RU2261804C2

RU2261804C2 - Constructively supported air-core tire with shifted-layer carcass

Info

Publication number: RU2261804C2
Application number: RU2002133518/11A
Authority: RU
Inventors: Рональд Хобарт ТОМПСОН (US); Рональд Хобарт ТОМПСОН; Тимоти Б. РАЙН (US); Тимоти Б. РАЙН; Кеннет В. ДЕМИНО (US); Кеннет В. ДЕМИНО; Стивен М. КРОН (US); Стивен М. КРОН
Original assignee: Сосьете Де Текноложи Мишлен; Мишлен Решерш Э Текник С.А.
Priority date: 2001-04-16
Filing date: 2001-04-16
Publication date: 2005-10-10

Abstract

FIELD: automobile transport.

SUBSTANCE: proposed air-core tire supporting the load without internal air pressure includes section of tread in contact with road and side strip sections passing radially inwards from said section of thread and secured in sections of tire beads adapted for remaining attached to wheel at rotation of tire. Shifted-layer carcass passes between beads to support side strips. Reinforced ring-shaped strap is arranged radial inside section of tread. Said strap contains elastomer shift layer in radially-outer side of shifted-layer carcass, and diaphragm is glued from radially-outer side of elastomer shift layer. Shift layer and diaphragms have modulus of elasticity at longitudinal extension exceeding modulus of shift of shift layer to provide deformation of tire section in contact with road under load into flat contact area owing shift deformation in shaft layer with keeping constant length of diaphragm.

EFFECT: provision of reliable operation.

19 cl, 14 dwg

Description

Изобретение касается шины-эластика, несущей нагрузку транспортного средства без эффекта внутреннего давления воздуха.The invention relates to an elastic tire carrying a vehicle load without the effect of internal air pressure.

В течение более столетия пневматическая шина была предпочтительным решением для мобильности транспортного средства. Пневматическая шина обладает своими характерными механическими свойствами в значительной степени от действия внутреннего давления воздуха в полости шины, которое обеспечивает надлежащую жесткость компонентам пояса и каркаса.For over a century, a pneumatic tire has been the preferred solution for vehicle mobility. A pneumatic tire has its characteristic mechanical properties to a large extent from the action of the internal air pressure in the tire cavity, which provides adequate rigidity to the components of the belt and carcass.

Трудность, связанная с пневматическими шинами, состоит в том, что для гарантирования адекватной характеристики требуется надежное сохранение давления. Когда давление в шине полностью теряется, обычная пневматическая шина способна к весьма ограниченному использованию, если оно вообще возможно. Было предложено множество конструкций шины для обеспечения продолжающейся подвижности транспортного средства после полной потери давления воздуха из шины. Одним решением, представляющим коммерчески доступную спущенную шину для езды со спущенным колесом, является пневматическая шина, имеющая добавленное армирование или набивку боковин для обеспечения возможности боковинам действовать при сжатии в качестве несущих нагрузку элементов во время ограниченного функционирования при спущенной шине. Это добавленное армирование часто приводит к неудобствам, заключающимся в более высокой массе шины и пониженной комфортабельности при движении. В других попытках обеспечивать возможность езды со спущенным колесом в коронной зоне шины используют по существу кольцеобразные усиливающие полосы. В этих решениях жесткость участка протектора является результатом частично неотъемлемых свойств кольцеобразной усиливающей полосы, а частично реакции на внутреннее давление в шине. Еще в некоторых решениях полагаются на вторичные внутренние опорные конструкции, прикрепленные к колесу. Эти опоры добавляют массу к смонтированному узлу и увеличивают трудность монтажа, или для них может требоваться использование многокомпонентных ободов. Все эти решения в остальном представляют собой комбинации конструкции пневматической шины и обладают конструктивными недостатками, которые не являются оптимальными ни для одного из накачанного или спущенного состояний шины.The difficulty with pneumatic tires is that reliable pressure retention is required to guarantee adequate performance. When tire pressure is completely lost, a conventional pneumatic tire is capable of very limited use, if at all possible. Many tire designs have been proposed to ensure continued vehicle mobility after a complete loss of air pressure from the tire. One solution, representing a commercially available flat tire for a flat tire, is a pneumatic tire having added reinforcement or sidewall packing to enable the sidewalls to act as compressive load bearing members during limited flat tire operation. This added reinforcement often leads to the inconvenience of a higher tire weight and reduced ride comfort. In other attempts to provide the opportunity to drive with a flat tire in the corona zone of the tire use essentially annular reinforcing strip. In these solutions, the stiffness of the tread portion is the result of the partially inalienable properties of the annular reinforcing strip, and partly the reaction to internal tire pressure. In some solutions, they rely on secondary internal support structures attached to the wheel. These supports add mass to the mounted assembly and increase installation difficulty, or they may require the use of multi-component rims. All these solutions, for the rest, are combinations of the pneumatic tire design and have design flaws that are not optimal for any of the inflated or deflated tire conditions.

Кроме того, эти решения "езды со спущенным колесом" требуют использования некоторого средства для контролирования внутреннего давления в шине и информирования водителя транспортного средства, если внутреннее давление в шине находится за рекомендуемыми пределами.In addition, these flat tire solutions require the use of some means to control the internal pressure in the tire and inform the driver of the vehicle if the internal pressure in the tire is outside the recommended range.

Шина, предназначенная для работы без эффекта внутреннего давления, устраняет многие из проблем и компромиссов, связанных с пневматической шиной. Есть только один эксплуатационный режим, ненакачанный. Не требуются ни поддержание давления, ни контроль давления. Конструктивно поддерживаемые шины-эластик, типа сплошных шин или других эластомерных конструкций, до настоящего времени не обеспечивали уровни характеристик, доступные в обычной пневматической шине. Решение конструктивно поддерживаемой упругой шины-эластика, которое предоставляет аналогичную пневматической шине характеристику, явилось бы долгожданным усовершенствованием.A tire designed to work without the effect of internal pressure eliminates many of the problems and trade-offs associated with a pneumatic tire. There is only one operational mode, not pumped up. Neither pressure maintenance nor pressure monitoring is required. Structurally supported elastic tires, such as solid tires or other elastomeric structures, to date have not provided the performance levels available in a conventional pneumatic tire. A solution to a structurally supported resilient elastic tire that provides a similar performance to a pneumatic tire would be a welcome improvement.

Конструктивно поддерживаемая шина-эластик в соответствии с изобретением поддерживает ее нагрузку исключительно посредством конструктивных элементов участков протектора, боковин и бортов, не опираясь на внутреннее давление воздуха.The structurally supported elastic tire in accordance with the invention supports its load solely by means of structural elements of the tread sections, sidewalls and sides, without relying on the internal air pressure.

Участок протектора конструктивно поддерживаемой шины-эластика, когда он изображен без участков боковин и бортов, имеет вид усиленной кольцеобразной полосы. Усиленная кольцеобразная полоса имеет жесткость для противостояния изгибанию как в меридиональной, так и в экваториальной плоскостях шины. Меридиональная плоскость проходит через шину с осью вращения, находящейся полностью в меридиональной плоскости. Экваториальная плоскость проходит перпендикулярно оси вращения шины и разделяет конструкцию шины пополам.The tread portion of a structurally supported elastic tire, when depicted without portions of sidewalls and sides, has the appearance of a reinforced annular strip. The reinforced annular strip has rigidity to withstand bending in both the meridional and equatorial planes of the tire. The meridional plane passes through the tire with the axis of rotation located completely in the meridional plane. The equatorial plane runs perpendicular to the axis of rotation of the tire and divides the tire structure in half.

Контакт кольцеобразной полосы с плоской поверхностью аналогичен контакту шины с поверхностью земли. Результирующие реакции аналогичны нагрузкам контакта с землей нагруженной шины. Для жесткой кольцеобразной полосы, состоящей из однородного материала, находящейся в контакте с плоской поверхностью, распределение давления, удовлетворяющее условиям равновесия и изгибающего момента, состоит из пары сосредоточенных сил, локализированных на каждом конце контактной области, один конец которой показан на фиг.2A. При такой идеализации в контактной области не происходит деформации сдвига кольцеобразной полосы. Однако, если кольцеобразная полоса содержит конструкцию, которая определяет деформацию сдвига, образующееся распределение давления является по существу однородным, как изображено на фиг.2B.The contact of the annular strip with a flat surface is similar to the contact of the tire with the ground. The resulting reactions are similar to the ground contact loads of a loaded tire. For a rigid ring-shaped strip consisting of a homogeneous material in contact with a flat surface, a pressure distribution satisfying the equilibrium and bending moment conditions consists of a pair of concentrated forces localized at each end of the contact region, one end of which is shown in FIG. 2A. With this idealization, no shear deformation of the annular band occurs in the contact region. However, if the annular strip contains a structure that determines shear strain, the resulting pressure distribution is substantially uniform, as depicted in FIG. 2B.

Конструктивно поддерживаемая шина-эластик согласно изобретению включает в себя участок протектора, участки боковин, проходящие радиально от участка протектора по направлению к оси шины, и участки бортов на внутренних в радиальном направлении концах участков боковин для крепления шины к колесу. Протектор, боковины и борта образуют тороидальную оболочку, которая образует полое, кольцеобразное внутреннее пространство, подобное пространству в пневматической шине. В соответствии с изобретением кольцеобразная полоса расположена в радиальном направлении внутри участка протектора. Кольцеобразная полоса содержит эластомерный сдвиговый слой, по меньшей мере первую или внутреннюю мембрану, приклеенную к внутреннему в радиальном направлении протяжению упомянутого эластомерного сдвигового слоя, и по меньшей мере вторую или внешнюю мембрану, приклеенную к наружному в радиальном направлении протяжению эластомерного сдвигового слоя. Мембраны предпочтительно содержат наложенные слои армирования по существу нерастяжимыми кордами, заделанные в слой эластомерного покрытия. Мембраны имеют модуль упругости при продольном растяжении, в достаточной степени превышающий модуль упругости при сдвиге эластомерного сдвигового слоя, так что при прикладываемой внешней нагрузке контактирующий с землей участок протектора деформируется из по существу округлой формы в плоскую форму, в то же время сохраняя по существу постоянную длину мембран. Относительное смещение мембран происходит вследствие сдвига в сдвиговом слое.The structurally supported elastic tire according to the invention includes a tread portion, sidewall sections extending radially from the tread portion towards the tire axis, and bead sections at radially inner ends of the sidewall sections for attaching the tire to the wheel. The tread, sidewalls and beads form a toroidal shell, which forms a hollow, annular interior space similar to that in a pneumatic tire. In accordance with the invention, the annular strip is located in the radial direction inside the tread portion. The annular strip comprises an elastomeric shear layer, at least a first or inner membrane glued to the radially inner extension of said elastomeric shear layer, and at least a second or outer membrane glued to the radially outer extension of the elastomeric shear layer. The membranes preferably contain superimposed reinforcing cords reinforced layers embedded in an elastomeric coating layer. The membranes have a modulus of elasticity in longitudinal tension, sufficiently exceeding the modulus of elasticity in shear of the elastomeric shear layer, so that when an external load is applied, the tread portion in contact with the ground is deformed from a substantially rounded shape to a flat shape, while at the same time maintaining a substantially constant length membranes. The relative displacement of the membranes occurs due to shear in the shear layer.

Этот эффект схематично представлен на фиг.2B. Как показано на фиг.2B, положительный результат заключается в более однородном контактном давлении на землю по всей длине области контакта по сравнению с другими шинами, в которых не используется кольцеобразная полоса, имеющая только что описанные деформационные свойства. Кольцеобразная полоса не зависит от внутреннего давления воздуха в шине для того, чтобы иметь достаточно высокую жесткость в поперечном направлении в меридиональной плоскости шины и жесткость при изгибе в продольном направлении в экваториальной плоскости шины, для действия в качестве поддерживающего нагрузку элемента.This effect is shown schematically in FIG. 2B. As shown in FIG. 2B, a positive result is a more uniform contact pressure on the ground along the entire length of the contact area compared to other tires that do not use an annular strip having the deformation properties just described. The annular strip is independent of the internal air pressure in the tire in order to have a sufficiently high transverse stiffness in the tire meridional plane and longitudinal bending stiffness in the equatorial plane of the tire to act as a load supporting member.

В одном варианте осуществления изобретения каркас содержит направленные радиально усиливающие корды, введенные в резину или другой эластомерный материал, а кольцеобразная полоса включает в себя сдвиговый слой с дискретными внутренней и внешней мембранами.In one embodiment, the carcass comprises directional radially reinforcing cords inserted into rubber or other elastomeric material, and the annular strip includes a shear layer with discrete inner and outer membranes.

Согласно альтернативному варианту осуществления каркас содержит направленные не радиально усиливающие корды, введенные в резину или другой эластомерный материал, так называемый слой с перекрестным смещением.According to an alternative embodiment, the carcass comprises directional non-radially reinforcing cords inserted into rubber or other elastomeric material, the so-called cross-biased layer.

Согласно дополнительному варианту осуществления шина включает в себя каркас из слоя с перекрестным смещением, а участок каркаса, в радиальном направлении смежный со сдвиговым слоем, представляет собой внутреннюю мембрану. Внешняя в радиальном направлении сторона каркаса в коронной зоне шины приклеена к сдвиговому слою, а каркас, по меньшей мере в этой области, имеет свойства жесткости в продольном направлении, описанные выше. Внешняя мембрана по существу из нерастяжимых усиливающих кордов, введенных в эластомерный материал, приклеена к радиально внешней поверхности сдвигового слоя.According to a further embodiment, the tire includes a carcass of a cross-biased layer, and a portion of the carcass radially adjacent to the shear layer is an inner membrane. The radially outer side of the carcass in the corona of the tire is glued to the shear layer, and the carcass, at least in this region, has the longitudinal stiffness properties described above. The outer membrane is essentially of inextensible reinforcing cords inserted into the elastomeric material, glued to the radially outer surface of the shear layer.

Согласно одному аспекту изобретения поперечный радиус кольцеобразной полосы, то есть радиус кривизны в меридиональной плоскости шины меньше поперечного радиуса внешней поверхности протектора. Эта конструкция противодействует продольному изгибу кольцеобразной полосы в области контакта.According to one aspect of the invention, the transverse radius of the annular strip, that is, the radius of curvature in the tire meridional plane, is less than the transverse radius of the outer surface of the tread. This design counteracts the longitudinal bending of the annular strip in the contact area.

Конструкция в соответствии с изобретением позволяет конструктору шин регулировать жесткость шины в вертикальном направлении до некоторой степени независимо от контактного давления. В противоположность обычным пневматическим шинам жесткость в вертикальном направлении и контактное давление на землю прочно связаны.The construction in accordance with the invention allows the tire designer to adjust the tire stiffness in the vertical direction to some extent regardless of contact pressure. In contrast to conventional pneumatic tires, vertical stiffness and ground contact pressure are firmly coupled.

Боковины шины обеспечивают необходимую конструкцию для противодействия в колесе нагрузке, поддерживаемой кольцеобразной полосой, таким образом поддерживая массу транспортного средства. В обычной пневматической шине поддержка нагрузки обеспечивается разностями в натяжениях боковин шины, с минимальным натяжением боковин, находящимся в центре области контакта, и максимумом, находящимся в меридионально противоположном конце от области контакта. Как показано на фиг.3А, соответствующая настоящему изобретению конструктивно поддерживаемая шина-эластик по существу поддерживает ее нагрузку посредством натяжения участка боковины вне области контакта. Оптимальную поддержку нагрузки получают, когда боковины имеют высокую эффективную жесткость в радиальном направлении при натяжении и низкую эффективную жесткость в радиальном направлении при сжатии. Когда эти условия удовлетворены, колесо, как можно считать, подвешено от верхнего участка шины. Кроме того, для оптимальной поддержки нагрузки боковины имеют прямолинейный профиль в меридиональной плоскости, то есть отсутствует искривление, как в пневматических шинах.The sidewalls of the tire provide the necessary construction for counteracting the load in the wheel supported by an annular strip, thereby supporting the mass of the vehicle. In a conventional pneumatic tire, load support is provided by differences in the tension of the sidewalls of the tire, with a minimum sidewall tension located in the center of the contact area and a maximum located at the meridionally opposite end from the contact area. As shown in FIG. 3A, a structurally supported elastic tire according to the present invention substantially supports its load by tensioning a portion of the sidewall outside the contact area. Optimum load support is obtained when the sidewalls have high effective radial stiffness in tension and low effective radial stiffness in compression. When these conditions are satisfied, the wheel can be considered to be suspended from the upper portion of the tire. In addition, to optimally support the load, the sidewalls have a straight profile in the meridional plane, that is, there is no curvature, as in pneumatic tires.

На жесткость в вертикальном направлении шины по изобретению, которая представляет собой сопротивление под нагрузкой деформации в вертикальном направлении, можно воздействовать до значительной степени посредством жесткости противопрогиба шины. Жесткость противопрогиба представляет собой критерий сопротивления шины деформации в радиальном направлении участка, не контактирующего с землей. Противопрогиб шины обеспечивает некоторое вертикальное смещение оси колеса, которое эффективно снижает жесткость шины в вертикальном направлении. Регулирование жесткости противопрогиба шины регулирует жесткость шины в вертикальном направлении.The stiffness in the vertical direction of the tire of the invention, which is the resistance under the load of deformation in the vertical direction, can be affected to a large extent by the stiffness of the tire anti-bend. The stiffness of the anti-bend is a criterion for the resistance of the tire to deformation in the radial direction of the section not in contact with the ground. The tire deflection provides some vertical displacement of the wheel axis, which effectively reduces the stiffness of the tire in the vertical direction. Tire stiffness control adjusts tire stiffness in the vertical direction.

На жесткость в вертикальном направлении также влияет вращение шины. Когда шина по изобретению вращается с высокой угловой скоростью, в кольцеобразной полосе развиваются центростремительные силы. Эти силы приводят к касательному напряжению на окружности, которое стремится расширять кольцеобразную полосу радиально наружу. Расширению кольцеобразной полосы противостоит высокоэффективная жесткость боковин в радиальном направлении. Поскольку в области контакта с землей такие центростремительные силы не развиваются, конечным результатом является сила, направленная вертикально вверх, которая действует, поддерживая участок прикладываемой нагрузки, и увеличивает эффективную жесткость шины в вертикальном направлении. Центростремительные силы, а следовательно, и эффективная жесткость шины в вертикальном направлении, увеличиваются с увеличением скорости; таким образом, с увеличением скорости деформация шины понижается. Пониженная деформация снижает тепловыделение в шине и улучшает высокоскоростную характеристику.Vertical stiffness is also affected by tire rotation. When the tire of the invention rotates at a high angular speed, centripetal forces develop in the annular band. These forces lead to a tangential stress on the circle, which tends to expand the annular strip radially outward. The widening of the annular strip is opposed by the highly effective stiffness of the sidewalls in the radial direction. Since such centripetal forces do not develop in the area of contact with the ground, the end result is a force directed vertically upwards, which acts to support the area of applied load and increases the effective stiffness of the tire in the vertical direction. Centripetal forces, and therefore the effective stiffness of the tire in the vertical direction, increase with increasing speed; thus, as the speed increases, tire deformation decreases. Reduced deformation reduces heat dissipation in the tire and improves high-speed performance.

В соответствии с одним вариантом осуществления изобретения конструктивно поддерживаемая шина-эластик содержит каркас радиального слоя, поддерживающий контактирующий с землей участок протектора, участок боковин, проходящий радиально внутрь от участка протектора и закрепленный в участках бортов, приспособленных для того, чтобы оставаться прикрепленными к колесу во время вращения шины, и усиленную кольцеобразную полосу, расположенную радиально внутри участка протектора, причем полоса содержит эластомерный сдвиговый слой, по меньшей мере первую мембрану, приклеенную к внутреннему в радиальном направлении протяжению эластомерного сдвигового слоя, и по меньшей мере вторую мембрану, приклеенную к радиально наружному протяжению эластомерного сдвигового слоя.In accordance with one embodiment of the invention, the structurally supported elastic tire comprises a radial carcass supporting a tread portion in contact with the ground, a side portion extending radially inward from the tread portion and secured in portions of the beads adapted to remain attached to the wheel during tire rotation, and a reinforced annular strip located radially inside the tread portion, the strip containing an elastomeric shear layer of at least m Here is the first membrane glued to the radially inner extension of the elastomeric shear layer, and at least the second membrane glued to the radially outer extension of the elastomeric shear layer.

В соответствии с другим вариантом осуществления конструктивно поддерживаемая шина-эластик содержит каркас с перекрестным смещением, поддерживающий контактирующий с землей участок протектора, участки боковин, проходящие радиально внутрь от участка протектора и закрепленные в участках бортов, приспособленных для того, чтобы оставаться прикрепленными к колесу во время вращения шины, и усиленнную кольцеобразную полосу, расположенную радиально внутри участка протектора, причем полоса содержит эластомерный сдвиговый слой, по меньшей мере одну внешнюю мембрану, приклеенную к радиально наружному протяжению эластомерного сдвигового слоя и в которой коронная зона или участок вершины каркаса с перекрестным смещением приклеен к внутреннему в радиальном направлении протяжению эластомерного сдвигового слоя и действует в качестве внутренней мембраны.According to another embodiment, the structurally supported elastic tire comprises a cross-biased skeleton supporting a tread portion in contact with the ground, sidewall sections extending radially inward from the tread portion and secured in sections of the beads adapted to remain attached to the wheel during rotation of the tire, and a reinforced annular strip located radially inside the tread portion, the strip containing an elastomeric shear layer, at least e one outer membrane glued to the radially outer extension of the elastomeric shear layer and in which the coronal zone or cross-offset portion of the top of the carcass is glued to the radially inner extension of the elastomeric shear layer and acts as an inner membrane.

Изобретение поясняется ниже со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:The invention is explained below with reference to the accompanying drawings, in which:

фиг.1 представляет вид в поперечном разрезе иллюстративного варианта осуществления шины по изобретению;1 is a cross-sectional view of an illustrative embodiment of a tire of the invention;

фиг.2A представляет схематическое изображение, иллюстрирующее силы реакции земли для базовой однородной полосы;2A is a schematic diagram illustrating the reaction forces of the earth for a uniform base band;

фиг.2B представляет схематическое изображение, иллюстрирующее силы реакции земли для кольцеобразной полосы по изобретению;2B is a schematic diagram illustrating the reaction forces of the earth for an annular strip according to the invention;

фиг.3А схематично иллюстрирует механизм несения нагрузки в экваториальной плоскости для шины по изобретению;3A schematically illustrates an equatorial plane load bearing mechanism for a tire of the invention;

фиг.3B схематично иллюстрирует механизм несения нагрузки в меридиональной плоскости для шины по изобретению;FIG. 3B schematically illustrates a meridional load bearing mechanism for a tire of the invention; FIG.

фиг.4A иллюстрирует жесткость противопрогиба в экваториальной плоскости шины;figa illustrates the rigidity of the anti-deflection in the equatorial plane of the tire;

фиг.4B иллюстрирует жесткость противопрогиба в меридиональной плоскости шины;figv illustrates the rigidity of the anti-bend in the meridional plane of the tire;

фиг.5 графически иллюстрирует зависимость между областью контакта, контактным давлением и вертикальной нагрузкой для шины в соответствии с изобретением;5 graphically illustrates the relationship between the contact area, contact pressure and vertical load for a tire in accordance with the invention;

фиг.6 графически иллюстрирует зависимость между контактным давлением, жесткостью в вертикальном направлении и жесткостью противопрогиба для шины в соответствии с изобретением;6 graphically illustrates the relationship between contact pressure, stiffness in the vertical direction and stiffness of the anti-bending for a tire in accordance with the invention;

фиг.7 представляет вид в поперечном разрезе варианта осуществления каркаса с перекрестным смещением шины по изобретению;Fig. 7 is a cross-sectional view of an embodiment of a carcass with cross-bias of a tire of the invention;

фиг.8 представляет вид в поперечном разрезе шины согласно изобретению, имеющей дугообразные мембраны;Fig. 8 is a cross-sectional view of a tire according to the invention having arcuate membranes;

фиг.9 представляет вид в поперечном разрезе шины в соответствии с изобретением, имеющей волнообразную вторую мембрану;Fig.9 is a view in cross section of a tire in accordance with the invention, having a wave-like second membrane;

фиг.10 представляет вид в поперечном разрезе шины по изобретению, соответствующей видоизменению варианта осуществления, показанного на фиг.9; иfigure 10 is a view in cross section of a tire according to the invention, corresponding to a modification of the embodiment shown in figure 9; and

фиг.11 представляет вид в поперечном разрезе шины по изобретению, соответствующей другому видоизменению варианта осуществления, показанного на фиг.9.11 is a cross-sectional view of a tire according to the invention, corresponding to another modification of the embodiment shown in FIG. 9.

Термины, используемые в данном описании, определены следующим образом:The terms used in this description are defined as follows:

"Экваториальная плоскость" обозначает плоскость, перпендикулярную оси вращения шины и делящую конструкцию шины пополам."Equatorial plane" means a plane perpendicular to the axis of rotation of the tire and dividing the tire structure in half.

"Меридиональная плоскость" обозначает плоскость, проходящую через шину, в которой находится ось вращения шины."Meridional plane" means a plane passing through a tire in which the axis of rotation of the tire is located.

"Модуль" эластомерных материалов обозначает модуль упругости при растяжении при удлинении на 10%, измеренном стандартным методом испытаний D412 ASTM (Американского общества по испытанию материалов).The “modulus” of elastomeric materials means the tensile modulus of elongation of 10% as measured by ASTM (American Society for Testing) standard test method D412.

"Модуль" мембран обозначает модуль упругости при растяжении при удлинении на 1% в направлении вдоль окружности, умноженном на эффективную толщину мембраны. Этот модуль можно рассчитать с помощью приведенного ниже уравнения 1 для обычных материалов стальных поясов шин. Этот модуль отмечен штриховым обозначением (').A “modulus” of membranes refers to a tensile modulus of elongation at 1% elongation in a circumferential direction times the effective thickness of the membrane. This module can be calculated using Equation 1 below for conventional steel tire belt materials. This module is marked with a dash (').

"Модуль сдвига" эластомерных материалов обозначает модуль упругости при сдвиге и определяется как эквивалентный одной трети от модуля упругости при растяжении, измеренного при удлинении на 10%.The “shear modulus” of elastomeric materials denotes the shear modulus and is defined as equivalent to one third of the tensile modulus measured at 10% elongation.

"Гистерезис" обозначает динамический тангенс угла потерь, измеренный при динамической деформации сдвига на 10%, 30 Гц и 25°C."Hysteresis" refers to the dynamic loss tangent measured at 10%, 30 Hz, and 25 ° C dynamic shear strain.

На фиг.1 показана конструктивно поддерживаемая шина-эластик в соответствии с настоящим изобретением. "Конструктивно поддерживаемая" означает, что шина несет нагрузку исключительно посредством своих конструктивных компонентов, не опираясь на внутреннее давление газа в шине. В нескольких вариантах осуществления конструктивно поддерживаемой шины-эластик, описанных в этом описании, используются аналогичные основные компоненты, которые вводятся в связи с фиг.1. Ссылочные позиции, изображенные на чертежах, применяются для соответствующего образца для каждого видоизменения и варианта осуществления.Figure 1 shows a structurally supported elastic tire in accordance with the present invention. “Structurally supported” means that a tire carries a load solely through its structural components, not relying on the internal gas pressure in the tire. In several embodiments of a structurally supported elastic tire described herein, similar main components are used that are introduced in connection with FIG. The reference numbers depicted in the drawings are applied to the corresponding sample for each modification and embodiment.

Показанная на фиг.1 шина 100 имеет контактирующий с землей участок 110 протектора, участки 150 боковин, проходящие радиально внутрь от участка 110 протектора, и участки 160 бортов на конце участков боковин. Участки 160 бортов крепят шину 100 к колесу 10. Каркас 115 прикреплен к участкам 160 бортов и проходит между ними. Каркасом 115 может быть каркас радиального слоя или каркас слоя с перекрестным смещением, как будет описано ниже. Каркас 115, участок 110 протектора, участки 150 боковин и участки 160 бортов образуют тороидальную оболочку, которая образует полое, кольцеобразное внутреннее пространство 5.The tire 100 shown in FIG. 1 has a tread portion 110 in contact with the ground, sidewall portions 150 extending radially inward from the tread portion 110, and side portions 160 at the end of the sidewall portions. The flange portions 160 attach the tire 100 to the wheel 10. The carcass 115 is attached to the flange portions 160 and extends between them. The framework 115 may be a radial layer framework or a cross-offset layer framework, as will be described below. The frame 115, the tread portion 110, the sidewall portions 150 and the side portions 160 form a toroidal shell that forms a hollow, annular interior space 5.

Усиленная кольцеобразная полоса расположена радиально внутри участка 110 протектора. В варианте осуществления, иллюстрируемом на фиг.1, кольцеобразная полоса содержит эластомерный сдвиговый слой 120, первую, или внутреннюю, мембрану 130, имеющую усиленные слои 131 и 132, приклеенные к наиболее внутреннему в радиальном направлении протяжению эластомерного сдвигового слоя 120, и вторую, или внешнюю, мембрану 140, имеющую усиленные слои 141 и 142, приклеенные к наиболее удаленному в радиальном направлении протяжению эластомерного сдвигового слоя 120.The reinforced annular strip is located radially inside the tread portion 110. In the embodiment illustrated in FIG. 1, the annular strip comprises an elastomeric shear layer 120, a first or inner membrane 130 having reinforced layers 131 and 132 glued to the radially innermost extension of the elastomeric shear layer 120, and a second, or an outer membrane 140 having reinforced layers 141 and 142 glued to the elongated elastomeric shear layer 120 most radially remote.

Участок 110 протектора может не иметь канавок или может иметь множество продольно ориентированных канавок 170 протектора, образующих между ними по существу продольные ребра 175 протектора. Ребра 175 могут быть дополнительно разделены поперечно или продольно, образуя рисунок протектора, приспособленный к требованиям использования конкретного применения транспортного средства. Канавки 170 протектора могут иметь любую глубину в соответствии с предполагаемым использованием шины. Участок 110 протектора имеет толщину между основанием канавки протектора и внешней мембраной, достаточную для предохранения конструкции внешней мембраны от разрезов и небольших проникновений из участка протектора. Толщина подканавок может быть увеличена или уменьшена в зависимости от предполагаемого использования шины. Например, в шине для тяжелого грузового автомобиля обычно используется толщина приблизительно 5-7 мм.The tread portion 110 may not have grooves or may have a plurality of longitudinally oriented tread grooves 170 forming substantially longitudinal tread ribs 175 between them. The ribs 175 can be further divided transversely or longitudinally, forming a tread pattern adapted to the requirements of a particular vehicle application. The tread grooves 170 may have any depth in accordance with the intended use of the tire. The tread portion 110 has a thickness between the base of the tread groove and the outer membrane sufficient to protect the outer membrane structure from cuts and small penetrations from the tread portion. The thickness of the grooves can be increased or decreased depending on the intended use of the tire. For example, a tire for a heavy truck typically uses a thickness of approximately 5-7 mm.

Каждый из усиленных слоев внутренней 130 и внешней 140 мембран содержит по существу нерастяжимые усиливающие элементы, например, корды, заделанные в слой эластомерного покрытия. Для шины, изготовленной из эластомерных материалов, мембраны 130 и 140 приклеивают к сдвиговому слою 120 посредством вулканизации эластомерных материалов. В пределах объема изобретения можно приклеивать мембраны 130 и 140 к сдвиговому слою любым подходящим способом химического связывания, или клеевого соединения, или механической фиксации.Each of the reinforced layers of the inner 130 and outer 140 membranes contains essentially inextensible reinforcing elements, for example, cords embedded in an elastomeric coating layer. For a tire made of elastomeric materials, membranes 130 and 140 are adhered to the shear layer 120 by curing the elastomeric materials. Within the scope of the invention, membranes 130 and 140 can be glued to the shear layer by any suitable method of chemical bonding, or adhesive bonding, or mechanical fixation.

Усиливающие элементы мембранных слоев 131-132 и 141-142 могут быть любыми из нескольких материалов, подходящих для использования в качестве армирования поясов шин в обычных шинах, типа элементарного волокна или металлокордов, арамида или другого текстильного материала с высоким значением модуля или усиливающих нитей. Для описываемых здесь иллюстративных шин армирование представляет собой стальные корды из четырех проволок диаметром 0,28 мм (4×0,28). Хотя раскрытые здесь видоизменения изобретения для каждой из мембран имеют усиленные кордом слои, для мембран можно использовать любой подходящий материал, который отвечает описанным здесь требованиям в отношении необходимых для кольцеобразной полосы жесткости при растяжении, жесткости при изгибе и сопротивления сжатию с продольным изгибом. Конструкция мембран может быть любой из нескольких альтернатив, типа однородного материала, армированного волокном связующего материала или слоя, имеющего отдельные усиливающие элементы.The reinforcing elements of the membrane layers 131-132 and 141-142 may be any of several materials suitable for use as reinforcing tire belts in conventional tires, such as elementary fiber or steel cords, aramid or other textile material with a high modulus value or reinforcing threads. For the illustrative tires described herein, reinforcement is steel cords of four wires with a diameter of 0.28 mm (4 × 0.28). Although the modifications of the invention disclosed herein for each of the membranes have cord-reinforced layers, any suitable material can be used for the membranes that meets the requirements described here with respect to those required for an annular tensile strength, bending stiffness and longitudinal bending compressive strength. The membrane design can be any of several alternatives, such as a homogeneous material, a fiber reinforced binder, or a layer having separate reinforcing elements.

Во внутренней мембране 130 слой 131 может иметь по существу параллельные корды, ориентированные под углом α относительно экваториальной плоскости шины, а слой 132 имеет по существу параллельные корды, имеющие ориентацию, противоположную ориентации в слое 131. Например, корды могут иметь угол +α в слое 131 и угол -α в слое 132. Аналогично этому во внешней мембране 140 слои 141 и 142 могут иметь по существу параллельные корды, ориентированные под углами +β и -β соответственно к экваториальной плоскости. В этих случаях прилежащий угол кордов между смежными слоями будет составлять удвоенный установленный угол, α или β. Углы α и β обычно могут находиться в диапазоне от приблизительно 10° до приблизительно 45°. Предпочтительно усиливающие элементы расположены под углами α и β, находящимися в диапазоне от 12 до 20°. Однако не требуется корды одного слоя мембраны ориентировать под взаимно равным и противоположным углом к кордам другого слоя мембраны. Например, может быть желательно обеспечить асимметричные корды для пар слоев относительно экваториальной плоскости шины.In the inner membrane 130, the layer 131 may have substantially parallel cords oriented at an angle α relative to the equatorial plane of the tire, and the layer 132 has substantially parallel cords having an orientation opposite to that in the layer 131. For example, the cords may have an angle + α in the layer 131 and an angle α in the layer 132. Similarly, in the outer membrane 140, the layers 141 and 142 can have substantially parallel cords oriented at angles + β and −β respectively to the equatorial plane. In these cases, the adjacent corner of the cords between adjacent layers will be twice the set angle, α or β. The angles α and β can usually be in the range from about 10 ° to about 45 °. Preferably, the reinforcing elements are located at angles α and β ranging from 12 to 20 °. However, it is not necessary to orient the cords of one layer of the membrane at a mutually equal and opposite angle to the cords of another membrane layer. For example, it may be desirable to provide asymmetric cords for pairs of layers relative to the equatorial plane of the tire.

Корды каждого из слоев 131, 132 и 141, 142, заделанные в слои эластомерного покрытия, обычно имеют модуль сдвига, равный приблизительно 20 МПа. Модуль сдвига слоев покрытия предпочтительно больше модуля сдвига сдвигового слоя 120, чтобы гарантировать, что деформация кольцеобразной полосы определяется прежде всего деформацией сдвига в сдвиговом слое 120.The cords of each of the layers 131, 132 and 141, 142 embedded in the layers of the elastomeric coating typically have a shear modulus of approximately 20 MPa. The shear modulus of the coating layers is preferably larger than the shear modulus of the shear layer 120 to ensure that the deformation of the annular strip is determined primarily by the shear deformation in the shear layer 120.

Зависимость между модулем сдвига G эластомерного сдвигового слоя 120 и эффективным модулем при продольном растяжении E'_{мембраны} мембран 130 и 140 управляет деформацией кольцеобразной полосы под приложенной нагрузкой. Эффективный модуль упругости при растяжении E'_{мембраны} мембраны при использовании обычных материалов для пояса шины можно оценить с помощью следующего выражения:The relationship between the shear modulus G of the elastomeric shear layer 120 and the effective modulus in longitudinal tension E ′ of the _{membrane of the} membranes 130 and 140 controls the deformation of the annular strip under an applied load. The effective tensile modulus E 'of the _membrane membrane using conventional materials for the tire belt can be estimated using the following expression:

где E_резины- модуль упругости при растяжении эластомерного материала покрытия;where E _rubber is the tensile modulus of elastomeric coating material;

P - шаг кордов (интервал между средними линиями кордов), измеренный перпендикулярно направлению кордов;P is the pitch of the cords (the interval between the midlines of the cords), measured perpendicular to the direction of the cords;

D - диаметр корда;D is the diameter of the cord;

ν - коэффициент Пуассона для эластомерного материала покрытия;ν is the Poisson's ratio for the elastomeric coating material;

α - угол корда относительно экваториальной плоскости иα is the angle of the cord relative to the equatorial plane and

t - толщина резины между канатами в смежных слоях.t is the thickness of the rubber between the ropes in adjacent layers.

Отметим, что E'_{мембраны} представляет собой модуль упругости мембраны, умноженный на эффективную толщину мембраны. Когда отношение E'_{мембраны}/G относительно низкое, деформация кольцеобразной полосы под нагрузкой приблизительно равняется деформации однородной полосы и производит неравномерное контактное давление на землю, как показано на фиг.2A. С другой стороны, когда отношение E'_{мембраны}/G достаточно высокое, деформация кольцеобразной полосы под нагрузкой является по существу деформацией сдвига сдвигового слоя с небольшим продольным растяжением или сжатием мембран. Соответственно, контактное давление на землю является по существу однородным, как в примере, показанном на фиг.2B.Note that the E ' _membrane is the modulus of elasticity of the membrane multiplied by the effective thickness of the membrane. When the _membrane E / G ratio is relatively low, the deformation of the annular strip under load is approximately equal to the deformation of the uniform strip and produces uneven contact pressure on the ground, as shown in FIG. 2A. On the other hand, when the _membrane E / G ratio is sufficiently high, the deformation of the annular band under load is essentially a shear deformation of the shear layer with a slight longitudinal extension or compression of the membranes. Accordingly, the contact pressure on the earth is substantially uniform, as in the example shown in FIG. 2B.

В соответствии с изобретением отношение модуля упругости при продольном растяжении мембраны E'_{мембраны} к модулю сдвига G сдвигового слоя составляет по меньшей мере приблизительно 100:1 и предпочтительно по меньшей мере приблизительно 1000:1. Для мембран, содержащих усиленные кордом слои с использованием кордов 4×0,28 и с описанными выше углами, требуемый модуль сдвига сдвигового слоя 120 составляет от приблизительно 3 до приблизительно 20 МПа.According to the invention, the ratio of the longitudinal modulus of the membrane E 'of the _membrane to the shear modulus G of the shear layer is at least about 100: 1 and preferably at least about 1000: 1. For membranes containing cord-reinforced layers using 4 × 0.28 cords and with the angles described above, the required shear modulus of the shear layer 120 is from about 3 to about 20 MPa.

Многократная деформация сдвигового слоя 120 во время вращения под нагрузкой приводит к рассеянию энергии, обусловленному гистерезисным характером используемых материалов. Полное теплообразование в шине представляет собой функцию как этого рассеяния энергии, так и толщины сдвигового слоя. Таким образом, для данной конструкции шины, с использованием обычных материалов, гистерезис сдвигового слоя следует выбирать так, чтобы сохранять рабочую температуру шины ниже приблизительно 130°C для шин, находящихся в непрерывном использовании.Multiple deformation of the shear layer 120 during rotation under load leads to energy dissipation due to the hysteretic nature of the materials used. Complete heat generation in the tire is a function of both this energy dissipation and the shear layer thickness. Thus, for a given tire design, using conventional materials, the shear layer hysteresis should be chosen so as to keep the tire operating temperature below about 130 ° C for tires in continuous use.

Когда сформулированные условия для модуля упругости при продольном растяжении E'_{мембраны} мембран и модуля сдвига G сдвигового слоя выполнены и кольцеобразная полоса деформируется по существу за счет сдвига в сдвиговом слое, создана зависимость, позволяющая оценить величины модуля сдвига G и толщины сдвигового слоя h для данного применения:When the formulated conditions for the elastic modulus at longitudinal tension E 'of the _{membrane of the} membrane and the shear modulus G of the shear layer are satisfied and the annular strip is deformed essentially due to shear in the shear layer, a dependence is created that allows us to estimate the values of the shear modulus G and the thickness of the shear layer h for this application :

где: P_эфф - заранее определенное контактное давление на землю;where: P _eff is a predetermined contact pressure on the earth;

G - модуль сдвига слоя 120;G is the shear modulus of layer 120;

h - толщина слоя 120;h is the thickness of the layer 120;

R - положение в радиальном направлении внешней мембраны.R is the position in the radial direction of the outer membrane.

P_эфф и R являются конструктивными параметрами, выбираемыми в соответствии с предполагаемым использованием шины. В уравнении (2) предполагается, что произведение модуля упругости при сдвиге сдвигового слоя и толщины в радиальном направлении сдвигового слоя приблизительно равняется произведению заранее определенного контактного давления на землю и положения в радиальном направлении наиболее удаленного протяжения внешней мембраны. На фиг.5 графически изображена эта зависимость в широком диапазоне контактных давлений, которая может использоваться для оценки характеристик сдвигового слоя, необходимых для многих различных применений.P _eff and R are design parameters selected according to the intended use of the tire. It is assumed in equation (2) that the product of the elastic modulus of shear shear and thickness in the radial direction of the shear layer is approximately equal to the product of the predetermined contact pressure on the ground and the radial position of the outermost extension of the outer membrane. Figure 5 graphically depicts this relationship over a wide range of contact pressures, which can be used to evaluate the shear layer characteristics needed for many different applications.

Приведенное выше соотношение целесообразно для одной конструкции шины в соответствии с изобретением. Например, чтобы сконструировать шину, предназначенную для использования в легковом автомобиле, конструктор может выбирать расчетное контактное давление P_эфф от 1,5 до 2,5 даН/см² и размер шины, в которой радиус R составляет приблизительно 335 мм. Перемножая эти величины, можно определить "коэффициент сдвигового слоя", составляющий 50,25-83,75 даН/см, который можно использовать для определения толщины h материала сдвигового слоя и модуля сдвига G. В этом случае при использовании модуля сдвига в диапазоне от приблизительно 3 до приблизительно 10 МПа толщина h сдвигового слоя составит по меньшей мере 5 мм и предпочтительно от приблизительно 10 мм до приблизительно 20 мм.The above ratio is appropriate for one tire design in accordance with the invention. For example, in order to construct a tire intended for use in a passenger car, the designer may select a design contact pressure P _eff of 1.5 to 2.5 daN / cm ² and a tire size in which the radius R is approximately 335 mm. Multiplying these values, we can determine the “shear layer coefficient” of 50.25-83.75 daN / cm, which can be used to determine the thickness h of the shear layer material and shear modulus G. In this case, when using a shear modulus in the range of approximately 3 to about 10 MPa, the shear layer thickness h will be at least 5 mm and preferably from about 10 mm to about 20 mm.

Рассмотрим фиг.3А и 3B, на которых шина по изобретению по существу поддерживает прикладываемую нагрузку L, передавая нагрузку от колеса к кольцеобразной полосе через натяжение в области А участка 150 боковины вне контакта с землей. В противоположность этому в пневматической шине нагрузка переносится посредством различий в натяжении в находящейся под давлением боковине, наводимых деформацией контактирующей с землей шины.3A and 3B, in which the tire of the invention substantially supports the applied load L, transferring the load from the wheel to the annular strip through tension in area A of portion 150 of the sidewall out of contact with the ground. In contrast, in a pneumatic tire, the load is transferred by differences in tension in the pressurized sidewall, induced by deformation of the tire in contact with the ground.

В соответствующей изобретению шине растягивающие силы боковины переносятся на каркас 115, который усилен по существу нерастяжимыми кордами. Согласно одному варианту осуществления изобретения каркас включает в себя один или более слоев радиально ориентируемых усиливающих кордов. В качестве альтернативы каркас может включать в себя по меньшей мере два слоя, имеющих усиливающие корды, ориентируемые в конфигурации перекрестного смещения. Как должно быть понятно специалистам в данной области техники, и радиальный каркас, и каркас перекрестного смещения испытывают натяжение в участке боковин, находящемся вне контакта с землей. Стрелки на фиг.3А, как предполагается, указывают скорее на существование натяжения в боковине, а не фактическое направление растягивающих сил кордов.In the tire according to the invention, the tensile forces of the sidewall are transferred to the carcass 115, which is reinforced with substantially inextensible cords. According to one embodiment of the invention, the frame includes one or more layers of radially oriented reinforcing cords. Alternatively, the carcass may include at least two layers having reinforcing cords oriented in a cross displacement configuration. As should be understood by those skilled in the art, both the radial carcass and the cross displacement carcass undergo tension in the sidewall portion that is not in contact with the ground. The arrows in FIG. 3A are supposed to indicate the existence of tension in the sidewall rather than the actual direction of the tensile forces of the cords.

Согласно варианту осуществления радиального каркаса участки боковин являются по существу нерастяжимыми при натяжении и обладают низким сопротивлением сжимающему продольному изгибу. При таком условии участок 150 боковин шины имеет эффективную жесткость в радиальном направлении при натяжении, достаточно превышающем эффективную жесткость в радиальном направлении при сжатии, для поддержания прикладываемой внешним образом нагрузки по существу с помощью растягивающих сил в участке боковин шины, находящемся вне контакта с землей, и по существу без вертикальной поддержки нагрузки, обусловленной участком боковин шины, находящемся в контакте с землей. Колесо может быть, как считают, подвешено от верхнего участка шины.According to an embodiment of the radial carcass, the portions of the sidewalls are substantially inextensible under tension and have low resistance to compressive longitudinal bending. Under such a condition, the tire sidewall portion 150 has an effective radial stiffness under tension sufficiently greater than the effective radial compressive rigidity to maintain externally applied loads substantially by tensile forces in the tire sidewall portion that is out of contact with the ground, and essentially without vertical load support due to a portion of the tire sidewalls in contact with the ground. The wheel may be thought to be suspended from the top of the tire.

Эффективная жесткость в радиальном направлении участка боковин означает механическое свойство при растяжении или сжатии, связанное с полным радиальным протяжением боковины. Его можно измерить, например, извлекая образец из боковины, которая сохраняет ненапряженную конфигурацию боковины, и после этого испытывая его в стандартном устройстве для испытания на растяжение. Как было обнаружено, изогнутая боковина в пневматической шине может иметь жесткость при растяжении, относящуюся к кривизне боковины, и будет, соответственно, ниже, чем жесткость при растяжении боковины шины по изобретению, которая по существу является прямой.The effective stiffness in the radial direction of the sidewall portion means a mechanical property under tension or compression associated with the full radial extension of the sidewall. It can be measured, for example, by removing a sample from the sidewall, which retains the unstressed configuration of the sidewall, and then testing it in a standard tensile testing device. It has been found that a curved sidewall in a pneumatic tire can have tensile stiffness related to the curvature of the sidewall and will be accordingly lower than tensile stiffness of the sidewall of the tire of the invention, which is substantially straight.

Описанные выше требования относительно жесткости при сжатии боковины могут быть выполнены, когда участок боковины имеет толщину в осевом направлении меньше, чем 20% от высоты сечения шины в радиальном направлении.The above-described requirements for stiffness during compression of the sidewall can be fulfilled when the sidewall section has an axial thickness less than 20% of the tire cross section in the radial direction.

В варианте осуществления по изобретению каркаса с перекрестным смещением боковина является более жесткой, чем шина с радиальным каркасом. В то время как большая часть нагрузки поддерживается натяжением в неконтактирующей области A, каркас с перекрестным смещением обеспечивает дополнительное сопротивление прогибу шины в участке шины, деформируемом контактом с землей, на фиг.3А, в областях В и C. Каркас с перекрестным смещением имеет дополнительную жесткость при сдвиге в направлении вдоль окружности и при изгибе в боковом направлении.In an embodiment of the invention, the cross-member skeleton has a stiffer sidewall than a radial-carriage tire. While most of the load is supported by tension in non-contact region A, the cross-cage provides additional resistance to tire deflection in the tire portion deformable by ground contact, in FIG. 3A, in regions B and C. The cross-cage has additional rigidity when shifting in the direction along the circumference and when bending in the lateral direction.

Возвращаясь к фиг.1, отметим, что участок 150 боковин проходит предпочтительно прямолинейно между участком 110 протектора и участками 160 бортов, как показано в меридиональной плоскости шины, то есть участок 150 боковин не изогнут, как в обычной пневматической шине. Участки боковин могут иметь наклон от протектора к ободу, расширяясь, как показано на фиг.1, или сужаясь.Returning to FIG. 1, it is noted that the sidewall portion 150 extends preferably in a straight line between the tread portion 110 and the bead portions 160, as shown in the tire meridional plane, that is, the sidewall portion 150 is not curved as in a conventional pneumatic tire. The sidewall portions may tilt from the tread to the rim, expanding, as shown in FIG. 1, or tapering.

Конфигурация прямолинейных участков 150 боковин и характеристики зависимости удлинения усиливающих кордов от действующей нагрузки такие, что растягивающие силы в участке боковин производят минимальное удлинение или изменение в форме участка боковин, аналогично увеличению натяжения в туго натянутой струне. По сравнению со случаем, когда изогнутую боковину обычной пневматической шины помещают под натяжением в ненадутом состоянии, растягивающая сила первоначально выпрямляет изгиб и, таким образом, эффективно удлиняет боковину. Только после того, как изогнутая боковина выпрямлена, в боковине производится увеличение натяжения.The configuration of the straight sections 150 of the sidewalls and the characteristics of the dependence of the elongation of the reinforcing cords on the actual load are such that the tensile forces in the section of the sidewalls produce minimal elongation or change in the shape of the section of the sidewalls, similar to an increase in tension in a tightly tensioned string. Compared to the case where the curved sidewall of a conventional pneumatic tire is placed under tension in an unpressed state, the tensile force initially straightens the bend and thus effectively extends the sidewall. Only after the curved sidewall is straightened does tension increase in the sidewall.

Натяжения, развивающиеся в боковинах шины по изобретению при нагрузке, существенно ниже, чем натяжения боковин накачанной и нагруженной пневматической шины. Относительно фиг.1 для участков 160 бортов можно использовать любую из нескольких конструкций борта, которые обеспечивают возможность их надлежащего размещения на ободе 10, не полагаясь на внутреннее давление в шине, и которые сохраняют надлежащее размещение участков бортов во время использования шины. Пример конструкции борта, отвечающего этим требованиям, описан в патенте США №5785781, выданном Drieux и др. и приведенном здесь в качестве ссылки.Tensions developing in the tire sidewalls of the invention under load are significantly lower than the sidewall tension of an inflated and loaded pneumatic tire. With respect to FIG. 1, for bead sections 160, any of several bead designs can be used that allows them to be properly placed on the rim 10 without relying on the internal pressure in the tire, and which maintain proper placement of the bead sections during tire use. An example of a bead structure meeting these requirements is described in US Pat. No. 5,785,781 to Drieux et al. And incorporated herein by reference.

Жесткость в вертикальном направлении касается способности шины противостоять прогибу, когда она находится под нагрузкой. Жесткость в вертикальном направлении можно отрегулировать для оптимизирования способности нести нагрузку для данной шины. В качестве альтернативы жесткость в вертикальном направлении можно регулировать так, чтобы обеспечить кольцеобразную полосу пониженной толщины для пониженного контактного давления или массы шины, при поддержании требуемого уровня жесткости в вертикальном направлении.Stiffness in the vertical direction refers to the tire's ability to withstand deflection when it is under load. The stiffness in the vertical direction can be adjusted to optimize the load bearing capacity of a given tire. Alternatively, the stiffness in the vertical direction can be adjusted to provide an annular strip of reduced thickness for reduced contact pressure or tire mass while maintaining the required level of stiffness in the vertical direction.

На жесткость в вертикальном направлении шины оказывает сильное влияние реакция участка шины, не находящегося в контакте с землей, на прогиб участка, контактирующего с землей, "противопрогиб" шины. Фиг.4A и 4B иллюстрируют это явление в преувеличенном масштабе. Когда шина находится под нагрузкой L, она прогибается на величину f, позволяя шине образовывать область C контакта с землей. Отметим, что в данном описании система координат на фиг.4A и 4B сохраняет ось X шины в фиксированном местоположении и перемещает землю вверх к оси. Вертикальный прогиб f пропорционален нагрузке L, на основании которой можно получить жесткость K шины в вертикальном направлении. Поскольку кольцеобразная полоса стремится сохранять постоянную длину, участок шины, не контактирующий с землей, сдвигается, или противопрогибается, от области контакта C, как обозначено на чертежах пунктирными линиями. Величина противопрогиба λ также пропорциональна нагрузке L, и таким образом, можно получить жесткость противопрогиба К_λ. Жесткость противопрогиба К_λкасается пути, которым нагружаются усиливающие шину корды, не контактирующие с землей, и следует понимать, что она включает в себя взаимодействия как поперечных, так и круговых конструкций.The stiffness in the vertical direction of the tire is strongly influenced by the reaction of the portion of the tire not in contact with the ground to the deflection of the portion in contact with the ground, the “deflection” of the tire. 4A and 4B illustrate this phenomenon on an exaggerated scale. When the tire is under load L, it bends by f, allowing the tire to form a ground contact region C. Note that in this description, the coordinate system in FIGS. 4A and 4B stores the X axis of the tire at a fixed location and moves the earth up to the axis. The vertical deflection f is proportional to the load L, on the basis of which the rigidity K of the tire can be obtained in the vertical direction. Since the annular strip strives to maintain a constant length, the portion of the tire not in contact with the ground is shifted, or deflected, from the contact area C, as indicated by dashed lines in the drawings. The magnitude of the deflection λ is also proportional to the load L, and thus, the rigidity of the deflection K _λ can be obtained. The stiffness of the deflection K _λ concerns the path by which the reinforcing tire cords are loaded that are not in contact with the ground, and it should be understood that it includes interactions of both transverse and circular structures.

Противопрогиб можно измерять непосредственно, помещая шину под нагрузкой F с фиксированной осью и измеряя как прогиб f шины в области контакта, так и прогиб поверхности протектора, противоположный контактной области. Затем определяют жесткость противопрогиба посредством деления нагрузки F на величину противопрогиба λ.The deflection can be measured directly by placing the tire under load F with a fixed axis and measuring both the deflection f of the tire in the contact area and the deflection of the tread surface opposite the contact area. Then determine the stiffness of the deflection by dividing the load F by the amount of deflection λ.

Практически жесткость противопрогиба К_λпо существу управляет жесткостью в вертикальном направлении шины и, соответственно, прогибом под нагрузкой оси колеса шины. Жесткость противопрогиба К_λопределяет длину области контакта, как можно видеть на фиг.4A. Низкая жесткость противопрогиба позволяет кольцеобразной полосе перемещаться вертикально под нагрузкой и, таким образом, понижает допустимую нагрузку при таком прогибе. Соответственно, шина, имеющая высокую жесткость противопрогиба, имеет сравнительно меньший противопрогиб и более длинную область контакта и в результате может нести большую нагрузку.In practice, the stiffness of the deflection K _λ essentially controls the stiffness in the vertical direction of the tire and, accordingly, the deflection under the load of the tire wheel axis. The stiffness of the anti-bending K _λ determines the length of the contact area, as can be seen in figa. The low rigidity of the anti-bend allows the annular strip to move vertically under load and, thus, reduces the allowable load during such a bend. Accordingly, a tire having a high stiffness of the anti-bend has a relatively smaller anti-bend and a longer contact area and as a result may carry a greater load.

На фиг.6 графически показана приблизительная зависимость жесткости противопрогиба К_λот жесткости в вертикальном направлении шины, имеющей радиальный каркас. На фиг.6 показана независимость жесткости в вертикальном направлении и контактного давления, достигаемого в данном изобретении, что обеспечивает гибкость конструкции, не доступную в пневматических шинах. Спущенная пневматическая шина обычно имеет жесткость противопрогиба на единичную ширину области контакта меньше, чем 0,1 даН/мм². В противоположность этому соответствующую изобретению шину можно сконструировать таким образом, чтобы она имела жесткость противопрогиба на единичную ширину области контакта в диапазоне, превышающем 0,1 даН/мм².6 graphically shows the approximate dependence of the stiffness of the deflection K _λ from the stiffness in the vertical direction of the tire having a radial carcass. Figure 6 shows the independence of stiffness in the vertical direction and contact pressure achieved in this invention, which provides design flexibility not available in pneumatic tires. A deflated pneumatic tire typically has a deflection stiffness per unit contact area width of less than 0.1 daN / mm ² . In contrast, the tire according to the invention can be designed in such a way that it has a stiffness of anti-bending per unit width of the contact area in the range exceeding 0.1 daN / mm ² .

Жесткость противопрогиба К_λ можно изменять многими способами. Некоторые из конструктивных параметров, используемых для регулирования этой жесткости, включают в себя модуль и плотность корда каркаса, высоту боковин, модуль эластомерного покрытия кордов каркаса, конфигурацию соединения между каркасом и кольцеобразной полосой, модуль соединительной резины, модуль упругости при сжатии мембран кольцеобразной полосы, толщину сдвигового слоя, диаметр шины и ширину кольцеобразной полосы.The stiffness of the deflection K _λ can be changed in many ways. Some of the design parameters used to control this stiffness include the module and density of the carcass cord, the height of the sidewalls, the elastomeric coating module of the carcass cords, the configuration of the connection between the carcass and the annular strip, the connecting rubber module, the elastic modulus of compression of the membrane of the annular strip, thickness shear layer, tire diameter and width of the annular strip.

Как было упомянуто, было обнаружено, что каркас с перекрестным смещением может увеличивать жесткость в вертикальном направлении шины, изменяя жесткость боковин и изменяя связь между кольцеобразной полосой и боковинами. Возвращаясь к фиг.3А, отметим, что усиливающие корды с перекрестным смещением производят силы, противостоящие прогибу в области контакта С, поскольку конструкция перекрестного смещения противостоит поперечной деформации (обычная радиальная выгнутость каркаса). Кроме того, корды с перекрестным смещением производят радиальные и периферические компоненты растягивающей силы в областях В, входящие и выходящие из контактной области C. Боковины противостоят кручению на концах области контакта C, делая шину более жесткой и уменьшая величину прогиба. Соответствующую величину жесткости в каркасе с перекрестным смещением можно изменить с помощью выбора материала и диаметра кордов и расположения кордов, используя известные аналитические средства и некоторое экспериментирование.As mentioned, it has been found that a carcass with cross-bias can increase stiffness in the vertical direction of the tire, changing the stiffness of the sidewalls and changing the connection between the annular strip and the sidewalls. Returning to FIG. 3A, note that cross-bias reinforcing cords produce forces opposing deflection in the contact region C, since the cross-bias design resists lateral deformation (conventional radial curvature of the carcass). In addition, cross-bias cords produce radial and peripheral tensile force components in regions B entering and leaving contact region C. The sidewalls resist torsion at the ends of contact region C, making the tire more rigid and reducing the amount of deflection. The corresponding amount of stiffness in the cross-offset frame can be changed by choosing the material and diameter of the cords and the location of the cords, using known analytical tools and some experimentation.

На фиг.7 изображен каркас с перекрестным смещением, который обеспечивает преимущества в конструировании шины, предназначенной для более легких нагрузок. В шине 200, имеющей каркас 215 с перекрестным смещением, каркас расположен между участками 160 бортов так, что соединяется внахлестку под сдвиговым слоем 120, образуя два слоя. Участок 216 вершины каркаса 215, то есть участок под сдвиговым слоем 120, служит как внутренняя мембрана. Корды в участке 216 вершины предпочтительно расположены под углом 12-15° относительно экваториальной плоскости для получения достаточной жесткости в направлении по окружности относительно сдвигового слоя. Отметим на основании обсуждения мембран 130, 140 в связи с фиг.1, что усиливающие мембраны элементы расположены под углами, находящимися в пределах такого же диапазона. Таким образом, используя каркас с перекрестным смещением, можно исключить внутреннюю мембрану и, соответственно, вес мембраны и этап изготовления. Кроме того, эта конструкция улучшает передачу сил между сдвиговым слоем и боковинами, поскольку она устраняет необходимость соединять внутреннюю мембрану и каркас. Эта улучшенная связь сдвигового слоя с боковиной также может иметь влияние на жесткость в вертикальном направлении.7 depicts a carcass with cross-offset, which provides advantages in the design of tires designed for lighter loads. In a tire 200 having a carcass 215 with cross-bias, the carcass is located between portions 160 of the beads so that it overlaps under the shear layer 120 to form two layers. The apex portion 216 of the chassis 215, that is, the portion under the shear layer 120, serves as an inner membrane. The cords in the apex portion 216 are preferably located at an angle of 12-15 ° relative to the equatorial plane to obtain sufficient rigidity in the circumferential direction relative to the shear layer. Note on the basis of the discussion of membranes 130, 140 in connection with FIG. 1 that the membrane reinforcing elements are located at angles within the same range. Thus, using the cross-biased framework, the inner membrane and, accordingly, the weight of the membrane and the manufacturing step can be eliminated. In addition, this design improves the transfer of forces between the shear layer and the sidewalls, since it eliminates the need to connect the inner membrane and the frame. This improved bond of the shear layer to the sidewall can also have an effect on stiffness in the vertical direction.

Корды в области 250 боковин расположены под углом 30-60° и более предпочтительно 45° относительно направления по окружности в середине между областью 160 бортов и вершиной 216. Специалистам в данной области техники должно быть понятно, как устанавливать каркас на формовочном барабане для образования таких углов кордов на вершине и боковинах после того, как каркас примет свою тороидальную форму, используя известное соотношение cosφ/r=c, где φ - угол кордов к направлению по окружности, r - радиус от оси вращения шины, а с - константа.The cords in the region of 250 sidewalls are located at an angle of 30-60 ° and more preferably 45 ° relative to the circumferential direction in the middle between the flange region 160 and the apex 216. Those skilled in the art will understand how to install the frame on the forming drum to form such angles cords on the apex and sidewalls after the carcass takes its toroidal shape using the well-known ratio cosφ / r = c, where φ is the angle of the cords to the circumferential direction, r is the radius from the axis of rotation of the tire, and c is a constant.

Если каркас 215 с перекрестным смещением сделан с использованием аналогичных материалов, как описанные выше внешние мембранные слои 141, 142, жесткость в продольном направлении участка 216 вершины можно аппроксимировать как жесткость внешней мембраны. Для более легких нагрузок, например, для транспортных средств меньшей величины, типа тележек для гольфа, мопедов и т.д., подходящим является каркас с перекрестным смещением, в котором используются обычные материалы для шины, нейлоновые корды или аналогичные элементы. Для такой конструкции жесткость в продольном направлении каркаса в области сдвигового слоя будет меньше жесткости внешней мембраны, однако жесткость в продольном направлении, по меньшей мере в 100 раз превышающая модуль сдвига сдвигового слоя, в общем является достаточной для более низких диапазонов нагрузок.If the cross-offset frame 215 is made using similar materials as the outer membrane layers 141, 142 described above, the longitudinal stiffness of the apex portion 216 can be approximated as the stiffness of the outer membrane. For lighter loads, such as smaller vehicles, such as golf carts, mopeds, etc., a cross-biased skeleton that uses conventional tire materials, nylon cords or similar elements is suitable. For such a structure, the stiffness in the longitudinal direction of the carcass in the region of the shear layer will be less than the rigidity of the outer membrane, however, the stiffness in the longitudinal direction of at least 100 times the shear modulus of the shear layer is generally sufficient for lower load ranges.

На жесткость в вертикальном направлении шины по изобретению также влияет действие центростремительных сил на участках кольцеобразной полосы и боковин. С увеличением скорости вращения шины развиваются центростремительные силы. В обычных радиальных шинах центростремительные силы могут повышать рабочую температуру шины. Соответствующая изобретению шина, напротив, получает положительный результат от действия этих же сил. Когда шина по изобретению вращается под прикладываемой нагрузкой, центростремительные силы вызывают в кольцеобразной полосе тенденцию расширяться по окружности и приводят к дополнительному натяжению в участках боковин. Жесткие в радиальном направлении боковины для участка шины, находящегося вне контакта (область А на фиг.3А), противостоят этим центростремительным силам. Это производит чистую направленную вверх равнодействующую силу, действие которой увеличивает эффективную жесткость в вертикальном направлении шины и понижает радиальный прогиб шины относительно статического, невращающегося состояния. Этот результат получают в значительной степени, когда отношение жесткости в продольном направлении полосы в экваториальной плоскости шины (2·E'_{мембраны}) к эффективной жесткости участка боковин в натяжении меньше, чем 100:1.The stiffness in the vertical direction of the tire according to the invention is also affected by the action of centripetal forces on the sections of the annular strip and sidewalls. With increasing tire speed, centripetal forces develop. In conventional radial tires, centripetal forces can increase the operating temperature of the tire. The tire corresponding to the invention, on the contrary, receives a positive result from the action of the same forces. When the tire of the invention rotates under an applied load, centripetal forces in the annular band tend to expand around the circumference and cause additional tension in the sidewall portions. The radially stiff sidewalls for a portion of the tire that is out of contact (region A in FIG. 3A) resist these centripetal forces. This produces a net upward resultant force whose action increases the effective stiffness in the vertical direction of the tire and reduces the radial deflection of the tire relative to the static, non-rotating state. This result is obtained to a large extent when the ratio of the stiffness in the longitudinal direction of the strip in the equatorial plane of the tire (2 · E ′ _membrane ) to the effective stiffness of the sidewall section in tension is less than 100: 1.

Показанная на фиг.1 шина имеет плоское поперечное сечение для участка 110 протектора, внутренней мембраны 130 и внешней мембраны 140. Усилия на участке кольцеобразной полосы в контактной области С будут сжимающими для внешней мембраны 140, как хорошо показано на фиг.3А. С увеличением вертикального прогиба шины контактная длина С может увеличиваться так, что сжимающее усилие во внешней мембране 140 превышает критическое напряжение, вызывающее продольный изгиб, и происходит продольный изгиб мембраны. Это явление продольного изгиба приводит к снижению контактного давления продольно расположенной секции контактной области. Более однородное контактное давление на землю по всей длине контактирующей с землей области получается, когда избегают продольного изгиба мембраны. Мембрана, имеющая изогнутое поперечное сечение, будет лучше противостоять изгибу в контактной области.The tire shown in FIG. 1 has a flat cross-section for the tread portion 110, the inner membrane 130, and the outer membrane 140. The forces in the ring-shaped portion in the contact region C will be compressive for the outer membrane 140, as is well shown in FIG. 3A. As the vertical deflection of the tire increases, the contact length C can increase so that the compressive force in the outer membrane 140 exceeds the critical stress causing longitudinal bending, and the membrane bends longitudinally. This phenomenon of longitudinal bending leads to a decrease in contact pressure of a longitudinally located section of the contact area. A more uniform contact pressure on the earth along the entire length of the area in contact with the earth is obtained when longitudinal bending of the membrane is avoided. A membrane having a curved cross section will better resist bending in the contact area.

В показанном на фиг.8 варианте изобретения шина 300 имеет кольцеобразную полосу, включающую в себя сдвиговый слой 320, внутреннюю мембрану 330 и внешнюю мембрану 340, имеющую поперечный радиус, который меньше поперечного радиуса наиболее удаленной в радиальном направлении поверхности участка 310 протектора. Изгибы, показанные на фиг.8, преувеличены для иллюстрации. Оптимизация контактного давления между поверхностью протектора и землей для шины пассажирского транспортного средства предполагает, чтобы поперечный радиус внешней мембраны 340 составлял по меньшей мере 500 мм, а поперечный радиус наиболее удаленной в радиальном направлении поверхности участка 310 протектора составлял по меньшей мере 1000 мм. Изогнутую внешнюю мембрану также можно использовать в шине 200 на каркасе со смещением, показанной на фиг.7.In the embodiment of FIG. 8, the tire 300 has an annular strip including a shear layer 320, an inner membrane 330 and an outer membrane 340 having a transverse radius that is less than the transverse radius of the tread portion 310 that is radially outermost. The bends shown in FIG. 8 are exaggerated for illustration. Optimization of the contact pressure between the tread surface and the ground for a passenger vehicle tire assumes that the transverse radius of the outer membrane 340 is at least 500 mm and the transverse radius of the outermost radial surface of the tread portion 310 is at least 1000 mm. The curved outer membrane can also be used in the tire 200 on the carcass with an offset shown in Fig.7.

Шины, предназначенные для использования в легковом автомобиле, соответствующие описаниям шины 300, иллюстрируемой на фиг.8, уменьшены для технологии, использующей обычные процессы монтажа шин и материалы. В таблице 1 кратко представлены результаты.Tires intended for use in a passenger car corresponding to the descriptions of the tire 300 illustrated in FIG. 8 are reduced for technology using conventional tire mounting processes and materials. Table 1 summarizes the results.

При субъективной оценке исследуемая пневматическая шина 1 была накачана до рекомендуемого давления накачивания шины в холодное время, а исследуемая пневматическая шина 2 была накачана до такого давления, чтобы достигнуть жесткости в вертикальном направлении, эквивалентной шине, сделанной в соответствии с изобретением.In a subjective assessment, the test pneumatic tire 1 was inflated to the recommended tire inflation pressure in cold weather, and the test pneumatic tire 2 was inflated to a pressure so as to achieve stiffness in the vertical direction equivalent to the tire made in accordance with the invention.

В шинах, соответствующих описаниям шины 300, есть тенденция иметь средние значения напряжений продольного контакта с землей, которые являются положительными, или стимулирующими, вдоль продольной средней линии зоны контакта, и отрицательными, или тормозящими, вдоль боковых краев зоны контакта. Это различие обусловлено разницей в радиусе качения колеса между средней линией и боковыми краями кольцеобразной полосы. Предпочтительный результат для характеристики шины (особенно износа) получают, когда продольные напряжения хорошо сбалансированы между средней линией и боковыми краями.Tires corresponding to 300 tire descriptions tend to have average longitudinal contact stresses that are positive or stimulating along the longitudinal midline of the contact zone and negative or inhibitory along the lateral edges of the contact zone. This difference is due to the difference in the rolling radius of the wheel between the middle line and the lateral edges of the annular strip. A preferred result for tire characterization (especially wear) is obtained when the longitudinal stresses are well balanced between the center line and the side edges.

На фиг.9 показан альтернативный вариант осуществления изобретения, в котором шина 400 имеет внешнюю мембрану волнообразной формы, с амплитудой волнистости в радиальном направлении и длиной волны волнистости в осевом направлении. Амплитуда волнистости определяется как разность между максимальными и минимальными протяжениями мембраны в радиальном направлении. Длина волны волнистости определяется как расстояние в осевом направлении между последовательными максимумами мембраны в радиальном направлении. Волнообразная внешняя мембрана противостоит продольному изгибу, обусловленному сжатием в зоне контакта, подобно дугообразной мембране шины 300 на фиг.8. Деформирование внешней мембраны из по существу круглой формы в плоскую форму прикладываемой извне нагрузкой происходит без продольного изгиба упомянутой внешней мембраны и сохраняет по существу однородное контактное давление на землю упомянутого контактирующего с землей участка протектора по всей длине области контакта с землей. Эффективность волнообразной мембраны в противостоянии продольному изгибу не зависит от ее полного поперечного искривления. Таким образом, шина 400 может иметь внешнюю мембрану 440, поперечный радиус кривизны которой может быть определен для оптимизирования напряжения контакта с землей, независимо от ее сопротивления продольному изгибу. Внешняя мембрана 440 предпочтительно имеет циклы волнистости два к пяти и имеет длину волны волнистости, составляющую от приблизительно 20 до приблизительно 50% от ширины вращающегося протектора участка 410 протектора. Амплитуда волнистости изменяется предпочтительно между приблизительно 20 и 50% максимальной толщины сдвигового слоя и может быть постоянной или переменной амплитудой. Сдвиговый слой 420 имеет среднюю толщину, равную сдвиговому слою постоянной толщины, определяемой уравнением (2) для сдвигового слоя 120 шины 100 и сдвигового слоя 320 шины 300.Figure 9 shows an alternative embodiment of the invention in which the bus 400 has an outer membrane with a wave-like shape, with an amplitude of undulation in the radial direction and a wavelength of undulation in the axial direction. The amplitude of the undulation is defined as the difference between the maximum and minimum lengths of the membrane in the radial direction. The wavelength of the undulation is defined as the distance in the axial direction between successive maximums of the membrane in the radial direction. The wavy outer membrane resists longitudinal bending due to compression in the contact zone, similar to the arcuate membrane of the tire 300 in FIG. The deformation of the outer membrane from a substantially circular shape to a flat shape by an externally applied load occurs without longitudinal bending of said outer membrane and maintains a substantially uniform contact pressure on the ground of said tread portion in contact with the ground along the entire length of the ground contact area. The effectiveness of a wavy membrane in opposing longitudinal bending does not depend on its complete transverse curvature. Thus, the tire 400 may have an outer membrane 440, the transverse radius of curvature of which can be determined to optimize the voltage of contact with the earth, regardless of its resistance to longitudinal bending. The outer membrane 440 preferably has two to five undulation cycles and has an undulation wavelength of about 20 to about 50% of the width of the rotating tread of the tread portion 410. The amplitude of the undulation varies preferably between approximately 20 and 50% of the maximum thickness of the shear layer and may be a constant or variable amplitude. The shear layer 420 has an average thickness equal to the shear layer of constant thickness defined by equation (2) for the shear layer 120 of the tire 100 and the shear layer 320 of the tire 300.

На фиг.10 и 11 показаны дополнительные видоизменения волнообразной внешней мембраны, в которых волнообразная внешняя мембрана имеет, соответственно, четыре или пять гребней. В этих видоизменениях гребни расположены в поперечном направлении в пределах каждого ребра протектора с вогнутым участком, расположенным под каждой канавкой протектора. Количество гребней не должно зависеть от количества ребер протектора, и при этом шина не обязательно должна иметь продольные ребра. Изобретение можно в равной степени применять для шины с гладким протектором или другого резинового изделия, не имеющего канавок. Когда шина 400 имеет по меньшей мере одну канавку 470 протектора, расположенную в радиальном направлении снаружи от минимума, или вогнутого участка, волнистости, канавка может иметь увеличенную глубину относительно номинальной глубины протекторного рисунка обычной шины. В этом случае "номинальная" означает стандартную глубину протекторного рисунка для конкретного класса шины, как определено Ассоциацией шин и ободов Копли (Tire and Rim Association of Copley), шт. Огайо. В вариантах, иллюстрируемых шинами 400, 500 и 600, по меньшей мере одна канавка протектора имеет глубину, составляющую по меньшей мере 120% от номинальной глубины протекторного рисунка.10 and 11 show additional modifications of the wave-like outer membrane, in which the wave-like outer membrane has four or five ridges, respectively. In these modifications, the ridges are located in the transverse direction within each tread rib with a concave portion located under each tread groove. The number of ridges should not depend on the number of ribs of the tread, and the tire does not have to have longitudinal ribs. The invention can equally be applied to a tire with a smooth tread or other rubber product without grooves. When the tire 400 has at least one tread groove 470 located radially outward from the minimum, or concave portion, the undulation, the groove may have an increased depth relative to the nominal tread depth of a conventional tire. In this case, “nominal” means the standard tread depth for a particular tire class as defined by the Tire and Rim Association of Copley, pc. Ohio. In embodiments illustrated by tires 400, 500, and 600, at least one tread groove has a depth of at least 120% of the nominal tread depth.

Специалистам в данной области техники должны быть очевидны множество других видоизменений на основании приведенного выше описания. Эти и другие видоизменения находятся в пределах сущности и объема притязаний настоящего изобретения, как определено в последующей формуле изобретения.Many other modifications based on the above description should be apparent to those skilled in the art. These and other modifications are within the spirit and scope of the claims of the present invention, as defined in the following claims.

Claims

1. Structurally supported elastic tire, comprising a tread portion in contact with the ground and sidewall portions extending radially inward from said tread portion and secured in sections of the beads for attaching the tire to the wheel, further comprises a carcass ply having at least two layers located between sections of the sides and including parallel reinforcing cords, oriented relative to the equatorial plane of the tire at an angle greater than approximately 10 °, and less than approximately 45 °, the cords of the said at least two layers extend obliquely to each other, an elastomeric shear layer located radially outside the reinforced layer, and a membrane glued to the radially outer portion of the elastomeric shear layer, both the membrane and the portion of the carcass layer, located radially inside the shear layer, have a modulus of elasticity in longitudinal tension greater than the shear modulus of the shear layer.

2. The tire according to claim 1, in which the reinforcing cords of the carcass ply are located at an angle ranging from about 15 ° to about 20 ° to the equatorial plane of the tire at the top of the tire.

3. The tire according to claim 1, in which the reinforcing cords of the carcass ply are located at an angle ranging from about 30 ° to about 60 ° to the equatorial plane in the sidewall sections.

4. The tire according to claim 1, in which the layer of the carcass contains two sheets of reinforcing cords.

5. The tire according to claim 1, in which the carcass layer is one sheet of reinforcing cords arranged so that they are wound around the sides, and their free ends overlap in the equatorial plane.

6. The tire according to claim 1, in which the shear layer is glued directly to the carcass layer.

7. The tire according to claim 1, in which the ratio of the modulus of elasticity during longitudinal tension of the plot of the reinforcing layer of the carcass radially inside the shear layer to the shear modulus of the shear layer is at least about 100: 1.

8. The tire according to claim 1, in which the ratio of the modulus of longitudinal elongation of the membrane to the shear modulus of the shear layer is at least about 100: 1.

9. The tire of claim 8, in which the ratio of the elastic modulus of the longitudinal tension of the membrane to the shear modulus of the shear layer is approximately 1000: 1 or more.

10. The tire according to claim 1, in which the membrane contains reinforcement layers with essentially inextensible cords embedded in an elastomeric coating layer having a shear modulus of at least equal to the shear modulus of shear.

11. The tire of claim 10, wherein the cord reinforcement of said membrane forms an angle with a circumferential direction of the tire in a range between about 10 ° and 45 °.

12. The tire according to claim 1, additionally containing a second membrane located between the shear layer and the carcass ply and glued to the shear layer, the second membrane having a longitudinal tensile modulus greater than the shear modulus of the shear layer.

13. The tire of claim 12, wherein the second membrane comprises reinforcement layers with substantially inextensible cords embedded in an elastomeric coating layer having a shear modulus of at least equal to the shear modulus of shear.

14. The tire according to item 13, in which the reinforcing cord of the second membrane forms an angle with a direction along the circumference of the tire in the range between approximately 10 ° and 45 °.

15. The tire according to claim 1, in which the tire has a stiffness of anti-bending per unit width of the contact area greater than 0.1 daN / mm ² .

16. The tire according to claim 1, in which G · h≈P · R, where G is the shear modulus of elasticity, h is the thickness in the radial direction of the shear layer, P is the specified ground contact pressure for the tire, and R is radial position of the outermost extension of the membrane.

17. The tire according to claim 1, in which the sections of the sidewalls are straight in the meridional plane of the tire.

18. The tire according to claim 17, wherein the sidewall portion has a maximum thickness of 20% of the cross-sectional height in the radial direction of the tire.

19. The tire according to claim 17, wherein the sidewall portion has a maximum thickness of 10% of the section height in the radial direction of the tire.