EA014700B1

EA014700B1 - Покрышки для большегрузных автомобилей

Info

Publication number: EA014700B1
Application number: EA200970733A
Authority: EA
Inventors: Алан Доминго; Филипп Джонсон
Original assignee: Сосьете Де Текноложи Мишлен; Мишлен Решерш Э Текник С.А.
Priority date: 2007-02-06
Filing date: 2008-02-05
Publication date: 2010-12-30
Also published as: EP2114698A1; FR2912081B1; EA200970733A1; CN101657334B; JP2010517856A; US20100170610A1; ATE495031T1; WO2008101804A1; JP5269812B2; EP2114698B1; BRPI0806956A2; FR2912081A1; CN101657334A; DE602008004443D1; US8448682B2

Abstract

Изобретение относится к покрышке, содержащей по меньшей мере два рабочих слоя (41, 43) и по меньшей мере один слой кольцеобразных упрочняющих элементов (42), расположенных радиально между двумя верхними рабочими слоями (41, 43). Согласно изобретению, по меньшей мере один слой кольцеобразных упрочняющих элементов (42) имеет осевую ширину больше 0,5×S и состоит из двух частей, отделенных друг от друга по оси, причем по оси между двумя частями слоя кольцеобразных упрочняющих элементов (42) два верхних рабочих слоя (41, 43) соединены на осевой ширине, превышающей 0,035×S.

Description

Настоящее изобретение относится к покрышке, к радиальной каркасной арматуре и, в частности, к покрышке, предназначенной для оснащения автомобилей, перевозящих тяжелые грузы и движущихся с высокой скоростью, в частности грузовиков, тракторов, буксиров или дорожных автобусов.

Усиливающая арматура или упрочняющая конструкция покрышек и, в частности, покрышек для автомобилей типа грузовиков, формируется укладкой одного или нескольких слоев, обозначаемых классически каркасными слоями, верхними слоями и т.д. Такое обозначение усиливающей арматуры происходит от способа изготовления, состоящего в получении серии полупродуктов в виде слоев, снабженных проволочными элементами жесткости, часто продольными, которые в дальнейшем собирают или наслаивают, при сборке заготовки покрышки. Получаемые плоские слои больших размеров в дальнейшем режут в зависимости от размеров заданного продукта. Сборка слоев также сначала проводится в основном плашмя. Полученную заготовку формуют, чтобы она приняла типичный для покрышек тороидальный профиль. Затем на заготовку наносят полупродукты, называемые отделкой, чтобы получить продукт, готовый для вулканизации.

Такой классический способ изготовления покрышки, в частности, на этапе изготовления заготовки покрышки, требует применения анкерного элемента (обычно стержня), использующегося для получения анкерного крепления или удержания каркасной арматуры в зоне закраин покрышки. В этом случае проводят оборачивание части всех (или только части) слоев, составляющих каркасную арматуру, вокруг стержня, расположенного в закраине покрышки. Таким путем создают анкерное крепление каркасной арматуры в закраине.

Распространение в промышленности этого классического способа, несмотря на множество существующих способов получения слоев и сборок, привело специалистов к использованию соответствующего словаря, включающего общепринятую терминологию, охватывающую, в частности, такие термины, как слои, каркас, стержень, формирование для обозначения перехода от плоского профиля к тороидальному профилю и т.д.

На сегодняшний день существуют покрышки, которые, строго говоря, не содержат ни слоев, ни стержней согласно предшествующим определениям. Например, в патенте ЕР 0582196 описаны покрышки, произведенные без помощи полуфабрикатов в виде слоев. Например, упрочняющие элементы с различными усиливающими структурами наносят непосредственно на слои соседние с резиновыми смесями, причем все эти элементы наносятся последовательными слоями на тороидальный остов, форма которого позволяет напрямую получить профиль, близкий к конечному профилю покрышки, в ходе изготовления. Таким образом, в этом случае больше не имеется ни полуфабрикатов, ни слоев, ни стержней. Исходные материалы, такие, как резиновые смеси и упрочняющие элементы в виде волокон или нитей, наносятся непосредственно на остов. Поскольку этот остов имеет тороидальную форму, больше не нужно формовать заготовку для перехода от плоского профиля к профилю в форме тора.

Кроме того, покрышки, описанные в этом патенте, не требуют традиционного оборачивания каркасного слоя вокруг стержня. Этот тип анкерного крепления заменен схемой, в которой рядом с указанной упрочняющей структурой краев помещают кольцеобразную проволоку, причем все это утапливается в резиновой смеси анкерного крепления или соединения.

Существуют также способы сборки на тороидальном остове, использующие полупродукты, разработанные специально для быстрой, эффективной и простой укладки на центральный остов. Наконец, можно также использовать смесь, содержащую одновременно определенные полуфабрикаты (такие, как слои, стержни и т. д.) для получения заданной архитектуры, тогда как другие получаются в результате прямого нанесения смесей и/или упрочняющих элементов.

В данном патенте с целью учесть развитие технологий как в области изготовления, так и в разработке продукте, такие классические термины, как слои, стержни и т.д., предпочтительно заменяются нейтральными терминами или терминами, не зависящими от типа применяемого способа. Так, термин усиление каркасного типа или боковое усиление приемлем для обозначения упрочняющих элементов каркасного слоя в классическом способе и для соответствующих упрочняющих элементов, обычно использующихся на уровне боковых поверхностей покрышки, полученной способом без полупродуктов. Со своей стороны, термин зона анкерного крепления может означать как традиционное оборачивание каркасного слоя вокруг стержня в классическом способе, так и комплекс, образованный кольцеобразными упрочняющими элементами, резиновой смесью и участками, прилегающими к боковым усиливающим элементам нижней зоны, получаемый в способе с нанесением на тороидальный остов.

Обычно в грузовых покрышках каркасная арматура частично крепится с той и другой стороны в зоне закраин и перекрыта по радиусу верхней арматурой, состоящей по меньшей мере из двух уложенных друг на друга слоев, образованных из проволоки или корда, параллельных в каждом слое и перекрещивающихся от одного слоя к следующему, образуя с направлением вдоль окружности углы, составляющие от 10 до 45°. Указанные рабочие слои, образующие рабочую арматуру, могут также покрываться по меньшей мере одним слоем, называемым защитным, образованным из упрочняющих элементов, предпочтительно металлических и растяжимых, называемых упругими. Этот слой также может содержать слой проволоки или металлического корда с низкой растяжимостью, составляющих с направлением вдоль окружности угол от 45° до 90°, причем этот слой, называемый триангуляционным, размещен ради

- 1 014700 ально между каркасной арматурой и первым верхним слоем, называемым рабочим, образованным из параллельных проволок или корда, под углом, составляющих по абсолютному значению самое большее 45°. Триангуляционный слой образует по меньшей мере с указанным рабочим слоем треугольную арматуру, которая при воздействии различных напряжений имеет малую деформацию, причем основной задачей триангуляционного слоя является принимать на себя усилия поперечного сжатия, действующие на совокупность упрочняющих элементов в верхней зоне покрышки.

В случае покрышек для большегрузных автомобилей обычно имеется единственный защитный слой, и его защитные элементы в большинстве случаев ориентированы в том же направлении и с тем же абсолютным значением угла, что и упрочняющие элементы рабочего слоя, наиболее внешнего в радиальном направлении и, таким образом, близкого по радиусу. В случае покрышек для гражданского строительства, предназначенных для езды по более или менее неровному грунту, выгодно использовать два защитных слоя, причем упрочняющие элементы одного слоя расположены перекрестно с элементами другого слоя, и упрочняющие элементы радиально внутреннего защитного слоя перекрещиваются с нерастяжимыми упрочняющими элементами рабочего слоя, радиально внешнего и смежного с указанным радиально внутренним защитным слоем.

Корд называется нерастяжимым, если указанный корд при растягивающем усилии, равным 10% от разрушающего усилия, имеет относительное удлинение, не превышающее 0,2%.

Корд называется упругим, если указанный корд при растягивающем усилии, равным разрушающей нагрузке, имеет относительное удлинение, равное по меньшей мере 3%, при максимальном касательном модуле ниже 150 ГПа.

Кольцеобразные упрочняющие элементы являются упрочняющими элементами, которые образуют с направлением по окружности углы, находящиеся в окрестности 0° в интервале от +2,5° до -2,5°.

Направление вдоль окружности покрышки, или продольное направление, есть направление, соответствующее периметру покрышки и определяемое направлением качения покрышки.

Поперечное или осевое направление покрышки параллельно оси вращения покрышки.

Радиальным направлением является направление, пересекающее ось вращения покрышки и перпендикулярное ей.

Осью вращения покрышки является ось, вокруг которой она вращается при нормальном применении.

Радиальной или меридиональной плоскостью является плоскость, которая включает в себя ось вращения покрышки.

Медианная окружная плоскость, или экваториальная плоскость, есть плоскость, перпендикулярная оси вращения покрышки и разделяющая покрышку на две половины.

Некоторые современные покрышки, называемые дорожными, предназначены для езды с большой скоростью на все более и более протяженное расстояние благодаря улучшению дорожной сети и расширению автомагистральной сети в мире. Совокупность условий, при которых эксплуатируется покрышка, позволяет повысить пройденный путь, при котором износ покрышки является минимальным, однако в ущерб усталостной прочности покрышки и, в частности, верхней арматуры.

Действительно, на уровне верхней арматуры имеются напряжения, в частности, касательные напряжения между верхними слоями, сочетающиеся с непренебрежимым повышением рабочей температуры на уровне краев верхнего слоя, наиболее короткого по оси, следствием чего является появление и распространение трещин резины на уровне указанных краев. Эта же проблема существует в случае краев двух слоев упрочняющих элементов, причем указанный второй слой не обязательно является смежным по радиусу с первым.

Чтобы повысить стойкость верхней арматуры покрышки исследуемого типа, уже предлагались решения в отношении структуры и качества слоев и/или профилей резиновых смесей, которые расположены между и/или вокруг краев слоев, в частности, краев слоя, наиболее короткого по оси.

В патенте РВ 1389428 для улучшения стойкости к износу резиновых смесей, расположенных вблизи краев верхней арматуры, рекомендуется использовать, в комбинации с протектором шины малого гистерезиса, резиновый профиль, покрывающий по меньшей мере боковые стороны и продольные кромки верхней арматуры и состоящий из резиновой смеси со слабым гистерезисом.

В патенте РВ 2222232 для предотвращения разделения слоев верхней арматуры рекомендуется покрывать края арматуры буферным слоем из резины, у которого твердость по Шору А отличается от твердости у протектора, размещенного выше указанной арматуры, и больше, чем твердость по Шору А профиля из резиновой смеси, расположенного между краями слоев верхней арматуры и каркасной арматуры.

Во французской заявке РВ 2728510 предлагается размещать с одной стороны между каркасной арматурой и рабочим слоем верхней арматуры, радиально наиболее близким к оси вращения, сплошной осевой слой, образованный из нерастяжимого металлического корда, составляющего с направлением вдоль окружности угол, равный по меньшей мере 60°, и осевая ширина которого по меньшей мере равна осевой ширине наиболее короткого верхнего рабочего слоя, а с другой стороны между двумя верхними рабочими слоями - дополнительный слой, образованный из металлических элементов, ориентированных по существу параллельно направлению вдоль окружности.

- 2 014700

Длительная эксплуатация такой покрышки в особо суровых условиях выявила ограничения в отношении усталостной прочности этих покрышек.

Для смягчения этих недостатков и улучшения усталостной прочности верхней арматуры покрышек было предложено присоединить под углом к верхним рабочим слоям по меньшей мере один дополнительный слой упрочняющих элементов, по существу параллельных направлению вдоль окружности. В частности, во французской заявке \9О 99/24269 предлагается с одной и другой стороны экваториальной плоскости и в непосредственном осевом продолжении дополнительного слоя упрочняющих элементов, по существу параллельных направлению вдоль окружности, соединить на определенном расстоянии от оси, два верхних рабочих слоя, образованных из упрочняющих элементов, перекрещивающихся от одного слоя к следующему, чтобы затем разъединить их профилями из резиновой смеси по меньшей мере на остальной ширине, общей для двух указанных рабочих слоев.

Результаты, полученные в отношении долговечности и износа при длительном пробеге по дорогам с большой скоростью, оказались удовлетворительными. Однако на практике указанные машины зачастую эксплуатируются в условиях неасфальтированных дорог или трасс, например, на пути к строительным площадкам или к зонам разгрузки. Езда по таким зонам производится на низких скоростях, однако покрышки, в частности их протекторы, подвергаются вредному воздействию, например, из-за присутствия щебня, который сильно вредит рабочим характеристикам, касающихся износа покрышек.

Задачей изобретения является разработка покрышки для большегрузных автомобилей, показатели усталостной прочности и износа которых сохранялись бы при использовании на дорогах и показатели износа которых были бы улучшены для использования на грунте, не покрытом асфальтом.

Согласно изобретению данная задача решается при использовании покрышки с радиальной каркасной арматурой, содержащей верхнюю арматуру, образованную по меньшей мере из двух верхних рабочих слоев из нерастяжимых упрочняющих элементов, уложенных перекрестно от одного слоя к другому и составляющих с направлением вдоль окружности углы от 10 до 45° и покрытую по радиусу протектором, причем указанный протектор соединен с двумя закраинами посредством двух кромок, причем верхняя арматура содержит по меньшей мере один слой кольцеобразных упрочняющих элементов, расположенных по радиусу между двумя верхними рабочими слоями и по меньшей мере один слой кольцеобразных упрочняющих элементов имеет ширину по оси больше 0,5x8 и состоит из двух частей, разделенных по оси друг от друга и, аксиально между двумя частями указанного слоя кольцеобразных упрочняющих элементов два верхних рабочих слоя соединены на осевой ширине, превышающей 0,035x8.

есть максимальная осевая ширина покрышки, когда эта последняя установлена на рабочий обод и надута до рекомендованного давления.

Осевую ширину слоев упрочняющих элементов изменяют на поперечном разрезе покрышки, причем в этом состоянии покрышка не надута.

Согласно изобретению соединенные слои являются слоями, у которых соответствующие упрочняющие элементы разделены радиально не более чем на 1,5 мм, причем указанная толщина резины измерена радиально между соответственно верхней и нижней образующими указанных упрочняющих элементов.

Такая покрышка позволяет сохранить удовлетворительные свойства при езде на больших скоростях на дорогах и, кроме того, имеет существенно более высокие показатели сопротивления износу и, в более широком смысле, сопротивления вредным воздействиям, чем известные покрышки.

Действительно, авторы изобретения обнаружили, что вредные воздействия, испытываемые на неасфальтированном грунте, касаются главным образом центральной части протектора шины, так как она, очевидно, всегда испытывает наибольшее воздействие.

Покрышка согласно настоящему изобретению имеет повышенную гибкость в радиальном направлении центральной осевой части покрышки благодаря прерыванию слоя упрочняющих элементов, ориентированных по направлению вдоль окружности. Это повышение гибкости приводит, учитывая полученные результаты, к поглощению вредных воздействий на протектор шины со стороны таких препятствий, как гравий, присутствующий на земле, по которой едет автомобиль.

Соединение двух верхних рабочих слоев в осевой части между двумя частями указанного слоя кольцеобразных упрочняющих элементов позволяет, кроме того, несмотря на отсутствие слоя кольцеобразных упрочняющих элементов в этой зоне, обеспечить удовлетворительное армирование покрышки на уровне этой зоны, чтобы выдержать напряжения, прикладываемые, в частности, при накачивании или езде с большой скоростью, и ограничить расширение по окружности верхней арматуры.

Предпочтительно, чтобы осевая ширина каждой из двух частей, образующих слой кольцеобразных упрочняющих элементов, была меньше 0,45x8.

Предпочтительно также, чтобы осевое расстояние, разделяющее внутренние по оси концы каждой из частей, составляющей слой кольцеобразных упрочняющих элементов, было больше 0,15x8.

Предпочтительно также, чтобы по меньшей мере один слой, составляющий верхнюю структуру, находился радиально под ребром или рисунком протектора, имеющим в основном продольную ориентацию, наиболее внешним по оси. Этот вариант реализации позволяет, как было указано выше, повысить

- 3 014700 жесткость указанного рисунка. Также предпочтительно, чтобы слой кольцеобразных упрочняющих элементов находился радиально под ребром или рисунком, имеющим в основном продольную ориентацию, наиболее внешним по оси.

Целесообразно, чтобы по меньшей мере один слой полимерной смеси с осевой шириной меньше расстояния по оси, разделяющего две части слоя кольцеобразных упрочняющих элементов, был установлен дальше по радиусу соседнего рабочего слоя, находящегося рядом с и дальше по радиусу от слоя кольцеобразных упрочняющих элементов и был проложен между двумя частями слоя кольцеобразных упрочняющих элементов. Целесообразно также, чтобы толщина указанного полимерного слоя благоприятно определялась с возможностью компенсации отсутствия слоя кольцеобразных упрочняющих элементов в центральной части верха покрышки.

Кроме того, выгодно, чтобы слой полимерной смеси имел модуль упругости меньше 15 МПа при удлинении 10%.

Наличие такого слоя полимерной смеси будет способствовать приданию гибкости центральной части верха покрышки и, таким образом, улучшению ее характеристик в отношении вредного воздействия неасфальтированной дороги.

Предпочтительно, чтобы слой полимерной смеси был покрыт в радиальном направлении дополнительным слоем для улучшения показателей сопротивления покрышки проколам. В качестве такого дополнительного слоя могут быть использованы, например, слой текстильных или металлических упрочняющих элементов, текстильная или металлическая ткань, войлок и т. д.

Предпочтительно, чтобы по меньшей мере два верхних рабочих слоя имели разную осевую ширину, а разница между осевой шириной верхнего рабочего слоя, наиболее широкого по оси, и осевой шириной верхнего рабочего слоя, наименее широкого по оси, составляла от 10 до 30 мм.

Предпочтительно также, чтобы верхний рабочий слой наиболее широкий по оси был радиально ближе к центру, чем другие верхние рабочие слои.

Кроме того, согласно изобретению предпочтительно, чтобы осевая ширина верхних рабочих слоев, радиально смежных со слоем кольцеобразных упрочняющих элементов, была больше осевой ширины указанного слоя кольцеобразных упрочняющих элементов, и предпочтительно, чтобы указанные верхние рабочие слои, прилегающие к слою кольцеобразных упрочняющих элементов, были с одной и другой стороны экваториальной плоскости и в непосредственном осевом продолжении слоя кольцеобразных упрочняющих элементов соединены на осевой ширине, чтобы затем быть разделенными профилями из резиновой смеси по меньшей мере на остальной ширине, общей для указанных двух рабочих слоев.

Наличие такого соединения между верхними рабочими слоями, прилегающими к слою кольцеобразных упрочняющих элементов, позволяет, кроме того, уменьшить напряжение растяжения, действующее на кольцеобразные элементы, наиболее удаленные по оси и расположенные ближе всего к соединению.

Толщина разделяющих профилей между рабочими слоями, измеренная прямо на концах наименее широкого рабочего слоя, будет равна по меньшей мере двум миллиметрам, предпочтительно превышает 2,5 мм.

Предпочтительно, чтобы упрочняющие элементы по меньшей мере одного слоя кольцеобразных упрочняющих элементов являлись металлическими упрочняющими элементами, имеющими секущий модуль при удлинении 0,7%, составляющий от 10 до 120 ГПа, и максимальный касательный модуль меньше 150 ГПа.

Предпочтительно также, чтобы секущий модуль упрочняющих элементов при удлинении 0,7% меньше 100 ГПа и выше 20 ГПа, составлял от 30 до 90 ГПа и еще предпочтительнее меньше 80 ГПа.

Также предпочтительно, чтобы максимальный касательный модуль упрочняющих элементов был меньше 130 ГПа и еще предпочтительнее меньше 120 ГПа.

Указанные выше модули измерены по кривой зависимости растягивающего напряжения от удлинения, определенной с предварительным напряжением 20 МПа, приложенным к металлической части сечения упрочняющего элемента, причем растягивающее напряжение соответствует измеренному напряжению, приложенному к металлической части сечения упрочняющего элемента.

Модули этих же упрочняющих элементов могут быть измерены на кривой зависимости растягивающего напряжения от удлинения, определенного с предварительным напряжением 10 МПа, прикладываемым ко всему сечению упрочняющего элемента, причем растягивающее напряжение соответствует измеренному усилию, приложенному ко всему сечению упрочняющего элемента. Полное сечение упрочняющего элемента есть сечение составного элемента, состоящего из металла и резины, причем последняя, в частности, пропитывает упрочняющий элемент на стадии варки покрышки.

В соответствии с этой формулировкой относительно полного сечения упрочняющего элемента, упрочняющие элементы по меньшей мере одного слоя кольцеобразных упрочняющих элементов являются металлическими упрочняющими элементами, имеющими секущий модуль при удлинении 0,7%, составляющий от 5 до 60 ГПа, и максимальный касательный модуль меньше 75 ГПа.

Предпочтительно, чтобы секущий модуль упрочняющих элементов при удлинении 0,7% был меньше 50 ГПа и выше 10 ГПа, более предпочтительно составлял от 15 до 45 ГПа и еще более предпочти

- 4 014700 тельно был ниже 40 ГПа.

Также предпочтительно, чтобы максимальный касательный модуль упрочняющих элементов был меньше 65 ГПа и еще предпочтительнее меньше 60 ГПа.

Предпочтительно, чтобы упрочняющие элементы по меньшей мере одного слоя кольцеобразных упрочняющих элементов являлись металлическими упрочняющими элементами, имеющими кривую зависимости растягивающего напряжения от относительного удлинения, имеющую низкую крутизну для малых удлинений и по существу постоянную и высокую крутизну для повышенных удлинений. Такие упрочняющие элементы дополнительного слоя обычно называют бимодульными элементами.

Предпочтительно, чтобы, по существу, постоянная и высокая крутизна появлялась, начиная с относительного удлинения, составляющего от 0,1 до 0,5%.

Различные характеристики упрочняющих элементов, сформулированные выше, измерены на упрочняющих элементах, взятых с покрышек.

Упрочняющие элементы, наиболее приспособленные для реализации по меньшей мере одного слоя кольцеобразных упрочняющих элементов согласно изобретению, являются, например, системой формулы 21.23, структура которой есть 3х(0,26 + 6x0,23)4,4/6,6 88; данный крученый корд состоит из 21 элементарной проволоки формулы 3х(1+6), с тремя жилами, скрученными вместе, каждая из которых состоит из 7 проволок, причем одна проволока образует центральную жилу диаметром, равным 26/100 мм, и 6 навитых проволок диаметром, равным 23/100 мм. Такой корд имеет секущий модуль при 0,7%, равный 45 ГПа, и максимальный касательный модуль, равный 98 ГПа, измеренные по кривой зависимости растягивающего напряжения от удлинения, определенной при предварительном напряжении 20 МПа, приложенном к металлическому сечению упрочняющего элемента, причем растягивающее напряжение соответствует напряжению, приложенному к металлическому сечению упрочняющего элемента. Согласно кривой зависимости растягивающего напряжения от удлинения, определенной с предварительным напряжением 10 МПа, приложенным ко всему сечению упрочняющего элемента, причем растягивающее напряжение соответствует измеренному напряжению, приложенному ко всему сечению упрочняющего элемента, этот корд формулы 21.23 имеет секущий модуль при 0,7%, равный 23 ГПа, и максимальный касательный модуль, равный 49 ГПа.

Также другим примером упрочняющих элементов является система формулы 21.28, структура которого 3х(0,32 + 6x0,28)6,2/9,3 88. Этот корд имеет секущий модуль при 0,7%, равный 56 ГПа, и максимальный касательный модуль, равный 102 ГПа, измеренные по кривой зависимости растягивающего напряжения от удлинения, определенной при предварительном напряжении 20 МПа, приложенном к металлическому сечению упрочняющего элемента, причем растягивающее напряжение соответствует напряжению, приложенному к металлическому сечению упрочняющего элемента. Согласно кривой зависимости растягивающего напряжения от удлинения определенной при предварительном напряжении 10 МПа, приложенном ко всему сечению упрочняющего элемента, причем растягивающее напряжение соответствует напряжению, приложенному к всему сечению упрочняющего элемента, этот корд формулы 21.28 имеет секущий модуль при 0,7%, равный 27 ГПа, и максимальный касательный модуль, равный 49 ГПа.

Использование таких упрочняющих элементов по меньшей мере в одном слое кольцеобразных упрочняющих элементов позволяет, в частности, сохранить удовлетворительную жесткость слоя, в том числе после этапов формирования и варки в обычных процессах изготовления.

Целесообразно, чтобы кольцеобразные упрочняющие элементы были образованы из нерастяжимых металлических элементов и нарезаны с возможностью образования отрезков длиной намного меньшей, чем периметр наименее длинного слоя, но предпочтительно больше 0,1 указанного периметра, причем разрезы между отрезками должны быть смещены по оси относительно друг друга. Целесообразно также, чтобы модуль упругости при растяжении на единицу ширины дополнительного слоя был ниже измеренного в тех же условиях модуля упругости при растяжении для наиболее растяжимого верхнего рабочего слоя. Такой вариант реализации позволяет простым образом обеспечить слою кольцеобразных упрочняющих элементов модуль, который можно легко регулировать (выбором промежутков между отрезками одного и того же ряда), но в любом случае более низкий, чем модуль слоя, состоящего из таких же металлических элементов, но сплошных, причем модуль дополнительного слоя измерен на вулканизованном слое резаных элементов, взятых с покрышки.

Целесообразно также, чтобы кольцеобразные упрочняющие элементы являлись волнистыми металлическими элементами, а отношение а/λ (амплитуда волны к длине волны) не превышало 0,09. Предпочтительно, чтобы модуль упругости при растяжении на единицу ширины дополнительного слоя был ниже измеренного в тех же условиях модуля упругости при растяжении для самого растяжимого верхнего рабочего слоя.

Металлические элементы предпочтительно являются стальным кордом.

Для уменьшения растягивающих напряжений, действующих на кольцеобразные элементы, аксиально наиболее внешние, предпочтительно, чтобы угол, образованный с направлением вдоль окружности упрочняющими элементами верхних рабочих слоев, был меньше 30°, предпочтительно меньше 25°.

- 5 014700

Предпочтительно также, чтобы верхние рабочие слои содержали упрочняющие элементы, перекрещивающиеся от одного слоя к другому, составляющие с направлением вдоль окружности разные углы, в зависимости от осевого направления, а указанные углы были больше на внешних по оси краях слоев упрочняющих элементов, чем углы указанных элементов, измеренные на уровне окружной медианной плоскости. Такой вариант выполнения позволяет повысить жесткость по окружности в определенных зонах и, напротив, уменьшить в других зонах, в частности, чтобы уменьшить сжатие каркасной арматуры.

Предпочтительно также, чтобы верхняя арматура была снаружи по радиусу по меньшей мере одним дополнительным слоем, называемым защитным, из упрочняющих элементов, называемых упругими, ориентированных относительно направления по окружности под углом, составляющим от 10 до 45°, и в том же направлении, что и угол, образуемый нерастягивающимися элементами рабочего слоя, который радиально примыкает к нему.

Защитный слой может иметь ширину по оси, меньше осевой ширины наиболее широкого рабочего слоя. Указанный защитный слой может также иметь осевую ширину, больше осевой ширины наименее широкого рабочего слоя, и может покрывать края наименее широкого рабочего слоя и, в случае радиально вышележащего наименее широкого слоя, может быть соединен в осевом продолжении дополнительной арматуры с наиболее широким верхним рабочим слоем на осевой ширине, чтобы затем, аксиально наружу, быть отделенным от указанного наиболее широкого рабочего слоя профилями толщиной, равной по меньшей мере 2 мм. Защитный слой, образованный из упругих упрочняющих элементов, в указанном выше случае может быть с одной стороны практически отделенным от краев указанного наименее широкого рабочего слоя профилями толщиной существенно меньше, чем толщина профилей, разделяющих края двух рабочих слоев, а с другой стороны иметь осевую ширину меньше или больше осевой ширины наиболее широкого верхнего слоя.

Согласно любому из вариантов осуществления изобретения, упомянутых выше, верхняя арматура может также быть дополнена радиально внутри, между каркасной арматурой и рабочим слоем, по радиусу внутри, наиболее близким к указанной каркасной арматуре триангуляционным слоем нерастяжимых стальных упрочняющих элементов, составляющих с направлением вдоль окружности угол более 60°, в том же направлении, что и угол, образованный упрочняющими элементами слоя, радиально наиболее близкого к каркасной арматуре.

В дальнейшем изобретение поясняется описанием вариантов его осуществления со ссылками на сопровождающие фигуры чертежей, на которых фиг. 1 изображает вид структуры покрышки согласно одному из вариантов осуществления изобретения, фиг. 2 - вид структуры покрышки согласно второму варианту осуществления изобретения, фиг. 3 - вид структуры покрышки согласно третьему варианту осуществления изобретения.

Для облегчения понимания фигуры представлены не в масштабе. Фигуры показывают только половину вида симметричной покрышки, продолжающуюся симметрично относительно оси XX', который представляет срединную периферическую плоскость, или экваториальную плоскость, покрышки.

На фиг. 1 покрышка 1, размерами 315/60 В 22.5, имеет форм-фактор Н/8, равный 0,60, где Н обозначает высоту покрышки 1 на ее монтажном ободе, и 8 - ее максимальную ширину по оси. Указанная покрышка 1 содержит радиальную каркасную арматуру 2, закрепленную в двух закраинах, на фигуре не показанных. Каркасная арматура образована из единственного слоя металлического корда. Эта каркасная арматура 2 скреплена верхней арматурой 4, образованной из (изнутри наружу по радиусу) первого рабочего слоя 41, образованного из нерастяжимого металлического корда 11,35, нескрепленного, продолжающегося на всю ширину слоя, ориентированного под углом, равным 18°, слоя кольцеобразных упрочняющих элементов 42, образованных из стального корда 21x28, бимодульного типа, состоящего из двух частей 421, разделенных по оси друг от друга, второго рабочего слоя 43, образованного из нерастяжимого металлического корда 11,35, нескрепленного, продолжающегося на всю ширину слоя и ориентированного под углом, равным 2 6°, и перекрестным с металлическим кордом слоя 41, слоя резиновой смеси 5, имеющей модуль упругости, равный 6 МПа, защитного слоя 44, образованного из упругого металлического корда 18x23.

Сама верхняя арматура покрыта протектором 6.

Максимальная осевая ширина 8 покрышки равна 319 мм.

Осевая ширина Ь₄₁ первого рабочего слоя 41 равна 260 мм.

Осевая ширина Е₄₃ второго рабочего слоя 43 равна 245 мм. Разница между шириной Ь₄₁ и Е₄₃ равна 15 мм и, следовательно, составляет от 10 до 30 мм в соответствии с изобретением. Два рабочих слоя 41, 43 соединены на ширине Бе. равной 70 мм и, таким образом, большей чем 3,5% от 8.

Что касается полной осевой ширины Е₁₃ слоя кольцеобразных упрочняющих элементов 42, она составляет 200 мм, причем каждая из частей 421 имеет ширину по оси Ь₄₂₁, равную 50 мм и, таким образом, меньше 45% от 8.

- 6 014700

Расстояние Ь1, отделяющее две части 421, равно 105 мм.

Ширина Ь₅ слоя резиновой смеси равна 100 мм и, таким образом, по существу равна расстоянию Ы, разделяющему две части 421.

Последний верхний слой 44, называемый защитным, имеет ширину Ь₄₄, равную 180 мм.

На фиг. 2 покрышка 1 отличается от показанной на фиг. 1 тем, что два рабочих слоя 41 и 43 соединены, с каждой стороны экваториальной плоскости и по оси в продолжение слоя кольцеобразных упрочняющих элементов 42, на осевой ширине I: корды первого рабочего слоя 41 и корды второго рабочего слоя 43, на осевой ширине соединения I этих двух слоев отделены друг от друга радиально слоем резины, толщина которого минимальна и соответствует удвоенной толщине резинового слоя, прокатанного с металлическим кордом 11.35, незакрепленным, с которым образован каждый рабочий слой 41, 43, то есть равна 0,8 мм. На остальной общей ширине двух рабочих слоев два рабочих слоя 41, 43 разделены резиновым профилем, не показанным на фигуре, причем толщина указанного профиля растет в направлении от осевого края зоны соединения к концу наименее широкого рабочего слоя. Указанный профиль предпочтительно имеет достаточную ширину, чтобы вмещать в радиальном направлении край наиболее широкого рабочего слоя 41, который в этом случае является рабочим слоем, наиболее близким по радиусу к каркасной арматуре.

На фиг. 3 покрышка 1 отличается от изображенной на фигуре 1 тем, что она содержит дополнительный слой упрочняющих элементов 45, называемый триангуляционным, с шириной по существу равной ширине рабочего слоя 43. Упрочняющие элементы этого слоя 45 образуют угол примерно 60° с направлением вдоль окружности и ориентированы в том же направлении, что и упрочняющие элементы рабочего слоя 41. Этот слой 45 позволяет, в частности, облегчить противодействие усилиям поперечного сжатия, объектом которого является совокупность упрочняющих элементов в верхней зоне покрышки.

Покрышки, полученные согласно изобретению в соответствии с фиг. 1, испытывались и сравнивались с такими же контрольными покрышками, но полученными в соответствии с обычной сборкой.

Контрольная покрышка содержит слой кольцеобразных упрочняющих элементов, продолжающихся на всю ширину и, таким образом, между верхними рабочими слоями не имеется соединения.

Первые испытания на усталостную прочность проводили, оснащая одинаковые транспортные средства каждой из покрышек и заставляя каждый автомобиль двигаться по прямой линии, причем покрышки подвергались нагрузкам, превышающим номинальную нагрузку, чтобы ускорить испытания.

Автомобили оказывали нагрузку на покрышку в 4000 кг.

Другие испытания на усталостную прочность были осуществлены на машине для испытаний, прикладывающей к покрышкам нагрузку и угол сноса. Испытания были проведены на покрышках по изобретению с нагрузкой и углом сноса, идентичными применяющимся к контрольным покрышкам.

Проведенные испытания показали, что расстояние, пройденное во время каждого эксперимента, было по существу идентичным для покрышек по изобретению и контрольных покрышек. Таким образом, представляется, что в отношении усталостной прочности покрышки по изобретению имеют по существу эквивалентные рабочие характеристики, что и контрольные покрышки.

Наконец, другие испытания на пробег были проведены на неасфальтированных дорогах, имеющих рельеф, моделирующий присутствие щебня, особенно агрессивного для протекторов покрышек.

Испытания показали, что после одинакового пробега покрышки согласно изобретению имели менее значительные дефекты, чем контрольные покрышки, имеющие неустранимые дефекты.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Покрышка с радиальной каркасной арматурой, содержащая верхнюю арматуру, образованную по меньшей мере из двух верхних рабочих слоев нерастяжимых упрочняющих элементов, перекрещивающихся от одного слоя к другому, образуя с направлением вдоль окружности углы, составляющие от 10 до 45°, причем арматура в радиальном направлении покрыта протектором, причем указанный протектор соединен с двумя закраинами посредством двух боковых краев, а верхняя арматура содержит по меньшей мере один слой кольцеобразных упрочняющих элементов, размещенных по радиусу между двумя верхними рабочими слоями, отличающаяся тем, что по меньшей мере один слой кольцеобразных упрочняющих элементов имеет осевую ширину больше 0,5x8 и образован из двух частей, отделенных по оси друг от друга, причем по оси между двумя частями слоя кольцеобразных упрочняющих элементов, два верхних рабочих слоя соединены на осевой ширине, превышающей 0,035x8.
2. Покрышка по п.1, отличающаяся тем, что осевая ширина двух частей, составляющих слой кольцеобразных упрочняющих элементов, меньше 0,45x8.
3. Покрышка по одному из пп.1 или 2, отличающаяся тем, что расстояние по оси, разделяющее аксиально внутренние края каждой из частей, составляющих слой кольцеобразных упрочняющих элементов, больше 0,15x8.
4. Покрышка по одному из пп.1-3, отличающаяся тем, что по меньшей мере один слой полимерной смеси с осевой шириной меньше расстояния по оси, разделяющего две части слоя кольцеобразных упрочняющих элементов, находится снаружи смежного рабочего слоя и слоя кольцеобразных упрочняю

- 7 014700 щих элементов.
5. Покрышка по п.4, отличающаяся тем, что слой полимерной смеси проложен между двумя частями слоя кольцеобразных упрочняющих элементов.
6. Покрышка по п.4 или 5, отличающаяся тем, что слой полимерной смеси имеет модуль упругости меньше 15 МПа.
7. Покрышка по одному из пп.4-6, отличающаяся тем, что слой полимерной смеси радиально покрыт дополнительным слоем.
8. Покрышка по одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что по меньшей мере два верхних рабочих слоя имеют разную осевую ширину, причем разность между осевой шириной верхнего рабочего слоя, наиболее широкого по оси, и осевой шириной верхнего рабочего слоя, наименее широкого по оси, составляет от 10 до 30 мм.
9. Покрышка по п.8, отличающаяся тем, что верхний рабочий слой, наиболее широкий по оси, радиально находится внутри других верхних рабочих слоев.
10. Покрышка по одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что осевая ширина верхних рабочих слоев, примыкающих радиально к слою кольцеобразных упрочняющих элементов, больше осевой ширины указанного слоя кольцеобразных упрочняющих элементов.
11. Покрышка по п.10, отличающаяся тем, что верхние рабочие слои, соседние со слоем кольцеобразных упрочняющих элементов с обеих сторон экваториальной плоскости и в непосредственном продолжении по оси слоя кольцеобразных упрочняющих элементов, соединены на осевой ширине с возможностью последующего разъединения профилями из резиновой смеси по меньшей мере на остальной общей ширине двух указанных рабочих слоев.
12. Покрышка по одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что упрочняющие элементы по меньшей мере одного слоя кольцеобразных упрочняющих элементов являются металлическими упрочняющими элементами, имеющими секущий модуль при удлинении 0,7%, составляющий от 10 до 120 ГПа, и максимальный касательный модуль меньше 150 ГПа.
13. Покрышка по п.12, отличающаяся тем, что секущий модуль упрочняющих элементов при удлинении 0,7% меньше 100 ГПа, предпочтительно выше 20 ГПа, еще предпочтительнее составляет от 30 до 90 ГПа
14. Покрышка по одному из пп.12 или 13, отличающаяся тем, что максимальный касательный модуль упрочняющих элементов составляет меньше 130 ГПа и предпочтительно меньше 120 ГПа.
15. Покрышка по одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что упрочняющие элементы по меньшей мере одного слоя кольцеобразных упрочняющих элементов являются металлическими упрочняющими элементами, имеющими кривую зависимости растягивающего напряжения от относительного удлинения, имеющую низкую крутизну для малых удлинений и, по существу, постоянную и высокую крутизну для больших удлинений.
16. Покрышка по одному из пп.1-11, отличающаяся тем, что упрочняющие элементы по меньшей мере одного слоя кольцеобразных упрочняющих элементов являются металлическими упрочняющими элементами, разрезанными с возможностью формирования отрезков длиной меньше периметра наименее длинного слоя, но больше 0,1 указанного периметра, причем разрезы между отрезками смещены по оси относительно друг друга, причем модуль упругости при растяжении на единицу ширины дополнительного слоя предпочтительно ниже измеренного в тех же условиях модуля упругости при растяжении для наиболее растяжимого верхнего рабочего слоя.
17. Покрышка по одному из пп.1-11, отличающаяся тем, что упрочняющие элементы по меньшей мере одного слоя кольцеобразных упрочняющих элементов являются волнистыми металлическими упрочняющими элементами, причем отношение а/λ амплитуды волны к длине волны λ не превышает 0,09, модуль упругости при растяжении на единицу ширины дополнительного слоя предпочтительно ниже измеренного в тех же условиях модуля упругости при растяжении для самого растяжимого верхнего рабочего слоя.
18. Покрышка по одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что угол, образуемый упрочняющими элементами верхних рабочих слоев с направлением вдоль окружности, меньше 30° и предпочтительно меньше 25°.
19. Покрышка по одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что верхние рабочие слои содержат упрочняющие элементы, перекрещивающиеся от одного слоя к другому, составляя с направлением вдоль окружности различные углы в зависимости от осевого направления.
20. Покрышка по одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что верхняя арматура дополнена радиально наружу по меньшей мере одним дополнительным слоем, называемым защитным, из упрочняющих элементов, называемых упругими, ориентированными относительно направления вдоль окружности под углом, составляющим от 10 до 45°, и в том же направлении, что и угол, образованный нерастяжимыми элементами рабочего слоя, который примыкает к нему по радиусу.
21. Покрышка по одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что верхняя арматура дополнительно содержит триангуляционный слой, образованный из металлических упрочняющих элементов, составляющих с направлением вдоль окружности углы, превышающие 60°.