Арматура гребня пневматической шины

 

Изобретение относится к автомобильной промышленности. Арматура гребня содержит по меньшей мере два рабочих слоя гребня, сформированных из нерастяжимых подкрепляющих элементов, перекрещивающихся от одного слоя к другому и образующих с окружным направлением углы в диапазоне от 10 до 45°, и непрерывный в осевом направлении дополнительный слой. Последний сформирован из металлических подкрепляющих элементов, размещенных в радиальном направлении между рабочими слоями, осевая ширина которого составляет по меньшей мере 1,1 от осевой ширины наиболее широкого рабочего слоя гребня. В результате повышается прочность шины. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

Настоящее изобретение касается пневматической шины с радиальной арматурой каркаса, закрепленной в каждом борту на по меньшей мере одном бортовом кольце и содержащей также арматуру гребня, образованную по меньшей мере двумя рабочими слоями, уложенными друг на друга и сформированными из проволок или кордных нитей, параллельных между собой в каждом слое и перекрещивающихся от одного слоя к другому, образуя с окружным направлением пневматической шины углы, не превышающие 45° по абсолютной величине.

Заявка на патент Франции FR 2728510 касается пневматической шины описанного выше типа, точнее, пневматической шины типа “Poids-Lourds”, предназначенной для использования на тяжелых транспортных средствах, для которой величина отношения ее высоты на ободе Н к максимальной осевой ширине S не превышает 0,60.

В этой заявке на патент для повышения стойкости или срока службы арматуры гребня пневматической шины, а также для улучшения равномерности износа беговой дорожки протектора предлагается конструкция арматуры гребня, которая характеризуется наличием в арматуре сплошного в осевом направлении слоя, сформированного из нерастяжимых кордных нитей, образующих с окружным направлением пневматической шины угол, по меньшей мере равный 60°, и слоя, сформированного из металлических элементов, ориентированных по существу параллельно окружному направлению, и расположенного в радиальном направлении между двумя рабочими слоями гребня.

Такая конструкция способствует понижению температуры функционирования, имеющей место на краях рабочих слоев гребня, причем ширина дополнительного слоя окружных кордных нитей меньше, чем ширина каждого из рабочих слоев.

Некоторые современные, так называемые “дорожные” пневматические шины предназначены для движения с большой скоростью и на все более длинных маршрутах вследствие совершенствования автомобильных дорог и увеличения протяженности автодорожной сети в мире. Совокупность условий, в которых приходится работать такой пневматической шине, без всякого сомнения позволяет повысить количество проходимых ею километров с меньшим уровнем износа. Однако при этом снижается стойкость или продолжительность срока службы пневматической шины и, в частности, арматуры ее гребня.

В данном случае недостаточность стойкости касается как усталостной прочности слоев гребня, в частности устойчивости к разделению между концами слоев, так и к усталостной прочности кордных нитей участка арматуры каркаса, располагающейся под арматурой гребня, причем недостаточность стойкости первого рода подвергается сильному влиянию повышенной температуры функционирования, которая имеет место на краях рабочих слоев, будь то движение по прямой или движение на поворотах.

Упомянутые выше проблемы были решены удовлетворительным образом путем изменения принципа построения шины.

Так, в патенте Франции FR 2744955 заявлена и описана пневматическая шина с радиальной арматурой каркаса, имеющая коэффициент формы H/S, по меньшей мере равный 0,60 и содержащая арматуру гребня, образованную по меньшей мере двумя рабочими слоями гребня, сформированного из нерастяжимых кордных нитей, перекрещивающихся от одного слоя к другому и образующих с окружным направлением углы в диапазоне от 10 до 45° при отсутствии любого слоя, сформированного из нерастяжимых кордных нитей, образующих с окружным направлением угол, превышающий 45°, содержит один дополнительный слой, непрерывный в осевом направлении, сформированный из металлических подкрепляющих элементов, ориентированных по существу параллельно окружному направлению, размещенный в радиальном направлении между рабочими слоями и имеющий осевую ширину, составляющую по меньшей мере 1,05 от осевой ширины наиболее широкого рабочего слоя и предпочтительно составляющую по меньшей мере 1,1 от осевой ширины наиболее широкого рабочего слоя.

Если проблемы, касающиеся разделения между рабочими слоями и усталостной прочности кордных нитей арматуры каркаса, представляются решенными, когда удается существенно понизить температуры функционирования при любом значении коэффициента формы пневматической шины, то продолжительное качение с поворотами сконструированных таким образом пневматических шин, имеющих значение коэффициента формы, не превышающее 0,60, выявляет усталостные разрывы кордных нитей дополнительного слоя, точнее говоря, краев упомянутого слоя независимо от наличия или отсутствия так называемого триангуляционного слоя.

Задача предлагаемого изобретения состоит в том, чтобы обеспечить для пневматической шины рассматриваемого типа наилучший возможный компромисс между различными характеристиками, которыми должна обладать арматура такой пневматической шины, а именно между усталостной прочностью всех подкрепляющих элементов слоев арматуры, устойчивостью к разделению между слоями, можно более низкой температурой функционирования, а также весом этой пневматической шины и наименьшей возможной себестоимостью ее промышленного изготовления.

Пневматическая шина в соответствии с предлагаемым изобретением, имеющая радиальную арматуру каркаса, а также арматуру гребня, содержащую по меньшей мере два рабочих слоя гребня, сформированных из нерастяжимых подкрепляющих элементов, перекрещивающихся от одного слоя к другому и образующих с окружным направлением углы в диапазоне от 10 до 45°, и содержащая дополнительный слой, непрерывный в осевом направлении, сформированный из металлических подкрепляющих элементов, размещенный в радиальном направлении между рабочими слоями и имеющий осевую ширину, составляющую по меньшей мере 1,1 от осевой ширины наиболее широкого рабочего слоя гребня, причем пневматическая шина характеризуется тем, что подкрепляющие элементы дополнительного слоя представляют собой сплошные, металлические, нерастяжимые и располагающиеся по существу в радиальном направлении элементы.

Предпочтительно, чтобы дополнительный слой обладал по существу нулевой меридиональной кривизной и был отделен от первого и второго рабочих слоев гребня необходимыми профилированными элементами по существу треугольной формы. В данном случае под по существу нулевой меридиональной кривизной слоя следует понимать кривизну, радиус которой по меньшей мере в 2,00 раза превышает радиус экваториальной кривизны рабочего слоя.

Под выражением “нерастяжимые кордные нити” следует понимать такие кордные нити, которые изготовлены, например, из стали и которые имеют относительное удлинение на уровне менее 0,5%, измеренное при нагрузке, составляющей 10% от их разрушающей нагрузки.

Металлические и по существу радиальные подкрепляющие элементы представляют собой элементы, образующие с окружным направлением пневматической шины углы в диапазоне от +85 до -85° относительно 0°.

В предпочтительном варианте реализации предлагаемого изобретения арматура гребня пневматической шины дополнена так называемым защитным слоем гребня, сформированным из упругих металлических кордных нитей, изготовленных из стали и ориентированных по отношению к окружному направлению под углом, по существу равным углу, образованному с этим окружным направлением кордными нитями наиболее наружного в радиальном направлении рабочего слоя гребня, осевая ширина которого по меньшей мере равна осевой ширине рабочего слоя, являющегося наиболее наружным в радиальном направлении.

При осуществлении любого описанного выше технического решения арматура гребня также может быть дополнена изнутри в радиальном направлении и между арматурой каркаса и внутренним в радиальном направлении рабочим слоем наиболее близким к этой арматуре каркаса, так называемым триангуляционным слоем, сформированным из нерастяжимых подкрепляющих элементов, образующих с окружным направлением угол, превышающий 60° и имеющий то же направление, что и угол, образованный с этим окружным направлением подкрепляющими элементами слоя, наиболее близкого в радиальном направлении к арматуре каркаса.

Упомянутый триангуляционный слой может иметь осевую ширину, меньшую, чем осевая ширина наиболее широкого рабочего слоя, который в рассматриваемой здесь конструкции арматуры гребня является наиболее близким к арматуре каркаса. Триангуляционный слой может также иметь осевую ширину, превышающую ширину наиболее широкого рабочего слоя.

Другие характеристики и преимущества предлагаемого изобретения будут лучше поняты из приведенного ниже описания со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:

фиг.1 изображает меридиональный разрез арматуры гребня пневматической шины в соответствии с предлагаемым изобретением;

фиг.2 - второй вариант реализации арматуры гребня пневматической шины в соответствии с предлагаемым изобретением.

Пневматическая шина Р типоразмера 385/55.R.22,5Х имеет коэффициент формы H/S, равный 0,55, где Н представляет собой высоту пневматической шины Р на ее монтажном ободе, a S представляет собой ее максимальную осевую ширину.

Пневматическая шина Р содержит радиальную арматуру каркаса 1, закрепленную в каждом борту на по меньшей мере одном бортовом кольце, образуя на нем оборот, и образованную одним слоем металлических кордных нитей.

Арматура каркаса 1 стянута арматурой гребня 3, образованной в радиальном направлении при рассмотрении изнутри наружу следующими элементами:

первым рабочим слоем 32 гребня, сформированным из металлических нерастяжимых кордных нитей, изготовленных из стали и ориентированных под углом α, составляющим 18°;

располагающимся поверх первого рабочего слоя 32 гребня дополнительным слоем 33, сформированным из металлических нерастяжимых элементов, изготовленных из стали, причем эти элементы ориентированы под углом 90° по отношению к окружному направлению, и наружные в осевом направлении края первого рабочего слоя гребня отделены от дополнительного слоя 33 радиальных элементов профилированными элементами 4 по существу треугольного поперечного сечения, изготовленными из каучука, причем толщина каучука е2 между слоем 32 и слоем 33, измеренная на уровне наружного в осевом направлении конца слоя 32, составляет по существу 2 мм;

вторым рабочим слоем 34 гребня, сформированным из металлических кордных нитей, идентичных кордным нитям, из которых сформирован первый рабочий слой 32, и образующих с окружным направлением угол β, противоположный по направлению углу α и имеющий в рассматриваемом варианте величину, равную величине угла α и составляющую 18°. Величина угла β может отличаться от величины угла α;

и последним слоем 35, сформированным из металлических и так называемых эластичных кордных нитей, изготовленных из стали и ориентированных по отношению к окружному направлению под углом γ того же направления, что и угол β, и равным по величине этому углу β (но могущим иметь величину, отличную от величины этого угла), причем последний слой представляет собой защитный слой, а эластичные кордные нити представляют собой кордные нити, характеризующиеся при разрыве относительным удлинением, составляющим по меньшей мере 4%.

Осевая ширина L₃₂ первого рабочего слоя 32 составляет 0,75 от максимальной осевой ширины S₀ средней линии арматуры каркаса 1 или 290 мм, что для пневматической шины обычной формы представляет собой величину, значительно меньшую, чем ширина беговой дорожки протектора шины, которая в рассматриваемом случае составляет 325 мм.

Осевая ширина L₃₄ второго рабочего слоя гребня 34 по существу равна упомянутой выше ширине L₃₂ и составляет в данном случае 286 мм.

Осевая ширина L₃₃ дополнительного слоя 33 равна 320 мм, что составляет 0,827 от ширины S₀. Действительно, ширина L₃₃ дополнительного слоя 33 существенно превышает ширину L₃₂(L₃₄) наиболее широкого рабочего слоя.

Последний защитный слой 35 гребня имеет ширину L₃₅, немного превышающую ширину L₃₄ рабочего слоя гребня 34 и составляющую 300 мм.

Секущий модуль при растяжении рабочего слоя 32 или рабочего слоя 34, идентичный в рассматриваемом случае, поскольку эти слои сформированы из одних и тех же нестянутых и нерастяжимых металлических кордных нитей из стали 14.28, непрерывных по всей ширине слоя, причем кордные нити располагаются с одним и тем же шагом, то есть с одним и тем же расстоянием между кордными нитями, измеренным в направлении, перпендикулярном по отношению к кордным нитям, превышает величину 5000 даН/мм² при относительном удлинении на уровне 0,4% и составляет в рассматриваемом случае 5500 даН/мм².

Что касается дополнительного слоя 33, то его секущий модуль при сжатии для относительного сокращения на уровне 0,4% имеет величину в диапазоне от 0,33 до 0,66 от величины секущего модуля при растяжении этого слоя для относительного удлинения, имеющего ту же самую величину. В рассматриваемом случае слой 33 сформирован из стянутых металлических кордных нитей, изготовленных из стали 27.23.

Пневматическая шина, схематически представленная на фиг.2, отличается от пневматической шины, показанной на фиг.1, наличием триангуляционного слоя, располагающегося в радиальном направлении с внутренней стороны и между арматурой каркаса 1 и внутренним в радиальном направлении рабочим слоем 32, наиболее близким к упомянутой арматуре каркаса 1.

Этот триангуляционный слой 31 сформирован из металлических нерастяжимых кордных нитей, изготовленных из стали и образующих с окружным направлением угол δ, имеющий величину 65° и то же самое направление, что и угол α, образованный с этим окружным направлением подкрепляющими элементами рабочего слоя 32, наиболее близкого в радиальном направлении к арматуре каркаса 1. Упомянутый триангуляционный слой 31 имеет осевую ширину L₃₁, составляющую 310 мм и превышающую таким образом ширину наиболее широкого рабочего слоя 32.

Формула изобретения

1. Пневматическая шина, имеющая радиальную арматуру каркаса (1), арматуру гребня (3), содержащую по меньшей мере два рабочих слоя (32, 34) гребня, сформированных из нерастяжимых подкрепляющих элементов, перекрещивающихся от одного слоя к другому и образующих с окружным направлением углы в диапазоне от 10 до 45°, и непрерывный в осевом направлении дополнительный слой (33), сформированный из металлических подкрепляющих элементов, размещенных в радиальном направлении между рабочими слоями (32, 34), осевая ширина которого L₃₃ составляет по меньшей мере 1,1 осевой ширины L₃₂, L₃₄ наиболее широкого слоя (32, 34) гребня, отличающаяся тем, что подкрепляющие элементы дополнительного слоя (33) представляют собой металлические непрерывные и нерастяжимые элементы, изготовленные из стали и являющиеся, по существу, радиальными.

2. Пневматическая шина по п.1, отличающаяся тем, что дополнительный слой (33) имеет, по существу, нулевую меридиональную кривизну.

3. Пневматическая шина по п.1 или 2, отличающаяся тем, что слой (33) сформирован из стянутых металлических кордных нитей, причем его секущий модуль при сжатии для относительного сокращения на уровне 0,4% имеет величину от 0,33 до 0,66 величины секущего модуля при растяжении для того же по величине относительного удлинения.

4. Пневматическая шина по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что арматура гребня (3) дополнительно содержит непрерывный защитный слой (35), располагающийся в радиальном направлении поверх последнего рабочего слоя (34) и сформированный из эластичных металлических кордных нитей, осевая ширина которого L₃₅ по меньшей мере равна осевой ширине L₃₄ наиболее наружного в радиальном направлении рабочего слоя.

5. Пневматическая шина по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что арматура гребня (3) содержит с внутренней стороны в радиальном направлении и между арматурой каркаса (1) и внутренним в радиальном направлении рабочим слоем (32), наиболее близким к арматуре каркаса (1), триангуляционный слой (31), сформированный из нерастяжимых подкрепляющих элементов, образующих с окружным направлением угол, превышающий 60° и имеющий то же направление, что и угол, образованный с этим окружным направлением подкрепляющими элементами рабочего слоя (32).

6. Пневматическая шина по п.5, отличающаяся тем, что триангуляционный слой (31) имеет осевую ширину L₃₁, превышающую ширину наиболее широкого рабочего слоя (32, 34).

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2