EA015413B1

EA015413B1 - Шина для большегрузного транспортного средства

Info

Publication number: EA015413B1
Application number: EA201070377A
Authority: EA
Inventors: Жан Ку; Франсуа Барбарэн
Original assignee: Сосьете Де Текноложи Мишлен; Мишлен Решерш Э Текник С.А.
Priority date: 2007-09-20
Filing date: 2008-09-16
Publication date: 2011-08-30
Also published as: DE602008004566D1; CN101801690A; BRPI0816435A2; EP2195177B1; US20100300598A1; JP2010538911A; EP2195177A1; WO2009037254A1; FR2921304A1; EA201070377A1; ATE495032T1; CN101801690B; FR2921304B1

Abstract

Предложена шина (10) для большегрузного транспортного средства, по меньшей мере в одном из бортов которой удовлетворяются следующие три условия (А)-(С): (А) угол, образованный между прямой линией L1 и осевым направлением, больше или равен 30° и меньше или равен 60°; (В) минимальное расстояние D между выходящим участком каркасного слоя и свободным концом завернутого участка каркасного слоя меньше или равно 50% максимального расстояния Dмежду выходящим участком и завернутым участком каркасного слоя; и (С) шина также содержит аксиально рядом с каркасным слоем дополнительный упрочняющий слой (80), в котором угол, образованный между прямой линией L2 и аксиальным направлением, больше или равен 60°, а угол, образованный между прямой линией L3 и осевым направлением, меньше или равен 30°.

Description

Область техники

Настоящее изобретение относится к шинам для транспортных средств промышленного назначения, способных перевозить тяжелые грузы, таких как большегрузные транспортные средства. Более конкретно, оно относится к конструкции борта для таких шин, улучшающего их износостойкость.

Уровень техники

Борт шины является той частью шины, которая обеспечивает механическое соединение между шиной и колесом, на котором шина смонтирована, и которая передает крутящий и тормозной момент. Он обычно содержит кольцевую упрочняющую структуру (например, бортовую проволоку), которая прижимает шину к ободу колеса. Соединение между короной шины и бортом обеспечивается усилением каркаса, которое закрепляется на кольцевой упрочняющей структуре, например, посредством заворота усиления вокруг кольцевой упрочняющей структуры. Затем пространство между усилением каркаса (или более конкретно его входящим участком, то есть тем участком усиления каркаса, который проходит между короной и кольцевой упрочняющей структурой) и тем участком усиления каркаса, который завернут вокруг кольцевой упрочняющей структуры (и который в дальнейшем будет называться завернутым участком), заполняют жесткой резиновой смесью, которая обычно называется бортовым наполнителем. Термин резиновая смесь означает резиновое соединение, содержащее, по меньшей мере, эластомер и наполнитель.

Борт образует часть участков, которые являются тяжело нагруженными, циклически, когда шина вращается, одновременно перенося тяжелую нагрузку. Поскольку способность борта противостоять повреждению является решающим фактором в долговечности шины, повышение износостойкости бортов являлось целью множества научно-исследовательских работ. В частности, было обнаружено, что повреждение борта обычно происходит на свободных концах усиления каркаса. Существуют два конкретных фактора, способствующих этому.

Во-первых, борта шины могут подвергаться воздействию высоких температур, поскольку борта расположены рядом с тормозами, которые могут вызывать нагревание обода. Самые высокие температуры достигаются в середине бортового наполнителя. Если один конец усиления каркаса расположен в данном участке, то может наблюдаться разделение между усилением и резиновой смесью. Для решения этой проблемы было предложено удерживать конец усиления каркаса на расстоянии от данного участка посредством продолжения его завернутого участка радиально наружу (т.е. так, чтобы этот конец находился дальше от оси вращения шины).

Во-вторых, деформация борта вследствие нагружения шины может также приводить к нагреванию, которое может способствовать возникновению повреждения. Самый механически тяжело нагруженный участок находится аксиально с наружной стороны центра бортового наполнителя. (Из двух точек шины одна считается находящейся аксиально снаружи относительно другой, когда она находится дальше от плоскости, которая перпендикулярна оси вращения шины и которая расположена посредине между кольцевыми упрочняющими структурами каждого борта). Данная проблема может быть решена посредством укорачивания завернутого участка и посредством упрочнения борта дополнительной упрочняющей арматурой, которая размещается аксиально с наружной стороны бортового наполнителя. Каждая дополнительная упрочняющая арматура содержит по меньшей мере один корд, проходящий аксиально с наружной стороны завернутого участка усиления каркаса.

Таким образом, существует два разных подхода к повышению износостойкости борта посредством удерживания конца усиления каркаса на расстоянии от участков с максимальным термическим и механическим напряжением: либо завернутый участок удлиняют, так что конец усиления каркаса находится радиально с наружной стороны данных участков (из двух точек на шине одна считается находящейся радиально снаружи другой, когда она находится дальше от оси вращения шины), либо его укорачивают, при этом конец усиления каркаса находится радиально с внутренней стороны данных участков.

Первый подход имеет недостаток, заключающийся в том, что необходимо обеспечить достаточно длинный завернутый участок, что также означает уменьшение расстояния между входящим участком усиления каркаса и концом завернутого участка. В результате, когда в конце завернутого участка появляется трещина, она будет доходить до входящего участка, прежде чем она достигнет наружной поверхности шины. Другими словами, дефект будет оставаться незаметным до тех пор, пока не пройдет некоторое время после того, как он достигнет входящего участка.

Второй подход, со своей стороны, делает шину более сложной в изготовлении: когда усиление каркаса заворачивают вокруг кольцевой упрочняющей структуры, затрудняется осуществление заворота при укороченном завернутом участке; отсутствует достаточная длина, доступная для загибания усиления каркаса. Кроме того, существует риск того, что усиление каркаса будет недостаточно закрепленным и будет более легко разворачиваться.

Предлагалось решить данную проблему посредством оборачивания конца вокруг бортовой проволоки, обеспечивая увеличение площади контакта между завернутым участком усиления каркаса и бортовым наполнителем, при этом одновременно предотвращая размещение конца усиления каркаса в участке высоких термомеханических напряжений. В публикациях И8 6736177, И8 2006/0196591, И8 2006/0207710 и И8 2007/0056673 описаны различные варианты осуществления данного подхода. Основ

- 1 015413 ным недостатком данного технического решения является то, что оно значительно усложняет процесс изготовления.

Сущность изобретения

Одной целью настоящего изобретения является создание шины с повышенной износостойкостью, никак не усложняя процесс изготовления.

Данная цель достигается посредством создания шины для большегрузного транспортного средства, предназначенной для монтажа на ободе с наклонными полками, известном как глубокий обод или обод с монтажным ручьем, полки которого удлинены крючками обода, которые содержат в радиальном сечении часть в форме дуги окружности, причем шина содержит корону;

два борта, каждый из которых содержит кольцевую упрочняющую структуру; и по меньшей мере одно радиальное усиление каркаса, которое проходит от одного борта к другому и которое закреплено в обоих бортах посредством заворота вокруг кольцевой упрочняющей структуры, с возможностью образовать в пределах каждого борта входящий участок и завернутый участок;

причем шина выполнена таким образом, что когда шина установлена на ободе и накачана, то по меньшей мере в одном из бортов удовлетворяются следующие три условия (А)-(С):

(A) угол α, образованный между прямой линией Ь1, соединяющей (ί) центр дуги окружности, образующей крючок обода, и (и) радиально самую наружную точку завернутого участка усиления каркаса, и осевым направлением, больше или равен первому углу α1, равному 30°, и меньше или равен второму углу α2, равному 60°, причем угол α измеряется в направлении по часовой стрелке, начиная от прямой линии Ь1;

(B) минимальное расстояние Ό между входящим участком усиления каркаса и свободным концом завернутого участка усиления каркаса меньше или равно 50% максимального расстояния О_тах между входящим участком и завернутым участком усиления каркаса, причем данное расстояние измеряется в направлении, параллельном Ь1; и (C) шина дополнительно содержит аксиально рядом с усилением каркаса дополнительную упрочняющую арматуру, усиления которой расположены под углом меньше 45° относительно направления вдоль окружности, и в которой третий угол β, образованный между прямой линией Ь2, соединяющей (ί) центр дуги окружности, образующей крючок обода, и (п) радиально самую наружную точку дополнительной упрочняющей арматуры, и аксиальным направлением больше или равен упомянутому второму углу α2, и четвертый угол γ, образованный между прямой линией Ь3, соединяющей (ί) центр дуги окружности, образующей крючок обода, и (и) радиально самую наружную точку дополнительной упрочняющей арматуры, и осевым направлением меньше или равен упомянутому первому углу α1.

Установлено, что шина в соответствии с настоящим изобретением обладает очень высокой износостойкостью. Данный результат, очевидно, обусловлен тем, что свободный конец завернутого участка усиления каркаса находится в участке с более низкими термическими и механическими напряжениями, при этом нет никакой необходимости упрочнять борт дополнительной упрочняющей арматурой, расположенной аксиально с наружной стороны бортового наполнителя (дополнительная упрочняющая арматура иногда называется элементом жесткости). Необходимо отметить, что если бы такой элемент жесткости был предусмотрен, он, в свою очередь, подвергался бы высоким напряжениям, характерным для данного участка. Наличие дополнительной упрочняющей арматуры, аксиально примыкающей к усилению каркаса, эффективно компенсирует отсутствие элемента жесткости. Сложности изготовления, обусловленные завернутым участком, который является очень коротким или завернутым вокруг кольцевой упрочняющей структуры, также устраняются.

В качестве преимущества дополнительная упрочняющая структура, аксиально примыкающая к входящему участку усиления каркаса, расположена между входящим участком усиления каркаса и внутренней поверхностью шины. Необходимо понимать, что используемый в данном документе термин внутренняя поверхность шины означает поверхность шины, которая должна находиться в контакте с накачивающим газом. Этот вариант осуществления имеет преимущество, заключающееся в устранении введения конца упрочняющей арматуры в участок с высокой механической деформацией и высоким термическим напряжением.

В соответствии с альтернативным вариантом осуществления дополнительная упрочняющая арматура, аксиально примыкающая к входящему участку усиления каркаса, расположена между входящим участком усиления каркаса и наружной поверхностью шины. Необходимо понимать, что используемый в данном документе термин наружная поверхность шины означает поверхность шины, свободно доступную, когда шина установлена на ободе и накачана. Данный альтернативный вариант осуществления является предпочтительным, поскольку он упрощает способ изготовления.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления минимальное расстояние Ό меньше чем 25% Ο,,,,,,·. Преимущество этого варианта осуществления заключается в том, что затрудняется развертывание завернутого участка.

В качестве преимущества усиления дополнительной упрочняющей арматуры расположены под уг

- 2 015413 лом меньше, чем 5° относительно направления вдоль окружности. Следовательно, усиления действуют как бортовая проволока, таким образом, повышая твердость шины.

В соответствии с одним предпочтительным вариантом осуществления условия (А)-(С) удовлетворяются в обоих бортах. Симметричное расположение, такое как данное, упрощает исполнение шины и способ изготовления.

Дополнительная упрочняющая арматура может быть выполнена из множества кордов, расположенных на окружностях, концентричных с осью вращения шины, однако одинаково возможно выполнение дополнительной упрочняющей арматуры посредством размещения одного или более кордов спирально обвитым вокруг оси вращения шины. Корд или корды могут быть, в частности, разделенными на части, то есть разрезанными (это, в частности, может осуществляться во время укладки), так что каждый виток спирали содержит множество дуг окружности, таким образом, оптимизируя перемещения материала при формовании шины и упрощая изготовление шины.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления минимальное расстояние Ό превышает 3 мм. Таким образом, можно избежать расположения входящего участка и завернутого участка на слишком малом расстоянии, по существу, на расстоянии, которое может инициировать образование трещин.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 изображает часть шины в соответствии с известным уровнем техники, установленной на ободе типа глубокий обод или обод с монтажным ручьем, в радиальном сечении;

фиг. 2 - деталь фиг. 1;

фиг. 3 - часть шины в соответствии с изобретением в радиальном сечении;

фиг. 4 - альтернативный вариант осуществления по отношению к варианту осуществления, изображенному на фиг. 3, с другим расположением дополнительной упрочняющей арматуры.

Подробное описание чертежей

Фиг. 1 изображает в радиальном разрезе часть шины 10 в соответствии с известным уровнем техники, установленной на ободе 100, содержащем полки 110, которые расположены под углом относительно осевого направления, в данном случае под углом 15°. Полка 110 удлинена аксиально по направлению к наружной стороне посредством крючка 120 обода, который содержит часть в виде дуги окружности. Показан также радиус К. данной дуги окружности. Шина 10 содержит корону 20 с поясом 21, окруженным протектором. Она также содержит две боковые стенки 30 и два борта 40, каждый из которых содержит кольцевую упрочняющую структуру 50, в данном случае в виде бортовой проволоки, окруженную сердечником 51 борта шины, выполненным из резиновой смеси. Шина 10 также содержит усиление 60 каркаса, которое проходит от одного борта 40 к другому и которое закреплено в каждом из двух бортов 40 посредством заворота. Таким образом, в каждом борте можно выделить две части усиления 60 каркаса: входящий участок 61, который соответствует той части усиления каркаса, которая соединяет борт 40 с короной 20, и завернутый участок 62, который прикрепляет усиление к кольцевой упрочняющей структуре 50. В контексте данного документа считается, что граница между входящим участком 61 и завернутым участком 62 в изображенном борте состоит из пересечения усиления 60 каркаса с плоскостью (не показанной), перпендикулярной оси вращения шины и проходящей через радиально самую внутреннюю точку усиления 60 каркаса.

Шина 10 также содержит аксиально на внутренней стороне усиления 60 каркаса упрочняющую арматуру 80, образованную из множества кордов, расположенных на окружностях, концентричных с осью вращения шины и проходящих между радиально внутренним концом 81, в данном случае расположенным более или менее на одном уровне с радиально самой наружной частью кольцевой упрочняющей структуры 50 и радиально наружным концом 82. Корды могут быть расположены под углом, находящимся в пределах от -45 до +45° относительно направления вдоль окружности для достижения цели настоящего изобретения. Однако предпочтительно такой угол находится в пределах от -5 до +5°, поскольку в этом случае корды упрочняющей арматуры 80 работают как дополнительные бортовые проволоки.

Положение бортового наполнителя 54, образованного по меньшей мере из одной резиновой смеси, также отмечено на фиг. 1, где его предел схематично изображен пунктирной линией.

Фиг. 2 изображает деталь шины, показанной на фиг. 1, и иллюстрирует несколько параметров для оценки различий между шиной в соответствии с известным уровнем техники и шиной в соответствии с изобретением. Все данные параметры определены, когда шина 10 установлена на ободе 100 и накачана до ее рабочего давления.

Ссылочная позиция 121 обозначает центр дуги окружности (радиуса К), образующей крючок обода. Ссылочная позиция 63 обозначает радиально самую наружную точку завернутого участка 62 усиления 60 каркаса. Прямая линия Ь1 соединяет центр 121 с точкой 63. Она образует угол α с осевым направлением 200. В контексте данного документа данный угол измеряется в направлении по часовой стрелке, начиная от прямой линии Ь1. В данном примере угол α равен 58°.

Минимальное расстояние между входящим участком 61 усиления каркаса и свободным концом завернутого участка 62 обозначено буквой Ό. Максимальное расстояние между входящим участком 61 и

- 3 015413 завернутым участком 62, измеренное в направлении, параллельном Ь1, обозначено О_тах. В изображенной шине отношение О/О_та,_: составляет 60%.

Имеется два дополнительных угла, которые также необходимо определить: пусть Ь2 обозначает прямую линию, соединяющую центр 121 дуги окружности, образующей крючок 120 обода, с радиально самой наружной точкой 82 дополнительной упрочняющей арматуры 80. Тогда угол β обозначает угол, образованный между прямой линией Ь2 и осевым направлением 200. Точно так же, если Ь3 обозначает прямую линию, соединяющую центр 121 дуги окружности, образующей крючок 120 обода, с радиально самой внутренней точкой 81 дополнительной упрочняющей арматуры 80, тогда угол γ определяется как угол, образованный между данной прямой линией Ь3 и осевым направлением 200. В обоих случаях угол измерен в направлении по часовой стрелке, начиная от соответствующей прямой линии (Ь2 или Ь3). В данном случае β принимает значение, близкое к значению угла α, а именно 57°, а угол γ равен 14°.

Фиг. 3 изображает часть шины в соответствии с изобретением в радиальном разрезе. Корона и боковая стенка идентичны соответствующим частям шины 10, показанной на фиг. 1, изменен только борт: завернутый участок 62 завернут дальше вокруг бортовой проволоки.

В шине в соответствии с изобретением конец завернутого участка 62 является таким, что угол α, определенный выше, находится в пределах между углом α1, равным 30°, и углом α2, равным 60°. В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления угол α находится в пределах между углом α1, равным 40°, и углом α2, равным 50°. В данном случае угол α равен 48°. Следовательно, условие (А) удовлетворяется.

Минимальное расстояние И меньше, чем величина Ό1, эквивалентная 50% расстояния О_тах. Все точки, лежащие на расстоянии Ό1 от усиления каркаса, изображены кривой 91. В изображенной шине отношение О/О_тах составляет 20%. Таким образом, условие (В) также удовлетворяется.

И, наконец, шина в соответствии с изобретением содержит дополнительную упрочняющую арматуру 80. В отличие от шины, показанной на фиг. 1, данная дополнительная упрочняющая арматура 80 продолжается на более широком участке, что подтверждается тем фактом, что угол β, в данном случае равный 78°, больше, чем угол α2, и что угол γ, в данном случае равный 14°, меньше, чем угол α1. Таким образом, условие (С) также удовлетворяется.

Шина, изображенная на фиг. 3, соответствует предпочтительному варианту осуществления, пока расстояние И, в данном случае равное 6 мм, больше, чем минимальное расстояние Ό2, равное 3 мм. Все точки, лежащие на минимальном расстоянии Ό2 от входящего участка 61 усиления 60 каркаса, изображены кривой 92. Следовательно, более темный участок 95 соответствует участку, в котором свободный конец завернутого участка 62 усиления каркаса может находиться таким образом, что условия (А)-(С) удовлетворяются, и минимальное расстояние И больше или равно Ό2.

Фиг. 4 изображает тот же самый вид, что и фиг. 3. Однако дополнительная упрочняющая арматура 80, которая аксиально примыкает к входящему участку 61 усиления каркаса, расположена между входящим участком 61 и наружной поверхностью шины.

Сравнительные эксплуатационные испытания продемонстрировали, что шина в соответствии с фиг. 3 (с размером 295/60 К.22,5) имеет более длительный срок службы, чем шина в соответствии с фиг. 1 (такого же размера). Данное усовершенствование наблюдалось во время испытаний типа нагретого обода, в которых подтверждена более высокая (на 20%) стойкость к развертыванию усиления каркаса в зависимости от температуры, а также во время испытаний на разрыв обода (которые состояли в эксплуатации шины в напряженных условиях, чтобы усилить изгибные деформации и вызвать разрывы, вносимые в концы завернутого участка усиления каркаса или любые дополнительные упрочняющие арматуры), в которых улучшение в долговечности на примере пройденного расстояния составляет примерно 90% (52000 км против 27000 км).

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Шина (10) для большегрузного транспортного средства, выполненная с возможностью установки на ободе (100) с наклонными полками (110), которые удлинены посредством крючков (120) обода, содержащих в радиальном сечении часть в виде дуги окружности, причем шина содержит корону (20);

два борта (40), каждый из которых содержит кольцевую упрочняющую структуру (50); и по меньшей мере одно радиальное усиление (60) каркаса, которое проходит от одного борта к другому и которое закреплено в обоих бортах посредством заворота вокруг кольцевой упрочняющей структуры с возможностью образования в пределах каждого борта входящего участка (61) и завернутого участка (62);

причем шина выполнена таким образом, что когда шина установлена на ободе и накачана, то по меньшей мере в одном из бортов удовлетворяются следующие три условия (А)-(С):

(А) угол α, образованный между (а) прямой линией Ь1, соединяющей (ί) центр (121) дуги окружности, образующей крючок (120) обода, и

- 4 015413 (ίί) радиально самую наружную точку (63) завернутого участка усиления каркаса, и (Ь) осевым направлением (200), больше или равен первому углу α1, равному 30°, и меньше или равен второму углу α2, равному 60°, причем угол α измеряется в направлении по часовой стрелке, начиная от прямой линии Ь1;

(B) минимальное расстояние Ό между (a) входящим участком (61) усиления каркаса и (b) свободным концом завернутого участка (62) усиления каркаса меньше или равно 50% максимального расстояния О_|1|ах между входящим участком и завернутым участком усиления каркаса, причем данное расстояние измеряется в направлении, параллельном Ь1; и (C) шина содержит аксиально рядом с усилением каркаса дополнительную упрочняющую арматуру (80), усиления которой расположены под углом меньше 45° относительно направления вдоль окружности и в которой третий угол β, образованный между (a) прямой линией Ь2, соединяющей (ί) центр (121) дуги окружности, образующей крючок (120) обода, и (ίί) радиально самую наружную точку (82) дополнительной упрочняющей арматуры, и (b) аксиальным направлением (200), больше или равен упомянутому второму углу α2 и четвертый угол γ, образованный между (a) прямой линией Ь3, соединяющей (ί) центр (121) дуги окружности, образующей крючок (120) обода, и (ίί) радиально самую внутреннюю точку (81) дополнительной упрочняющей арматуры; и (b) осевым направлением (200), меньше или равен упомянутому первому углу α1.
2. Шина по п.1, в которой дополнительная упрочняющая арматура (80), аксиально примыкающая к входящему участку (61) усиления каркаса, расположена между входящим участком усиления каркаса и внутренней поверхностью шины.
3. Шина по п.1, в которой дополнительная упрочняющая арматура (80), аксиально примыкающая к входящему участку (61) усиления каркаса, расположена между входящим участком усиления каркаса и наружной поверхностью шины.
4. Шина по любому из пп.1-3, в которой минимальное расстояние Ό составляет меньше 25% от Отах.
5. Шина по любому из пп.1-4, в которой усиления дополнительной упрочняющей арматуры (80) расположены под углом меньше 5° относительно направления вдоль окружности.
6. Шина по любому из пп.1-5, в которой условия (А)-(С) удовлетворяются в обоих бортах.
7. Шина по любому из пп.1-6, в которой дополнительная упрочняющая арматура (80) образована из множества кордов, расположенных на окружностях, концентричных с осью вращения шины.
8. Шина по любому из пп.1-6, в которой дополнительная упрочняющая арматура (80) образована из одного или более кордов, спирально обмотанных вокруг оси вращения шины.
9. Шина по п.8, в которой корд или корды разделены на части, так что каждый виток спирали содержит множество дуг окружности.
10. Шина по любому из пп.1-9, в которой минимальное расстояние Ό превышает 3 мм.