Борт радиальной пневматической шины - RU2235025C2

Чертежи

Описание

Предлагаемое изобретение касается пневматической шины с радиальной арматурой каркаса и, более конкретно пневматической шины типа "Poids-Lourds", предназначенной для оснащения колесных транспортных средств, таких, например, как тяжелые грузовые автомобили, тягачи, прицепы или автобусы. Еще более конкретно, предлагаемое изобретение касается новой конструкции борта такой пневматической шины.

Обычно пневматическая шина рассматриваемого здесь типа содержит арматуру каркаса, образованную по меньшей мере одним слоем металлических кордных нитей, закрепленным в каждом борту на по меньшей мере одном бортовом кольце, образуя на нем оборот. Поверх этой арматуры каркаса в радиальном направлении располагается арматура гребня, образованная по меньшей мере двумя слоями кордных нитей, перекрещивающихся между собой от одного слоя к другому, образуя с окружным направлением углы, величина которых заключена в диапазоне от 10 до 45°. Упомянутые обороты арматуры каркаса обычно подкреплены по меньшей мере одним слоем металлических кордных нитей, ориентированных под небольшим углом по отношению к окружному направлению.

В рассматриваемой здесь пневматической шине упомянутый слой подкрепления борта может быть обмотан вокруг бортового кольца таким образом, чтобы образовать наружную в осевом направлении ветвь и внутреннюю в осевом направлении ветвь, причем верхний в радиальном направлении конец внутренней в осевом направлении ветви обычно располагается ниже верхнего в радиальном направлении конца наружной в осевом направлении ветви.

Задача известного технического решения состоит в том, чтобы устранить дерадиализацию кордных нитей оборота арматуры каркаса, а также минимизировать деформации в радиальном и окружном направлениях, которым подвергается конец упомянутого оборота и наружный слой каучука, покрывающий данный борт и обеспечивающий его связь с монтажным ободом.

В соответствии с французской патентной заявкой FR 98/09451 от 23 июля 1998 года, для усовершенствования стойкости пневматической шины, имеющей борта, предназначенные для их установки на плоские или наклоненные под углом 5° посадочные места монтажного обода, используют арматуру подкрепления борта с радиальными элементами.

В пневматической шине, описанной в упомянутой патентной заявке, каждый ее борт оборудован первой арматурой подкрепления, образованной по меньшей мере одним слоем радиальных подкрепляющих элементов и обмотанной вокруг бортового кольца закрепления арматуры каркаса изнутри по отношению к этой арматуре каркаса, образуя при этом две ветви таким образом, чтобы ее внутренняя в осевом направлении ветвь, на участке между ее верхним в радиальном направлении краем, параллельным меридиональному профилю арматуры каркаса, и точкой ее касания с бортовым кольцом закрепления, проходила по прямолинейной траектории так называемого “кратчайшего пути”, и чтобы верхний в радиальном направлении конец упомянутой внутренней в осевом направлении ветви был расположен в радиальном направлении на расстоянии H_L1 от основания данного борта, имеющем величину, заключенную в диапазоне от 80 до 160% от расстояния Н_RNC, которое представляет собой радиальное расстояние, отделяющее конец оборота арматуры каркаса от основания данного борта, и второй арматурой, образованной элементами, наклоненными по отношению к радиальному направлению, которая не обматывается вокруг бортового кольца закрепления и располагается в осевом направлении снаружи от оборота арматуры каркаса.

Радиальные подкрепляющие элементы, образующие один или несколько слоев арматуры подкрепления борта, в предпочтительном варианте реализации представляют собой металлические нерастяжимые элементы, изготовленные из стали и выполненные в форме кордных нитей.

В упомянутой выше французской патентной заявке предлагается дополнительно и для повышения устойчивости арматуры каркаса по отношению к разрывам подкрепляющих элементов, которые могут иметь место на тех ее участках, которые составляют неотъемлемую часть бортов, придавать упомянутым участкам тот же профиль, который имеют слои подкрепления борта с радиальными подкрепляющими элементами, то есть профиль прямолинейной формы.

Однако такая конструкция подкрепления борта с использованием, в частности, прямолинейного меридионального профиля основной части арматуры каркаса, являющейся касательной по отношению к бортовому кольцу закрепления, без сомнения может быть усовершенствована путем разумного выбора соответствующих вулканизированных каучуковых смесей, образующих борт данной пневматической шины.

Пневматическая шина в соответствии с предлагаемым изобретением содержит радиальную арматуру каркаса, закрепленную в каждом борту на бортовом кольце закрепления для образования оборота, причем поверх этого бортового кольца закрепления в радиальном направлении расположен первый профилированный элемент, выполненный из вулканизированной каучуковой смеси и имеющий в меридиональном сечении по существу треугольную форму, причем верхний край оборота отделен от основной части арматуры посредством второго профилированного элемента, изготовленного из вулканизированной каучуковой смеси.

Предлагаемая пневматическая шина отличается тем, что секущий модуль упругости на растяжение для первого профилированного элемента, измеренный для относительного удлинения на уровне 10%, имеет величину в диапазоне от 8 до 10 МПа, тогда как секущий модуль упругости на растяжение для второго профилированного элемента, измеренный в тех же самых условиях, имеет величину, заключенную в диапазоне от 3 до 5 МПа, и третий профилированный элемент, который изготовлен из вулканизированной каучуковой смеси, расположен снаружи в осевом направлении от оборота арматуры каркаса и секущий модуль упругости на растяжение которого, измеренный в тех же самых условиях, имеет величину, заключенную в диапазоне от 35 до 50 МПа, тогда как четвертый профилированный элемент, расположенный в радиальном направлении поверх третьего профилированного элемента, имеет секущий модуль упругости на растяжение, измеренный в тех же самых условиях, величина которого заключена в диапазоне от 3 до 5 МПа, причем нижний в радиальном направлении конец четвертого профилированного элемента расположен в радиальном направлении на расстоянии, меньшем, чем расстояние, отделяющее конец оборота арматуры каркаса от основания D бортов, и третий профилированный элемент имеет толщину, которая уменьшается в радиальном направлении наружу таким образом, что радиальное расстояние, отделяющее от прямой D точку прямой, параллельной оси вращения, для которой толщина имеет величину, составляющую 10% от ее максимальной толщины, будет меньше, чем радиальное расстояние, отделяющее конец оборота арматуры каркаса от прямой D, а основная часть арматуры каркаса представляет между своей точкой касания Т с бортовым кольцом закрепления и точкой А, расположенной на расстоянии Н_А от основания D, имеет величину, заключенную в диапазоне от 35 до 65% от радиального расстояния H_Е, отделяющего точки максимальной осевой ширины арматуры каркаса от основания D, по существу прямолинейный меридиональный профиль.

Наличие третьего профилированного элемента с очень высоким модулем упругости, расположенного в осевом направлении между оборотом арматуры каркаса и слоем каучуковой смеси, обеспечивающим контакт с круговым выступом монтажного обода, и секущий модуль упругости, на растяжение для которого имеет величину, заключенную в диапазоне от 10 до 15 МПа, практически полностью исключает любое вращательное движение бортового кольца закрепления арматуры каркаса при любых вариантах конструкции этого бортового кольца, однако, следует отметить, что наилучшие результаты были получены при использовании бортового кольца так называемого “плетеного” типа.

Особенно благоприятным является тот случай, когда третий профилированный элемент будет продолжаться в радиальном направлении внутрь таким образом, чтобы обеспечить возможность оборота вокруг системы, в основе которой лежит бортовое кольцо данного борта пневматической шины, и обеспечить, таким образом, покрытие по меньшей мере половины окружности упомянутой выше системы.

Под системой, в основе которой лежит бортовое кольцо закрепления, следует понимать систему, образованную в основном бортовым кольцом, арматурой каркаса и, в случае необходимости, одним или несколькими вспомогательными слоями арматуры подкрепления.

Бортовое кольцо закрепления арматуры каркаса обычно охватывается слоем вулканизированной каучуковой смеси, причем величина секущего модуля упругости на растяжение для этой каучуковой смеси, которая покрывает бортовое кольцо закрепления, будет по существу равной величине секущего модуля упругости на растяжение для третьего профилированного элемента.

Стойкость борта пневматической шины, содержащего такие профилированные элементы, может быть повышена путем дополнительного введения в пространство между основной частью арматуры каркаса и оборотом этой арматуры каркаса подкрепляющей арматуры, образованной слоем радиальных подкрепляющих элементов, обмотанным вокруг данного бортового кольца закрепления для формирования двух ветвей, причем верхний в радиальном направлении конец внутренней в осевом направлении ветви расположен в радиальном направлении на расстоянии Н_L1 от основания борта, величина которого заключена в диапазоне от 80 до 160% от расстояния Н_RNC, которое отделяет в радиальном направлении конец оборота арматуры каркаса от основания борта данной пневматической шины, и наружная в осевом направлении ветвь, расположенная в осевом направлении изнутри по отношению к обороту арматуры каркаса, в предпочтительном варианте реализации имеет верхний в радиальном направлении конец, менее удаленный в радиальном направлении от оси вращения данной пневматической шины, чем конец оборота арматуры каркаса, причем расстояние H_LE, отделяющее упомянутый конец от основания борта, имеет величину в диапазоне от 0,2 до 0,8 от высоты Н_RNC оборота арматуры каркаса.

Другие характеристики и преимущества, предлагаемого изобретения поясняются в приведенном ниже описании, которые не являются ограничительными примерами его реализации, со ссылками на чертежи, среди которых:

фиг.1 представляет собой схематический вид в поперечном сечении первого варианта реализации борта пневматической шины в соответствии с предлагаемым изобретением;

фиг.2 представляет собой схематический вид в поперечном разрезе второго возможного варианта реализации борта пневматической шины в соответствии с предлагаемым изобретением;

фиг.3 представляет собой схематический вид третьего варианта реализации борта пневматической шины в соответствии с предлагаемым изобретением.

Борт В пневматической шины, схематически показанный на фиг.1, представляет собой борт пневматической шины типоразмера 305/70 R 22.5, предназначенной для установки на монтажный обод, содержащий посадочные места для бортов пневматической шины, имеющие наклон, составляющий 15°.

Вокруг бортового кольца 2 закреплена арматура каркаса 1, образованная одним единственным слоем практически нерастяжимых металлических кордных нитей, закрепленная в каждом борту на этом бортовом кольце 2, имеющем покрытие в виде вулканизированного слоя каучука 20, таким образом, чтобы образовать оборот 10.

В пространстве между точкой А, расположенной на расстоянии Н_А от основания D бортов (причем основание обычно представлено в виде прямой, параллельной оси вращения и проходящей через точку бортового кольца 2, наиболее близкой к этой оси вращения), имеющем величину, составляющую 50% от радиального расстояния Н_E, разделяющего точки максимальной осевой ширины арматуры каркаса от основания D борта данной пневматической шины, и ее точки касания Т с бортовым кольцом 2 снабжены слоем покрытия 20, причем арматура каркаса 1 имеет в своей основной части по существу прямолинейный меридиональный профиль.

В данном случае под выражением “по существу прямолинейный” следует понимать, с одной стороны, прямолинейный профиль, а с другой стороны, слегка вогнутый или выпуклый профиль, стрела прогиба которого в его середине имеет величину, не превышающую 1% от величины Н_E.

Радиальное расстояние Н_RNC, отделяющее верхний в радиальном направлении конец оборота 10 от основания D данного борта имеет величину, в рассматриваемом здесь примере реализации меньшую, чем расстояние Н_A.

Между арматурой каркаса 1 и оборотом этой арматуры каркаса 10, в радиальном направлении поверх бортового кольца 2, расположен первый профилированный элемент или первое утолщение данного бортового кольца 3, выполненный из вулканизированной каучуковой смеси, для которой секущий модуль упругости на растяжение М₁₀ имеет величину 10 МПа.

Этот модуль М₁₀ представляет собой для данной каучуковой смеси соотношение между напряжением растяжения σ₁₀, обеспечивающим относительное удлинение на уровне δL/L, составляющее 10%, и относительное удлинение L представляет собой первоначальную длину испытуемого образца и дополнительную длину, представляющую собой удлинение δL данного образца.

Модуль М₁₀ определяется в соответствии с нормой AFNOR-NF-Т46-002 от сентября 1988 года в нормальных условиях по температуре и влажности в соответствии с нормой AFNOR-NF-T40-101 от декабря 1979 года.

Утолщение 3 продолжается в радиальном направлении при помощи второго профилированного элемента или второго утолщения 4 бортового кольца, сформированного из вулканизированной каучуковой смеси, обладающей секущим модулем упругости М₁₀, измеренным в тех же самых условиях, что и упомянутый выше модуль, имеющий величину 4 МПа.

Снаружи в осевом направлении от оборота арматуры каркаса 10 размещен третий профилированный элемент 5, выполненный из вулканизированной каучуковой смеси и имеющий по существу ромбическую форму, для которого секущий модуль упругости на растяжение М₁₀ имеет величину 45 МПа.

Профилированный элемент 5 продолжается изнутри в радиальном направлении слоем той же каучуковой смеси 5', толщина которого является по существу постоянной, охватывающим систему, образованную бортовым кольцом 2 и его покрытием 20.

Поверх упомянутой конструкции в радиальном направлении расположен четвертый профилированный элемент 6, выполненный из вулканизированной каучуковой смеси, для которой секущий модуль упругости на растяжение М₁₀ имеет величину на уровне 4 МПа, то есть величину, равную величине модуля М₁₀ второго элемента утолщения бортового кольца 4.

Верхний в радиальном направлении конец 3А первого утолщения 3 расположен на радиальном расстоянии от основания D рассматриваемого борта, превышающем расстояние Н_RNC, тогда как нижний в радиальном направлении конец 4А профилированного элемента 4 расположен в радиальном направлении, как это известно из существующего уровня техники в данной области, ниже конца оборота упомянутой арматуры каркаса.

Что касается верхнего в радиальном направлении конца профилированного элемента 4, то он расположен по существу на уровне максимальной осевой ширины данной пневматической шины.

В том случае, когда верхний в радиальном направлении конец профилированного элемента 6 (не показан) расположен по существу так же, как и верхний конец профилированного элемента 4, на уровне максимальной осевой ширины данной пневматической шины, оставаясь, однако, при этом выше конца профилированного элемента 4, его соединение с третьим профилированным элементом 5 осуществляется таким образом, чтобы его нижний в радиальном направлении конец 6А был отделен в радиальном направлении от прямой D расстоянием, меньшим, чем расстояние Н_RNC, отделяющее конец оборота 10 арматуры каркаса от основания борта D.

Что касается верхнего в радиальном направлении конца 5А профилированного элемента 5, то он может быть расположен на радиальном расстоянии от прямой D, меньшем или большем, чем расстояние H_RNC, но толщина е профилированного элемента 5, измеренная на прямой, параллельной оси вращения данной пневматической шины, уменьшается в направлении наружу, причем точка С на прямой, параллельной оси вращения этой пневматической шины, для которой толщина составляет 10% от максимальной толщины е_М, в любом случае отстоит от этой прямой D на расстояние, меньшее, чем расстояние Н_RNC.

Слой 8 вулканизированной каучуковой смеси, который образует наружную часть борта В данной пневматической шины и обеспечивает ее контакт с монтажным ободом, имеет секущий модуль упругости, составляющий в описанном здесь примере реализации 11 МПа.

При этом борт В рассматриваемой в данном случае пневматической шины дополнен боковым слоем 9 и внутренним слоем 11, образованными соответственно каучуковыми смесями, приспособленными для выполнения своих функций.

Второй пример реализации предлагаемого изобретения, схематически представленный на фиг.2, отличается от примера реализации, показанного на фиг.1, наличием между собственно арматурой каркаса 1 и ее оборотом 10 дополнительной подкрепляющей арматуры 7 борта В данной пневматической шины.

Снаружи в осевом направлении от не обернутой части слоя арматуры каркаса 1 и после ее оборота вокруг бортового кольца 2, изнутри в осевом направлении от оборота 10 этого слоя 1, расположена арматура подкрепления 7 борта данной пневматической шины, образованная в рассматриваемом здесь примере одним единственным слоем 70 таким образом, чтобы образовать две ветви, причем одна из этих ветвей является внутренней в осевом направлении 701, а другая ветвь 702 является наружной в осевом направлении.

Соответствующие верхние в радиальном направлении концы двух ветвей 701 и 702 расположены, по отношению к основанию борта данной пневматической шины, на высотах Н_L1 и Н_LE, причем эти расстояния Н_L1 и Н_LE имеют величину, составляющую соответственно 40% и 150% от расстояния Н_RNC.

Слой 70 упомянутой арматуры образован радиальными проволоками или кордными нитями, ориентированными в рассматриваемом здесь примере под углом 90° по отношению к окружному направлению (в данном случае в качестве радиальных будут рассматриваться подкрепляющие элементы, образующие с окружным направлением угол, имеющий величину, заключенную в диапазоне от -85 до +85°).

Снаружи в осевом направлении от наружной в осевом направлении ветви 702 подкрепляющего слоя 70 и оборота 10 арматуры каркаса 1 расположено утолщение 5 с очень высоким значением модуля упругости, составляющим в рассматриваемом здесь случае 40 МПа, причем утолщение 5 расположено в радиальном направлении, как и в рассмотренных выше случаях, поверх профилированного элемента 6, обладающего теми же самыми свойствами, что и профилированные элементы 6, упомянутые в примерах, представленных на фиг.1 и 2.

Край внутренней в осевом направлении ветви 701, а также наружный в осевом направлении край 702 слоя 70, расположены в осевом направлении по существу параллельно соответственно не обернутой части арматуры каркаса и обороту 10 этой арматуры каркаса 1, причем здесь происходит разъединение с упомянутой не обернутой частью и с упомянутым оборотом при помощи слоя каучуковой смеси 40.

Третий возможный вариант реализации предлагаемого изобретения, схематически представленный на фиг.3, отличается от варианта, представленного на фиг.1, тем, что оборот 10 арматуры каркаса 1 касается в осевом направлении основной части этой арматуры каркаса в зоне, расположенной вокруг точки А, определенной в предшествующем изложении, и где эта арматура каркаса 1 имеет по существу прямолинейный меридиональный профиль.

В данном случае под выражением “зона вокруг точки А” следует понимать радиальное расстояние, не превышающее 20% от радиального расстояния Н_Е, отделяющего точки максимальной осевой ширины арматуры каркаса от основания D данного борта пневматической шины.

В описанном выше варианте реализации предлагаемого изобретения точка касания Т' между основной частью арматуры каркаса 1 и ее оборотом 10 расположена на радиальном расстоянии Н_T от основания D, составляющем 35% от высоты Н_E, тогда как точка А расположена на расстоянии Н_A, имеющем величину, составляющую 50% от величины расстояния Н_E, ниже в осевом направлении от точки касания Т', причем арматура каркаса 1 и оборот 10 этой арматуры каркаса разделены в осевом направлении при помощи первого утолщения бортового кольца 3, секущий модуль упругости на растяжение, для которого имеет величину 10 МПа.

Выше точки Т' в радиальном направлении расположен слой разъединения 4', разделяющий верхний край оборота 10 (в данном случае под выражением “край подкрепляющего слоя” следует понимать ту часть этого слоя, которая имеет длину, составляющую от его конца по меньшей мере 15 мм), и, в частности, конец оборота 10, от основной части арматуры каркаса 1, причем упомянутый слой может иметь постоянную толщину, величина которой обычно в диапазоне от двух до трех раз превышает толщину арматуры каркаса и каучуковая смесь, образующая слой 4', имеет тот же состав и те же свойства, что и смесь, из которой изготовлен профилированный элемент 4, используемых в двух описанных выше примерах реализации.

Снаружи в осевом направлении от оборота 10 расположены два профилированных элемента 5 и 6, образованные соответственно теми же самыми каучуковыми смесями, что и профилированные элементы 5 и 6 из первого описанного выше примера реализации, причем нижний в радиальном направлении конец 6А профилированного элемента 6 расположен в радиальном направлении немного выше точки Т' касания.

Профилированный элемент 5 обладает в данном случае особенностью, которая заключается в том, что этот элемент продолжается слоем 5', выполненным из той же самой каучуковой смеси, что и профилированный элемент 5, но имеет переменную толщину таким образом, чтобы образовать практически треугольную форму в области пятки борта.

Реферат

Изобретение относится к автомобильной промышленности, преимущественно к тяжелым транспортным средствам. В районе оборота арматуры каркаса вокруг бортового кольца расположен профилированный элемент, изготовленный из каучуковой смеси, секущий модуль упругости на растяжение которой, измеренный для относительного удлинения 10%, в значительной степени превышает модули того же наименования, соответствующие другим каучуковым смесям, образующим борт данной пневматической шины. В результате повышается прочность шины. 6 з.п. ф-лы, 3 ил.

Формула