EA015076B1 - Дополнительное усиление боковины для шины автомобиля большой грузоподъёмности - Google Patents

Abstract

Шина 1, включающая в себя радиальное усиление каркаса 2, установленное радиально на внешней стороне посредством усиления короны 31, причем усиление каркаса 2 образуется множеством металлических усиливающих элементов 21, причем шина 10 включает в себя две боковины 1, причем по меньшей мере одна из боковин включает в себя дополнительное усиливающее усиление 5, причем эта шина отличается тем, что дополнительное усиление 5 включает в себя в направлении вдоль окружности на шине множество первых частей 51 и множество вторых частей 52, которые обладают сопротивлением разрыву, то есть силами, которые представляют собой разрыв на единицу ширины усиления, которые являются такими, чтобы сопротивление разрыву вторых частей 52 было ниже, чем сопротивление разрыву первых частей, причем первые части 51 и вторые части располагаются так, чтобы чередоваться в направлении вдоль окружности.

Description

Изобретение относится к шинам, которые имеют металлическое усиление каркаса, и, в частности к тому, как подобные шины усиливаются на своих боковинах.

Обычно шины, предназначенные для применения на автомобилях большой грузоподъемности, включают в себя усиление каркаса, образованное, по меньшей мере, из одного слоя металлических усиливающих элементов, покрытых резиновым материалом, причем это усиление дополнительно обеспечивает выдерживания внутреннего давления накачивания шины. Это усиление каркаса закрепляется своими концами на бортах шины, которые предназначены для вхождения в контакт с гнездами установочного обода. Усиление каркаса можно прочно закрепить посредством завертывания его вокруг кольцевого бортового усиления, такого как бортовая проволока. Считается, что усиление каркаса является радиальным в этом документе, если усиливающие элементы, из которых он изготовлен, образуют средний угол, превышающий 75°, с направлением вдоль окружности.

Кроме того, шина включает в себя радиально за пределами бортов зоны боковин, которые испытывают циклические колебания по кривизне в ходе качения каждый раз, когда они входят в контакт с поверхностью дороги. Усиление каркаса также устанавливается с помощью усиления короны, как правило, образованного из нескольких слоев усиливающих элементов, пересекающих друг друга, причем это усиление короны само радиально устанавливается на внешней стороне посредством протектора, предназначенного для вхождения в контакт с дорожным полотном по мере движения шины.

В ходе движения боковины шины и, следовательно, усиление каркаса подвергаются циклическим колебаниям по кривизне. Эти циклические изгибающие напряжения в усиливающих элементах усиления каркаса увеличиваются, когда из шины частично или даже полностью выкачан воздух: с одной стороны, увеличивается амплитуда между максимальным радиусом кривизны и минимальным радиусом кривизны, и с другой стороны, уменьшается значение минимального радиуса кривизны.

Этот механизм, например, может начать действовать, если шины применяются последовательно, когда из одной из шин частично или полностью выкачан воздух, а другие остаются накачанными. Когда это происходит, усиление каркаса шины, из которой выкачан воздух, подвергается низкому или нулевому напряжению, обусловленному отсутствием давления накачивания, в то же время подвергаясь колебаниям по кривизне. Эти интенсивные изгибающие циклы, тогда как усиливающие элементы усиления каркаса не напряжены, генерируют усталость в металлических усиливающих элементах усиления каркаса.

Эта усталость металлических усиливающих элементов уменьшает их сопротивление разрыву при растяжении и может привести к разрыву шины, когда ее повторно накачивают до ее номинального давления, особенно после ремонта. Эта проблема известна под названием линейная трещина. Разрыв сопровождается разрушением, распространяющимся на более короткую или более длинную длину окружности на одной из боковин. В случае этого разрыва по шине распространяется волна избыточного давления.

Настоящее изобретение не стремится снизить усталость в металлических усиливающих элементах, а скорее ограничить волну избыточного давления, которая происходит в результате разрыва во время повторного накачивания шины, усиление каркаса которой может испытывать усталость его металлических усиливающих элементов.

Одной из целей этого изобретения является ограничение избыточного давления в шине, которое происходит в результате выделения энергии по мере распространения разрушения усиления каркаса.

С этой целью согласно изобретению создана шина, включающая в себя радиальное усиление каркаса, установленное радиально на внешней стороне усиления короны, причем усиление каркаса образовано множеством металлических усиливающих элементов, покрытых покрывающим материалом на основе резины и образующих угол, по меньшей мере, превышающий 75° с направлением вдоль окружности, причем шина дополнительно включает в себя борта для контакта с установочным ободом, причем усиление каркаса прикрепляется к этим бортам. Шина включает в себя две боковины, каждая из которых проходит между бортом и короной, причем по меньшей мере одна из боковин включает в себя дополнительное усиливающее усиление. Дополнительное усиление включает в себя в направлении вдоль окружности множество первых частей и множество вторых частей, которые обладают сопротивлениями разрыву, то есть силами, которые представляют собой разрыв на единицу ширины усиления, которые являются такими, что сопротивление разрыву вторых частей является ниже, чем сопротивление разрыву первых частей, причем первые части и вторые части располагаются так, чтобы они чередовались в направлении вдоль окружности. Разрывная сила на единицу ширины усиления соответствует силе, которую нужно приложить в данном направлении и к единице ширины для того, чтобы вызвать разрушение указанного усиления по существу под прямыми углами к направлению приложенной силы.

В соответствии с этим изобретением дополнительное усиление, которое включает в себя последовательность первых частей и последовательность вторых частей с различными сопротивлениями разрыву, образует тип барьера для распространения разрушения усиливающих элементов усиления каркаса в направлении вдоль окружности посредством ограничения общей длины окружности отверстия. Было обнаружено, что посредством значительного уменьшения длины окружности отверстия в боковине шины возможно понизить эффект «взрыва», получаемый при разрыве шины.

- 1 015076

Предпочтительно дополнительное усиление проходит по меньшей мере в одной из боковин между точкой, расположенной радиально на внутренней стороне крайней по оси точки профиля усиления каркаса шины, установленной на ее установочном ободе и накаченной до своего рабочего давления, и точкой, расположенной вблизи осевого конца усиления короны. Эта боковина предпочтительно располагается на внешней стороне автомобиля, на который устанавливается шина.

В предпочтительной альтернативной форме варианта осуществления изобретения дополнительное усиление образуется посредством слоя текстильных усиливающих элементов, способного выдерживать циклы изгибов, которым подвергается усиление каркаса; причем который способен выдерживать циклы изгибов означает, что эти усиливающие элементы более или менее сохраняют свое сопротивление разрыву в первоначальном состоянии. Для образования первых частей с большим сопротивлением разрыву можно применять текстильные усиливающие элементы с более высоким сопротивлением разрыву, чем текстильные усиливающие элементы вторых частей. Эти текстильные усиливающие элементы могут быть направленными в меридиональном направлении, то есть на плоскости, содержащей ось вращения шины, или альтернативно в любом другом направлении.

В другой предпочтительной альтернативной форме варианта осуществления изобретения дополнительное усиление включает в себя только множество первых частей, каждая из которых образована слоем текстильных усиливающих элементов, не соединенных друг с другом в направлении вдоль окружности. Текстильные усиливающие элементы располагаются на шине радиально, то есть в направлении, которое образует угол, равный 90° с направлением вдоль окружности на шине. Расстояние между двумя первыми частями соответствует второй части с нулевым сопротивлением разрыву. Эти вторые части не включают в себя усиливающие элементы или они даже не содержат никакой резиновой смеси. Эта альтернативная форма варианта осуществления особенно благоприятно подходит к случаям, в которых первые части включают в себя металлические усиливающие элементы.

В другой альтернативной форме варианта осуществления вторые части можно получить из той же резиновой смеси, что и для первых частей для того, чтобы сделать более легким наложение дополнительного усиления при изготовлении шины.

В другой альтернативной форме варианта осуществления дополнительным усилением является слой, изготовленный из резиновой смеси, усиленной текстильными усиливающими элементами, параллельными друг другу, причем эти текстильные усиливающие элементы вырезаются в, по меньшей мере, одной точке вдоль их длины на множестве областей указанного слоя. Под областью в данном документе подразумевается, что на данной ширине слоя, соответствующей ширине указанной области (и измеренной под прямыми углами к усиливающим элементам дополнительного усиления), усиливающие элементы все вырезаются таким образом, чтобы создать в дополнительном усилении вторую часть с низким сопротивлением разрыву. Предпочтительно по меньшей мере один вырез, выполненный в усиливающем элементе, располагается таким образом, чтобы располагаться на боковине шины в области боковины, которая соответствует крайней по оси точке усиления каркаса (наружу по оси считается со ссылкой на внутреннюю полость шины) или даже радиально наружу от этой точки.

Можно также обеспечить дополнительное усиление, чтобы усилить вторые части с низким сопротивлением разрыву, применяя прерывистые усиливающие элементы. Эти неоднородности можно легко получить, как только сделано дополнительное усиление с непрерывными усиливающими элементами посредством вырезания каждого из усиливающих элементов в нескольких точках для составления вторых частей.

В другой альтернативной форме варианта осуществления дополнительным усилением является слой, полученный из резиновой смеси, усиленный последовательностью усиливающих элементов различных типов с различными сопротивлениями разрыву, причем эти усиливающие элементы располагаются, по существу, параллельно друг другу. Усиливающие элементы одного типа группируются таким образом, чтобы составлять части подходящей средней длины окружности. Эти части с различным сопротивлением разрыву располагаются альтернативно в направлении вдоль окружности.

Предпочтительно текстильные усиливающие элементы дополнительного усиления выбирают из полиамидных или арамидных усиливающих элементов: они также могут представлять собой усиление смешанного типа, то есть образованного с помощью по меньшей мере двух текстильных кордов различных типов.

В то время как дополнительное усиление можно расположить на одной стороне усиления каркаса настолько легко, насколько это можно сделать на другой, тем не менее может быть преимущественным для него быть расположенным аксиально или радиально на внешней стороне усиления каркаса (следовательно, усиление каркаса находится между дополнительным усилением и внутренней полостью шины, на которой действует давление накачивания шины). Также можно обеспечить утолщающий материал между усилением каркаса и дополнительным усилением.

Во всех представленных альтернативных формах, которые применяют усиливающие элементы, для этих усиливающих элементов дополнительного усиления преимущественным является получение на шине угла в 90° или немного от него отличающегося (то есть по меньшей мере 80°) с направлением

- 2 015076 вдоль окружности.

Другие отличительные признаки и преимущества изобретения будут очевидны после прочтения последующего описания, представленного со ссылкой на прилагаемые чертежи, которые посредством неограниченных примеров иллюстрируют некоторые варианты осуществления изобретения.

На чертежах:

фиг. 1 - частичный вид боковины шины с радиальным усилением каркаса после испытания на разрыв;

фиг. 2 - вид меридионального сечения шины в соответствии с предшествующим уровнем техники; фиг. 3 - вид меридионального сечения шины в соответствии с изобретением;

фиг. 4 - частичный вид боковины шины фиг. 3;

фиг. 5 - частичный вид боковины шины фиг. 3 после испытания на разрыв;

фиг. 6 - вид альтернативной формы дополнительного усиления;

фиг. 7 - вид другой альтернативной формы дополнительного усиления;

фиг. 8 - вид другой альтернативной формы дополнительного усиления и фиг. 9 - вид другой альтернативной формы дополнительного усиления.

Шина 10 размером 315/80 К 22,5, показанная на меридиональном сечении на фиг. 2, то есть на плоскости участка, содержащего ось вращения шины, включает в себя боковины 1 на каждой стороне короны 3, причем каждая боковина 1 заканчивается на бортах 4, предназначенных для контакта с установочным ободом (на этом чертеже не показано). Эта шина усилена усилением 2 каркаса, которое само образуется из множества усиливающих элементов 21, направленных таким образом, чтобы образовать угол в 90° с направлением вдоль окружности (направлением, которое перпендикулярно плоскости фиг. 2). Усиливающие элементы 21 усиления каркаса представляют собой совокупность 19 нитей диаметром 0,18 мм без полосы вокруг усиливающих элементов. Усиление каркаса проходит в корону 3 и устанавливается радиально на внешней стороне посредством усиления 31 короны; причем усиление каркаса проходит в боковины 1 и заканчивается с креплением в бортах 4.

Для этого размера шины объем внутренней полости, то есть объем, содержащий давление накачивания, составляет 140 л.

Фиг. 1 частично показывает одну из боковин 1 шины, показанной на фиг. 2 после того, как ее подвергли испытанию на разрыв. Это испытание состоит в установке шины на колесо и накачивании этой шины до тех пор, пока она не разорвется, при этом предварительно вырезают усиливающие элементы 21 каркаса по длине Ь окружности от 30 до 80 мм (измеренные по существу в крайней по оси точке шины). В ходе этого испытания измеряют давление разрыва и акустическое давление на расстоянии 1 мм от шины. После испытания измеряют длину окружности отверстия 22 на боковине шины.

В этом частном случае шины размером 315/80 К 22,5, для которой вырезанная зона имеет длину Ь окружности, равную 30 мм, измеренное акустическое давление достигает значения в 4,5 бар для давления разрыва в 14 бар. Длина окружности отверстия после разрыва равна 550 мм. В другом частном случае с применением шины такого же размера, для которой вырезанная зона имеет длину Ь окружности, равную 80 мм, измеренное акустическое давление достигает значения в 3,5 бар для давления разрыва в 9 бар. Длина окружности отверстия после разрыва равна 450 мм.

В соответствии с одной альтернативной формой шины 10 в соответствии с изобретением, показанной на фиг. 3, каждая боковина 1 включает в себя на внешней стороне усиления каркаса дополнительное усиление 5. Это дополнительное усиление проходит на радиальное расстояние Н в плоскости фиг. 3 на каждой стороне точки Е усиления каркаса, которая представляет собой аксиальную крайнюю точку, когда шину накачивают до ее номинального давления. Это дополнительное усиление заканчивается рядом с усилением 31 короны.

Фиг. 4 показывает боковину 1 шины 10, показанную в поперечном сечении на фиг. 3. Дополнительное усиление 5, показанное на фиг. 4, формируется как слой, включающий в себя последовательность первых частей 51 шириной Ьа и последовательность вторых частей 52 шириной ЬЬ, причем эти части располагаются с чередованием (за первой частью 51 следует вторая часть 52). Первые части 51 и вторые части 52 по существу сохраняют свои соответствующие ширины Ьа, ЬЬ на радиальных крайних внутренних точках. Первые части 51 обладают сопротивлением разрыву при воздействии усилия в направлении усиливающих элементов, которое превышает сопротивление разрыву вторых частей 52 в том же направлении. В данном документе сопротивление разрыву означает усилие разрыва в деканьютонах (даН) на единицу длины в дециметрах (дм) (сопротивление разрыву усиления, усиленного с помощью усиливающих элементов по существу равно сопротивлению разрыву каждого усиливающего элемента, умноженного на количество усиливающих элементов на дециметре).

Каждую первую часть 51 с высоким сопротивлением разрыву изготавливают из резинового материала, усиленного совместно параллельными кордами. Корды располагаются таким образом, чтобы получить при изготовлении усиления, 80 кордов на дециметр. Корды изготавливают из арамида 330*2230/230, и они обладают индивидуальным сопротивлением разрыву порядка 100 даН.

Каждая первая часть 51 имеет среднюю ширину, равную 25 мм.

Один дециметр слоя содержит приблизительно 80 усиливающих элементов на дециметр (дм); эти

- 3 015076 части А, следовательно, обладают сопротивлением разрыву Рта, равным 8000 даН/дм.

Каждая вторая часть 52 шириной в 50 мм формируется с применением такой же резиновой смеси, как смесь, которая соединяет усиления первых частей 51, но без какого-либо усиливающего элемента. Сопротивление разрыву вторых частей составляет намного ниже, чем сопротивление разрыву первых частей, так как является, по существу, равным сопротивлению разрыву резиновой смеси, то есть 20 даН/дм для одинаковых значений толщины.

На боковине 1 шину получают для испытания на разрыв, описанного выше, посредством вырезания усиливающих элементов усиления каркаса по длине окружности, равной 80 мм. Этот вырез сделан для ряда шин так, чтобы вырезы располагались рядом способов по отношению к первым и вторым частям дополнительного усиления 5.

Фиг. 5 показывает один из полученных результатов и первоначальный вырез, воздействующий на первую часть 51 и частично воздействующий на две вторые части 52. Как только шина разорвалась, можно видеть, что отверстие 25 на боковине имеет длину Ьг окружности менее чем 150 мм. Дополнительно можно отметить, что избыточное давление во время разрыва изменилось от 10 бар для шины такого же размера без дополнительного усиления до ниже 1 бар для шины в соответствии с изобретением.

В качестве предпочтения сопротивление разрыву первых частей 51 равно по меньшей мере 3000 даН/дм и более предпочтительно равно по меньшей мере 5000 даН/дм для шины, предназначенной для установки на автомобиль большой грузоподъемности.

В качестве предпочтения сопротивление разрыву вторых частей 51 самое большее равно 300 даН/дм и более предпочтительно самое большее равно 100 даН/дм.

Для специалиста просто адаптировать изобретение, чтобы оно подходило к размерам шин для обычных автомобилей большой грузоподъемности, зная, что в качестве предпочтения ширина части более низкого сопротивления разрыву изменяется от 20 до 60 мм и более предпочтительно от 30 до 40 мм.

Кроме того, для обычных интервалов шин для автомобилей большой грузоподъемности целесообразно выбирать в комбинации со значениями сопротивления разрыву, данными выше, значения ширины, которые являются такими, что сумма ширин первой части и второй части равна, по меньшей мере, 40 мм и самое большее равна 80 мм, насколько возможно, в проведенном испытании, которое состоит в вырезании большой доли усиливающих элементов усиления каркаса по ширине Ь, равной 80 мм, для получения длины отверстия боковины при разрыве менее чем 150 мм и таким образом ограничения избыточного давления на расстоянии в 1 м до значения ниже 1 бар.

Фиг. 6, 7, 8 и 9 показывают альтернативные формы варианта осуществления дополнительного усиления для осуществления изобретения.

Дополнительное усиление 56, показанное на фиг. 6, образуется в слое перекрещенной ткани (нити основы и утка пересекают друг друга), нити которой изготавливают так, чтобы получить угол в 45° с основным направлением XX' указанного усиления. Множество отверстий 560 выбиваются из ткани равномерно в направлении XX' ткани, которая предназначена для наложения по кругу на шине. Таким образом, создаются первые части 561 шириной Ьа между отверстиями 560 и вторые части 562, покрывающими отверстия 560 шириной ЬЬ.

Дополнительное усиление 57, показанное на фиг. 7, включает в себя множество первых частей 571 и множество вторых частей 572, расположенных с чередованием. Первые части 571 усилены усиливающими элементами 5711, а вторые части 572 усилены усиливающими элементами 5722. Усиливающие элементы 5711 обладают разрывающим усилием, превышающим разрывающее усилие усиливающих элементов 5722. Интервал, с которым пролегают усиливающие элементы, является одинаковым для первых и вторых частей.

Дополнительное усиление 58, показанное на фиг. 8, включает в себя множество первых частей 581 и множество вторых частей 582, расположенных с чередованием в направлении XX'. Первые части 581 и вторые части 582 усиливают одинаковыми усиливающими элементами 580, которые пролегают с различными интервалами на указанных частях. Интервал пролегания на вторых частях 582 намного превышает интервал пролегания усиливающих элементов на первых частях 581.

Дополнительное усиление 59, показанное на фиг. 9, включает в себя множество первых частей 591 и множество вторых частей 592, расположенных с чередованием. Первые части 591 и вторые части 592 усилены одинаковыми усиливающими элементами 590, которые пролегают с идентичными интервалами на указанных частях. До введения этого дополнительного усиления в шину делают множество разрезов 593 вдоль усиливающих элементов вторых частей так, чтобы они обладали сопротивлением разрыву при растяжении в направлении усиливающих элементов, которое является намного ниже, чем сопротивление разрыву первых частей 591.

Преимущественно, количество усиливающих элементов в дополнительном усилении на дециметр в первых частях составляет более чем 90 усиливающих элементов, предпочтительно более чем 110 усиливающих элементов. Также расстояние между двумя усиливающими элементами составляет менее чем 0,5 мм и предпочтительно менее чем 0,3 мм или равное 0,3 мм.

Во всех описанных примерах дополнительно усиление может проходить на каждой стороне боковин до такой степени, что оно пролегает под или над усилением короны и в борта.

- 4 015076

Схема изобретения является особенно выгодной, когда шина обладает большим объемом внутренней полости, связанной с высоким уровнем давления накачивания, как в случае шин для автомобилей большой грузоподъемности, аэропланов и заводских и сельскохозяйственных транспортных средств.

Claims (8)

1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

   1. Шина (1), включающая в себя радиальное усиление (2) каркаса, установленное радиально на внешней стороне посредством усиления (31) короны, причем усиление (2) каркаса образовано множеством металлических усиливающих элементов (21), покрытых резиновым покрывающим материалом и образующих угол, по меньшей мере, превышающий 75° с направлением вдоль окружности, причем шина дополнительно включает в себя борта (4) для контакта с установочным ободом, при этом усиление (2) каркаса прикреплено к этим бортам, причем шина (10) включает в себя две боковины (1), каждая из которых проходит между бортом (4) и короной (3), причем по меньшей мере одна из боковин включает в себя дополнительное усиливающее усиление (5), отличающаяся тем, что дополнительное усиление (5) включает в себя в направлении вдоль окружности множество первых частей (51) и вторых частей (52), которые обладают сопротивлением разрыву, то есть силами, которые представляют собой разрыв на единицу ширины усиления и которые являются такими, чтобы сопротивление разрыву вторых частей (52) было ниже, чем сопротивление разрыву первых частей, при этом первые части (51) и вторые части расположены так, чтобы чередоваться в направлении вдоль окружности.
2. 2. Шина (10) по п.1, отличающаяся тем, что дополнительное усиление (5) вытягивается по меньшей мере на одной из боковин, по меньшей мере, между точкой, расположенной радиально на внутренней стороне аксиальной крайней точки (Е) профиля усиления каркаса шины, установленной на своем установочном ободе и накаченной до своего рабочего давления, и точкой, расположенной на окрестности аксиального конца усиления короны (31).
3. 3. Шина (10) по п.2, отличающаяся тем, что дополнительное усиление (5) располагается аксиально и радиально на внешней стороне усиления каркаса.
4. 4. Шина (10) по одному из пп.1-3, отличающаяся тем, что дополнительное усиление (5) предоставляется на ее первых частях с помощью множества текстильных усиливающих элементов, расположенных в направлении, которое создает на шине угол, равный 90°, с направлением вдоль окружности.
5. 5. Шина по одному из пп.1-4, отличающаяся тем, что сопротивление разрыву первых частей, по меньшей мере, равно 3000 даН/дм.
6. 6. Шина по одному из пп.1-4, отличающаяся тем, что сопротивление разрыву вторых частей самое большее равно 300 даН/дм.
7. 7. Шина по п.4, отличающаяся тем, что усиливающие элементы первых частей дополнительного усиления (5), которые обладают большим сопротивлением разрыву, выбирают из текстильных усиливающих элементов полиамидного или арамидного типа или смешанных элементов, образованных, по меньшей мере, с помощью двух усиливающих элементов различных типов.
8. 8. Шина по одному из пп.1-7, отличающаяся тем, что вторые части дополнительного усиления (5) включают в себя множество прерывистых усиливающих элементов, причем эти усиливающие элементы пролегают в радиальном направлении.