RU2282538C2 - Усиление по короне для пневматических шин - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к автомобильной промышленности, в частности к конструкциям шин для машин, используемых в гражданском строительстве. Шина содержит радиальное каркасное усиление (1), закрепленное в каждом борту при помощи кольцевого усилительного элемента борта, и радиально выше усиление по короне, содержащее по меньшей мере два рабочих слоя нерастяжимого металлического корда, перекрещивающегося нитями одного слоя с другим, причем ширина указанных слоев составляет по меньшей мере 50% ширины L протектора, и радиально выше два защитных слоя по короне так называемого эластичного металлического корда, перекрещивающегося нитями одного слоя с другим. Протектор включает в своей бесканавочной части толщиной D по меньшей мере одно усиление из упрочняющих элементов. Указанное усиление состоит по меньшей мере из двух слоев моноволокна из текстильного материала, нити которого параллельны между собой в каждом слое, причем осевая ширина двух указанных слоев по меньшей мере равна ширине самого узкого рабочего слоя. В результате повышается прочность короны пневматической шины. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Изобретение относится к пневматической шине с радиальным каркасным усилением, предназначенной для использования в строительной технике в жилищном и/или гражданском строительстве, такой как погрузочные машины, грузовые автомобили, грейдеры, скреперы.

Указанная пневматическая шина содержит по меньшей мере и главным образом каркасное усиление из радиального металлического корда и между этим каркасным усилением и беговой дорожкой протектора усиление по короне, состоящее главным образом из так называемого рабочего усиления, включающего по меньшей мере два слоя нерастяжимого металлического корда, параллельного между собой в каждом слое и перекрещивающегося нитями одного слоя с другим, образуя с окружным направлением углы, которые могут лежать в пределах от 0° до 45°. Применение техники, оснащенной такими пневматическими шинами, требует также наличия радиально расположенного снаружи относительно рабочих слоев так называемого защитного дополнительного усиления, состоящего по меньшей мере из одного слоя эластичного металлического корда. Эластичным кордом называется корд, который при натяжении с силой, равной разрывному усилию, имеет относительное удлинение не менее 3%, а так называемый нерастяжимый корд под действием силы натяжения, равной 10% его разрывного усилия, имеет относительное удлинение не более 0,2%. Корд одного или нескольких защитных слоев образует с окружным направлением углы, которые могут лежать в пределах от 5° до 35°, а при наличии двух слоев нити корда одного слоя обычно перекрещиваются с другим.

Если изначально, как указывает их наименование, указанные защитные слои имели своим основным назначением защитить рабочее усиление относительно воздействия на пневматическую шину со стороны почвы, то их структурные особенности в современных пневматических шинах приводят к тому, что, во-первых, они в значительной степени способствуют прочности на отрыв между двумя рабочими слоями и, во-вторых, учитывая увеличение срока службы пневматических шин, используемых в гражданском строительстве, они оказываются недостаточными для обеспечения постоянной защиты в течение всего срока службы.

Пневматическая шина рассматриваемого типа подвергается со стороны почвы, по которой она передвигается, многочисленным воздействиям, в частности в том, что касается погрузочных и транспортных средств. Такие воздействия режущих, секущих и других предметов приводят:

а) к порезам в протекторе, которые ускоряют деградацию указанного протектора, порезам в защитных слоях, которые способствуют в меньшей степени или вовсе не способствуют прочности на отрыв между рабочими слоями, а также к порезам рабочих слоев, что может привести к распространению влаги и частиц почвы и окислению металлических элементов указанных слоев,

б) к сквозным проколам в короне, в том числе само каркасное усиление может быть проколото в зависимости от характера и формы воздействующего предмета. Прочность на разрез защитных слоев и прочность короны на прокол должны быть улучшены.

Из патента US 3589425 известна конструкция, включающая между одним и другим концами протектора авиационной пневматической шины, снабженной каркасным усилением, состоящим из нескольких слоев текстильных элементов, перекрещивающихся с одного слоя на другой, во-первых, слои расположенных под углом текстильных нитей, проходящие в основании окружных канавок протектора с целью воспрепятствовать воздействиям центробежной силы на указанный протектор, и, во-вторых, два слоя сверхэластичного металлического корда с относительным удлинением в пределах от 15% до 40%, причем этот корд перекрещивается нитями одного слоя с другим, и эти слои заделаны между основанием канавок протектора и каркасным усилением указанной пневматической шины.

Для того чтобы избежать появления и минимизировать распространение на усиление протектора трещин в основании поперечных канавок в пневматической шине, используемой в гражданском строительстве, в патенте FR 2388685 указывается на необходимость иметь в бесканавочной части протектора между основанием канавок и усилением по короне, по меньшей мере, один слой слаборастяжимого корда (металлический корд с относительным удлинением меньше 0,5% при силе натяжения, равной 10% разрывной нагрузки), расположить корд с углом наклона относительно окружного направления менее 30°, предпочтительно в пределах 12-24°, и обеспечить, чтобы радиальное расстояние между основанием канавок и указанным кордным слоем было меньшим и составляло примерно треть относительно радиального расстояния между основанием канавок и усилением по короне, находящейся радиально наиболее близко к беговой дорожке протектора. Такая структура не предохраняет от порезов и их распространения и очень сильно снижает ударную прочность короны пневматической шины при быстром воздействии со стороны массивных препятствий.

С целью одновременного улучшения прочности короны пневматической шины, используемой и гражданском строительстве, на три типа воздействий со стороны внешних предметов, а именно прочности на порезы, прочности на проколы и ударной прочности, пневматическая шина согласно изобретению, включающая радиальное каркасное усиление, закрепленное в каждом борту при помощи кольцевого усилительного элемента борта, и радиально выше усиление по короне, включающее, по меньшей мере, два рабочих слоя нерастяжимого металлического корда, который образован перекрещиванием одного слоя с другим, причем ширина указанных слоев составляет, по меньшей мере, 50% ширины L протектора, и радиально выше двух защитных слоев по короне так называемого эластичного металлического корда, который образован перекрещиванием одного слоя с другим, протектор, включающий в своей бесканавочной части толщиной D, по меньшей мере, одно усиление из упрочняющих элементов, отличается тем, что указанное усиление состоит, по меньшей мере, из двух слоев текстильных моноволокон, параллельных между собой в каждом слое, причем осевая ширина двух указанных слоев, по меньшей мере, равна ширине самого узкого рабочего слоя.

Особенно преимущественным является что, что жесткость пакета слоев между каркасным усилением и почвой изменяется лишь в незначительной степени в связи с тем, что слои образованы моноволокнами, образующими перекрещивание между слоями, и составляют с окружным направлением углы в пределах от 50° до 60°.

Текстильный материал предпочтительно представлен полиамидным волокном, которое может быть как алифатическим, так и ароматическим. На единицу осевой ширины и единицу окружной длины бесканавочной части протектора объем, занимаемый элементами усилительных слоев, не превышает 20% суммарного объема, и таким образом объем резиновой смеси составляет не менее 80% указанного суммарного объема: указанные выше показатели наполнения позволяют получить очень хорошее сочетание прочности на порезы и ударной прочности дополнительного усиления протектора.

Признаки настоящего изобретения будут лучше поняты при помощи описания способа осуществления, описанного в виде неограничивающего примера, представленного на прилагаемом чертеже, на котором единственная фигура 1 схематически изображает пневматическую шину для машин, используемых в гражданском строительстве согласно изобретению, на виде с поперечным разрезом.

Эта пневматическая шина типоразмера 18.00-33 XDT состоит из каркасного усиления, включающего один единственный слой 1 нерастяжимого радиального металлического, стального корда, закрепленного в каждом борту, обычно путем заворота вокруг бортового кольца 2, для образования витков 10 каркасного усиления, концы которых расположены приблизительно на уровне половинной высоты боковин 5. Этот каркас усилен внутри в осевом направлении пакетом 6 двух слоев корда из алифатического полиамидного волокна, нити которого в одном слое перекрещиваются с другим, причем указанные слои в осевом направлении расположены в толще сплошной резиновой смеси 7, а радиально находятся приблизительно посередине боковины 5. Между этим каркасным усилением 1 и протектором 4 расположено усиление по короне 3, содержащее радиально изнутри наружу:

- два так называемых "фреттажных" слоя 31, которые образованы нерастяжимым металлическим кордом, составляющим с окружным направлением угол 8°, и осевые ширины которых равны 28% и 22% осевой ширины L протектора,

- так называемое рабочее усиление 32, состоящее по меньшей мере из двух слоев 320 и 321 нерастяжимого металлического корда, параллельных между собой в каждом слое, образованного перекрещиванием слоя 320 со слоем 321 и образующего с окружным направлением углы, равные соответственно 34° и 20°, причем осевые ширины этих двух слоев 320 и 321 равны соответственно 75% и 55% ширины L протектора 4,

- радиально снаружи рабочего усиления 32 расположено защитное усиление 33, состоящее в описанном случае из двух защитных слоев 330 и 331, причем эти два слоя, формирующих так называемый эластичный корд, образованный перекрещиванием одного слоя 330 с другим слоем 331 и составляющий с окружным направлением углы наклона, равные 28°, осевая ширина указанных двух защитных слоев 330 и 331 такова, что осевая ширина (89% ширины L) самого широкого слоя 330 превышает осевую ширину самого широкого рабочего слоя 320, а осевая ширина самого узкого (68% ширины L) слоя 331 превышает осевую ширину самого узкого рабочего слоя 321,

- в бесканавочной части протектора 4 толщиной D, измеренной в экваториальной плоскости, но определенно меняющейся в зависимости от осевой точки измерения, расположено дополнительное усиление 34 протектора, причем указанное усиление состоит из двух слоев 340 и 341 из полиамидных алифатических моноволокон, параллельных между собой в каждом слое, перекрещивающихся из одного слоя в другой и образующих с окружным направлением углы, равные 55°, причем осевая ширина (63% и 58% ширины L) указанных двух слоев 340 и 341 превышает ширину самого узкого рабочего слоя 321. Упомянутые два слоя 340 и 341 отделяют радиально слой резиновой смеси, который образует бесканавочную часть протектора из трех подслоев: слой 35 между радиально нижним слоем 340 усиления 34 и самым крайним наружу защитным слоем 331, слой 36, который отделяет оба слоя 340 и 341, и слой 37 между основанием канавок и радиально верхним слоем 341 усиления 34, при этом толщина D₀ указанных подслоев 35, 36, 37, замеренная в экваториальной плоскости и приблизительно постоянная по всей осевой ширине, равна D/3.

Признаки, в силу которых указанное моноволокно выполнено из полиамида и радиально разделяет защитные слои 330 и 331, минимизируют распространение порезов на защитное усиление, что позволяет ему выполнять двойную функцию защиты и противодействия отрыву рабочих слоев, и улучшают прочность на прокол. Признаки, в силу которых указанное моноволокно ориентировано под углом, равным или приблизительно равным 55°, и усиление соответствует заданной структуре наполнения (объем, занимаемый усилительными элементами, равен 15% суммарного объема в описанном примере), позволяют избежать чрезмерной жесткости на изгиб по короне в целом и не снижают ударную прочность, а, наоборот, улучшают ее.

Полученные результаты особенно убедительны в том, что касается прочности на порезы: при одинаковом числе часов обкатки по каменистой почве с неоднократным пересечением лужи с соленой водой было отмечено довольно много порезов, обнаруженных в радиально самым крайнем снаружи слое 341, однако защитные слои 331 и 330 остались незатронутыми, в то время как эти защитные слои контрольной пневматической шины (у которой отсутствует армированная канавочная часть протектора) имели многочисленные порезы и наблюдалось проникновение влаги и начало окисления эластичного корда защитных слоев.

Claims (4)

1. Пневматическая шина для машин, используемых в гражданском строительстве, содержащая радиальное каркасное усиление (1), закрепленное в каждом борту при помощи кольцевого усилительного элемента (2) борта, и радиально выше усиление по короне (3), содержащее по меньшей мере два рабочих слоя (320, 321) нерастяжимого металлического корда, образованного перекрещиванием одного слоя (320) с другим (321), причем ширина указанных слоев составляет по меньшей мере 50% ширины L протектора (4), и радиально выше два защитных слоя по короне (330, 331) так называемого эластичного металлического корда, образованного перекрещиванием одного слоя (330) с другим (331), протектор (4), включающий в своей бесканавочной части толщиной D по меньшей мере одно усиление (34) из упрочняющих элементов, отличающаяся тем, что указанное усиление (34) состоит по меньшей мере из двух слоев (340, 341) текстильных моноволокон, параллельных между собой в каждом слое, причем осевая ширина двух указанных слоев (340, 341) по меньшей мере равна ширине самого узкого рабочего слоя (321).

2. Пневматическая шина по п.1, отличающаяся тем, что текстильное моноволокно перекрещивается из одного слоя (340) в другой (341) и образует с окружным направлением углы в пределах от 50° до 60°.

3. Пневматическая шина по п.1, отличающаяся тем, что текстильный материал представлен полиамидом.

4. Пневматическая шина по п.1, отличающаяся тем, что объем, занимаемый элементами усилительных слоев (340, 341), на единицу осевой ширины и единицу окружной длины бесканавочной части протектора (4) не превышает 20% суммарного объема, а объем резиновой смеси составляет таким образом не менее 80% указанного суммарного объема.