EA016255B1

EA016255B1 - Пневматическая шина для большегрузных транспортных средств

Info

Publication number: EA016255B1
Application number: EA201070360A
Authority: EA
Inventors: Филипп Джонсон; Ален Доминго
Original assignee: Сосьете Де Текноложи Мишлен; Мишлен Решерш Э Текник С.А.
Priority date: 2007-09-13
Filing date: 2008-09-01
Publication date: 2012-03-30
Also published as: CN101801683B; BRPI0816857A8; BRPI0816857A2; ATE494161T1; EA201070360A1; FR2921015B1; FR2921015A1; US20100294413A1; DE602008004365D1; EP2200846A1; EP2200846B1; WO2009033977A1; JP5186567B2; BRPI0816857B1; CN101801683A; ES2359289T3; US9174490B2; JP2010538895A

Abstract

Объектом настоящего изобретения является пневматическая шина, содержащая арматуру гребня, образованную по меньшей мере двумя рабочими слоями гребня нерастяжимых усилительных элементов по меньшей мере одним слоем окружных усилительных элементов, радиально расположенным между двумя рабочими слоями гребня, при этом рабочие слои гребня, смежные со слоем окружных усилительных элементов, соединяют друг с другом по обе стороны от экваториальной плоскости и в осевом продолжении слоя окружных усилительных элементов по осевой ширине, а затем разъединяют. Согласно изобретению в радиальном направлении под рабочим слоем гребня, радиально смежным и внутренним относительно слоя окружных усилительных элементов, размещают первый дополнительный слой полимерной смеси шириной, по меньшей мере, равной ширине 1 зоны соединения рабочих слоев гребня, и максимальной толщиной, меньшей двукратной толщины слоя окружных усилительных элементов, и его, по меньшей мере, частично накладывают в радиальном направлении на зону соединения рабочих слоев гребня.

Description

Настоящее изобретение относится к пневматической шине с радиально каркасной арматурой, в частности пневматической шине, предназначенной для транспортных средств, перевозящих тяжелые грузы и движущихся на поддерживаемой скорости, например, таких как грузовики, тягачи, прицепы или автобусы дальнего следования.

Усилительную арматуру или усиление пневматических шин, в частности пневматических шин для большегрузных транспортных средств, в настоящее время чаще всего выполняют путем укладки друг на друга одного или нескольких пластов, обычно называемых пластами каркаса, пластами гребня и т.д. Такое обозначение усилительных арматур связано со способом изготовления, который состоит в выполнении ряда полуфабрикатов в виде пластов, содержащих нитевые усиления, часто продольные, и которые впоследствии собирают или укладывают друг на друга для получения заготовки пневматической шины. Пласты выполняют плоскими и большого размера, а затем разрезают в зависимости от размеров требуемого продукта. Сборку пластов на первом этапе тоже выполняют, по существу, на плоскости. Полученную таким образом заготовку затем формуют для придания ей обычного тороидального профиля пневматических шин. После этого на заготовку укладывают полуфабрикаты, называемые отделочными, чтобы получить продукт, готовый для вулканизации.

Такой тип классического способа предполагает, в частности, для фазы изготовления заготовки пневматической шины использование элемента крепления (как правило, бортового кольца), применяемого для обеспечения крепления или удержания каркасной арматуры в зоне бортов пневматической шины. Таким образом, при таком типе способа участок всех пластов, образующих каркасную арматуру (или только часть), заворачивают вокруг бортового кольца, находящегося в борту пневматической шины. Таким образом, получают анкерное крепление каркасной арматуры в борту.

Широкое распространение этого классического способа, несмотря на многочисленные варианты выполнения пластов и осуществления сборки, привело к использованию специалистами словаря, включающего кальки с этого способа: отсюда общепринятая терминология, содержащая, в частности, термины пласты, каркас, бортовое кольцо, формование для обозначения перехода от плоского профиля к тороидальному профилю и т.д.

В настоящее время существуют пневматические шины, которые не содержат собственно пластов или бортовых колец, соответствующих предыдущим определениям. Например, в документе ЕР 0582196 описаны пневматические шины, получаемые без использования полуфабрикатов в виде пластов. Например, усилительные элементы различных усилительных структур накладывают непосредственно на смежные слои резиновой смеси, затем все это укладывают последовательными слоями на тороидальный сердечник, форма которого позволяет получать напрямую профиль, являющийся конечным профилем пневматической шины в процессе изготовления. Таким образом, в данном случае больше нет полуфабрикатов, пластов, бортовых колец. Базовые продукты, такие как резиновые смеси и усилительные элементы в виде нитей или моноволокон, укладывают непосредственно на сердечник. Поскольку этот сердечник имеет тороидальную форму, то нет нужды в формовании заготовки для перехода от плоского профиля к профилю в виде тора.

Кроме того, описанные в этом документе пневматические шины не проходят традиционного этапа завертывания каркасного пласта вокруг бортового кольца. Этот тип крепления заменен конструкцией, в которой смежно с указанной усилительной структурой располагают окружные нити и затем все это погружают в крепежную или соединительную резиновую смесь.

Существуют также способы сборки на тороидальном сердечнике, использующие полуфабрикаты, специально выполненные с возможностью быстрой, эффективной и простой укладки на центральный сердечник. Наконец, можно также применять смешанный способ, в котором одновременно используют некоторые полуфабрикаты для реализации определенных архитектурных аспектов (такие как пласты, бортовые кольца и т.д.), тогда как другие аспекты реализуют путем прямого наложения смесей и/или усилительных элементов.

Чтобы учитывать недавние технологические достижения как в области изготовления, так и при разработке изделий, в настоящем документе классические термины, такие как пласты, бортовые кольца и т.д., заменены нейтральными терминами или терминами, не зависящими от используемого типа способа. Так, термин усиление каркасного типа или усиление боковины можно использовать для обозначения элементов усиления каркасного пласта в классическом способе и соответствующих элементов усиления, как правило, укладываемых на уровне боковин, для пневматических шин, получаемых при помощи способа без полуфабрикатов. Термин зона крепления, в свою очередь, может обозначать как традиционный оборот каркасного пласта вокруг бортового кольца из классического способа, так и узел, образованный окружными усилительными элементами, резиновой смесью и смежными участками усиления боковины нижней зоны, получаемой при помощи способа наложения на тороидальный сердечник.

- 1 016255

В целом, в пневматических шинах типа шин для грузовиков каркасную арматуру крепят с двух сторон в зоне борта и в радиальном направлении накрывают арматурой гребня, образованной по меньшей мере двумя наложенными друг на друга слоями, образованными текстильными или металлическими кордными нитями, параллельными в каждом слое и скрещивающимися от одного слоя к следующему, образуя с окружным направлением углы в пределах от 10 до 45°. Упомянутые рабочие слои, образующие рабочую арматуру, можно также накрыть по меньшей мере одним слоем, называемым защитным и образованным предпочтительно металлическими и растяжимыми усилительными элементами, называемыми упругими. Он может также содержать слой текстильных нитей или металлических нитей с незначительной растяжимостью, образующих с окружным направлением угол от 45 до 90°, причем этот слой, называемый триангуляционным, находится в радиальном направлении между арматурой каркаса и первым слоем гребня, называемым рабочим, образованным параллельными текстильными или металлическими нитями, имеющими углы не более 45° по абсолютной величине. Триангуляционный слой образует, по меньшей мере, с упомянутым рабочим слоем триангуляционную арматуру, которая под действием различных напряжений претерпевает мало деформаций, при этом основной функцией триангуляционного пласта является восприятие поперечных усилий сжатия, которым подвергаются все усилительные элементы в зоне гребня пневматической шины.

В случае пневматических шин для большегрузных транспортных средств обычно используют только один защитный слой, и в большинстве случаев его защитные элементы ориентированы в том же направлении и под тем же углом, что и усилительные элементы рабочего слоя, находящегося радиально наиболее снаружи и, следовательно, являющегося радиально смежным. В случае пневматических шин для дорожно-строительной техники, предназначенных для движения по более или менее неровной поверхности, предпочтительно применяют два защитных слоя, при этом усилительные элементы пересекаются от одного слоя к следующему, и усилительные элементы радиально внутреннего защитного слоя пересекаются с нерастяжимыми усилительными элементами радиально наружного рабочего слоя, смежного с упомянутым радиально внутренним слоем.

Кордные нити называют нерастяжимыми, когда упомянутые нити при действии усилия растяжения, равного 10% усилия разрыва, имеют удлинение, не превышающее 0,2%.

Кордные нити называют упругими, когда упомянутые нити под действием усилия растяжения, равного нагрузке разрыва, имеют относительное удлинение, по меньшей мере равное 3%, с максимальным касательным модулем менее 150 ГПа.

Окружные усилительные элементы являются усилительными элементами, которые образуют с окружным направлением углы, находящиеся в интервале 2,5°, -2,5° вокруг 0°.

Окружное направление пневматической шины или продольное направление является направлением, соответствующим периферии пневматической шины и определенным направлением качения пневматической шины.

Поперечное или осевое направление пневматической шины параллельно оси вращения пневматической шины.

Радиальное направление является направлением, секущим ось вращения пневматической шины и перпендикулярным к этой оси.

Ось вращения пневматической шины является осью, вокруг которой она вращается в условиях нормальной эксплуатации.

Радиальная или меридиональная плоскость является плоскостью, которая содержит ось вращения пневматической шины.

Окружная центральная плоскость или экваториальная плоскость является плоскостью, перпендикулярной к оси вращения пневматической шины и делящей пневматическую шину пополам.

Некоторые пневматические шины, называемые шинами для дальних пробегов, предназначены для движения на большой скорости и на все более дальние расстояния в силу постоянного улучшения и развития автомобильных дорог в мире. Совокупность условий, в которых такая пневматическая шина должна работать, вне всякого сомнения, обеспечивает больший пробег при меньшем износе пневматической шины; с другой стороны, снижается усталостная прочность этой шины и, в частности, арматуры гребня.

Действительно, на уровне арматуры гребня возникают, в частности, напряжения сдвига между слоями гребня, связанные с существенным повышением рабочей температуры на уровне концов аксиально наиболее короткого слоя гребня и приводящие к появлению и распространению трещин резины на уровне упомянутых концов. Эта же проблема существует в случае краев двух слоев усилительных элементов, при этом второй слой не обязательно является радиально смежным с первым.

Чтобы повысить усталостную прочность арматуры гребня пневматической шины рассматриваемого типа, были разработаны решения, связанные со структурой и качеством слоев и/или профилей резиновых смесей, которые располагают между и/или вокруг концов слоев и, в частности, аксиально наиболее короткого слоя.

- 2 016255

Чтобы повысить усталостную прочность резиновых смесей, находящихся вблизи краев арматуры гребня, в патенте ЕЯ 1389428 предложено использовать, в сочетании с протектором низкого гистерезиса, резиновый профиль, закрывающий, по меньшей мере, стороны и граничные края арматуры гребня и образованный резиновой смесью с низким гистерезисом.

Чтобы избежать расслоений между слоями арматуры гребня, в патенте ЕЯ 2222232 предложено покрывать концы арматуры резиновым пластом, твердость по Шору которого отличается от твердости по Шору протектора, находящегося над упомянутой арматурой, и превышает твердость по Шору профиля резиновой смеси, расположенного между краями слоев арматуры гребня и арматурой каркаса.

В патентной заявке ЕЯ 2728510 предложено располагать, с одной стороны, между арматурой каркаса и рабочим слоем арматуры гребня, радиально наиболее близким к оси вращения, аксиально сплошной слой, который образован нерастяжимыми металлическими нитями, образующими с окружным направлением угол, по меньшей мере равный 60°, и осевая ширина которого, по меньшей мере, равна осевой ширине наиболее короткого рабочего слоя гребня, и, с другой стороны, между двумя рабочими слоями гребня дополнительный слой, образованный металлическими элементами, ориентированным, по существу, параллельно окружному направлению.

Длительные испытания этих пневматических шин в особо сложных условиях выявили пределы усталостной прочности этих пневматических шин.

Чтобы устранить эти недостатки и повысить усталостную прочность арматуры гребня этих пневматических шин, было предложено добавить к угловым рабочим слоям гребня по меньшей мере один дополнительный слой усилительных элементов, по существу, параллельных окружному направлению. В частности, в патентной заявке \¥О 99/24269 предложено осуществить, по обе стороны от экваториальной плоскости и в непосредственном осевом продолжении дополнительного слоя усилительных элементов, по существу, параллельных окружному направлению, соединение на некотором осевом расстоянии двух рабочих слоев гребня, образованных усилительными элементами, скрещивающимися от одного слоя к следующему, а затем разъединить их профилями резиновой смеси, по меньшей мере, на остальной части общей ширины упомянутых двух рабочих слоев.

Результаты, полученные с точки зрения усталостной прочности и износа во время длительного пробега по скоростным дорогам, оказались удовлетворительными. Вместе с тем, во время проведенных испытаний выяснилось, что набор пневматических шин транспортного средства имеет разброс характеристик усталостной прочности; иначе говоря, если характеристики действительно улучшаются по сравнению с предыдущими решениями, то полученные результаты не всегда совпадают по значению, и этот разброс результатов является относительно большим. Это касается и разных пневматических шин, последовательно испытанных на одном и том же транспортном средстве и установленных в одно и то же место транспортного средства.

Настоящее изобретение призвано предложить пневматические шины для большегрузных транспортных средств, характеристики усталостной прочности и износоустойчивости которых сохраняются при эксплуатации на дорогах и характеристики, в частности, усталостной прочности которых более равномерно воспроизводятся на всех пневматических шинах.

В этой связи объектом настоящего изобретения является пневматическая шина с радиальной арматурой каркаса, содержащая арматуру гребня, образованную по меньшей мере двумя рабочими слоями гребня нерастяжимых усилительных элементов, скрещивающихся от одного слоя к другому, образуя с окружным направлением углы от 10 до 45°, и накрываемую в радиальном направлении протектором, при этом упомянутый протектор соединен с двумя бортами через две боковины, при этом арматура гребня содержит по меньшей мере один слой окружных усилительных элементов, радиально расположенный между двумя рабочими слоями гребня, при этом рабочие слои гребня, смежные со слоем окружных усилительных элементов, соединяют друг с другом по обе стороны от экваториальной плоскости и в осевом продолжении слоя окружных усилительных элементов по осевой ширине 1, а затем разъединяют профилями резиновой смеси, по меньшей мере, на остальной части ширины, общей для упомянутых двух рабочих слоев, при этом в радиальном направлении под рабочим слоем гребня, радиально смежным и внутренним относительно слоя окружных усилительных элементов, размещают первый дополнительный слой полимерной смеси шириной, по меньшей мере, равной ширине 1 зоны соединения рабочих слоев гребня, смежных со слоем окружных усилительных элементов, и максимальной толщиной, меньшей двукратной толщины слоя окружных усилительных элементов, и упомянутый первый дополнительный слой полимерной смеси, по меньшей мере, частично накладывают в радиальном направлении на зону соединения рабочих слоев гребня, смежных со слоем окружных усилительных элементов.

В контексте настоящего изобретения дополнительный слой означает слой, отличный от других слоев и, в частности, от слоев каландрирования различных слоев усилительных элементов, находящихся с ним в контакте.

Толщину слоев измеряют в радиальном направлении.

Осевую ширину слоев усилительных элементов и слоев полимерной смеси измеряют на поперечном сечении пневматической шины, при этом пневматическая шина находится в ненакачанном состоянии.

- 3 016255

В контексте настоящего изобретения рабочие слои гребня называют соединенными, если соответствующие усилительные элементы каждого из слоев разделены в радиальном направлении расстоянием, не превышающим 1,5 мм, при этом упомянутую толщину резины измеряют в радиальном направлении между соответственно верхней и нижней образующими упомянутых усилительных элементов.

Соединение рабочих слоев гребня, смежных со слоем окружных усилительных элементов, позволяет снизить напряжения натяжения, действующие на окружные элементы, находящиеся наиболее снаружи в осевом направлении и расположенные ближе всего к зоне соединения.

Толщина профилей разъединения между рабочими слоями гребня, аксиально внешними по отношению к зоне соединения, измеренная напротив концов наименее широкого рабочего слоя, должна быть по меньшей мере равной 2 мм и предпочтительно должна превышать 2,5 мм.

В ходе исследований авторы изобретения смогли установить, что технологии изготовления пневматических шин приводят к небольшим колебаниям радиального позиционирования зоны соединения рабочих слоев гребня, приводящим к локальным изгибам усилительных элементов рабочих слоев гребня, которые могут меняться. Рабочий слой гребня, радиально смежный и внешний по отношению к слою окружных усилительных элементов, может, в частности, быть единственным с учетом технологий производства, который подвергается радиальному смещению для получения соединения с радиально внутренним рабочим слоем гребня; анализ пневматических шин показывает, что радиальное смещение может меняться от одной пневматической шины к другой, чем и объясняется разброс результатов с точки зрения усталостной прочности. Наличие первого дополнительного слоя полимерной смеси позволяет контролировать положение радиально внутреннего рабочего слоя гребня и, учитывая его размеры, контролировать радиальное смещение, позволяющее осуществить соединение с радиально внешним рабочим слоем гребня. За счет этого контроля изобретение позволяет получать более однородные результаты по характеристикам усталостной прочности пневматических шин. Кроме того, радиальное смещение рабочего слоя гребня обеспечивает лучшее распределение в осевом направлении натяжений усилительных элементов каждого из рабочих слоев, поскольку радиально внешний рабочий слой гребня не является единственным, который смещают в радиальном направлении в зоне соединения.

Согласно предпочтительному варианту выполнения изобретения ширина первого дополнительного слоя полимерной смеси меньше 0,45-кратной разности между шириной рабочего слоя гребня, радиально смежного и внутреннего по отношению к слою окружных усилительных элементов, и шириной слоя окружных усилительных элементов. Согласно этому предпочтительному варианту выполнения изобретения первый дополнительный слой полимерной смеси не мешает соединению рабочих слоев гребня в зоне, аксиально внешней по отношению к зоне соединения, и допускает, чтобы аксиально внутренний конец зоны соединения не находился в непосредственном продолжении слоя окружных усилительных элементов.

Предпочтительно пластичность по Муни не структурированного первого дополнительного слоя превышает пластичность по Муни не структурированной каландровой смеси рабочих слоев гребня, смежных с первым дополнительным слоем окружных усилительных элементов.

Каландрирование рабочих слоев соответствует резиновой массе, которая охватывает усилительные элементы для образования упомянутого слоя.

Что касается пластичности по Муни, используют колебательный консистометр, описанный в французском стандарте ΝΕ Т 43-005 (ноябрь 1980 г.). Измерение пластичности по Муни производят следующим образом: композицию в сыром виде (т.е. до вулканизации) формуют в цилиндрической камере, нагретой до 100°С. После предварительного нагрева в течение 1 мин внутри пробы вращают ротор со скоростью 2 об/мин и измеряют момент, необходимый для сохранения этого движения после 4 мин вращения. Пластичность по Муни (МЬ 1+4) выражают в единицах Муни (ИМ, при этом 1 ИМ=0,83 Н-м).

Предпочтительно пластичность по Муни первого дополнительного слоя не структурированной смеси превышает 90 ИМ и предпочтительно превышает 95 ИМ.

Такой выбор пластичности по Муни первого дополнительного слоя полимерной смеси позволяет, в частности, упомянутому слою сохранять свою геометрию в ходе процесса изготовления пневматической шины.

Согласно предпочтительному варианту выполнения изобретения в осевом направлении между аксиально внешним концом слоя окружных усилительных элементов и аксиально внутренним концом зоны соединения рабочих слоев гребня, смежных с двух сторон со слоем окружных усилительных элементов, размещают второй дополнительный слой полимерной смеси толщиной более 1,5 мм на осевой ширине более 0,1хб.

Расстояние б является осевым расстоянием, разделяющим конец слоя окружных усилительных элементов и конец рабочего слоя гребня, смежного с самым узким слоем окружных усилительных элементов.

- 4 016255

Авторы изобретения смогли установить, что наличие второго дополнительного слоя полимерной смеси толщиной более 1,5 мм на осевой ширине, превышающей 0,1χά, в конце слоя окружных усилительных элементов позволяет сохранить минимальное расстояние между зоной соединения рабочих слоев гребня и концом слоя окружных усилительных элементов. Это минимальное расстояние позволяет, в частности, свести к минимуму риски появления слишком малых радиусов кривизны усилительных элементов рабочих слоев гребня, которые, как представляется, являются причиной снижения характеристик усталостной прочности пневматических шин. Таким образом, наличие второго дополнительного слоя полимерной смеси позволяет еще больше улучшить однородность результатов с точки зрения характеристики усталостной прочности пневматических шин.

Согласно предпочтительному варианту выполнения изобретения второй дополнительный слой полимерной смеси, размещаемый в осевом направлении между аксиально внешним концом слоя окружных усилительных элементов и аксиально внутренним концом зоны соединения рабочих слоев гребня, смежных со слоем окружных усилительных элементов, имеет осевую ширину менее 0.5/6.

Этот предпочтительный вариант выполнения изобретения позволяет, в частности, снизить риски появления воздушного пузыря между концом слоя окружных усилительных элементов и зоной соединения рабочих слоев гребня. Такой вариант выполнения позволяет, в частности, повысить производительность, поскольку наличие воздуха может привести к выбраковке пневматической шины.

Предпочтительный вариант изобретения предусматривает, чтобы пластичность по Муни не структурированного второго дополнительного слоя полимерной смеси превышала пластичность по Муни не структурированной каландровой смеси рабочих слоев гребня, смежных со слоем окружных усилительных элементов.

Предпочтительно пластичность по Муни второго дополнительного слоя не структурированной смеси превышает 90 ИМ и предпочтительно превышает 95 ИМ.

Такой выбор пластичности по Муни второго дополнительного слоя полимерной смеси, который определяет расстояние между зоной соединения рабочих слоев гребня и концом слоя окружных усилительных элементов, позволяет упомянутому слою сохранять свою геометрию в ходе процесса изготовления пневматической шины.

Согласно предпочтительному варианту выполнения изобретения слой окружных усилительных элементов имеет осевую ширину, превышающую 0,4/8.

является максимальной осевой шириной пневматической шины, когда ее устанавливают на рабочий обод и накачивают до требуемого значения давления.

Согласно предпочтительному варианту выполнения изобретения по меньшей мере два рабочих слоя гребня имеют разную осевую ширину, при этом разность между осевой шириной наиболее широкого в осевом направлении рабочего слоя гребня и осевой шириной наименее широкого в осевом направлении рабочего слоя гребня составляет от 10 до 30 мм.

Предпочтительно наиболее широкий в осевом направлении рабочий слой гребня находится радиально внутри других рабочих слоев гребня.

Согласно предпочтительному варианту выполнения изобретения усилительные элементы по меньшей мере одного слоя окружных усилительных элементов являются металлическими усилительными элементами с секущим модулем при 0,7% удлинения, составляющим от 10 до 120 ГПа, и с максимальным касательным модулем, имеющим значение менее 150 ГПа.

Согласно предпочтительному варианту выполнения секущий модуль усилительных элементов при 0,7% удлинения меньше 100 и больше 20 ГПа, предпочтительно составляет от 30 до 90 ГПа и еще предпочтительнее меньше 80 ГПа.

Предпочтительно максимальный касательный модуль усилительных элементов меньше 130 ГПа, предпочтительно меньше 120 ГПа.

Вышеупомянутые модули измеряют на кривой напряжения растяжения в зависимости от удлинения, определяемой с предварительным напряжением 20 МПа, приведенным к сечению металла усилительного элемента, при этом напряжение растяжения соответствует измеренному натяжению, приведенному к сечению металла усилительного элемента.

Модули одинаковых усилительных элементов можно измерять на кривой напряжения растяжения в зависимости от удлинения, определяемой с предварительным напряжением 10 МПа, приведенным к общему сечению усилительного элемента, при этом напряжение растяжения соответствует измеренному натяжению, приведенному к общему сечению усилительного элемента. Общее сечение усилительного элемента является сечением композитного элемента, состоящего из металла и резины, при этом резина проникает в усилительный элемент во время фазы вулканизации пневматической шины.

Согласно этому определению общего сечения усилительного элемента усилительные элементы аксиально внешних частей и центральной части по меньшей мере одного слоя окружных усилительных элементов являются металлическими усилительными элементами, имеющими секущий модуль при 0,7% удлинения, составляющий от 5 до 60 ГПа, и максимальный касательный модуль, меньший 75 ГПа.

- 5 016255

Согласно предпочтительному варианту выполнения секущий модуль усилительных элементов при 0,7% удлинения меньше 50 и больше 10 ГПа, предпочтительно составляет от 15 до 45 ГПа и предпочтительно меньше 40 ГПа.

Предпочтительно максимальный касательный модуль усилительных элементов меньше 65 ГПа и предпочтительно меньше 60 ГПа.

Согласно предпочтительному варианту выполнения усилительные элементы по меньшей мере одного слоя окружных усилительных элементов являются металлическими усилительными элементами, характеризующимися кривой напряжения растяжения в зависимости от относительного удлинения, имеющей небольшие наклонные участки при слабых удлинениях и, по существу, постоянный и большой наклон при более сильных удлинениях. Такие усилительные элементы дополнительного слоя обычно называют двухмодульными элементами.

Согласно предпочтительному варианту выполнения изобретения, по существу, постоянный и сильный наклон начинается при относительном удлинении, составляющем от 0,1 до 0,5%.

Различные вышеуказанные характеристики усилительных элементов измеряют на усилительных элементах, отобранных на пневматических шинах.

Усилительные элементы, наиболее пригодные для выполнения по меньшей мере одного слоя окружных усилительных элементов в соответствии с настоящим изобретением, являются, например, сборками формулы 21.23, построение которой можно представить как 3х(0,26+6х0,23) 4,4/6,6 88; этот корд состоит из 21 элементарных нитей формулы 3х(1+6) с тремя скрученными вместе прядями, каждая из которых состоит из 7 нитей, в том числе из одной нити, образующей центральный сердечник диаметром 26/100 мм, и из 6 намотанных нитей диаметром 23/100 мм. Такой корд имеет секущий модуль при 0,7%, равный 45 ГПа, и максимальный касательный модуль, равный 98 ГПа, измеренные на кривой напряжения растяжения в зависимости от удлинения, определенной с предварительным напряжением 20 МПа, приведенным к сечению металла усилительного элемента, при этом напряжение растяжения соответствует измеренному натяжению, приведенному к сечению металла усилительного элемента. На кривой напряжения растяжения в зависимости от удлинения, определенной с предварительным напряжением 10 МПа, приведенным к общему сечению усилительного элемента, при этом напряжение растяжения соответствует измеренному натяжению, приведенному к общему сечению усилительного элемента, этот корд формулы 21.23 имеет секущий модуль при 0,7%, равный 23 ГПа, и максимальный касательный модуль, равный 49 ГПа.

Точно также, другим примером усилительных элементов является сборка формулы 21.28, построение которой выражается как 3х(0,32+6х0,28) 6,2/9,3 88. Этот корд имеет секущий модуль при 0,7%, равный 56 ГПа, и максимальный касательный модуль, равный 102 ГПа, измеренные на кривой напряжения растяжения в зависимости от удлинения, определенной с предварительным напряжением 20 МПа, приведенным к сечению металла усилительного элемента, при этом напряжение растяжения соответствует измеренному натяжению, приведенному к сечению металла усилительного элемента. На кривой напряжения растяжения в зависимости от удлинения, определенной с предварительным напряжением 10 МПа, приведенным к общему сечению усилительного элемента, при этом напряжение растяжения соответствует измеренному натяжению, приведенному к общему сечению усилительного элемента, этот корд формулы 21.28 имеет секущий модуль при 0,7%, равный 27 ГПа, и максимальный касательный модуль, равный 49 ГПа.

Использование таких усилительных элементов по меньшей мере в одном слое окружных усилительных элементов позволяет, в частности, сохранять удовлетворительную жесткость слоя, в том числе после этапов формования и вулканизации в обычных способах изготовления.

Предпочтительно металлические элементы являются стальными кордными нитями.

Для снижения напряжений натяжения, действующих на наиболее внешние в осевом направлении окружные элементы, изобретением предусмотрено, чтобы угол, образованный с окружным направлением усилительными элементами рабочих слоев гребня, был меньше 30° и предпочтительно меньше 25°.

Согласно другому предпочтительному варианту выполнения изобретения рабочие слои гребня содержат усилительные элементы, скрещивающиеся от одного слоя к другому, образуя с окружным направлением углы, меняющиеся в зависимости от осевого направления, при этом упомянутые углы больше на аксиально внешних краях слоев усилительных элементов по сравнению с углами упомянутых элементов, измеренными на уровне центральной окружной плоскости. Такое выполнение изобретения позволяет повысить окружную жесткость в некоторых зонах и, наоборот, снизить ее в других зонах, в частности, чтобы уменьшить степень сжатия арматуры каркаса.

Предпочтительный вариант выполнения изобретения предусматривает также, чтобы радиально снаружи дополнять арматуру гребня по меньшей мере одним так называемым защитным дополнительным слоем так называемых упругих усилительных элементов, ориентированных по отношению к окружному направлению под углом от 10 до 45° и того же направления, что и угол, образованный нерастяжимыми элементами радиально смежного с ним рабочего слоя.

- 6 016255

Защитный слой может иметь осевую ширину, меньшую ширины наименее широкого рабочего слоя. Упомянутый защитный слой может также иметь осевую ширину, превышающую осевую ширину наименее широкого рабочего слоя, при которой он перекрывает края наименее широкого рабочего слоя, и в случае наименее широкого радиально верхнего слоя - такую, при которой он соединяется в осевом продолжении дополнительной арматуры с наиболее широким рабочим слоем гребня, а затем отделяется аксиально снаружи от упомянутого наиболее широкого слоя профилями толщиной по меньшей мере равной 2 мм. Защитный слой, образованный упругими усилительными элементами, может в вышеупомянутом случае быть, с одной стороны, отделен от краев упомянутого наименее широкого рабочего слоя профилями толщиной, по существу, меньшей толщины профилей, разделяющих края двух рабочих слоев, и, с другой стороны, иметь осевую ширину, меньшую или большую осевой ширины наиболее широкого слоя гребня.

Согласно любому из вышеупомянутых вариантов выполнения изобретения арматуру гребня можно также дополнить радиально внутри между арматурой каркаса и радиально внутренним рабочим слоем, самым близким к упомянутой арматуре каркаса, триангуляционным слоем нерастяжимых стальных усилительных элементов, образующих с окружным направлением угол более 60° и того же направления, что и угол, образованный усилительными элементами слоя, радиально наиболее близкого к арматуре каркаса.

В этом случае предпочтительно первый дополнительный слой полимерной смеси является внешним к триангуляционному слою и предпочтительно находится с ним в контакте.

Изобретением предлагается также способ изготовления пневматической шины с радиальной арматурой каркаса, содержащей арматуру гребня, образованную по меньшей мере двумя рабочими слоями гребня нерастяжимых усилительных элементов, скрещивающихся от одного слоя к другому, образуя с окружным направлением углы от 10 до 45°, которую в радиальном направлении накрывают протектором, при этом упомянутый протектор соединен с двумя бортами через две боковины, при этом арматура гребня содержит по меньшей мере один слой окружных усилительных элементов, расположенный в радиальном направлении между двумя рабочими слоями гребня, при этом рабочие слои гребня, смежные со слоем окружных усилительных элементов, соединяют друг с другом по осевой ширине 1 с двух сторон экваториальной плоскости и в осевом продолжении слоя окружных усилительных элементов, а затем разделяют профилями резиновой смеси, по меньшей мере, на остальной части ширины, общей для упомянутых двух рабочих слоев, согласно которому первый слой полимерной смеси шириной, по меньшей мере, равной ширине 1 зоны соединения рабочих слоев гребня, и максимальной толщиной менее двукратной толщины слоя окружных усилительных элементов размещают радиально под рабочим слоем гребня, радиально смежным и внутренним относительно слоя окружных усилительных элементов, при этом упомянутый первый дополнительный слой полимерной смеси, по меньшей мере, частично накладывают в радиальном направлении на зону соединения рабочих слоев гребня, и пластичность по Муни первого дополнительного слоя не структурированной смеси превышает пластичность по Муни не структурированной каландровой смеси рабочих слоев гребня, смежных со слоем окружных усилительных элементов.

Согласно предпочтительному варианту изобретения второй дополнительный слой полимерной смеси толщиной более 1,5 мм по осевой ширине более 0,1хб размещают в осевом направлении между аксиально внешним концом слоя окружных усилительных элементов и аксиально внутренним концом зоны соединения рабочих слоев гребня, смежных со слоем окружных усилительных элементов.

Другие предпочтительные детали и признаки настоящего изобретения будут более очевидны из нижеследующего описания примеров выполнения со ссылками на фиг. 1-3, на которых:

фиг. 1 - меридиональный вид схемы пневматической шины согласно одному варианту выполнения изобретения;

фиг. 2 - меридиональный вид схемы пневматической шины согласно другому варианту выполнения изобретения;

фиг. 3 - меридиональный вид схемы пневматической шины согласно третьему варианту выполнения изобретения.

Для упрощения понимания фигуры представлены не в масштабе. На фигурах показана только половина пневматической шины, которая симметрично продолжается относительно оси XX' , которая показывает центральную окружную плоскость или экваториальную плоскость пневматической шины.

Показанная на фиг. 1 пневматическая шина 1 размером 315/60 В 22,5 характеризуется отношением формы Н/8, равным 0,60, где Н является высотой пневматической шины 1 на монтажном ободе, а 8 является ее максимальной осевой шириной. Упомянутая пневматическая шина 1 содержит радиальную арматуру 2 каркаса, закрепленную между двумя бортами, не показанными на фиг. 1.

- 7 016255

Арматура каркаса образована только одним слоем металлических кордных нитей. Эта арматура 2 каркаса скреплена арматурой 4 гребня, образованной в радиальном направлении изнутри наружу первым рабочим слоем 41, образованным не скрепленными нерастяжимыми металлическими кордными нитями, сплошными по всей ширине слоя, ориентированными под углом равным 18°;

слоем 42 окружных усилительных элементов, образованным стальными кордными нитями 21x28, двухмодульного типа;

вторым рабочим слоем 43, образованным не скрепленными нерастяжимыми металлическими кордными нитями, сплошными по всей ширине слоя, ориентированными под углом равным 26°, и скрещивающимися с металлическими кордными нитями слоя 41;

защитным слоем 44, образованным упругими металлическими кордными нитями 18x23.

В свою очередь, арматура гребня накрыта протектором 5.

Максимальная осевая ширина 8 пневматической шины равна 319 мм.

Осевая ширина Ь₄₁ первого рабочего слоя 41 равна 260 мм.

Осевая ширина Ь₄₃ второго рабочего слоя 43 равна 245 мм.

Разность между значениями ширины Ь₄₁ и Ь₄₃ равна 15 мм.

Что касается общей осевой ширины Ь₄₂ слоя 42 окружных усилительных элементов, то она равна 200 мм.

Последний, так называемый защитный слой 44 гребня имеет ширину Ь₄₄, равную 180 мм.

С каждый стороны экваториальной плоскости и аксиально в продолжении слоя 42 окружных усилительных элементов оба рабочих слоя 41 и 43 соединяют друг с другом на осевой ширине 1 равной 8 мм. На осевой ширине 1 соединения двух слоев кордные нити первого рабочего слоя 41 и кордные нити второго рабочего слоя 43 разделены в радиальном направлении слоем резины, толщина которого является минимальной и соответствует двойной толщине резинового слоя каландрирования не скрепленных металлических кордных нитей 11, 35, из которых образован каждый рабочий слой 41, 43, т.е. равна 0,8 мм. На остальной ширине, общей для двух рабочих слоев, оба рабочих слоя 41, 43 разделены не показанным на фигуре резиновым профилем, при этом толщина упомянутого профиля увеличивается от аксиально внешнего конца зоны соединения к концу наименее широкого рабочего слоя. Предпочтительно упомянутый профиль имеет осевую ширину, достаточную для перекрывания в радиальном направлении конца наиболее широкого рабочего слоя 41, который в данном случае является рабочим слоем, радиально наиболее близким к арматуре каркаса.

Согласно изобретению первый дополнительный слой 6 полимерной смеси присутствует под рабочим слоем 41 гребня и, как показано на фиг. 1, обеспечивает его радиальное смещение в зоне соединения. Этот дополнительный слой 6 полимерной смеси имеет пластичность по Муни, равную 95 ИМ, превышающую пластичность по Муни каландров рабочих слоев 41, 43, которые имеют одинаковые значения, равные 90 ИМ. Слой 6 резиновой смеси имеет также ширину Ь, равную 22 мм, и максимальную толщину Р, равную 2,8 мм, меньшую 2-кратной толщины слоя 42, равной 2 мм.

Показанная на фиг. 2 пневматическая шина 21 отличается от пневматической шины, показанной на фиг. 1, тем, что содержит дополнительный слой 245 усилительных элементов, называемый триангуляционным слоем, шириной, по существу, равной ширине рабочего слоя 243. Усилительные элементы этого слоя 245 образуют угол примерно 60° с окружным направлением и ориентированы в том же направлении, что и усилительные элементы рабочего слоя 241. Этот слой 245 способствует, в частности, восприятию усилия поперечного сжатия, которому подвергаются все усилительные элементы в зоне гребня пневматической шины.

Как показано на фиг. 2, первый дополнительный слой 26 полимерной смеси размещен радиально снаружи и входит в контакт с триангуляционным слоем 245. Согласно другим вариантам выполнения первый слой 26 полимерной смеси может также присутствовать частично радиально снаружи и в контакте с триангуляционным слоем 245, радиально внутри в контакте с триангуляционным слоем 245 или частично радиально внутри в контакте с триангуляционным слоем 245.

Как показано на фиг. 3, пневматическая шина 31 отличается от пневматической шины, показанной на фиг. 2, тем, что содержит второй дополнительный слой 37 резиновой смеси, имеющий пластичность по Муни, равную 95 ИМ, и размещенный между концом слоя 342 окружных усилительных элементов и аксиально внутренним концом зоны соединения осевой ширины 1. Второй дополнительный слой 37 резиновой смеси имеет толщину, превышающую 1,5 мм на ширине Ό, равной 8 мм, и максимальную толщину Е, равную 2,4 мм.

Одни испытания были произведены на пневматических шинах в соответствии с настоящим изобретением согласно варианту, показанному на фиг. 2, и другие испытания - на так называемых контрольных шинах.

Эти контрольные пневматические шины имеют архитектуру гребня, аналогичную пневматическим шинам в соответствии с настоящим изобретением, за исключением того, что они не содержат слоя 26 резиновой смеси.

- 8 016255

Испытания на усталостную прочность в движении были произведены на стенде, задающем пневматическим шинам нагрузку 3800 кг и скорость 110 км/ч. На пневматических шинах в соответствии с настоящим изобретением были произведены испытания в условиях, идентичных испытаниям, произведенным на контрольных пневматических шинах.

Произведенные испытания показали, что расстояния пробега во время каждого из этих испытаний были, по существу, идентичны для пневматических шин в соответствии с настоящим изобретением и для контрольных пневматических шин. Однако результаты, полученные для пневматических шин в соответствии с настоящим изобретением, имеют разброс, меньший по сравнению с контрольными шинами. На контрольных шинах наблюдался разброс значений пробега порядка 10%, тогда как разброс на пневматических шинах в соответствии с настоящим изобретением составил примерно 5%.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Пневматическая шина с радиальной арматурой каркаса, содержащая арматуру гребня, образованную по меньшей мере двумя рабочими слоями гребня нерастяжимых усилительных элементов, скрещивающихся от одного слоя к другому, образуя с окружным направлением углы от 10 до 45°, и накрываемую в радиальном направлении протектором, при этом упомянутый протектор соединен с двумя бортами через две боковины, при этом арматура гребня содержит по меньшей мере один слой окружных усилительных элементов, радиально расположенный между двумя рабочими слоями гребня, при этом рабочие слои гребня, смежные со слоем окружных усилительных элементов, соединены друг с другом по обе стороны от экваториальной плоскости и в осевом продолжении слоя окружных усилительных элементов по осевой ширине 1, а затем разъединяют профилями резиновой смеси, по меньшей мере, на остальной части ширины, общей для упомянутых двух рабочих слоев, отличающаяся тем, что в радиальном направлении под рабочим слоем гребня, радиально смежным и внутренним относительно слоя окружных усилительных элементов, размещен первый дополнительный слой полимерной смеси шириной, по меньшей мере, равной ширине 1 зоны соединения рабочих слоев гребня, и максимальной толщиной, меньшей двукратной толщины слоя окружных усилительных элементов, причем упомянутый первый дополнительный слой полимерной смеси, по меньшей мере, частично наложен в радиальном направлении на зону соединения рабочих слоев гребня.
2. Пневматическая шина по п.1, отличающаяся тем, что ширина первого дополнительного слоя полимерной смеси меньше 0,45-кратной разности между шириной рабочего слоя гребня, радиально смежного и внутреннего по отношению к слою окружных усилительных элементов, и шириной слоя окружных усилительных элементов.
3. Пневматическая шина по одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что в осевом направлении между аксиально внешним концом слоя окружных усилительных элементов и аксиально внутренним концом зоны соединения рабочих слоев гребня, смежных с двух сторон со слоем окружных усилительных элементов, размещен второй дополнительный слой полимерной смеси толщиной более 1,5 мм на осевой ширине более 0,1χά.
4. Пневматическая шина по п.3, отличающаяся тем, что второй дополнительный слой полимерной смеси, размещаемый в осевом направлении между аксиально внешним концом слоя окружных усилительных элементов и аксиально внутренним концом зоны соединения рабочих слоев гребня, смежных со слоем окружных усилительных элементов, имеет осевую ширину менее 0,5x6.
5. Пневматическая шина по одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что слой окружных усилительных элементов имеет осевую ширину, превышающую 0,4x8.
6. Пневматическая шина по одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что по меньшей мере два рабочих слоя гребня имеют разную осевую ширину, при этом разность между осевой шириной наиболее широкого в осевом направлении рабочего слоя гребня и осевой шириной наименее широкого в осевом направлении рабочего слоя гребня составляет от 10 до 30 мм.
7. Пневматическая шина по п.6, отличающаяся тем, что наиболее широкий в осевом направлении рабочий слой гребня находится радиально внутри других рабочих слоев гребня.
8. Пневматическая шина по одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что усилительные элементы по меньшей мере одного слоя окружных усилительных элементов являются металлическими усилительными элементами с секущим модулем при 0,7% удлинения, составляющим от 10 до 120 ГПа, и с максимальным касательным модулем, имеющим значение менее 150 ГПа.
9. Пневматическая шина по одному из пп.1-7, отличающаяся тем, что усилительные элементы по меньшей мере одного слоя окружных усилительных элементов представляют собой усилительные металлические элементы, разрезанные таким образом, чтобы образовать участки длиной, меньшей окружности наименее длинного слоя, но превышающей 0,1 упомянутой окружности, при этом разрезы между участками смещены в осевом направлении относительно друг друга, при этом модуль упругости при растяжении на единицу ширины дополнительного слоя предпочтительно меньше модуля упругости при растяжении, измеренного в тех же условиях, для наиболее растяжимого рабочего слоя гребня.
10. Пневматическая шина по одному из пп.1-7, отличающаяся тем, что усилительные элементы по

- 9 016255 меньшей мере одного слоя окружных усилительных элементов являются волнообразными металлическими усилительными элементами, при этом отношение а/λ, амплитуды волны к длине волны λ, не превышает 0,09, при этом модуль упругости при растяжении на единицу ширины дополнительного слоя предпочтительно меньше модуля упругости при растяжении, измеренного в тех же условиях, для наиболее растяжимого рабочего слоя гребня.
11. Пневматическая шина по одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что угол, образованный с окружным направлением усилительными элементами рабочих слоев гребня, меньше 30° и предпочтительно меньше 25°.
12. Пневматическая шина по одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что рабочие слои гребня содержат усилительные элементы, скрещивающиеся от одного слоя к другому, образуя с окружным направлением углы, меняющиеся в зависимости от осевого направления.
13. Пневматическая шина по одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что радиально снаружи арматуру гребня дополняют по меньшей мере одним, так называемым защитным дополнительным слоем так называемых упругих усилительных элементов, ориентированных по отношению к окружному направлению под углом от 10 до 45° и того же направления, что и угол, образованный нерастяжимыми элементами радиально смежного с ним рабочего слоя.
14. Пневматическая шина по одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что арматура гребня дополнительно содержит триангуляционный слой из металлических усилительных элементов, образующих с окружным направлением углы более 60°.
15. Способ изготовления пневматической шины с радиальной арматурой каркаса, содержащей арматуру гребня, образованную по меньшей мере двумя рабочими слоями гребня нерастяжимых усилительных элементов, скрещивающихся от одного слоя к другому, образуя с окружным направлением углы от 10 до 45°, которую в радиальном направлении накрывают протектором, при этом упомянутый протектор соединен с двумя бортами через две боковины, при этом арматура гребня содержит по меньшей мере один слой окружных усилительных элементов, расположенный в радиальном направлении между двумя рабочими слоями гребня, при этом рабочие слои гребня, смежные со слоем окружных усилительных элементов, соединяют друг с другом по осевой ширине 1 с двух сторон экваториальной плоскости и в осевом продолжении слоя окружных усилительных элементов, а затем разделяют профилями резиновой смеси, по меньшей мере, на остальной части ширины, общей для упомянутых двух рабочих слоев, отличающийся тем, что первый слой полимерной смеси шириной, по меньшей мере, равной ширине 1 зоны соединения рабочих слоев гребня, и максимальной толщиной, меньшей двукратной толщины слоя окружных усилительных элементов, размещают радиально под рабочим слоем гребня, радиально смежным и внутренним относительно слоя окружных усилительных элементов, причем упомянутый первый дополнительный слой полимерной смеси, по меньшей мере, частично накладывают в радиальном направлении на зону соединения рабочих слоев гребня, причем пластичность по Муни первого дополнительного слоя не структурированной смеси превышает пластичность по Муни не структурированной каландровой смеси рабочих слоев гребня, смежных со слоем окружных усилительных элементов.
16. Способ изготовления пневматической шины по п.15, отличающийся тем, что пластичность по Муни первого дополнительного слоя не структурированной смеси превышает 90 ИМ и предпочтительно превышает 95 ИМ.
17. Способ изготовления пневматической шины по п.15 или 16, отличающийся тем, что второй дополнительный слой полимерной смеси толщиной более 1,5 мм на осевой ширине более 0,1хб размещают в осевом направлении между аксиально внешним концом слоя окружных усилительных элементов и аксиально внутренним концом зоны соединения рабочих слоев гребня, смежных со слоем окружных усилительных элементов.
18. Способ изготовления пневматической шины по п.17, отличающийся тем, что пластичность по Муни второго дополнительного слоя не структурированной смеси превышает 90 ИМ и предпочтительно превышает 95 ИМ.