EA017777B1 - Непневматическая шина - Google Patents

Abstract

Предложена непневматическая шина, содержащая боковые полости, которые расположены в шахматном порядке относительно противоположных в боковом направлении боковых полостей, и проходящие в боковом направлении канавки протектора, которые, по существу, выровнены в радиальном направлении относительно полостей. В другом варианте осуществления изобретение относится к шине, содержащей боковые полости, которые расположены в шахматном порядке относительно противоположных в боковом направлении, боковых полостей, и проходящие в боковом направлении канавки протектора, которые, по существу, смещены относительно боковых полостей. Боковые полости могут быть разделены ребрами, которые или ориентированы в радиальном направлении или расположены под углом относительно радиального направления. Канавки протектора могут иметь стенки, которые являются прямыми или расположены под углом относительно радиального направления. Также предложены способы изготовления подобных шин и транспортные средства, предназначенные для движения по бездорожью, в которых используются подобные шины.

Description

Транспортные средства для движения по бездорожью, также известные как транспортные средства повышенной проходимости, широко используются на пересеченной местности для горных работ, земляных работ, строительства, в военных целях и в других применениях в тяжелой промышленности. К транспортным средствам для движения по бездорожью относятся тракторы, грузовые автомобили, погрузочные машины, бульдозеры, грейдеры, экскаваторы и т.д., и они могут иметь очень большую рабочую массу, составляющую от 380 до 460 т. Как правило, подобные транспортные средства для движения по бездорожью имеют несколько надувных шин, изготовленных из резины. Данные применения требуют, чтобы каждая шина обладала такими свойствами, как проколостойкость, способность нести сравнительно большие нагрузки, хорошая износостойкость и высокое сопротивление разрыву. Обычные надувные шины, как правило, имеют короткие сроки службы, составляющие приблизительно шесть месяцев. Кроме того, в жестких условиях эксплуатации, в которых, как правило, работают транспортные средства, предназначенные для движения по бездорожью, шины подвергаются возможным повреждениям, таким как проколы, разрывы, раздиры и отделение шины от обода. Таким образом, время и затраты на техническое обслуживание подобных транспортных средств, предназначенных для движения по бездорожью, увеличиваются, поскольку надувные шины должны заменяться вследствие нормального износа и повреждений шин. В случае транспортных средств, используемых для горных работ, например, нехватка пригодных запасных шин может заставить производителя горных работ прекратить добычу вследствие ожидания новых запасных шин. Это может привести к особым трудностям для удаленно расположенных горных выработок (рудников), новые поставки на которые осуществляются от случая к случаю или нерегулярно.

Несмотря на то что продолжаются работы по повышению долговечности подобных надувных шин, такие шины по-прежнему подвергаются обычному износу и повреждениям. Таким образом, существует потребность в шинах, пригодных для транспортных средств, предназначенных для движения по бездорожью, которые позволяют устранять недостатки обычных надувных шин.

Одно решение состоит в использовании сплошной непневматической шины. Уретановые эластомеры использовались при производстве сплошных шин, используемых, например, в качестве шин для тележек внутризаводского транспорта, шин для бездорожья, велосипедных шин и т.д. Тем не менее, было установлено, что уретановые шины не являются вполне удовлетворительными в данных применениях, поскольку они не имеют желательных характеристик демпфирования и управляемости. Кроме того, недостатком подобных сплошных шин является внутреннее тепловыделение и последующее разрушение эластомерного материала при длительной эксплуатации в условиях высоких скоростей или в условиях пересеченной местности, когда шина деформируется. Были предложены различные конструкции непневматических шин для преодоления данных ограничений пневматических шины и сплошных непневматических шин.

Некоторые конструкции непневматических шин имеют полости, образованные в боковине, такие как описанные в международных публикациях \УО 2008/009042 и \УО 97/18959, в публикации заявки на патент США № 2007/0215259, в патентах США № 7174936, 5676900, 5343916, 5223599, 5139066, 5023040, 4921029 и 4784201 и Европейской патентной публикации 0399383, все содержание и описания которых настоящим включены в данное описание путем ссылки. Металлические браслеты часто используются в качестве упрочняющих средств для обеспечения опоры в данных конструкциях непневматических шин. Кроме того, некоторые из непневматических шин включают в себя отдельный резиновый протектор.

Некоторые конструкции непневматических шин имеют упругие элементы, которые создают отверстия, проходящие в боковом направлении через боковину, такие как описанные в публикации заявки на патент США № 2007/0089820, в патентах США № 7201194, 7013939, 6681822, 6170544, 4945962, 4226273 и 3219090 и в Европейской патентной публикации 0353006, все содержание и описания которых настоящим включены в данное описание путем ссылки.

Также были предложены различные промышленные образцы шин, предназначенные для пневматических и непневматических шин, включая шины для тележек внутризаводского транспорта, такие как показанные в патентах США на промышленный образец № Ό 201238, Ό 329413, Ό 401896, Ό 410603, Ό 455996, Ό 498203, Ό 499065, Ό 536298 и Ό 548681, все содержание и описания которых настоящим включены в данное описание путем ссылки. Данные промышленные образцы не могут решить проблему, связанную с потребностью в улучшенном функционировании непневматических шин.

Тем не менее, по-прежнему существует потребность в усовершенствованных непневматических шинах, в частности, предназначенных для использования в больших транспортных средствах для движения по бездорожью.

- 1 017777

Краткое описание изобретения

В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения разработана непневматическая шина, содержащая боковые полости, которые расположены в шахматном порядке относительно противоположных в боковом направлении боковых полостей, и проходящие в боковом направлении канавки протектора шины, которые, по существу, выровнены в радиальном направлении относительно полостей. В подобных вариантах осуществления полости могут быть разделены ребром. В одном варианте осуществления предусмотрена центральная перемычка.

В одном варианте осуществления изобретения каждая из канавок протектора в рисунке протектора имеет две стенки, которые, по существу, выровнены относительно радиального направления шины. В другом варианте осуществления изобретения каждая из канавок протектора имеет одну стенку, которая, по существу, выровнена относительно радиального направления шины, и одну стенку, которая расположена под углом относительно радиального направления шины. В другом варианте осуществления каждая из канавок протектора имеет две стенки, которые расположены под углом относительно радиального направления шины. Определенное расположение стенок канавок независимо от того, являются ли они выровненными или расположенными под углом, обеспечивается на соответствующей боковине шины в зоне канавки протектора. В случае расположения под углом каждая стенка может иметь угол относительно радиального направления, составляющий от 5 до 65°, например от 10 до 45° или от 15 до 35°. На боковине шины угол измеряют относительно радиального направления в средней точке стенки канавки протектора, т.е. в точке стенки, которая находится на одинаковом расстоянии от плоскости поверхности протектора и плоскости основания канавки протектора.

В соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения разработана непневматическая шина, содержащая боковые ребра, которые расположены в шахматном порядке относительно противоположных в боковом направлении боковых ребер, и проходящие в боковом направлении канавки протектора, которые, по существу, смещены в радиальном направлении относительно боковых ребер. В одном варианте осуществления предусмотрена центральная перемычка.

В соответствии с третьим аспектом настоящего изобретения разработана непневматическая шина, содержащая внутренний и наружный окружные элементы; центральную перемычку, соединяющую окружные элементы; ребра, проходящие от противоположных боковин до центральной перемычки и определяющие границы боковых полостей, при этом ребра с одной стороны центральной перемычки расположены в шахматном порядке относительно ребер с противоположной стороны центральной перемычки; и проходящие в боковом направлении канавки протектора, образованные в наружной поверхности наружного окружного элемента и проходящие внутрь от соответствующих сторон шины, при этом канавки протектора, по существу, смещены относительно ребер.

В соответствии с четвертым аспектом настоящего изобретения разработана непневматическая шина, содержащая боковые полости, которые расположены в шахматном порядке относительно противоположных в боковом направлении боковых полостей, и проходящие в боковом направлении канавки протектора, которые, по существу, смещены относительно полостей. В подобных вариантах осуществления полости могут быть разделены ребром. В одном варианте осуществления предусмотрена центральная перемычка.

В соответствии с пятым аспектом настоящего изобретения разработана непневматическая шина, содержащая боковые ребра, которые расположены в шахматном порядке относительно противоположных в боковом направлении боковых ребер, и проходящие в боковом направлении канавки протектора, которые, по существу, выровнены в радиальном направлении относительно боковых ребер. В одном варианте осуществления предусмотрена центральная перемычка.

В соответствии с шестым аспектом настоящего изобретения разработана непневматическая шина, содержащая внутренний и наружный окружные элементы; центральную перемычку, соединяющую окружные элементы; ребра, проходящие от противоположных боковин до центральной перемычки и определяющие границы боковых полостей, при этом ребра с одной стороны центральной перемычки расположены в шахматном порядке относительно ребер с противоположной стороны центральной перемычки; и проходящие в боковом направлении канавки протектора, образованные в наружной поверхности наружного окружного элемента и проходящие внутрь от соответствующих сторон шины, при этом канавки протектора, по существу, выровнены в радиальном направлении относительно ребер.

В некоторых вариантах осуществления ребра и/или полости ориентированы в радиальном направлении. В других вариантах осуществления ребра и/или полости расположены под углом относительно радиального направления.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения транспортное средство для движения по бездорожью содержит непневматическую шину в соответствии с аспектами и вариантами осуществления настоящего изобретения.

В соответствии с седьмым аспектом настоящего изобретения разработан способ изготовления непневматической шины, включающий в себя смешивание смеси полиуретанового форполимера и вулканизующего вещества при температуре, составляющей приблизительно 45±20°С, например от 25 до 65°С или от 40 до 55°С, и вулканизацию смеси в пресс-форме путем нагрева пресс-формы до температуры,

- 2 017777 составляющей приблизительно 125±25°С, например от 105 до 145°С или от 110 до 130°С. В одном варианте осуществления пресс-форма содержит инверсные полости для изготовления шины. Шина содержит боковые полости, которые расположены в шахматном порядке относительно противоположных в боковом направлении боковых полостей, и проходящие в боковом направлении канавки протектора, которые, по существу, выровнены в радиальном направлении относительно боковых полостей.

В соответствии с восьмым аспектом настоящего изобретения разработан способ изготовления непневматической шины, включающий в себя смешивание смеси полиуретанового форполимера и вулканизующего вещества при температуре, составляющей приблизительно 45±20°С, например от 25 до 65°С или от 40 до 55°С, и вулканизацию смеси в пресс-форме путем нагрева пресс-формы до температуры, составляющей приблизительно 125±25°С, например от 105 до 145°С или от 110 до 130°С. В одном варианте осуществления пресс-форма содержит инверсные полости для изготовления шины. Шина содержит боковые полости, которые расположены в шахматном порядке относительно противоположных в боковом направлении боковых полостей, и проходящие в боковом направлении канавки протектора, которые, по существу, смещены относительно боковых полостей.

В одном варианте осуществления смесь полиуретанового форполимера может содержать продукт реакции полиола и дифенилметандиизоцианата (ΜΌΙ). В подобных вариантах осуществления вулканизующее вещество может содержать диаминовое вулканизующее вещество, содержащее комплекс, содержащий метилендианилин (ΜΌΆ) и соль натрия. В возможном варианте количество свободного дифенилметандиизоцианата в форполимере было снижено, например снижено до количества, составляющего от 0,1 до 7%, например от 1,0 до 5,0% от общего веса смеси форполимера. Возможно, количество метилендианилина, который не образует комплекс с солью натрия, составляет менее величины, составляющей от 0,05 до 2%, например от 0,1 до 1,0% от общего веса вулканизующего вещества.

Краткое описание чертежей

Вышеприведенные и другие задачи и преимущества изобретения проявятся более полным образом из нижеприведенного описания, выполненного совместно с сопровождающими чертежами неограничивающих предпочтительных вариантов осуществления изобретения, на которых аналогичные ссылочные позиции относятся к одним и тем же или аналогичным частям на всех видах и на которых:

фиг. 1А - вид сбоку шины, созданной в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, в котором проходящие в боковом направлении канавки протектора, по существу, выровнены в радиальном направлении относительно полостей;

фиг. 1В - сечение шины с фиг. 1А;

фиг. 1С - вид в перспективе шины по фиг. 1А;

фиг. 1Ό - детализированный вид сбоку боковины шины, показанной на фиг. 1А;

фиг. 2А - вид сбоку шины, имеющей ребра и полости, которые расположены под углом относительно радиального направления в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения;

фиг. 2В - сечение шины с фиг. 2А;

фиг. ЗА - вид сбоку шины, имеющей проходящие в боковом направлении канавки протектора, которые, по существу, выровнены в радиальном направлении относительно ребер в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения;

фиг. ЗВ - сечение шины с фиг. ЗА;

фиг. 4А - вид сбоку шины, имеющей расположенные под углом канавки протектора, созданные в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения;

фиг. 4В - сечение шины с фиг. 4А;

фиг. 4С - вид в перспективе шины с фиг. 4А;

фиг. 4Ό - детализированный вид сбоку канавки протектора, показанной на фиг. 4А;

фиг. 4Е - сечение канавки, имеющей скошенное основание;

фиг. 5А-5Е - детализированные виды сбоку различных канавок протектора, созданных в соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления настоящего изобретения;

фиг. 6 - детализированный вид сбоку шины, имеющей чередующиеся расположенные под углом канавки протектора, созданные в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения;

фиг. 7 - вид спереди рисунка протектора, который пересекает радиальную плоскость в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения;

фиг. 8 - вид спереди рисунка протектора, имеющего непрерывную опорную поверхность вдоль радиальной плоскости в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения;

фиг. 9 - выполненный с пространственным разнесением элементов вид в перспективе пресс-формы для шин в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения;

фиг. 10А - вид в перспективе верхней половины пресс-формы в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения;

фиг. 10В - вид в перспективе нижней половины пресс-формы в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения;

- 3 017777 фиг. 10С - вид спереди нижней половины, показанной на фиг. 10В; и фиг. 10Ό - вид сбоку закрытой пресс-формы, показанной на фиг. 10А-10С.

Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения

Варианты осуществления изобретения направлены на шины и, более точно, на непневматические шины, способные нести чрезмерные нагрузки. В одном варианте осуществления изобретение относится к непневматической шине, имеющей: (а) боковые полости, которые расположены в шахматном порядке относительно противоположных в боковом направлении боковых полостей; и (Ь) проходящие в боковом направлении канавки протектора, которые, по существу, выровнены в радиальном направлении относительно полостей. В другом варианте осуществления изобретение относится к непневматической шине, имеющей: (а) боковые ребра (которые предпочтительно определяют границы вышеописанных полостей), которые расположены в шахматном порядке относительно противоположных в боковом направлении боковых ребер; и (Ь) проходящие в боковом направлении канавки протектора, которые, по существу, смещены относительно ребер. В используемом здесь смысле термин боковой и его разновидности относятся к направлению, по существу, параллельному оси вращения шины или обода колеса. Ребра, боковые полости и/или канавки протектора могут быть образованы вместе в одной и той же пресс-форме для обеспечения конструктивной целостности ребер, боковых полостей и/или канавок протектора. Шины в соответствии с вариантами осуществления очень хорошо подходят для транспортных средств, предназначенных для движения по бездорожью, и для применения в условиях бездорожья и предпочтительно способны по отдельности выдерживать огромные нагрузки, например, превышающие 5 т, превышающие 30 т или превышающие 65 т.

В соответствии с одним вариантом осуществления изобретения соседние в направлении вдоль окружности полости в шине отделены друг от друга ребрами, которые проходят от боковой стороны шины до центральной перемычки. Подобно полостям, границы которых определяются ребрами, ребра сами предпочтительно расположены в шахматном порядке относительно ребер, противоположных в боковом направлении. Ребра могут быть ориентированы радиально, что означает, что ребра проходят в радиальном направлении относительно оси вращения шины, или могут быть ориентированы под одним или несколькими углами относительно радиального направления. В варианте осуществления, указанном последним, угол предпочтительно составляет менее 60°, например менее 30°, менее 20°, менее 15° или менее 10° относительно радиального направления. В отношении интервалов угол наклона ребра, если требуется, составляет от 0 до 60°, например от 1 до 30° или от 5 до 25°, относительно радиального направления. Как правило, чем меньше угол, тем больше нагрузка, которую шина будет способна выдерживать, и тем продолжительнее срок службы шины. Для особенно тяжелых нагрузок ребра предпочтительно ориентированы радиально, т.е. ориентированы под углом 0° относительно радиального направления. Напротив, шины имеют тенденцию проявлять большую сжимаемость, что может быть желательным, например, для особо пересеченных местностей, по мере увеличения угла наклона ребра относительно радиального направления.

В тех вариантах осуществления, в которых ребра ориентированы радиально, полости также предпочтительно ориентированы радиально, как показано на фиг. 1А, что означает, что полости, по существу, выровнены в радиальном направлении. Часть полости, которая находится рядом с внутренним окружным элементом или обручным элементом, может быть меньше, чем часть полости, которая находится рядом с наружным окружным элементом или обручным элементом. В этой связи боковые стенки полости предпочтительно, по существу, выровнены в радиальном направлении, хотя другие конфигурации также возможны. В тех вариантах осуществления, в которых ребра ориентированы под углом относительно радиального направления, полости могут быть аналогичным образом ориентированы под углом относительно радиального направления. В различных возможных вариантах осуществления полости могут иметь, по существу, треугольную, по существу, трапециевидную форму или, по существу, форму параллелограмма, как показано на фиг. 2А.

Как указано выше, шина предпочтительно включает в себя центральную перемычку. Центральная перемычка предпочтительно ориентирована в воображаемой плоскости (радиальной плоскости), которая перпендикулярна оси вращения (центральной оси) и расположена центрально относительно боковин шины. В соответствии с одним аспектом шина имеет внутренний окружной элемент или обручной элемент и наружный окружной элемент или обручной элемент, и центральная перемычка соединяет внутренний и наружный окружные элементы, а также образует поверхность, на которой закреплены ребра с прилежащих сторон центральной перемычки. Таким образом, центральная перемычка концептуально отделяет ребра и полости на одной боковой стороне шины от ребер и полостей на другой боковой стороне шины. То есть центральная перемычка предпочтительно разделяет полости, находящиеся с противоположных в боковом направлении сторон, и ребра, противоположные в боковом направлении. Было показано, что наличие центральной перемычки обеспечивает значительное повышение прочности шины и значительное увеличение срока службы шины.

Конкретная форма или рисунок протектора могут варьироваться в широких пределах. Однако, как указано выше, протектор предпочтительно содержит проходящие в боковом направлении канавки про

- 4 017777 тектора, которые, по существу, смещены относительно ребер. Под выражением по существу, смещены относительно ребер понимается то, что проходящие в боковом направлении канавки протектора не перекрывают в значительной степени ребра, расположенные ниже в радиальном направлении, в той части, например стенке, где ребро пересекается с наружным окружным элементом или обручным элементом. Таким образом, в тех вариантах осуществления, в которых ребра и, следовательно, полости расположены под углом относительно радиального направления, канавку протектора считают смещенной относительно ребра, расположенного ниже в радиальном направлении, когда канавка в основном не перекрывает ребро, расположенное ниже в радиальном направлении, у стенки в том месте, где ребро пересекается с наружным окружным элементом или обручным элементом, независимо от того места, где ребро соединяется с внутренним окружным элементом или обручным элементом.

В качестве дополнения или альтернативно, протектор может содержать проходящие в боковом направлении канавки протектора, которые, по существу, выровнены относительно полостей. Под выражением по существу, выровнены относительно ребер понимается то, что проходящая в боковом направлении канавка протектора, по существу, выровнена в радиальном направлении относительно расположенной ниже полости в той зоне, где полость соединяется с наружным окружным элементом или обручным элементом. Таким образом, в тех вариантах осуществления, в которых ребра расположены под углом относительно радиального направления, канавку протектора считают по существу, выровненной относительно полости, если канавка в основном перекрывает полость, расположенную ниже в радиальном направлении, в зоне, где полость соединяется с наружным окружным элементом или обручным элементом, независимо от того места, где данная полость соединяется с внутренним окружным элементом или обручным элементом. Само собой разумеется, используемый протектор может включать в себя другие элементы протектора помимо вышеупомянутых канавок протектора.

Поскольку в одном варианте осуществления боковые полости расположены в шахматном порядке относительно противоположных в боковом направлении боковых полостей и проходящие в боковом направлении канавки протектора, по существу, смещены относительно ребер (или, по существу, выровнены в радиальном направлении относительно полостей), число проходящих в боковом направлении канавок протектора, как правило, соответствует числу полостей (а также числу ребер) в шине. В некоторых вариантах осуществления могут быть предусмотрены одна или несколько канавок протектора, каждая из которых выровнена относительно полостей. Отношение числа полостей к числу канавок протектора предпочтительно находится в пределах от 1:1 до 4:1 или от 1:1 до 2:1. Аналогичным образом, отношение числа ребер к числу канавок протектора предпочтительно находится в пределах от 1:1 до 4:1 или от 1:1 до 2:1.

В данной первой конфигурации, в которой канавки протектора, по существу, выровнены в радиальном направлении относительно полостей и смещены относительно ребер, напряжение при сдвиге может быть уменьшено. Снижение может составлять приблизительно от 5 до 50%, например от 10 до 30% по сравнению с шиной, в которой канавки выровнены относительно ребер на той же боковине. Анализ методом конечных элементов (РЕА) показывает уменьшение распределения (эпюры) напряжений приблизительно на 25% по сравнению с шиной, имеющей канавки, которые выровнены относительно ребер и смещены относительно полостей.

Во втором варианте осуществления настоящего изобретения предусмотрена непневматическая шина, имеющая: (а) боковые полости, которые расположены в шахматном порядке относительно противоположных в боковом направлении боковых полостей; и (Ь) проходящие в боковом направлении канавки протектора, которые, по существу, смещены относительно полостей. Другими словами, во втором варианте осуществления настоящее изобретение относится к пневматической шине, имеющей: (а) боковые ребра (которые предпочтительно определяют границы вышеописанных полостей), которые расположены в шахматном порядке относительно противоположных в боковом направлении боковых ребер; и (Ь) проходящие в боковом направлении канавки протектора, которые, по существу, выровнены в радиальном направлении относительно ребер. Как описано выше в связи с первым вариантом осуществления, ребра и/или полости по данному варианту осуществления могут быть ориентированы в радиальном направлении или могут быть расположены под углом относительно радиального направления. Одним преимуществом второго варианта осуществления является то, что непневматическая шина может обеспечить более тихое и более плавное движение.

В третьем варианте осуществления настоящего изобретения канавки протектора, которые проходят от одной боковины, могут быть, по существу, выровнены в радиальном направлении относительно полостей и, по существу, смещены относительно ребер на данной боковине, в то время как канавки протектора, проходящие от противоположной боковины, могут быть, по существу, смещены относительно полостей на противоположной боковой стороне и могут быть, по существу, выровнены в радиальном направлении относительно ребер на данной противоположной боковой стороне. В подобных конфигурациях канавки протектора на каждой боковине могут находиться на одной линии друг с другом в боковом направлении и не перекрываться в радиальной плоскости или, в альтернативной конфигурации, могут проходить на всю ширину шины в боковом направлении и открываться или заканчиваться на обеих боковинах.

- 5 017777

Возможно, ширина каждой проходящей в боковом направлении канавки протектора уменьшается от той части канавки протектора, которая примыкает к боковине шины, по направлению к аксиальной плоскости, т.е. к осевой линии шины. То есть канавки протектора, возможно, проходят в боковом направлении вдоль ширины шины и открываются по направлению к одной из боковин рядом с плечевой зоной шины. Таким образом, канавки протектора могут принимать треугольную форму с острым углом, предпочтительно форму равнобедренного треугольника, при этом вершина наименьшего угла в треугольнике указывает в направлении радиальной плоскости шины. В некоторых других вариантах осуществления канавки протектора проходят через радиальную плоскость шины, при этом в данном случае вершина наименьшего угла в треугольнике может указывать в направлении противоположной боковины, а не в направлении радиальной плоскости шины. Использование канавок протектора треугольной формы с острыми углами может быть особенно желательным для облегчения извлечения шины из пресс-формы для нее во время технологического процесса, описанного ниже.

Как указано выше, в различных вариантах осуществления шина по настоящему изобретению может включать в себя конфигурацию, имеющую: (1) проходящие в боковом направлении канавки протектора, которые, по существу, смещены относительно ребер или которые, по существу, выровнены в радиальном направлении относительно полостей; (2) проходящие в боковом направлении канавки протектора, которые, по существу, смещены относительно полостей или которые, по существу, выровнены в радиальном направлении относительно ребер; или (3) гибридную комбинацию из обоих вариантов. Канавки протектора предпочтительно образованы при формовании, например в виде углублений, в наружном окружном элементе или обручном элементе для обеспечения сцепления для шин. Канавки протектора предпочтительно проходят от боковин шины внутрь по направлению к радиальной плоскости шины. Таким образом, в некоторых вариантах осуществления шина включает в себя два множества канавок протектора: одно множество, по существу, ориентированное с первой боковой стороны радиальной плоскости шины, и второе множество, по существу, ориентированное со второй боковой стороны радиальной плоскости шины. Также предусмотрено, как указано выше, что некоторые или все из канавок протектора могут проходить (возможно, немного проходить) за радиальную плоскость шины к другой боковой стороне шины. Таким образом, в некоторых вариантах осуществления никакая часть любого из двух множеств канавок протектора не перекрывает в направлении вдоль окружности канавки протектора из другого множества канавок протектора. В других вариантах осуществления, по меньшей мере, некоторая часть канавок протектора из одного множества канавок протектора перекрывает в направлении вдоль окружности канавки протектора из второго множества канавок протектора, и наоборот.

Как указано выше, в одном варианте осуществления полости в каждой боковине расположены, по существу, в шахматном порядке или смещены относительно полостей на противоположной боковине. Центральная перемычка предпочтительно отделяет полости каждой боковины от полостей на противоположной боковине. Полости предпочтительно проходят, по существу, перпендикулярно относительно плоскости боковины от боковины (например, предпочтительно проходят, по существу, в боковом направлении) по направлению к центральной перемычке, т.е. по направлению к аксиальной плоскости. В другом варианте осуществления полости проходят по направлению к центральной перемычке от боковины под углом относительно бокового направления. В данном последнем варианте осуществления для облегчения извлечения из пресс-формы во время изготовления шин площадь поперечного сечения каждой полости предпочтительно уменьшается в направлении от боковины к центральной перемычке. В одном варианте осуществления расположенные, по существу, в шахматном порядке полости таковы, что геометрические центры противоположных в боковом направлении полостей на противоположных боковинах не совпадают друг с другом.

Как указано выше, шина имеет множество ребер, которые разделяют полости и проходят между внутренним окружным элементом или обручным элементом и наружным окружным элементом или обручным элементом. Внутренний обручной элемент предпочтительно выполнен с возможностью установки на ободе, и наружный обручной элемент включает в себя протектор шины (который включает в себя канавки протектора) на его наружной поверхности. Следует понимать, что внутренний обручной элемент и наружный обручной элемент образуют цельную конструкцию, которая образована как одно целое из одного и того же материала.

Вышеописанные конфигурации шин по вариантам осуществления особенно подходят для шин, имеющих обод с диаметром, составляющим по меньшей мере 80 дюймов (203 см), например по меньшей мере 110 дюймов (279 см) или по меньшей мере 140 дюймов (356 см) , таких как шины, используемые для транспортных средств, предназначенных для движения по бездорожью, хотя шины также могут быть использованы на ободьях с меньшими диаметрами. В варианте осуществления, в котором ребра расположены в шахматном порядке относительно ребер, противоположных в боковом направлении, и противоположные боковые полости разделены центральной перемычкой, существует предпочтительная взаимосвязь между ребрами и центральной перемычкой. Синергия между полостями, ребрами и канавками обеспечивает увеличение деформации продольного изгиба, в результате чего обеспечивается возможность того, что часть шины будет прогибаться в большей степени и нести большую нагрузку, чем можно было бы ожидать в противном случае. В некоторых вариантах осуществления шины по вариантам осу- 6 017777 ществления могут обладать способностью обеспечивать опору для транспортных средств, предназначенных для движения по бездорожью, с большой рабочей массой, составляющей от 380 до 460 т. Дополнительное преимущество заключается в том, что повышенная прочность шины может обеспечить возможность уменьшения количества материала шины при заданной нагрузке, что позволяет снизить массу шины и максимизировать эффективность использования материала. Кроме того, повышенная прочность шин обеспечивает увеличение срока службы шин по сравнению с обычными пневматическими и непневматическими шинами. В одном варианте осуществления ширина центральной перемычки меньше ширины каждого ребра.

Шины по вариантам осуществления предпочтительно являются непневматическими, что означает, что шины изготовлены из сплошного материала, который не требует накачивания для обеспечения их работоспособности. Непневматические шины не имеют рисков, связанных с повреждениями, разрывами или проколами шин, связанными с пневматическими шинами. Дополнительное преимущество непневматических шин заключается в том, что даже в случае повреждения шины шина может быть приведена в движение, так что транспортное средство, например транспортное средство, предназначенное для движения по бездорожью, может быть перемещено в место расположения ремонтной мастерской, и при этом не потребуется дорогостоящая или трудоемкая буксировка.

К пригодным материалам для непневматических шин относятся эластомерные материалы, такие как материалы, описанные в патентах США № 4832098, 4934425, 4921029, 4784201, 5605657 и в заявке на патент США № 09/919994, все содержание и описание которых настоящим включены в данную заявку путем ссылки. Одним приводимым в качестве примера материалом может быть полиуретановый эластомер, содержащий форполимер, образованный из диизоцианата, например дифенилметандиизоцианата (ΜΌΙ), толуолдиизоцианата (ΤΌΙ), парафенилендиизоцианата (ΡΡΌΙ), 1,6-гександиизоцианата (ΗΌΙ), изофорондиизоцианата (ΙΡΌΙ), 3,3'-битолуолдиизоцианата (ΤΘΌΙ), 1,4-циклогексилдиизоцианата (ΟΗΌΙ), нафтален-1,5-диизоцианата (ΝΏΙ), метилен-бис-(р-циклогексилизоцианата) (Ηι₂ΜΌΙ) и т.д., и полиола, например поликапролактона, сложного полиэфира, поли(адипинат)гликоля, поли(гексаметиленадипинат)гликоля, поли(этиленадипинат)гликоля, поли(диэтиленадипинат)гликоля, поли(этилен/пропиленадипинат)гликоля, поли(оксипропилен)поли(оксиэтилен)гликоля, поли(триметилолпропан/гексаметиленадипинат)гликоля, поли(этилен/бутиленадипинат)гликоля, поли(бутиленадипинат)гликоля, поли(гексаметилен/неопентиладипинат)гликоля, поли(бутилен/гекса-метиленадипинат)гликоля (ΡΒΗΑΟ), поли(неопентиладипинат)гликоля, поли(тетраметиленэфир)гликоля (ΡΤΜΕΟ), простого полиэфира, полиалкиленэфирполиолов и т.д., который отверждается посредством вулканизующего вещества на основе полиола или диамина, такого как 4,4'-метилен-бис-(2-хлоранилин) (МВСА), 4,4'-метилен-бис-(3-хлоро2,6-диэтиланилин (ΜΟΌΕΑ); диэтилтолуолдиамин (ΌΕΤΌΑ; Е1йаеиге™ 100 от компании А1Ьешаг1е Согрогабоп); третичный бутилтолуолдиамин (ΤΒΤΌΑ); диметилтио-толуолдиамин (Е1йаеиге™ 300 от компании Α^ιηαΓΚ Согрогабоп); триметиленгликоль-ди-р-аминобензоат (У1Ьгаеиге™ А157 от компании С’йетШга Сотрапу, Ιηο. или Уегаа1шк™ 740Μ от компании Αίτ ГюбисЕ апб СйетюаН); метилен-бис(ортохлоранилин) (МОСА), метилен-бис-(диэтиленанилин) (ΜΌΕΑ); метилендианилин (ΜΌΑ); комплекс метилендианилина и хлорида натрия (Сау!иг™ 21 и 31 от С’йетШга Сотрапу); изобутил-3,5-диамино-4хлорбензоат (Вау!ес™ 1604 от компании Вауег Μаΐе^^а18с^еηсе), этиленгликоль, диэтиленгликоль, дипропиленгликоль, неопентилгликоль, 1,3-бутандиол, 1,4-бутандиол, бис-гидроксиэтиловый эфир гидрохинона (ΗΟΕΕ). циклогексилдиметанол (ΟΗΌΜ) и т.д. Предпочтительно смесь форполимера имеет малое содержание свободного диизоцианата от 0,1 до 7,0 вес.%, например от 1,0 до 5,0 вес.% или от 2,5 до 3,5 вес.% от общего веса смеси форполимера. К примерам эластомерных материалов, пригодных для непневматических шин, относятся полиуретаны, такие как эластомерные материалы, образованные из промышленно производимых и имеющихся на рынке полиуретановых форполимеров Αб^р^еηе™ и диаминовых вулканизующих веществ Сау!иг™ от компании СйетШга Согр., сегментированного сополиэфира (сложного), такого как Иу1ге1 5556 от компании ^иΡоηΐ, материала, полученного реактивным литьевым прессованием, и блок-сополимера нейлона, такого как Ννπηι от компании Уоп^аШо Сйет1са1 Со. В данном описании полиуретан относится к полимеру с уретановыми связями (полученными на основе изоцианатной группы и гидроксильной группы) и, возможно, также к полимеру с мочевинными связями (полученными на основе изоцианатной группы и аминогруппы). Примеры подобных полиуретановых эластомеров раскрыты в патентах США № 5077371, 5703193 и 6723771 и в заявке на патент США № 11/702787, все содержание и описания которых настоящим включены в данное описание путем ссылки.

В одном предпочтительном варианте осуществления эластомерный материал содержит разделенный на блоки под действием температуры полиуретановый эластомер. Подобные полиуретановые эластомеры могут содержать смесь полиуретанового форполимера, образованного из полиола, например поликапролактона, сложного полиэфира, поли(адипинат)гликоля, поли(бутилен/гексаметиленадипинат)гликоля (ΡΒΗΑΟ), поли(тетра-метиленэфир)гликоля (ΡΤΜΕΟ) и т.д. и дифенилметандиизоцианата (ΜΌΙ) или нафтален-1,5-диизоцианата (ΝΏΙ), предпочтительно имеющего низкое содержание свободного дифенилметандиизоцианата (ΜΌΙ) или нафтален-1,5-диизоцианата (ΝΏΙ) от 0,1 до 7,0%, на- 7 017777 пример от 1,0 до 5,0% от общего веса смеси форполимера, и вулканизующее вещество, имеющее низкое содержание свободного метилендианилина (ΜΌΑ) от 0,05 до 2,0%, например от 0,1 до 1,0% от общего веса связующего вещества. Подобные предпочтительные полиуретановые системы раскрыты в публикации заявки на патент США № 2003/0065124, которая полностью включена в данную заявку путем ссылки. К пригодным полиуретановым форполимерам с низким содержанием свободного дифенилметандиизоцианата (ΜΌΙ) относятся ΑΌΙΡΚΕΝΕ™ ЬЕМ 2450, ΑΌΙΡΚΕΝΕ™ ЬЕМ 2400, ΑΌΙΡΚΕΝΕ™ ЬЕМ 1350, ΑΌΙΡΚΕΝΕ™ ЬЕМ 1250, ΑΌΙΡΚΕΝΕ™ ЬЕМ 500 и УЛгаШапе™ 8030, при этом каждый из указанных материалов производится компанией СйстШга Согрогайоп. К пригодным вулканизующим веществам с низким содержанием свободного метилендиамина (МЭЛ) относятся Сау1иг™ 21, Сау1иг™ 21-ΌΑ, Сау1иг™ 31, Сау1иг™ 31-ΌΑ, при этом каждый из указанных материалов производится компанией СйстШга Согрогайоп.

Предпочтительно эластомерный материал представляет собой продукт реакции изоцианата, полиола и вулканизующего вещества, а не вспенивающего вещества, например эластомерный материала представляет собой невспененный полиуретановый материал.

Кроме того, в одном варианте осуществления шина образована только из эластомерных материалов, описанных выше, и не имеет внутреннего металлического компонента, такого как металлический браслет, металлическая проволока или металлический армирующий элемент, и/или не имеет резинового компонента, такого как резиновый протектор.

Неограничивающие фиг. 1Α-1Ό иллюстрируют шину в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения. Как показано, полости 112 проходят в радиальном направлении от центральной оси приведенной в качестве примера шины 100. Шина 100 выполнена с возможностью установки на непоказанном ободе, который находился бы в центральной зоне 102.

В вариантах осуществления настоящего изобретения шина 100 предпочтительно выполнена с возможностью установки ее на ободе в центральной зоне 102 с возможностью снятия с данного обода. В одном варианте осуществления шина 100 отформована на монтажном кольце или приклеена посредством клея или связующего вещества к монтажному кольцу, например к металлическому монтажному кольцу, которое может контактировать с ободом с возможностью скольжения. К пригодным монтажным кольцам относятся те, которые описаны в одновременно находящейся на рассмотрении заявке на патент США № 12/036951, озаглавленной Тпе апй Тпе К1т Α55етЫу, все содержание и описание которой настоящим включены в данную заявку путем ссылки. В одном варианте осуществления шина 100 отформована на ободе или приклеена к ободу без использования монтажного кольца. В другом варианте осуществления обод запрессован в шину 100, что создает посадку с натягом при установке, так что трение между шиной и ободом обеспечивает удерживание шины на месте. В одном варианте осуществления посадка с натягом может быть создана посредством нагрева обода и браслета путем использования горелок или газовых печей и сборки в заданном положении, пока они находятся в их нагретом, расширенном состоянии беспрепятственного скольжения. В процессе охлаждения обе детали сжимаются обратно до их предыдущего размера за исключением сжатия, которое возникает вследствие того, что обод образует посадку с натягом вместе с браслетом. В другом варианте осуществления обод запрессовывают в браслет шины посредством использования пресса или зажима для создания посадки с натягом. Специалистам в данной области техники должно быть понятно, что шина 100 может быть смонтирована на ободе посредством использования множества других способов без отхода от объема настоящего изобретения.

Шина 100 имеет рисунок 104 протектора, имеющий множество канавок 106 протектора и опорных участков 108 протектора в первой конфигурации, подобной рассмотренной выше. Следует понимать, что в других вариантах осуществления шина 100 может иметь вторую или третью конфигурации, подобные рассмотренным выше. Опорный участок 108 протектора представляет собой часть рисунка 104 протектора, которая находится в контакте с грунтом или другой аналогичной поверхностью. Легко можно понять, что рисунок 104 протектора шины является непрерывным вдоль наружной окружной периферии шины 100, несмотря на то, что противоположные боковые стороны шины 100 предпочтительно включают в себя отдельные группы канавок протектора, которые, по существу, смещены друг относительно друга, как описано выше. Шина 100 также содержит две боковины 110, 111, каждая из которых имеет множество расположенных в шахматном порядке полостей 112, разделенных ребрами 114. Полости 112 проходят от плоскости, перпендикулярной боковинам 110, 111, по направлению к радиальной плоскости или средней линии 116. Центральная перемычка 118 ориентирована относительно радиальной плоскости 116. Полости 112 отделены от зоны 102 обода внутренним окружным элементом или обручным элементом 120 и отделены от рисунка 104 протектора наружным окружным элементом или обручным элементом 122. Полости 112, ребра 114, центральная перемычка 118 и канавки 106 протектора образованы путем формования в одной и той же пресс-форме и образуют цельную конструкцию. Шина 100 не имеет металлического браслета или усиливающего элемента.

Как показано, каждая канавка 106 протектора проходит в боковом направлении на части ширины шины 100 и имеет начальную открытую часть 128 рядом с плечевой зоной, в которой рисунок 104 протектора примыкает к каждой боковине 110, 111. В первой конфигурации канавки 106 протектора в ос- 8 017777 новном смещены относительно ребер 114, но, по существу, выровнены в радиальном направлении относительно полостей 112, например перекрывают в радиальном направлении полости 112, которые находятся на той же боковине 110. Канавки 106 протектора чередуются вдоль рисунка 104 протектора, как показано на фиг. 1С. Как показано, канавки 106 протектора проходят внутрь от плечевой зоны шины 100 без их перегиба или наклона относительно бокового направления, как показано на фиг. 1С.

Как показано на фиг. 1А, полости 112 и ребра 114 проходят в радиальном направлении от центральной оси шины 100. В используемом здесь смысле термины радиально, в радиальном направлении или радиальный относятся к элементам, проходящим вдоль направления, совпадающего с направлением, проходящим от центральной оси шины 100. Как показано, радиальные полости 112 имеют, по существу, овальную или трапециевидную форму, при этом расстояние между ребрами 114 в зоне, ближайшей к ободу 102, меньше расстояния между теми же ребрами 114 в зоне, ближайшей к рисунку 104 протектора, хотя могут быть использованы другие геометрические конфигурации, как рассмотрено выше.

В варианте осуществления, показанном на фиг. 1В, каждая полость 112 ограничена внутренним окружным элементом или обручным элементом 120, наружным окружным элементом или обручным элементом 122 и соседними ребрами 114. Как показано, расположенные в шахматном порядке полости 112 проходят внутрь перпендикулярно от плоскости боковины 110, по существу, с прямыми стенками так, что площадь пропускного сечения полости 112 приблизительно равна площади полости у перемычки 118. В других вариантах осуществления стенки полостей могут быть расположены под углом или предусмотрены с уменьшением сечения, при этом в данном случае площадь поперечного сечения ребра у боковины будет меньше площади поперечного сечения ребра в том месте, где оно пересекается с центральной перемычкой. Данный последний вариант осуществления может быть желательным для облегчения извлечения шины из пресс-формы во время изготовления, как рассмотрено выше.

Расположенные в шахматном порядке полости 112 на боковинах 110, 111 проходят в шину 100 по направлению к центральной перемычке 118. На боковине 111 полости 112 расположены в шахматном порядке или смещены относительно полостей 112, расположенных с другой стороны центральной перемычки 118, так что ребра 114 на боковине 110 будут выровнены в боковом направлении относительно полостей 112 на противоположной боковине 111, и наоборот. Подобное расположение полостей 112 в шахматном порядке позволяет уменьшить количество материала, используемого в пресс-форме во время изготовления, при одновременном сохранении таких желательных характеристик шины, как прочность, долговечность и срок службы. Конфигурации полостей 112, ребер 114 и канавок 106 совместно служат для упрочнения центральной перемычки 118 и шины 100 в целом.

Фиг. 1Ό представляет собой детализированный вид сбоку шины 100, имеющей канавки 106 протектора. Канавки 106 протектора содержат основание 130, первую стенку 132 и вторую стенку 134. Первая и вторая стенки используются для удобства во всем данном описании для установления различия между стенками канавки 106. Первая стенка 132 и вторая стенка 134 соединены замкнутой стенкой 138, показанной на фиг. 1В и 1С. Как показано на фиг. 1Ό, первая стенка 132 и вторая стенка 134 выровнены в радиальном направлении и, по существу, не имеют угла наклона относительно радиального направления. В подобных вариантах осуществления, когда основание 130 будет параллельно грунту, первая стенка 132 и вторая стенка 134 будут, по существу, перпендикулярны грунту. Другими словами, первая стенка 132 и вторая стенка 134 являются, по существу, прямыми и, по существу, параллельны друг другу, т.е. образуют и-образную форму.

В варианте осуществления по фиг. 1А-Ш полости 112 и канавки 106 протектора выровнены в радиальном направлении друг относительно друга и создают рисунок следующим образом. На одной боковине 110 ребра 114, по существу, выровнены в радиальном направлении относительно соответствующих опорных участков 108, в то время как на противоположной боковине 111 полость 112, по существу, выровнена в радиальном направлении относительно канавки 106 протектора. Данный чередующийся рисунок, образуемый рисунком 104 протектора и боковинами 110, 111, повторяется на всей окружной периферии шины 100.

Количество полостей 112, ребер 114 и канавок 106 может варьироваться в зависимости от конфигурации шины 100. Шина может иметь, например, от 10 до 80 полостей или более предпочтительно от 25 до 60 полостей на каждой боковине (на шине в целом их будет в два раза больше). Шина может аналогичным образом иметь, например, от 10 до 80 ребер или более предпочтительно от 25 до 60 ребер на каждой боковине (на шине в целом их будет в два раза больше). Если требуется, шина также может иметь от 0 до 320 канавок протектора или более предпочтительно от 40 до 120 канавок протектора на каждой боковой стороне шины (на шине в целом их будет в два раза больше). Варианты осуществления с нулевым числом канавок могут быть названы шинами с гладким протектором, которые не имеют рисунка протектора. В одном варианте осуществления шина имеет одно и то же число полостей, ребер и канавок. В другом варианте осуществления для каждой канавки существует соответствующая полость, и ребро отделяет каждую полость.

На размеры шины 100 могут влиять разные расчетные параметры, такие как удельное давление шины на грунт (сцепление), пружинение в вертикальной плоскости (колебание в вертикальной плоскости),

- 9 017777 устойчивость шины при повороте (управляемость), суммарный прогиб, объем материала и вес шины. Показанная на фиг. 1В и 1Ό шина 100 может иметь размеры, представленные в табл. 1.

Таблица 1

Размеры шины

Величина	Описание	Общий диапазон	Предпочтительный диапазон	Наиболее предпочтительны й диапазон
т„	Ширина шины	13-178 см (5-70 дюймов)	51-150 см (20-59 дюймов)	66-74 см (26-29 дюймов)
	Высота боковины	5-279 см (2-110 дюймов)	13-203 см (5-80 дюймов)	38-127 см (15-50 дюймов)
са	Глубина полости	13-76 см (5-30 дюймов)	20-38 см (8-15 дюймов)	25-33 см (10-13 дюймов)
Сь	Высота полости	13-295 см (5-116 дюймов)	20-76 см (8-30 дюймов)	25-64 см (10-25 дюймов)
С.	Ширина полости	2-38 см (1-15 дюймов)	5-33 см (2-13 дюймов)	5-20 см (2-8 дюймов)
	Толщина перемычки	1-51 см (0,5-20 дюймов)	2-20 см (1-8 дюймов)	4-10 см (1,5-4 дюйма)
1НЬ	Высота внутреннего обручного элемента	1-102 см (0,5-40 дюймов)	2-20 см (1-8 дюймов)	5-10 см (2-4 дюйма)
ОНЬ	Высота наружного обручного элемента	1-102 см (0,5-40 дюймов)	2-25 см (1-10 дюймов)	5-20 см (2-8 дюймов)
ТОа	Глубина канавки протектора	1-30 см (0,25-12 дюймов)	5-20 см (2-8 дюймов)	6-15 см (2,5-6 дюймов)
ТС]	Длина канавки протектора	1-76 см (0,25-30 дюймов)	2-64 см (1-25 дюймов)	10-51 см (4-20 дюймов)
ТР!	Длина опорного участка протектора	1-102 см (0,25-40 дюймов)	2-76 см (1-30 дюймов)	10-51 см (4-20 дюймов)
ΤΟχνί	Ширина канавки протектора (на поверхности протектора)	2-38 см (1-15 дюймов)	8-33 см (3-13 дюймов)	10-20 см (4-8 дюймов)
ТС1„2	Ширина канавки протектора (у основания протектора)	0,5-32 см (0,2-12,5 дюйма)	2-25 см (0,8-10 дюймов)	4-20 см (1,6-8 дюймов)
К	Толщина ребра	2-38 см (1-15 дюймов)	5-33 см (2-13 дюймов)	10-20 см (4-8 дюймов)

Для некоторых размеров, таких как и в вышеприведенных диапазонах указаны максимальные значения, поскольку полости 112 и ребра 114 могут сужаться от наружного обручного элемента 122 к внутреннему обручному элементу 120. Кроме того, размеры ТО_то1 и ТО^₂ могут уменьшаться по мере приближения канавки 106 протектора к замкнутой стенке 138. Кроме того, размер Т('!_а может уменьшаться по мере того, как канавка 106 протектора приближается к замкнутой стенке 138. Следует понимать, что размер может быть равен С_ь+1Н_н+ОН_н+ТО_а и размер Ί\_χ может быть равен 2 (С_а)+^₁ или ТС1+ТТ1.

В одном варианте осуществления размер ОН|, может быть в 1,5-6 раз больше, например в 2-4 раза больше или в 2,5-3,5 раза больше, чем размер 1Н_Ь В еще одном варианте осуществления величина ОН_ь+ТО_а в 1,5-6 раз больше, например в 2-4 раза больше или в 2,5-3,5 раза больше, чем размер 1Н_Ь. В подобных вариантах осуществления шины будут иметь более толстую часть шины рядом с протектором, чем рядом с ободом, что может обеспечить увеличение эксплуатационного срока службы шины. Это обеспечивает возможность износа протекторной части шины без износа части шины с полостями/ребрами.

Помимо размеров, представленных в табл. 1, шина 100 имеет наружный диаметр, который может находиться в пределах от 25 дюймов (64 см) до 190 дюймов (483 см), например от 60 дюймов (152 см) до 159 дюймов (404 см) или от 63 дюймов (160 см) до 100 дюймов (254 см). Внутренний диаметр может находиться в пределах от 20 дюймов (51 см) до 140 дюймов (356 см), например от 30 дюймов (76 см) до 110 дюймов (279 см) или от 40 дюймов (102 см) до 80 дюймов (203 см). Следует понимать, что в том случае, когда шины по разным вариантам осуществления настоящего изобретения используются на одном и том же транспортном средстве, они имеют аналогичные размеры.

В другом варианте осуществления настоящего изобретения расположенные в шахматном порядке полости расположены под углом относительно радиального направления, как показано в приведенной в качестве примера шине 200 по фиг. 2А и 2В. Аналогично фиг. 1Ά-1Ό, шина 200 содержит обод 202 (непоказанный), рисунок 204 протектора, канавки 206 протектора, опорные участки 208 протектора, боковины 210, 211, полости 212, ребра 214, перемычку 218, внутренний окружной элемент или обручной

- 10 017777 элемент 220 и наружный окружной элемент или обручной элемент 222. Перемычка 218 проходит вдоль радиальной плоскости или средней линии 216 шины 200 и разделяет полости 212 на каждой боковине 210, 211. В отличие от полостей 112 на фиг. 1Ά-1Ό, полости 212 на фиг. 2А и 2В смещены от радиального направления на угол θ, как описано выше. Изменение угла θ относительно радиального направления обеспечивает эффективное изменение степени пружинения шины 200.

На фиг. 2А полости 212 на каждой боковине 210, 211 расположены с противоположными направлениями смещения, как показано в патентах США № 4832098, 4934425, 4921029 и 4784201, все содержание и описания которых настоящим включены в данную заявку путем ссылки.

Как рассмотрено выше, в целях данного описания, ребра 214, которые расположены под углом относительно радиального направления, рассматриваются как, по существу, выровненные в радиальном направлении относительно канавок 206 протектора, если ребра выровнены в радиальном направлении относительно канавок протектора в том месте, где ребра примыкают к наружному окружному элементу 222. Как показано, в том месте, где ребро 214 примыкает к наружному окружному элементу или обручному элементу 222, имеется канавка 206 протектора, и ребра 214 шины 200 считаются, по существу, выровненными в радиальном направлении относительно канавок 206 протектора. На противоположной боковине 211 в данном месте ребро 214 будет выровнено в боковом направлении относительно противоположной полости 212. Наоборот, на противоположной боковине 211 полость 212 будет выровнена относительно канавки в том месте, где полость 212 примыкает к наружному окружному элементу или обручному элементу 222. Данная конфигурация повторяется на всей окружной периферии шины. В другом варианте осуществления, который не показан, расположенные под углом ребра могут быть, по существу, смещены относительно канавок протектора (например, полости могут быть, по существу, выровнены в радиальном направлении относительно канавок протектора).

В одном варианте осуществления шина является сплошной и имеет цельную, т.е. образующую одно целое, конструкцию, которая включает в себя шину и протектор, образованные вместе и изготовленные из одной и той же композиции. Цельная конструкция образована с такой конфигурацией, что конструктивные элементы, представляющие собой перемычку и ребра, образуют несущую нагрузку конструкцию, по существу, с равномерной деформацией, вызванной сжатием шины при вращении шины во время эксплуатации. Толщина перемычки, ребер и обручных элементов такова, что во время работы не будет, по существу, никакого выпучивания боковин шин. Кроме того, шина может деформироваться без продольного изгиба, обусловленного сжатием, во время нормальной работы, но шина выполнена с конфигурацией, обеспечивающей возможность продольного изгиба ребер, или по отдельности, или нескольких ребер вместе, когда ребро наезжает на выступ на грунте. Термин продольный изгиб в используемом здесь смысле определяется как относительно внезапная и резкая деформация в результате действия сжимающей нагрузки, которая превышает определенное критическое значение нагрузки. Кроме того, шины по настоящему изобретению, в частности те, которые имеют ребра, ориентированные в радиальном направлении, имеют тенденцию демонстрировать лучшее огибание дорожных опасностей по сравнению с обычными сплошными непневматическими шинами вследствие данного поведения при продольном изгибе, результатом которого являются уменьшенные ударные нагрузки, действующие на транспортное средство. Однако в некоторых условиях эксплуатации, таких как условия горных выработок, продольный изгиб шины будет недостаточным для предотвращения застревания преграждающих элементов в шине. Как только преграждающий элемент застрянет, преграждающий элемент может вызвать разрыв или разрушение шины, в результате чего уменьшается эксплуатационный срок службы шины. Для устранения данной проблемы в одном варианте осуществления изобретения, помимо способности шины к продольному изгибу, предусмотрены наклонные стенки канавок протектора, как описано ниже.

Способность шин, выполненных с конфигурацией в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения, обеспечивающей возможность их деформирования, возвращаться, тем не менее, к их цилиндрической форме, по существу, мгновенно при сжатии и внезапных изменениях нагрузки требует, чтобы шины выдерживали максимальную деформацию от 10 до 30%, например от 15 до 20%, во время нормальной работы при одновременном локальном продольном изгибе для поглощения внезапного удара со стороны выступающего предмета или неровности поверхности грунта. Именно эта неожиданная способность, обусловленная специфической конструкцией шины из эластомера, придает подобным шинам характеристики управляемости и плавности движения, подходящие для транспортных средств, предназначенных для движения по бездорожью.

Неограничивающие фиг. ЗА и 3В иллюстрируют приведенную в качестве примера шину в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения. Шина 300 содержит центральную зону 302, рисунок 304 протектора, канавки 306 протектора, опорные участки 308 протектора, боковины 310, 311, полости 312, ребра 314, центральную перемычку 318, ориентированную относительно радиальной плоскости или средней линии 316, внутренний окружной элемент или обручной элемент 320 и наружный окружной элемент или обручной элемент 322. Полости 312 и канавки 306 протектора смещены в радиальном направлении друг относительно друга во второй конфигурации и образуют рисунок следующим образом. На одной боковине 310 ребра 314, по существу, выровнены в радиальном направлении относительно соответствующих канавок 306, в то время как на противоположной боковине 311 полость

- 11 017777

312, по существу, выровнена в радиальном направлении относительно опорных участков 308 протектора. Данный чередующийся рисунок, образуемый рисунком 304 протектора и боковинами 310, 311, повторяется для всей окружной периферии шины 300. Как показано, полости 312 проходят в радиальном направлении от центральной оси приведенной в качестве примера шины 300 аналогично фиг. 1А.

В одном варианте осуществления каждая из канавок протектора имеет угол наклона относительно радиального направления, составляющий от 5 до 65°, например от 10 до 45° или от 15 до 35°. Выравнивание стенок канавки независимо от того, является ли она выровненной или расположенной под углом, обеспечивается на соответствующей боковине шины в зоне канавки протектора. На боковине шины угол измеряют относительно радиального направления в средней точке стенки канавки протектора, т.е. точке стенки, которая находится на одинаковых расстояниях от плоскости поверхности протектора и плоскости основания канавки протектора. Под углом понимается абсолютная величина угла. В одном варианте осуществления угол представляет собой угол раскрыва (открытый угол), что означает то, что угол проходит от основания наружу и от противоположной стенки протектора, как показано и описано ниже на фиг. 4Λ-4Ω и фиг. 5А-5Е Другими словами, стенка канавки с открытым углом будет обеспечивать ширину канавки протектора на боковине шины, которая больше ширины у основания канавки протектора. Например, когда обе стенки образуют открытые углы, поперечное сечение канавки предпочтительно имеет трапециевидную форму.

Расположенные под углом стенки канавок протектора по вариантам осуществления изобретения обеспечивают повышенное сопротивление разрывам, вызываемым застрявшими преграждающими элементами, поскольку наклонные стенки канавок протектора препятствуют застреванию подобных преграждающих элементов. К данным преграждающим элементам в основном относятся предметы, которые свободно лежат на грунте и включают в себя обломки, камни, деревья, бревна, металлолом, рассыпанный груз, бетонные блоки и т.д., но подобные предметы не ограничены вышеуказанными. Подобные преграждающие элементы часто можно обнаружить в типичной среде, например в горных выработках, в которых транспортные средства, предназначенные для движения по бездорожью, используются в промышленных условиях.

В другом варианте осуществления настоящего изобретения предусмотрена канавка 406 протектора, имеющая наклонную первую стенку 432 и наклонную вторую стенку 434, как показано на фиг. 4А-4Э. Шина 400 содержит центральную зону 402, рисунок 404 протектора, канавки 406 протектора, опорные участки 408 протектора, боковины 410, 411, полости 412, ребра 414, центральную перемычку 418, ориентированную относительно радиальной плоскости или средней линии 416, внутренний окружной элемент или обручной элемент 420 и наружный окружной элемент или обручной элемент 422. Канавки 406 протектора имеют начальную открытую часть 428 по направлению к соответствующей боковине 410 и имеют основание 430, первую стенку 432, вторую стенку 434 и замкнутую стенку 438.

Как показано на фиг. 4А-4Э. углы наклона каждой стенки 432 и 434 представляют собой открытые углы, которые проходят наружу от основания 430 канавки протектора. Кроме того, стенки 432 и 434 скруглены на части стенки, которая примыкает к поверхности протектора и основанию. Кроме того, на фиг. 4Ό канавка 406 протектора также содержит кромку 440, которая представляет собой плавную, скругленную зону, соединяющую боковину 410 с канавкой 406 протектора. В одном варианте осуществления или первая стенка 432, вторая стенка 434, замкнутая стенка 4 38, или все стенки имеют плавную, скругленную зону, соединяющую опорный участок 408 протектора с канавкой 406 протектора.

На фиг. 4А-4Э показана шина 400, имеющая такое же выравнивание канавки 406/полости 412, как на фиг. 1А-Ш. Тем не менее, в отличие от фиг. 1А-1О, канавки 406 протектора имеют стенки 432 и 434, которые, по существу, не параллельны друг другу и расположены под углом относительно радиального направления 450, как показано посредством углов σ₁ и σ₂ на фиг. 4Ό. В одном варианте осуществления σ₁ представляет собой открытый угол, составляющий от 5 до 65°, например от 10 до 45° или от 15 до 35°. В одном варианте осуществления σ₂ представляет собой открытый угол, составляющий от 5 до 65°, например от 10 до 45° или от 15 до 35°. В другом варианте осуществления абсолютные величины открытых углов σ₁ и σ₂ приблизительно равны, и более предпочтительно, если оба угла σ₁ и σ₂ составляют приблизительно 15° относительно радиального направления. Как указано выше, угол измеряется от средней точки стенки канавки и образован у боковины шины. В вариантах осуществления, имеющих наклонные стенки, в том случае, когда основание 430 будет параллельно грунту, первая стенка 432 и вторая стенка 434, по существу, не будут перпендикулярными грунту, т.е. будут образовывать У-образную форму.

В одном варианте осуществления основание 430 является, по существу, плоским, например глубина канавки протектора не изменяется более чем на 7%, например более чем на 5% или более чем на 3%, от боковины 410 по направлению к нижней части замкнутой стенки 438. Кроме того, ширина основания 430 уменьшается от боковины 410 по направлению к замкнутой стенке 438, и основание 430 может иметь, по существу, треугольную форму. В альтернативном варианте осуществления, показанном на фиг. 4Е, основание 430 имеет наклон от нижней части замкнутой стенки 438 над перемычкой 418 до начальной открытой части 428 на боковине 410. В подобных альтернативных вариантах осуществления разность глубин между тем местом, в котором замкнутая стенка 438 пересекается с основанием 430, и

- 12 017777 тем местом, в котором основание 430 пересекается с боковиной 410, составляет по меньшей мере 2,5 см (1 дюйм), например по меньшей мере 5 см (2 дюйма) или по меньшей мере 7,5 см (3 дюйма). Например, глубина основания 430 может составлять 7,5 см (3 дюйма) у боковины 410 и 5 см (2 дюйма) у нижней части замкнутой стенки 438.

Как показано на фиг. 4Ό, канавка 406 протектора выровнена относительно полости 412, так что ширина канавки 412 протектора у самой дальней от центра поверхности приблизительно равна ширине полости 412. Кроме того, основание 430 также выровнено относительно полости 412 и имеет ширину, которая меньше ширины канавки 412 протектора у самой дальней от центра поверхности. Оба размера по ширине уменьшаются от боковины 410 по направлению к замкнутой стенке 438.

В одном варианте осуществления шина 400 используется на транспортных средствах, предназначенных для движения по бездорожью, которые работают на месторождениях, таких как карьеры или шахты/рудники, например на золотых приисках, месторождениях платины, алмазных рудниках, медных рудниках, угольных шахтах и т.д. Данные месторождения могут иметь ряд преграждающих элементов на грунте, которые могут оказаться застрявшими в шинах транспортных средств, предназначенных для движения по бездорожью, что вызывает разрыв шины и уменьшение эксплуатационного срока службы шины. Одно преимущество шины 400, показанной на фиг. 4Ά-4Ό, заключается в том, что наклонные стенки обеспечивают уменьшение тенденции застревания подобных преграждающих элементов в шине 400. Кроме того, когда шина 400 сталкивается с преграждающим элементом, наклонная стенка канавки протектора может воспрепятствовать застреванию преграждающего элемента и/или может обеспечить тенденцию к выталкиванию любых преграждающих элементов легче и быстрее, чем прямая стенка канавки протектора. Например, когда стенка 400 катится по грунту, обломки скальных пород стремятся значительно легче выйти из зоны наклонных стенок, подобных показанным на фиг. 4Ά-4Ό, чем из зоны прямолинейных стенок, подобных показанным на фиг. 1Ά-1Ό. По существу, наклонные стенки препятствуют застреванию преграждающих элементов и, таким образом, могут обеспечить увеличение эксплуатационного срока службы шины 400 и уменьшению износа и разрывов шин, вызываемых преграждающими элементами.

Фиг. 5Α-5Ρ представляют собой различные наклонные стенки 532 и 534 канавок для шин 500 в соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления настоящего изобретения. Как показано на фиг. 5Ά-5Ρ, угол наклона стенки измеряется от средней точки 562, которая представляет собой точку вдоль стенки, которая находится на одинаковых расстояниях от плоскости поверхности протектора и плоскости основания. На фиг. 5Ά стенки 532 и 534 находятся в пределах плоскости 560 и образуют угол σ. У боковины шины 500 угол σ измеряется относительно радиальной плоскости 550 в средней точке 562 стенки 534. На фиг. 5Ά каждая стенка 532, 534 пересекается с поверхностью протектора 504 и основания 530 в резко выраженной угловой зоне для образования крутого угла, который не является скругленным или плавным. Фиг. 5В аналогична фиг. 5Ά, за исключением того, что основание 530 представляет собой резко выраженную угловую зону, соединяющую стенки 532 и 534. На фиг. 5С каждая стенка 532, 534 скруглена рядом с поверхностью протектора 504, но имеет резко выраженные угловые зоны рядом с основанием 530. Фиг. 5Ό иллюстрирует стенки 532 и 534, которые перевернуты по отношению к стенкам по фиг. 5С, и стенки 532 и 534 имеют резко выраженные угловые зоны рядом с поверхностью протектора 504 и скруглены рядом с основанием 530. На фиг. 5Е стенки 532 и 534 скруглены как рядом с поверхностью протектора 504, так и рядом с основанием 530. Средняя точка 562 на фиг. 5Е может находиться рядом с точкой перегиба стенок 532 и 534. На фиг. 5Е каждая из стенок 532 и 534 расположена, по существу, снаружи плоскости 560, образуемой углом. На фиг. 5Ρ только стенка 534 является наклонной, в то время как стенка 532 выровнена относительно радиальной плоскости шины 500. Несмотря на то что стенка 534 показана как представляющая собой стенку канавки, аналогичную стенке по фиг. 5Ά, она может представлять собой любую из наклонных стенок канавок, показанных на фиг. 5В-5Е. В дополнительных вариантах осуществления канавка протектора может содержать стенки, образующие любую комбинацию стенок, показанных на фиг. 5Ά-5Ρ.

В одном варианте осуществления может быть предусмотрена комбинация канавок протектора, имеющих прямые и наклонные стенки, как показано на фиг. 6. Шина 600 на фиг. 6 показана как имеющая полости 612, 612' и ребро 614 на боковине 610. Полость 612 выровнена относительно канавки 606 протектора и отделена от канавки 606 протектора наружным обручным элементом 622. Полость 612' выровнена относительно канавки 606' протектора и отделена от канавки 606' протектора наружным обручным элементом 622. Протектор 604 содержит опорный участок 608 протектора и канавки 606, 606' протектора. Канавка 606 протектора содержит основание 630, первую стенку 632 и вторую стенку 634. Канавка 606 протектора имеет прямые стенки 632 и 634. Канавка 606' протектора содержит основание 630', первую стенку 632' и вторую стенку 634'. Канавка 606' протектора имеет стенки 632' и 634', имеющие наклон относительно радиальной плоскости 650, как определено во всем данном описании. Канавки 606 и 606' протектора могут чередоваться вдоль всей окружной периферии на поверхности 604 протектора. Кроме того, следует понимать, что комбинация чередующихся канавок протектора, подобная показанной на фиг. 6, может быть такой, что все канавки протектора, открывающиеся на одной боковине, будут иметь наклонные стенки, в то время как противоположные канавки протектора будут иметь прямые

- 13 017777 стенки, и подобная комбинация также предусмотрена вариантами осуществления настоящего изобретения.

Конфигурация полостей/канавок, показанная на фиг. 2А и 3А, также может сочетаться с наклонными канавками протектора, показанными на фиг. 1Ό, 4Ό, 5А-5Р и 6.

Шина в сборе по вариантам осуществления может обеспечивать опору для 9000-91000 кг/шина (от приблизительно 20000 фунтов до 200000 фунтов/шина), например от 18000 до 68000 кг/шина или от 27200 до 45400 кг/шина. Кроме того, подобные шины могут обеспечивать опору для подобных нагрузок, когда транспортное средство движется со скоростями в пределах от 5 до 100 км/ч (от приблизительно 2 до 60 миль/ч) , например от 10 до 65 км/ч или от 30 до 50 км/ч. Кроме того, подобные шины могут иметь эксплуатационный срок службы, например срок службы шины для условий горных разработок/месторождений, составляющий по меньшей мере 500 ч, например по меньшей мере 750 ч или по меньшей мере 1000 ч. В одном варианте осуществления шины, имеющие наклонные стенки, подобные показанным на фиг. 4Α-4Ό, 5А-5Р и 6, могут иметь увеличенный эксплуатационный срок службы от 500 до 15000 ч, например от 750 до 8000 ч или от 1000 до 3000 ч. Шины с такими эксплуатационными сроками службы особенно предпочтительны для транспортных средств, предназначенных для движения по бездорожью.

В одном варианте осуществления шина образована вместе с боковинами посредством использования одних и тех же материалов и пресс-формы. В других вариантах осуществления к шинам может быть добавлен резиновый протектор. Варианты осуществления изобретения могут быть использованы с различными рисунками протекторов, подобными показанным на фиг. 7, 8. Фиг. 7 представляет собой вид спереди шины 700, имеющей рисунок 702 протектора в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения. Каждая канавка 704 протектора простирается от плечевой зоны 706 и пересекает радиальную плоскость 708. В подобных вариантах осуществления канавки 704 протектора обеспечивают удаление некоторого количества материала из перемычки (непоказанной), расположенной на одной линии с радиальной плоскостью 708. Даже несмотря на то что перемычка имеет меньше материала, перекрывающее расположение канавки 704 относительно полостей боковины, как показано на фиг. 1С, обеспечивает достаточную прочность шины 700, что является неожиданным, и уменьшение напряжений и распределения деформаций по протектору.

Фиг. 8 представляет собой вид спереди шины 800, имеющей рисунок 802 протектора в соответствии с другим вариантом осуществления изобретения. Как показано, каждая канавка 804 протектора проходит от боковины 806 и заканчивается на небольшом расстоянии от радиальной плоскости 808. Центральная перемычка (непоказанная) расположена на одной линии с радиальной плоскостью 808 и контактирует с грунтом посредством непрерывного опорного участка 810.

В одном варианте осуществления протектор шины может иметь комбинацию канавок, которые проходят за радиальную плоскость, и канавок, которые не проходят за радиальную плоскость.

На фиг. 7 и 8 канавки 704, 804 протектора имеют аналогичную форму и расстояние между ними вдоль наружной окружной периферии шины 700, 800. Любой из двух рисунков протектора по фиг. 7 и 8 может иметь канавки протектора с прямыми стенками, показанные на фиг. 1Ό, канавки протектора с наклонными стенками, подобные показанным на фиг. 5А-5Р, рисунок с чередующимися канавками, показанный на фиг. 6, и формы канавок протектора могут включать ϋ-образные канавки, У-образные канавки, канавки прямоугольной формы и т.д. В одном варианте осуществления канавки могут иметь плоское дно и скошенные боковые стороны с криволинейным участком на конце канавки. В другом варианте осуществления канавки протектора могут иметь дно, которое наклонено вверх к концу канавки, и скошенные боковые стороны. Различные другие пригодные формы включают те, которые обеспечивают возможность легкого удаления пресс-формы, используемой для изготовления шин.

Шины по вариантам осуществления могут быть изготовлены посредством использования нижеописанного способа/технологического процесса и приведенной в качестве примера пресс-формы 1000 в сборе, показанной на фиг. 10. Само собой разумеется, другие способы и конструкции пресс-форм могут быть использованы для образования шин по настоящему изобретению, и способ, представленный ниже, приведен только в качестве примера. Способы в соответствии с вариантами осуществления изобретения обеспечивают формование шины, имеющей наружный диаметр, составляющий от приблизительно 25 дюймов (64 см) до 190 дюймов (483 см) и, таким образом, требующей несколько тонн сырьевого материала или смолы. Как рассмотрено выше, предпочтительный полиуретановый эластомер может содержать полиуретановый форполимер с низким содержанием свободного дифенилметандиизоцианата (ΜΌΙ) и вулканизующее вещество с низким содержанием свободного метилендианилина (ΜΌΑ).

Способ может быть разделен на две стадии загрузки для каждого материала в смеси и стадию формования. На первой стадии загрузки барабан, содержащий полиуретановый форполимер с низким содержанием свободного дифенилметандиизоцианата (ΜΌΙ) подвергают расплавлению при температуре 50±20°С в течение по меньшей мере 18 ч перед использованием. Следует отметить, что, несмотря на то что для ясности рассматривается один барабан, могут быть использованы несколько барабанов в зависимости от размера шины, подлежащей изготовлению, и размера барабанов. Во время расплавления форполимера барабан с вулканизующим веществом с низким содержанием свободного метилендианилина

- 14 017777 (ΜΌΑ) размещают на перекидном механизме в течение по меньшей мере 12 ч. Кроме того, пресс-форму нагревают до 45±20°С. Как только полиуретановый форполимер с низким содержанием свободного дифенилметандиизоцианата (ΜΌΙ) в барабане будет расплавлен, полиуретановый форполимер перекачивают в смеситель. Полиуретановый форполимер с низким содержанием свободного дифенилметандиизоцианата (ΜΌΙ) перекачивают в смеситель так, что подвергание его воздействию воздуха минимизируется. Предпочтительно смеситель имеет абсолютное давление, составляющее приблизительно 50 мбар или менее. Может возникнуть необходимость в восстановлении вакуумметрического давления при перекачивании полиуретанового форполимера с низким содержанием свободного дифенилметандиизоцианата (ΜΌΙ) в смеситель. Как только первая стадия загрузки будет завершена, в смесителе создают давление, составляющее 20 мбар или менее, и может быть обеспечена возможность выдерживания полиуретанового форполимера с низким содержанием свободного дифенилметандиизоцианата (ΜΌΙ) до тех пор, пока в основном не прекратится образование пузырьков, например в течение приблизительно 30 мин.

Далее на второй стадии загрузки вулканизующее вещество с низким содержанием свободного метилендианилина (ΜΌΑ) добавляют в смеситель. На данной стадии мешалка смесителя должна быть приведена в действие для предотвращения ненадлежащей загрузки вулканизующего вещества с низким содержанием свободного метилендианилина (ΜΌΑ). В одном варианте осуществления мешалка должна работать с частотой вращения, составляющей 50 об/мин или более. Следствием ненадлежащей загрузки вулканизующего вещества с низким содержанием свободного метилендианилина (ΜΌΑ) могут быть постоянные белые пятна в изделии. Вулканизующее вещество с низким содержанием свободного метилендианилина (ΜΌΑ) добавляют со скоростью, составляющей приблизительно 4 кг/мин, в смеситель под давлением, аналогичным давлению на первой стадии. Температура смесителя должна составлять приблизительно 45±20°С во время второй стадии. Как только вторая стадия загрузки будет завершена, в смесителе создают давление, составляющее 20 мбар или менее, и может быть обеспечена возможность дегазации смеси полиуретанового полимера с низким содержанием свободного дифенилметандиизоцианата (ΜΟΙ) и вулканизующего вещества с низким содержанием свободного метилендианилина (ΜΌΑ) под действием вакуума и перемешивания ее до тех пор, пока по, существу, не прекратится образование пузырьков, например в течение приблизительно 1 ч. В одном варианте осуществления перемешивание обеспечивает образование смеси вулканизующего вещества с низким содержанием свободного метилендианилина (ΜΌΑ) и полиуретанового полимера с низким содержанием свободного дифенилметандиизоцианата (ΜΌΙ). В одном варианте осуществления настоящего изобретения предпочтительно обеспечить достижение максимальной температуры смеси без вулканизации смеси перед заливкой в пресс-форму.

После операций загрузки смесь заливают в пресс-форму, в которой поддерживается низкая температура, составляющая, например, приблизительно 45±20°С, т.е. без предварительного нагрева. В некоторых вариантах осуществления в разные части пресс-формы могут быть добавлены смазка для форм и связующие вещества перед добавлением смеси. Мешалку выключают и смесь фильтруют перед добавлением в пресс-форму. Как только пресс-форма будет полностью заполнена, полуформы и/или плиты пресс-формы закрывают и сжимают вместе. Температуру пресс-формы повышают до 125±25°С и поддерживают на данном уровне в течение приблизительно 16-24 ч для полной вулканизации материала. Затем пресс-форму открывают и шину извлекают. В альтернативном варианте шина может быть извлечена из пресс-формы через приблизительно 4-8 ч выдерживания при температуре 125±25°С в зависимости от толщины и подвергнута дополнительному отверждению при данной температуре вне прессформы.

Различные пресс-формы могут быть использованы для изготовления шин по настоящему изобретению. На фиг. 9 показана пресс-форма 900 для изготовления шины, имеющей полости на боковинах. На фиг. 10Ά-10Ό показана пресс-форма 1000 для образования шины, имеющей образующие целостную конструкцию ребра, полости на боковинах и канавки протектора шины. На фиг. 9 пресс-форма 900 в сборе содержит две полуформы 902, 904. Каждая полуформа 902, 904 имеет инверсные или негативные выступы 906, которые соответствуют полостям шины. Каждая полуформа 902, 904 предпочтительно изготовлена из закаленной стали, предварительно упрочненной стали, алюминия и/или бериллиево-медного сплава. Каждая полуформа 902, 904 может иметь систему нагрева (не показана), такую как рубашка, расположенную с наружной стороны пресс-формы 900 в сборе. Для ясности полуформа 902 будет названа верхней полуформой и полуформа 904 будет названа нижней полуформой. Со стороны наружной окружной периферии верхней полуформы 902 и нижней полуформы 904 имеется плита 908 для образования протектора. Плита 908 для образования протектора может иметь ряд полостей, которые соответствуют рисунку протектора. В альтернативном варианте протектор может быть образован посредством выступов (не показана) на любой из двух полуформ 902, 904 или на обеих полуформах 902, 904. Со стороны внутренней окружной периферии имеется плита 910 для образования ободной части с верхним уплотнительным кольцом 912 и нижним уплотнительным кольцом 914. В собранном состоянии плита 908 для образования протектора и плита 910 для образования ободной части предотвращают касание выступов 906 верхней полуформы 902 и нижней полуформы 904. В пространстве между полостями в пресс-форме образуется перемычка. Различные зажимы могут быть использованы для удерживания пресс-формы 900 в

- 15 017777 сборе вместе при вулканизации смеси. Канавки могут быть добавлены к шине, образуемой посредством пресс-формы 900, или в пресс-форме 900 может быть образована гладкая шина.

Пресс-форма 1000, показанная на фиг. 10А-10П, может быть использована для изготовления шины, имеющей наружный диаметр, составляющий 140,5 дюйма (356,9 см). На фиг. 10А-10П пресс-форма 1000 содержит четыре плиты 1002, 1004, 1006, 1008. Плиты 1002 и 1004 скреплены вместе болтами (не показаны) для образования верхней полуформы 1010, в то время как плиты 1006 и 1008 скреплены вместе болтами (не показаны) для образования нижней полуформы 1012. Одна или несколько прокладок (не показаны), таких как уплотнительные кольца, могут быть предусмотрены на сопрягаемой поверхности между плитами 1002 и 1004 и плитами 1006 и 1008. В других вариантах осуществления плиты 1002 и 1004 и плиты 1006 и 1008 могут быть скреплены посредством других механических крепежных средств или сварены вместе. Как показано на фиг. 10А, полуформа 1010 содержит множество инверсных или негативных выступающих элементов 1014, предназначенных для образования полостей и проходящих от основания 1016, которые соответствуют полостям шины, и множество инверсных или негативных выступающих элементов 1018, предназначенных для образования канавок и проходящих от наружной удерживающей стенки 1020. Полуформа 1010 также содержит внутреннюю удерживающую стенку 1022, которая прикреплена к полуформе 1010 посредством соединительных поддерживающих элементов 1024 и опор 1026. Скрепляющая лента 1028, имеющая опоры 1030, предусмотрена на внутренней окружной периферии внутренней удерживающей стенки 1022. Как показано на фиг. 10В, полуформа 1012 содержит множество инверсных или негативных выступающих элементов 1032, предназначенных для образования полостей и проходящих от основания 1034, которые соответствуют полостям шины, и множество инверсных или негативных выступающих элементов 1036, предназначенных для образования канавок и проходящих от наружной удерживающей стенки 1038. Выступающие элементы 1036, предназначенные для образования канавок, могут иметь множество разных форм, обеспечивающих возможность образования канавок протектора с прямыми стенками, показанных на фиг. 1Ό, канавок протектора с наклонными стенками, показанных на фиг. 4Ό или 5А-5Б, или рисунка с чередованием канавок, показанного на фиг. 6.

При сопряжении полуформ 1010 и 1012 для образования закрытой пресс-формы 1000, как показано на фиг. 10С и 10Ό, край 1040 наружной удерживающей стенки 1020 будет примыкать к краю 1042 наружной удерживающей стенки 1038. Одна или несколько прокладок (не показано), таких как уплотнительное кольцо, могут быть предусмотрены вдоль края 1040, края 1042 или обоих краев. Кроме того, один или несколько охватываемых сопрягаемых элементов 1044 на наружной удерживающей стенке 1038 выровнены и взаимодействуют с одним или несколькими соответствующими охватывающими сопрягаемыми элементами 1046 на наружной удерживающей стенке 1020. Соединение элементов 1044 и элементов 1046 при их сопряжении представляет собой соединение с такой посадкой, которая обеспечивает возможность разъединения.

Полуформы 1010 и 1012 скрепляют посредством одной или нескольких опорных балок 1050 на полуформе 1010, которые взаимодействуют с соединительными балками 1052 на полуформе 1012. Опорные балки 1050 содержат трубу 1054 и пружину 1056. Соединительные балки 1052 содержат стержень 1058, имеющий резьбовой конец 1060 и болтовой конец 1062. Каждый стержень 1058 вставляют через соответствующую трубу 1054 так, что пружины 1056 сжимаются, и резьбовой конец 1060 будет открыт для воздействия над опорной балкой 1050. Болт 1064 или аналогичную закрепляющую заглушку прикрепляют к резьбовому концу 1060. Полуформы 1010 и 1012 могут быть сжаты посредством болта 1064 и освобождены посредством снятия болта 1064. Полуформа 1010 также содержит опорный соединительный элемент 1068, который не имеет никаких труб или стержней.

Когда полуформы 1010 и 1012 скрепляют вместе посредством использования опорных балок 1050 и соединительных балок 1052, плиты 1002 и 1004 не будут выровнены симметрично относительно плит 1006 и 1008, как показано на фиг. 10С. Данное смещение между плитами обеспечивает возможность смещения полостей, образуемых на каждой боковине шины, друг относительно друга для образования шины, имеющей конфигурацию, показанную на фиг. 1А-Ш. В других вариантах осуществления плиты могут быть выровнены, но выступающие элементы могут быть смещены.

Кроме того, когда полуформы 1010 и 1012 будут скреплены вместе, внутренняя удерживающая стенка 1022 будет примыкать к опорной плите 1069 полуформы 1012. Внутренняя удерживающая стенка 1022 также поджата к основанию 1034. В одном варианте осуществления основание 1034 может незначительно изгибаться вверх в том месте, где основание 1034 и внутренняя удерживающая стенка 1022 примыкают друг к другу. Небольшой изгиб также может существовать в том месте, где каждое из оснований 1016 и 1034 примыкает к обеим наружным удерживающим стенкам 1020 и 1038 и к внутренней удерживающей стенке 1022.

Кроме того, каждая плита 1002, 1004, 1006 и 1008 содержит множество отверстий. Отверстия 1070 для заполнения предусмотрены для обеспечения возможности заливки материала в пресс-форму 1000. Вентиляционные отверстия 1072 предусмотрены для обеспечения возможности подвергания материала в пресс-форме 1000 воздействию воздуха при вулканизации. Смотровое отверстие 1074 выполнено для того, чтобы позволить оператору визуально контролировать материал в пресс-форме 1000. Отверстия

- 16 017777

1076 для прохода воздуха предусмотрены для каждой спицы, образуемой в шине. Предусмотрены отверстия 1078 для подъема, так что полуформы 1010 и 1012 могут быть разделены посредством использования пресса или аналогичной машины. Болты 1080 обеспечивают крепление наружных удерживающих стенок 1020 и 1038 к соответствующим полуформам 1010 и 1012. Отверстия 1078 для подъема также выполнены в опорной плите 1069 полуформы 1012.

Выступающие элементы 1014 и 1032, предназначенные для образования полостей, прикреплены к соответствующим основаниям 1016 и 1034 посредством использования болтов 1088. Выступающие элементы 1018 и 1036, предназначенные для образования канавок, прикреплены к соответствующим наружным удерживающим стенкам 1020 и 1038 посредством использования болтов 1090. Конфигурация съемных выступающих элементов может быть изменена необходимым образом для формования шин, имеющих разные конфигурации полостей и канавок. В одном варианте осуществления выступающие элементы 1014 и 1032, предназначенные для образования полостей, приварены или адгезионно прикреплены иным образом к соответствующим основаниям 1016 и 1034. В подобных вариантах осуществления выступающие элементы 1018 и 1036, предназначенные для образования канавок, также могут быть приварены или адгезионно прикреплены иным образом к соответствующим наружным удерживающим стенкам 1020 и 1038. В случае использования сварки отверстия 1076 для прохода воздуха также могут быть выполнены над выступающими элементами 1014 и 1032, предназначенными для образования полостей, как показано на фиг. 10С.

Как показано на фиг. 10С, полуформа 1012 имеет пять отверстий 1070 для заливки, шесть вентиляционных отверстий 1072 и одно смотровое отверстие 1074. В одном варианте осуществления может быть предусмотрено от 1 до 20, например от 2 до 10 или от 3 до 8, отверстий 1070 для заливки на каждой полуформе 1010, 1012. В одном варианте осуществления может быть предусмотрено от 0 до 20, например от 2 до 10 или от 3 до 8, вентиляционных отверстий 1072 на каждой полуформе 1010, 1012. В одном варианте осуществления может быть предусмотрено от 0 до 10, например от 1 до 5 или от 2 до 4, смотровых отверстий 1074 на каждой полуформе 1010, 1012. Количество отверстий 1076 для прохода воздуха может варьироваться в зависимости от количества спиц, созданных в шине. В одном варианте осуществления может быть выполнено от 4 до 40, например от 8 до 20 или от 10 до 15, отверстий 1078 для подъема на каждой полуформе 1010, 1012.

В одном варианте осуществления внутренняя удерживающая стенка 1022 может быть приварена или адгезионно прикреплена непосредственно к полуформе 1010. В подобных вариантах осуществления соединительные поддерживающие элементы 1024 и опоры 1026 могут обеспечить дополнительную боковую опору для внутренней удерживающей стенки 1022.

Несмотря на то что это не показано, система нагрева или нагревательные рубашки могут окружать все пресс-формы или часть пресс-форм, показанных на фиг. 9 и 10Ά-10Ό. Подобные системы нагрева могут обеспечить нагрев материала в пресс-форме для вулканизации и отверждения материала. В одном варианте осуществления система нагрева установлена у внутренней стороны внутренней удерживающей стенки 1032 и опирается на соединительный поддерживающий элемент 1068.

Несмотря на то что данное изобретение было описано со ссылкой на иллюстративные варианты осуществления и примеры, описание не предназначено для того, чтобы рассматривать его в ограничивающем смысле. Таким образом, различные модификации иллюстративных вариантов осуществления, а также другие варианты осуществления изобретения будут очевидными для специалистов в данной области техники при рассмотрении данного описания. Следовательно, предусмотрено, что приложенная формула изобретения будет охватывать любые подобные модификации или варианты осуществления.

Все публикации, патенты и заявки на патенты, упомянутые в данном описании, полностью включены в него путем ссылки в такой степени, как если бы каждая отдельная публикация, каждый отдельный патент или каждая отдельная заявка на патент были бы конкретно и отдельно указаны как подлежащие включению в данное описание полностью путем ссылки.

Расчетный пример 1.

Материал.

Материал Лйпртеие™ ЬРМ 2450 представляет собой смесь форполимера РСЬ с концевой группой из дифенилметандиизоцианата (ΜΌΙ), имеющую низкое содержание свободного дифенилметандиизоцианата (ΜΌΙ) (как правило, 3,0-4,0%) вследствие операции удаления мономера при изготовлении. Содержание ЫСО-группы в форполимере составляет от приблизительно 4,35 до 4,55%, и эквивалентная масса составляет от приблизительно 923 до 966. Материал Лйпртеие™ ЬРМ 2450 может быть подвергнут вулканизации посредством вулканизующих веществ СауШт™ для получения эластомера 93-95А с высокими эксплуатационными характеристиками и упругостью по отскоку 59%. Материал Лйпртеие™ ЬРМ 2450 особенно пригоден для промышленных непневматических шин и колес.

Вулканизующие вещества СауШт™ 31 и СауШт™ 31-ΌΆ представляют собой блокированные аминовые вулканизующие вещества замедленного действия, предназначенные для использования главным образом вместе с уретановыми форполимерами с концевыми изоцианатными группами. Подобные вулканизующие вещества состоят из комплекса метилендианилина (ΜΌΆ) и хлорида натрия, диспергиро

- 17 017777 ванного в пластификаторе (диоктилфталате в случае Сау1иг 31 и диоктиладипинате в случае Сау1иг 31-ΏΑ), и, возможно, пигмента. Вулканизующее вещество СауШг 31 имеет очень низкое содержание свободного метилендианилина (ΜΏΑ) (как правило, <0,5%). При температуре внутри помещения подобные вулканизующие вещества фактически не обладают реакционной способностью. Однако при температуре 115-160°С блокирующее действие соли устраняется, и освобожденный метилендианилин (ΜΏΑ) быстро вступает в реакцию с форполимером для образования прочного эластомера. Концентрация аминовых групп составляет 5,78% в вулканизующих веществах СауШг™ 31 и Сау1иг™ 31-[)А. Следовательно, эквивалентная масса составляет 244 для вулканизующих веществ Сау!иг™ 31 и Сау1иг™ 31-[)А. Данные группы блокированы хлоридом натрия.

Материал АЭ.

ΙΡΚΕΝΕ™ БЕМ 2450, вулканизованный посредством вулканизующего вещества Сау1нг™ 31-ОА, которые оба производятся компанией СЕетШга СогрогаБоп, используется для изготовления моделируемой шины, имеющей конфигурацию, аналогичную фиг. 1Α-1Ώ.

В табл. 2 приведены полученные посредством компьютерного моделирования сравнительные характеристики шины по фиг. 1Α-1Ώ, созданной с расположенными в шахматном порядке полостями и, по существу, перекрывающими канавками по примеру 1, обычной пневматической резиновой шины и сравнительной сплошной полиуретановой шины. Сравнительная сплошная полиуретановая шина имеет размеры, аналогичные размерам пневматической резиновой шины, без каких-либо полостей или канавок.

Таблица 2

Шина	Масса шины	Прогиб шины	Максимальная скорость	Давление на грунт	Наружный диаметр обода
Пневматическая резиновая (реальная)	8000 фунтов (3629 кг)	18,9% (7,8 дюйма) (20 см)	30 миль в час (48 км/ч)	102 фунта на кв. дюйм (703 кПа)	57 дюймов (145 см)
Сравнительная сплошная полиуретановая (расчетная)	22600 фунтов (10250 кг)	8,6% (3,6 дюйма) (9,1 см)	2,0 мили в час (3,2 км/ч)	77 фунтов на кв. дюйм (531 кПа)	57 дюймов (145 см)
Пример 1 (рассчитанная методом конечных элементов)	7100 фунтов (3220 кг)	7,8% (1,8 дюйма) (4,6 см)	30 миль в час (48 км/ч)	160 фунтов на кв. дюйм (1103 кПа)	94 дюйма (239 см)

Как показывают результаты, приведенные в табл. 2, шина согласно примеру 1 имеет характеристики, аналогичные характеристикам обычной пневматической резиновой шины, что является поразительным с учетом характеристик сравнительной сплошной полиуретановой шины. Шина согласно примеру 1 выполнена из полиуретанового эластомера, аналогичного материалу сравнительной сплошной полиуретановой шины, но является более легкой по сравнению со сравнительной сплошной полиуретановой шиной вследствие наличия в ней полостей и канавок. Кроме того, сравнительная сплошная полиуретановая шина подвержена расплавлению внутренней части вследствие неспособности обеспечить рассеяние тепла, выделяющегося во время вращения сплошной полиуретановой шины. Полагают, что улучшенные эксплуатационные характеристики шины согласно Примеру 1 могут быть обусловлены конфигурацией полостей и канавок.

Claims (11)

1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

   1. Непневматическая шина, содержащая выровненные в радиальном направлении боковые полости на первой боковине, которые расположены в шахматном порядке относительно выровненных в радиальном направлении и противоположных в боковом направлении боковых полостей на второй боковине; и первые канавки протектора, проходящие в боковом направлении от первой боковины, при этом каждая из первых канавок протектора, по существу, выровнена в радиальном направлении относительно соответствующей боковой полости, и вторые канавки протектора, проходящие в боковом направлении от второй боковины, причем каждая из вторых канавок протектора, по существу, выровнена в радиальном направлении относительно соответствующей боковой полости и, по существу, смещена относительно соответствующей противоположной первой канавки протектора, при этом каждая канавка протектора содержит первую стенку, имеющую первый угол относительно радиального направления, составляющий от 5 до 65°, причем первые и вторые канавки протектора проходят либо от соответствующей первой боковины, либо от соответствующей второй боковины, но не к противоположной боковине;

   при этом отношение совместного числа первых и вторых боковых полостей к совместному числу первых и вторых канавок протектора составляет 1:1;

   причем шина имеет цельную полиуретановую конструкцию и имеет диаметр от 60 до 159 дюймов.

   - 18 017777
2. 2. Непневматическая шина по п.1, в которой соседние в направлении вдоль окружности полости отделены друг от друга ребрами.
3. 3. Непневматическая шина по п.2, в которой боковые ребра ориентированы в радиальном направлении.
4. 4. Непневматическая шина по п.2, в которой боковые ребра расположены под углом относительно радиального направления.
5. 5. Непневматическая шина по п.1, в которой канавки и боковые полости и/или ребра образованы вместе в пресс-форме.
6. 6. Непневматическая шина по п.1, в которой ширина каждой проходящей в боковом направлении канавки протектора уменьшается от боковин шины по направлению к радиальной плоскости и, возможно, канавки протектора проходят через радиальную плоскость шины.
7. 7. Непневматическая шина по п.1, в которой каждая из канавок протектора имеет, по меньшей мере, стенку, которая расположена под углом от 5 до 65° относительно радиального направления.
8. 8. Непневматическая шина по п.1, в которой каждая из канавок протектора имеет основание, которое является скошенным.
9. 9. Непневматическая шина, содержащая внутренний окружной элемент;

   наружный окружной элемент;

   центральную перемычку, соединяющую внутренний и наружный окружные элементы;

   первую и вторую противоположные друг другу боковины;

   выровненные в радиальном направлении ребра, проходящие от противоположных боковин до центральной перемычки и образующие выровненные в радиальном направлении боковые полости, при этом ребра с одной стороны центральной перемычки расположены в шахматном порядке относительно ребер с противоположной стороны центральной перемычки; и первые канавки протектора, расположенные в наружной поверхности наружного окружного элемента и проходящие в боковом направлении внутрь от первой боковины, при этом каждая первая канавка протектора, по существу, смещена относительно соответствующего ребра, и вторые канавки протектора, расположенные в наружной поверхности наружного окружного элемента и проходящие в боковом направлении внутрь от второй боковины, но не к противоположной боковине, причем каждая вторая канавка протектора, по существу, смещена как относительно соответствующего ребра, так и относительно соответствующей противоположной первой канавки протектора, при этом каждая из канавок протектора имеет первую стенку, имеющую первый угол относительно радиального направления, составляющий от 5 до 65°, причем отношение совместного числа первых и вторых боковых полостей к совместному числу первых и вторых канавок протектора составляет 1:1;

   при этом шина имеет цельную полиуретановую конструкцию и имеет диаметр от 60 до 159 дюймов.
10. 10. Способ изготовления непневматической шины, включающий в себя смешивание смеси полиуретанового форполимера и вулканизующего вещества при температуре 45±20°С и вулканизацию полученной смеси в пресс-форме путем нагрева пресс-формы до температуры 125±25°С, при этом пресс-форма включает в себя инверсные полости для изготовления шины, содержащей выровненные в радиальном направлении боковые полости на первой боковине, которые расположены в шахматном порядке относительно выровненных в радиальном направлении и противоположных в боковом направлении боковых полостей на второй боковине; и первые канавки протектора, проходящие в боковом направлении от первой боковины, при этом каждая из первых канавок протектора, по существу, выровнена в радиальном направлении относительно соответствующей боковой полости, и вторые канавки протектора, проходящие в боковом направлении от второй боковины, причем каждая из вторых канавок протектора, по существу, выровнена в радиальном направлении относительно соответствующей боковой полости и, по существу, смещена относительно соответствующей противоположной первой канавки протектора, при этом каждая канавка протектора содержит первую стенку, имеющую первый угол относительно радиального направления, составляющий от 5 до 65°, причем первые и вторые канавки протектора проходят либо от соответствующей первой боковины, либо от соответствующей второй боковины, но не к противоположной боковине;

    при этом отношение совместного числа первых и вторых боковых полостей к совместному числу первых и вторых канавок протектора составляет 1:1;

    причем шина имеет цельную полиуретановую конструкцию и имеет диаметр от 60 до 159 дюймов.
11. 11. Способ по п.10, при котором пресс-форма находится при температуре 45±20°С перед вулканизацией полученной смеси.