается конфигурация, выявленная сечением половины тороидальной опоры 11, рассеченной вдоль плоскости, радиальной к ее геометрической оси вращения, не показанной на чертежах, которая совпадает с геометрической осью вращения шины и, следовательно, изготовляемой каркасной структуры 2.

В соответствии с настоящим изобретением слой 3 каркаса образован непосредственно на тороидальной опоре 11 путем, как это станет более понятным ниже, наложения первого и второго рядов лентообразных секций 13, 14, полученных из по меньшей мере одного непрерывного лентообразного элемента 2а, предпочтительно имеющего ширину, находящуюся между 3 и 15 мм.

Как видно из фиг.2, изготовление непрерывного лентообразного элемента 2а, по существу, заключается в том, что один или несколько нитевидных элементов 15, а предпочтительно от трех до десяти нитевидных элементов 15, подаваемых с соответствующих катушек 15а, направляются через экструдер 16, связанный с машиной 17 для литья под давлением, осуществляющей подачу исходного эластомера через сам экструдер.

Следует обратить внимание на то, что в настоящем описании под "экструдером" подразумевается часть машины для литья под давлением, также называемая в этой конкретной области техники "экструзионной головкой", снабженной так называемой "фильерой", через которую пропускается обрабатываемый продукт, на выпускном отверстии имеющий форму и размеры в соответствии с геометрическими и размерными характеристиками, заданными для самого продукта.

Внутри экструдера 16 эластомер и нитевидные элементы 15 тесно соединяются друг с другом, тем самым образуя на его выпускном отверстии непрерывный лентообразный элемент 2а, и этот элемент образован из по меньшей мере одного слоя эластомера 18, в толщу которого включены сами нитевидные элементы.

В зависимости от конкретных требований можно направить нитевидные элементы 15 в экструдер 16 таким образом, чтобы они не включались в слой эластомера 18, образуя одно целое, а оказывались на одной или на обеих его поверхностях.

Каждый из нитевидных элементов 15 представляет собой, например, текстильную кордную нить предпочтительно с диаметром, находящимся между 0,6 и 1,2 мм, или металлическую кордную нить предпочтительно с диаметром, находящимся между 0,3 и 2,1 мм.

Если необходимо, преимущественно нитевидные элементы 15 можно разместить внутри непрерывного лентообразного элемента 2а таким образом, что они обеспечат получение слоя 3 каркаса с неожиданными характеристиками плотности и однородности. С этой целью нитевидные элементы 15 можно, например, разместить в толще в количестве, превышающем шесть нитевидных элементов на сантиметр, при измерении на окружности слоя 3 каркаса вблизи экваториальной плоскости шины 1. В любом случае желательно обеспечить, чтобы нитевидные элементы 15 располагались в лентообразном элементе 2а при взаимном расстоянии между центрами, составляющем не менее 1,5 диаметра самих нитевидных элементов, для того чтобы обеспечить возможность осуществления операции обрезинивания между соседними нитями.

Непрерывный лентообразный элемент 2а, выходящий из экструдера 16, можно преимущественно направить необязательно через накопительное и компенсирующее устройство 19 на установку для покрытия, структура и рабочие характеристики которой описаны более подробно в заявке 97830731.2 на Европейский патент, зарегистрированный на имя этого же самого заявителя, содержание которой включено в настоящее описание посредством ссылки.

Установка для покрытия позволяет последовательно разрезать непрерывный лентообразный элемент 2а на лентообразные секции 13, 14 заранее заданной длины.

За нарезкой каждой лентообразной секции 13, 14 сразу следует ее наложение на тороидальную опору 11 с получением лентообразной секции U-образной формы вокруг контура поперечного сечения самой тороидальной опоры, так что в лентообразной секции 13, 14 можно выделить две боковые части 13а, 14а, которые радиально проходят по направлению к оси тороидальной опоры 11, находясь в местах, разнесенных по радиусу на расстоянии друг от друга, а также коронные части 13b, 14b, проходящие в месте, удаленном по радиусу от центра, между самими боковыми частями.

Вязкость сырого эластомера, образующего слой 18, который покрывает нитевидные элементы 15, гарантирует устойчивое прилипание лентообразных секций 13, 14 на поверхностях тороидальной опоры 11 даже в отсутствие оболочки 10 на самой тороидальной опоре. Более подробно, вышеописанное прилипание происходит, как только лентообразная секция 13, 14 находится в контакте с тороидальной опорой 11 во внешней по радиусу области ее контура поперечного сечения.

В дополнение к использованию природной вязкости эластомера или вместо него закрепление одной или нескольких лентообразных секций 13, 14 на тороидальной опоре 11 можно получить путем осуществления операции отсоса, производимого через одно или несколько отверстий, выполненных в самой тороидальной опоре.

Тороидальную опору 11 можно привести во вращение с пошаговым перемещением синхронно с работой установки для покрытия таким образом, что каждое действие по нарезке каждой лентообразной секции 13, 14 сопровождается прокладкой ее на месте, отнесенном по окружности на некоторое расстояние от ранее уложенной секции 13, 14.

Более подробно, вращение тороидальной опоры 11 происходит угловыми шагами, которым соответствует смещение по окружности, кратное ширине или, более конкретно, равное удвоенной ширине каждой лентообразной секции 13, 14.

Следует обратить внимание на то, что для решения задач настоящего описания, если иное не оговорено, термин "круговой" относится к окружности, лежащей в экваториальной плоскости и вблизи наружной поверхности тороидальной опоры 11.

В соответствии с настоящим изобретением описанная выше последовательность операций выполняется таким образом, что при первом полном повороте тороидальной опоры 11 вокруг ее оси осуществляется прокладка первого ряда лентообразных секций 13, при этом указанные секции 13 оказываются распределенными по круговым шагам, соответствующим удвоенной ширине каждой из них. Поэтому, как ясно можно видеть из фиг.4, между одной и другой секциями, относящимися к первому ряду, оставлен свободный промежуток "S", который, по крайней мере в коронных частях 13b указанных секций, имеет ширину, равную ширине самих секций.

В зависимости от требований прокладка лентообразных секций 13, относящихся к первому ряду, может происходить в плоскостях, радиальных к оси вращения тороидальной опоры 11 или параллельных со смещением относительно этой радиальной плоскости, как описано в заявке 98830778.1 на Европейский патент, зарегистрированный на имя того же самого заявителя.

В дополнение к этому, эту прокладку можно выполнять, следуя наклонной ориентации относительно направления круговой протяженности тороидальной опоры 11 при угле наклона, находящемся, например, между 3 и 15^o.

Регулировку угла прокладки лентообразных секций можно, например, обеспечить путем соответствующей ориентации геометрической оси вращения барабана относительно установки для прокладки.

Затем осуществляют завершение каркасной структуры 2 с помощью этапа приложения вышеупомянутых кольцевых усиливающих структур 4 на участок, близкий к каждой из внутренних круговых кромок изготавливаемого слоя 3 каркаса, с целью получения областей каркаса, известных как "борта", специально предназначенных для обеспечения гарантии зацепления шины с соответствующим монтажным ободом.

Каждая из указанных кольцевых усиливающих структур 4 предпочтительно содержит отдельную кольцевую зацепляющую вставку 21, которая, по существу, является нерастяжимой в круговом направлении и, по существу, имеет форму короны, концентрической с геометрической осью вращения тороидальной опоры 11, при этом указанная вставка расположена по окружности на месте, приближенном к центру, напротив концевых частей лентообразных секций 13, относящихся к первому ряду.

Кольцевая зацепляющая вставка 21 изготовлена из по меньшей мере одного удлиненного металлического элемента, смотанного в несколько, по существу, концентрических витков 21а. Витки 21а могут быть выполнены в виде непрерывной спирали или могут быть концентрическими кольцами, образованными из соответствующих удлиненных элементов.

С кольцевой зацепляющей вставкой 21 сочетается заполняющее тело 22 из эластомера, предпочтительно термопластического типа, с твердостью, находящейся между 48 и 55^o по Шору D, измеренной при температуре 23^oС, при этом заполняющее тело предпочтительно имеет радиальную протяженность большую, чем радиальная протяженность кольцевой зацепляющей вставки 21.

Предпочтительно заполняющее тело 22 размещено в отдаленном по радиусу месте относительно кольцевой зацепляющей вставки 21. Более подробно, заполняющее тело 22 имеет направленную по радиусу внутреннюю кромку, соединенную с кольцевой зацепляющей вставкой 21 и вытянутой по радиусу, сужаясь в направлении от самой кольцевой вставки. Предпочтительно отношение между радиальной протяженностью кольцевой вставки 21 и радиальной протяженностью заполняющего тела 22 находится между 0,5 и 2,5.

Для решения задач настоящего изобретения под "радиальной протяженностью" подразумевается разность между максимальным радиусом и минимальным радиусом, измеренными на направленной по радиусу наружной кромке и на направленной по радиусу внутренней кромке заполняющего тела 22 и/или кольцевой зацепляющей вставки 21.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления кольцевая зацепляющая вставка 21 изготовлена непосредственно напротив концевых отворотов лентообразных секций 13 посредством образования витков 21а при наматывании протяженного элемента с помощью роликов, что необязательно, или других подходящих устройств, оказывающих воздействие по отношению к поверхности тороидальной опоры 11.

Вязкость эластомерного слоя 18, покрывающего лентообразные секции 13, относящиеся к первому ряду, а также необязательная оболочка 10, ранее наложенная на сам барабан, гарантируют устойчивое положение отдельных витков 21а на стадии их образования.

Кроме того, прокладке протяженного элемента может преимущественно предшествовать этап обрезинивания, на котором сам протяженный элемент покрывают по меньшей мере одним слоем сырого эластомера, что в дополнение к обеспечению хорошего сцепления резина-металл на протяженном элементе дополнительно способствует сцеплению его самого.

В свою очередь, заполняющее тело 22 впоследствии можно образовать при непосредственном контакте с кольцевой зацепляющей вставкой 21 путем, например, приложения непрерывной ленты из эластомера, выходящей из экструдера, расположенного вблизи барабана 11. Непрерывная лента может иметь в сечении окончательную форму заполняющего тела 22 уже при выходе из соответствующего экструдера. Как вариант, непрерывная лента имеет уменьшенное сечение относительно сечения заполняющего тела, и последнее получают наложением нескольких витков полоски, расположенных вплотную друг к другу в ряд и/или с перекрытием, для того чтобы получить заполняющее тело 22 в его конечной конфигурации.

После приложения кольцевых усиливающих структур 4 образование слоя 3 каркаса завершается прокладкой второго ряда лентообразных секций 14, которые получают разрезанием непрерывного лентообразного элемента 2а до нужного размера и наложением на тороидальный барабан 11 тем же способом, который описан для лентообразных секций 13, относящихся к первому ряду.

Как ясно видно из фиг.6, каждая секция 14, относящаяся ко второму ряду, уложена в виде U-образной конфигурации вокруг контура поперечного сечения тороидальной опоры 11 между двумя последовательными секциями 13, относящимися к первому ряду, и с ориентацией, параллельной указанным секциям. Более подробно, каждая секция 14, относящаяся ко второму ряду, имеет соответствующую коронную часть 14b, расположенную по окружности между коронными частями 13b секций 13, относящихся к первому ряду, для того чтобы заполнить пространство "S", находящееся между ними, и пару боковых частей 14а с концевыми отворотами самой секции, находящимися в перекрытии с соответствующими кольцевыми усиливающими структурами 4 в местах, противоположных по оси относительно концевых отворотов секций 13, относящихся к первому ряду.

Другими словами, каждая кольцевая усиливающая структура 4, в поперечном сечении сужающаяся на расстоянии от оси шины, имеет в направлении оси внутреннюю сторону, повернутую по направлению к концевым отворотам лентообразных секций 13, относящихся к первому ряду, и наружную сторону в направлении оси, повернутую к концевым отворотам секций 14, относящихся ко второму ряду.

Кроме того, можно предусмотреть, чтобы боковые части 14а каждой секции 14, относящейся ко второму ряду, частично покрывали боковые части 13а двух последовательных секций 13, относящихся к первому ряду, каждая на участке, находящемся между направленной по радиусу наружной кромкой соответствующей кольцевой усиливающей структуры 4 и переходной областью между самой боковой частью и коронной частью 13b, 14b.

Вследствие взаимного сближения смежных боковых частей 13а, 14а, ориентированных радиально относительно геометрической оси тороидальной опоры 11, перекрытие или покрытие боковых частей 13а секций 13, относящихся к первому ряду, т. е. окружная ширина областей перекрытия постепенно уменьшается, начиная с максимального значения вблизи радиально направленной наружной кромки первой части 4а каждой кольцевой усиливающей структуры 4 до нулевого значения в переходной области между боковыми частями 13а, 14а и коронными частями 13b, 14b.

Если вблизи бортов желательно иметь более равномерное распределение нитяных элементов 15, образующих секции 13, 14 первого и второго рядов соответственно, можно предусмотреть этап прессования, осуществляемый над непрерывным лентообразным элементом 2а на его участках продольной протяженности, соответствующих концам лентообразных секций 13, 14, полученных разрезанием. Таким образом, задают протяженность участков с увеличенной шириной для каждой лентообразной секции 13, 14, которые расположены вблизи внутренних круговых кромок образованного слоя 3 каркаса.

Воздействие прессования вызывает снижение толщины эластомерного слоя 18 и увеличение ширины лентообразного элемента 2а, что в результате приводит к увеличению расстояния взаимного разнесения нитяных элементов 15. При этом концевые отвороты каждой секции 13, 14 можно расширять до тех пор, пока они не достигнут на своих расположенных по окружности внутренних концах ширины, которая даже в два раза больше, чем ширина коронных частей 13b, 14b, и во всех случаях не смогут полностью перекрыть соответствующие внутренние и наружные стороны каждой кольцевой усиливающей структуры 4.

В шинах радиального типа поясную структуру 5 обычно накладывают на каркасную структуру 2.

Эту поясную структуру 5 можно изготовить любым способом, удобным для специалистов в данной области техники, и она, по существу, содержит основную поясную ленту 7, полученную, например, путем сворачивания по меньшей мере одного непрерывного корда в витки, расположенные по оси вплотную друг к другу в ряд на слое 3 каркаса. Совместно с указанной главной поясной лентой 7 можно также предусмотреть дополнительные усиливающие слои; их удобно изготовить из лент ткани и/или из войлочных материалов, т.е. слоев композиции с короткими усиливающими волокнами, например арамидными.

В представленном примере поясная структура дополнительно содержит первую и вторую вспомогательные поясные ленты 6а, 6b, имеющие корды соответственно поперечно ориентированные, расположенные на месте, приближенном по радиусу к центру относительно основной ленты 7.

Затем на поясную структуру 5 накладывают протекторный слой 8 и боковины 9, которые также можно получить способом, удобным для специалистов в данной области техники.

Теперь таким образом изготовленную шину 1 можно после удаления с опоры 11 передать на стадию вулканизации, которую можно осуществить любым известным и удобным способом.

Использование настоящего изобретения позволяет достичь следующих преимуществ.

В действительности, каркасная структура в соответствии с изобретением может быть получена непосредственно на тороидальной опоре, на которой преимущественно можно изготовить всю шину. В этом случае все проблемы, связанные с производством, хранением и обращением с полуфабрикатами, которые являются распространенными для процессов производства согласно традиционной концепции, исключаются.

По сравнению со способом, описанным в патенте США 5362343, можно существенно снизить время изготовления каждого слоя каркаса вследствие одновременного наложения многих нитевидных элементов, поскольку они содержатся в каждой лентообразной секции 13, 14 или в непрерывном лентообразном элементе 2а, из которого выполняются секции 13, 14. Использование лентообразных секций 13, 14 также позволяет обходиться без предварительно проложенной оболочки 10 на тороидальной опоре. Фактически, эластомерный слой 18, использованный при образовании непрерывного лентообразного элемента 2а, сам способен гарантировать эффективное сцепление элемента 2а с тороидальной опорой 11, тем самым обеспечивая устойчивое положение отдельных секций 13, 14.

Точность расположения лентообразных элементов 13, 14 и нитевидных элементов, встроенных в них, дополнительно возрастает в силу того, что каждая лентообразная секция обладает значительной конструктивной устойчивостью, что делает ее нечувствительной к вибрациям или аналогичным колебательным эффектам, которые могут передаваться от установки для прокладки слоев.

В этой связи необходимо отметить, что прокладка отдельных кордов, как описано в патенте США 5362343, иногда может быть проблематичной вследствие вибраций и/или колебаний, испытываемых кордами во время стадии прокладки.

Кроме того, одновременная прокладка некоторого количества нитевидных элементов в соответствии с изобретением обеспечивает возможность снижения скорости действия установки для прокладки по сравнению с необходимой при прокладке отдельных кордов, что является дополнительным преимуществом в смысле точности выполнения работы без, с другой стороны, ухудшения производительности.

Кроме того, прокладка лентообразных секций непосредственно в виде купола на тороидальную опору с обводом, по существу, идентичным обводу законченной шины, обеспечивает возможность получения значений толщины, которые не достигаются известными из уровня техники способами, позволяя прокладывать слой каркаса в виде цилиндрической втулки и впоследствии придавать ему тороидальную форму с уменьшением в результате толщины кордов слоя каркаса, расположенных в виде купола на законченной шине.

В дополнение к вышеуказанному, каждую лентообразную секцию можно устойчиво прикрепить к тороидальной опоре с помощью вакуума, создаваемого через возможные всасывающие каналы, и это устойчивое закрепление вакуумом не может быть достигнуто посредством известных способов, при которых осуществляется прокладка отдельных кордов.

Если необходимо, боковые части лентообразных секций можно расположить с повышенным наклоном относительно направления, радиального к оси тороидальной опоры, что будет эффективно способствовать расширению, испытываемому шиной во время стадии растяжения, сообщаемого ей при вулканизации. В действительности, при этих условиях боковые части 13а, 14а стремятся ориентироваться в плоскости, радиальной к шине, под действием эффекта расширения, сообщенного шине.

Конструктивная и структурная концепции рассматриваемой шины, особенно в части ее каркасной структуры 2, позволяют достичь важных улучшений в смысле структурной прочности, в частности применительно к боковинам и бортам, где обычно необходима большая структурная прочность, а также в смысле дорожных эксплуатационных характеристик, тогда как в то же самое время выгоды от всех преимуществ обычно справедливы и в отношении однослойной каркасной структуры.

В частности, конструктивные особенности нерастяжимых кольцевых структур 4 и способы, в соответствии с которыми они встроены в слой 3 каркаса, обеспечивают возможность придания шине 1 хорошей структурной прочности, наряду с существенным ограничением толщины шины у бортов, что соответствует типичным требованиям, предъявляемым к шинам мотоциклов.

В действительности, наличие не способных растягиваться в окружном направлении кольцевых вставок 21, витков 21а, которые тесно связаны со слоем 3 каркаса и ориентированы, по существу, перпендикулярно относительно нитевидных элементов 15, относящихся к различным рядам лентообразных секций 13, 14, обеспечивает возможность хорошего сцепления с самими нитевидными элементами. Поэтому каркасная структура 2 существенно упрочнена в областях, соответствующих бортам шины, без необходимости использования дополнительных лентообразных вставок, обычно называемых "прокладками борта", намотанных скользящим узлом вокруг кольцевых усиливающих структур 4, которые, напротив, используются в известном уровне техники.

Реферат

Изобретение относится к шинной промышленности, в частности для изготовления шин двухколесных транспортных средств, таких как шины для мотоциклов. В способе изготовления каркасной структуры для таких шин выполняют лентообразные секции с продольными нитевидными элементами, покрытые слоем сырого эластомера, которые укладывают на торообразную опору, образуя при укладке вокруг U-образного контура поперечного сечения две боковые части. Затем накладывают две коронные части, проходящие по радиусу от центра между боковыми частями, и накладывают кольцевые усиливающие структуры вблизи кромок одного слоя каркаса. Выполнение каждой кольцевой усиливающей структуры включает в себя наложение одного протяженного элемента в виде концентрических витков с тем, чтобы образовать кольцевую зацепляющую вставку в форме свода. Затем осуществляют формирование заполняющего тела из сырого эластомера и соединение его с кольцевой зацепляющей вставкой. Данным способом выполняют каркасную структуру для шин и шину для двухколесных транспортных средств, имеющую каркасную структуру, выполненную предложенным способом. Изобретение позволяет получить усиливающую структуру в бортах, особенно пригодную при изготовлении шин для мотоциклов. 3 с. и 26 з.п. ф-лы, 6 ил.

Формула