Пневматическая шина с бортами усовершенствованной конструкции

 

Изобретение относится к автомобильной промышленности. Борт шины содержит профилированный элемент, изготовленный из каучуковой смеси в форме клина, ограниченного двумя сторонами, причем каучуковая смесь, из которой изготовлен профилированный элемент, имеет твердость по Шору А, величина которой превышает величину твердости по Шору А для каучуковых смесей, расположенных в радиальном направлении выше этого элемента. В результате повышается прочность шины. 6 з.п.ф-лы, 1 ил.

Предлагаемое изобретение касается пневматической шины, предназначенной для установки на монтажный обод, содержащий по меньшей мере одно первое посадочное место конической формы, наружный в осевом направлении конец образующей которого располагается ближе к оси вращения, чем внутренний в осевом направлении конец этой образующей.

Такая пневматическая шина описана в патентной заявке WO 94/13498 на имя Заявителя. Эта пневматическая шина содержит по меньшей мере один первый борт, предназначенный для установки на первое посадочное место монтажного обода, наклоненное в направлении наружу, причем этот первый борт пневматической шины, имеющий обычно используемую осевую ширину и завершающийся снаружи в осевом направлении вершиной борта, содержит посадочное место борта, наружный в осевом направлении конец образующей которого располагается ближе к оси вращения этой пневматической шины, чем ее внутренний в осевом направлении конец.

При этом образующая посадочного места борта продолжается наружу в осевом направлении наружной поверхностью, ограничивающей вершину этого борта, и эта поверхность образует с упомянутой осью вращения угол γ, открытый в наружную сторону в радиальном направлении и в осевом направлении и имеющий величину менее 90°.

Радиальная арматура каркаса пневматической шины, закрепленная в каждом борту на по меньшей мере одном кольцевом и нерастяжимом подкрепляющем элементе, обладает меридиональным профилем, имеющим, в том случае, когда данная пневматическая шина установлена на свой эксплуатационный монтажный обод и накачана до своего эксплуатационного давления, постоянное направление кривизны в боковинах и в борту, завершающемся вершиной.

При этом упомянутый меридиональный профиль таков, что в борту касательная в точке касания этого профиля с кольцевым нерастяжимым элементом подкрепления борта образует с осью вращения угол ⊘, открытый в направлении наружу и имеющий величину, по меньшей мере, равную 70°.

Борт такой пневматической шины и, говоря более конкретно, конструкция зацепления в борту ее арматуры каркаса могут быть различными.

В соответствии с международной патентной заявкой WO 95/23073 радиальная арматура каркаса закреплена на нерастяжимом элементе путем ее обматывания вокруг этого элемента и расположения на участке от пятки до вершины борта таким образом, чтобы сформировать оборот, проходящий в профилированном элементе, изготовленном из каучуковой смеси в форме клина, ограниченного двумя сторонами, исходящими из вершины А, локализованной под поперечным сечением имеющего покрытие бортового кольца.

При этом наружная в радиальном направлении сторона профилированного элемента образует с линией, параллельной оси вращения данной пневматической шины и проходящей через вершину А, острый угол ⊘1, открытый в наружную сторону в радиальном направлении и в осевом направлении и имеющий величину в диапазоне от 20 до 70°, а внутренняя в радиальном направлении сторона этого профилированного элемента образует с параллельной линией острый угол ⊘2, открытый во внутреннюю сторону в радиальном направлении и имеющий величину в диапазоне от 0 до 30°.

Каучуковая смесь, из которой изготовлен профилированный элемент, примыкающий в осевом направлении к бортовому кольцу, имеет величину твердости по Шору А, по меньшей мере равную 65 и превышающую величину твердости по Шору А для каучуковых смесей, располагающихся в осевом направлении и в радиальном направлении выше бортового кольца и профилированного элемента.

Сочетание меридионального профиля арматуры каркаса типа того, который был описан в первой упомянутой выше международной патентной заявке, с конструкцией ее закрепления типа той, которая была описана во второй упомянутой выше патентной заявке, позволяет обеспечить очень хороший компромисс, с одной стороны, между характеристиками поведения на дороге пневматической шины, накачанной до рекомендованного для нее давления, а с другой стороны, между характеристиками в том случае, когда давление воздуха в этой пневматической шине оказывается уменьшенным или даже нулевым, причем борта этой пневматической шины остаются в этом случае совершенно на предназначенном для них месте в процессе движения в ненормальном режиме функционирования, благодаря их конструкции, описанной выше.

Эта конструкция позволяет обеспечить изменение (увеличение) стягивания вершины борта на монтажном ободе в зависимости от натяжения арматуры каркаса, что допускает возможность иметь достаточно малую величину первоначального стягивания на монтажном ободе с учетом того, что это стягивание увеличится в том случае, когда данная пневматическая шина будет накачана до рекомендованного для нее давления.

Предпочтительное техническое решение, описанное в патентном документе WO 95/23073, состоит в том, что оборот арматуры каркаса имеет такую длину, чтобы он находился в контакте с полным периметром профилированного элемента или клина. Таким образом, этот оборот арматуры каркаса образует две стороны снаружи и изнутри в радиальном направлении от каучукового профилированного элемента, а также сторону, противоположную вершине или центру этого профилированного элемента, и его конец располагается в осевом направлении дальше точки пересечения двух этих, наружной и внутренней, сторон.

Часть оборота, непосредственно примыкающая к части, обмотанной вокруг бортового кольца, может формировать, в первую очередь, наружную в радиальном направлении сторону профилированного элемента или клина, затем сторону, противоположную вершине этого профилированного элемента, и, наконец, в последнюю очередь, внутреннюю в радиальном направлении сторону этого профилированного элемента, таким образом, чтобы завершиться за точкой соединения между собой двух этих, наружной и внутренней, сторон.

Эта часть оборота также может формировать прежде всего внутреннюю в радиальном направлении сторону этого профилированного элемента или клина, затем сторону, противоположную вершине профилированного элемента, и завершается таким же образом, как и в предыдущем случае.

Две описанные выше конструкции являются достаточно сложными и трудоемкими в промышленной реализации, а значит, и дорогостоящими. В то же время, в предельно тяжелых условиях нагрузки, давление, воздействующее со стороны вершины борта на наружный в осевом направлении круговой выступ монтажного обода, и повышенная температура, до которой может нагреваться упомянутый борт, таковы, что в конце срока службы такой пневматической шины могут возникать трещины в каучуке наружного защитного слоя борта, причем эти трещины распространяются вдоль оборота и в конечном счете достигают внутренней в радиальном направлении поверхности бортового кольца закрепления с разрушением данного борта пневматической шины.

Задача предлагаемого изобретения состоит в том, чтобы устранить отмеченные выше недостатки, сохраняя при этом в полной мере превосходные свойства противодействия ослаблению закрепления или противодействия сходу с монтажного обода рассматриваемой пневматической шины.

Пневматическая шина с радиальной арматурой каркаса в соответствии с предлагаемым изобретением содержит, на виде в меридиональном сечении, по меньшей мере один первый борт, посадочное место которого имеет образующую, внутренний в осевом направлении конец которой располагается на окружности, имеющей диаметр, превышающий диаметр окружности, на которой располагается ее наружный в осевом направлении конец, причем пятка упомянутого борта располагается изнутри в осевом направлении и подкреплена при помощи по меньшей мере одного кольцевого нерастяжимого подкрепляющего элемента, имеющего покрытие из каучуковой смеси.

При этом вершина борта располагается снаружи в осевом направлении и содержит профилированный элемент, изготовленный из каучуковой смеси в форме клина, ограниченного двумя сторонами, исходящими из одной вершины А, локализованной под поперечным сечением кольцевого элемента, причем наружная в радиальном направлении сторона образует с линией, параллельной оси вращения данной пневматической шины и проходящей через упомянутую вершину А, острый угол ⊘1, открытый наружу в радиальном направлении и в осевом направлении, а внутренняя в радиальном направлении сторона образует с параллельной линией острый угол ⊘2, открытый в радиальном направлении внутрь, причем каучуковая смесь, из которой изготовлен профилированный элемент, примыкающий в осевом направлении к кольцевому элементу, имеет твердость по Шору А, величина которой превышает величину твердости по Шору А для каучуковых смесей, располагающихся соответственно в радиальном направлении выше кольцевого элемента, и примыкающего к нему в осевом направлении профилированного элемента.

Эта пневматическая шина отличается тем, что ее радиальная арматура каркаса обматывается, по меньшей мере в первом борту, вокруг кольцевого элемента, проходя в направлении изнутри наружу для формирования оборота, конец которого локализован, с одной стороны, в осевом направлении снаружи от прямой Р₂, перпендикулярной оси вращения и проходящей через центр тяжести меридионального сечения кольцевого элемента, а с другой стороны, изнутри в осевом направлении и снаружи в радиальном направлении от прямой Р₁, на которую опирается наружная в радиальном направлении сторона профилированного элемента, примыкающего в осевом направлении к кольцевому элементу.

Увеличение обжатия вершины борта на монтажном ободе в функции натяжения арматуры каркаса будет более высоким в том случае, когда профилированный элемент, изготовленный из каучуковой смеси в форме клина, ограниченного двумя сторонами, исходящими из вершины А, подкреплен при помощи по меньшей мере части оборота арматуры каркаса, непосредственно примыкающей к той части арматуры каркаса, которая обмотана вокруг кольцевого элемента подкрепления борта, чем в том случае, когда упомянутая часть будет располагаться в этом профилированном элементе или когда она образует по меньшей мере одну из его сторон.

В предпочтительном варианте реализации радиальная арматура каркаса пневматической шины обматывается, по меньшей мере в первом борту, вокруг кольцевого элемента, проходя в направлении изнутри наружу для формирования оборота и располагаясь вдоль внутренней в радиальном направлении стороны профилированного элемента в форме клина, затем вдоль стороны, противоположной вершине А, и после этого покрывая снаружи в осевом направлении и в радиальном направлении, по меньшей мере частично, профилированный элемент, располагающийся в радиальном направлении выше профилированного элемента в форме клина.

В предпочтительном варианте реализации данная пневматическая шина содержит второй борт, посадочное место которого имеет ту же конфигурацию, что и посадочное место первого борта, то есть посадочное место, образующая которого содержит внутренний в осевом направлении конец, располагающийся на окружности, диаметр которой превышает диаметр окружности, на которой располагается ее наружный в осевом направлении конец, или так называемое посадочное место, наклоненное в направлении наружу.

Кроме того, если называть диаметром наклонного посадочного места диаметр окружности, на которой располагается его конец, наиболее удаленный от оси вращения данной пневматической шины, то эта пневматическая шина в предпочтительном варианте реализации имеет два так называемых наклоненных наружу посадочных места с различными диаметрами.

Меридиональный профиль арматуры каркаса, в том случае, когда данная пневматическая шина установлена на свой монтажный обод и накачана до своего эксплуатационного давления, имеет направление кривизны, постоянное по меньшей мере в первом борту, и боковину, которая продолжает этот борт в радиальном направлении, а касательная ТТ’ в точке касания Т упомянутого профиля с упомянутым кольцевым элементом подкрепления борта образует с осью вращения этой пневматической шины угол ⊘, открытый в направлении наружу и равный по меньшей мере 70°.

Суть предлагаемого изобретения будет лучше понята из приведенного ниже описания, не являющегося ограничительным примера реализации пневматической шины в соответствии с этим изобретением, которая совместно с соответствующим монтажным ободом образует систему шина-обод с улучшенными характеристиками, где даются ссылки на чертеж, который представляет собой схематический вид борта пневматической шины в соответствии с предлагаемым изобретением, установленного на посадочное место своего монтажного обода.

Монтажный обод 2, на который будет установлена пневматическая шина 1, образован в основном двумя коническими посадочными местами, образующие которых располагаются по отношению к оси вращения этой пневматической шины под углом α’, открытым в направлении внутрь этой пневматической шины, имеющим величину в диапазоне от 4 до 30° (в рассматриваемом здесь примере реализации величина этого угла составляет 14°) и меньшим, чем угол наклона соответствующих образующих посадочных мест бортов 12 этой пневматической шины.

Таким образом, посадочные места содержат наружные в осевом направлении концы, располагающиеся на окружностях меньших диаметров, чем диаметры окружностей, на которых располагаются их внутренние в осевом направлении концы. Посадочное место 23”, располагающееся, например, с наружной стороны автомобиля, продолжается в осевом направлении наружу круговым выступом или горбом (“hump”) 25”, внутренняя поверхность 250” которого образует с осью вращения угол γ’, диаметр D_se которого меньше внутреннего диаметра D_te бортового кольца 14 подкрепления борта, предназначенного для установки на посадочное место, и высота h1 которого, измеренная по отношению к наружному в осевом направлении концу посадочного места обода 23”, представляет собой высоту, соизмеримую с высотой горбов (“humps”) или круговых выступов, используемых в осевом направлении внутри обычных и нормализованных монтажных ободов для легковых автомобилей.

На стороне, располагающейся снаружи автомобиля, посадочное место монтажного обода 23” связано с цилиндрическим участком 21, на котором будет располагаться поддерживающая опора 4 для беговой дорожки протектора. Диаметр цилиндрического участка 21 представляет собой номинальный диаметр D данного монтажного обода 2.

Контур борта 12, установленного на монтажный обод 23”, содержит, изнутри в осевом направлении, стенку 12D, по существу перпендикулярную оси вращения. Эта стенка будет опираться в боковом направлении на наружную в осевом направлении поверхность поддерживающего кольца 4.

Эта стенка 12D борта 12 продолжается наружу в осевом направлении конической образующей 12С, располагающейся по отношению к линии, параллельной оси вращения, под углом β, имеющим величину 45° и открытым внутрь в осевом направлении и наружу в радиальном направлении.

Образующая 12С сама продолжается в осевом направлении наружу при помощи второй конической образующей 12В посадочного места борта, располагающейся по отношению к направлению оси вращения под углом α, составляющим 15° и открытым внутрь в осевом направлении и наружу в радиальном направлении.

Эту образующую 12В называют наклоненной в направлении наружу. Это означает в данном случае, что ее наружный в осевом направлении конец располагается на окружности, диаметр которой меньше диаметра окружности, на которой располагается ее внутренний в осевом направлении конец.

Коническая образующая 12А, продолжающая наружу в осевом направлении образующую 12В и располагающаяся по отношению к направлению оси вращения под углом γ, составляющим 45° и открытым наружу в осевом направлении и в радиальном направлении, дополняет контур основания борта 12.

Стенка 12Е, искривленная в рассматриваемом здесь примере и имеющая общую ориентацию, по существу перпендикулярную направлению оси вращения монтажного обода, дополняет контур борта 12.

В то время как образующая 12В будет опираться на посадочное место обода 23”, наклоненное в направлении наружу, образующая 12А будет опираться на внутреннюю в осевом направлении стенку 250” кругового выступа 25” монтажного обода 2, наклоненную на угол α’, равный углу γ наклона образующей 12А.

Участок борта, примыкающий к стенке 12D и к образующей 12С, образует, на виде в меридиональном сечении, пятку борта 12. Участок борта, примыкающий к образующей 12В, к образующей 12А и частично к стенке 12Е, образует вершину борта 12.

Пятка борта 12 подкреплена бортовым кольцом закрепления 14 арматуры каркаса 13, причем это бортовое кольцо закрепления имеет покрытие из каучуковой смеси с высоким значением твердости по Шору А.

Вершина борта 12 содержит профилированный элемент 3, располагающийся в осевом направлении снаружи от упомянутого бортового кольца закрепления 14 арматуры каркаса 13. Этот профилированный элемент 3 выполнен в форме по существу кругового сектора с вершиной или центром А, располагающейся в радиальном направлении под бортовым кольцом закрепления 14, причем две стороны или два радиуса 31 и 32 выходят из этой вершины А, а третья его сторона 30 располагается противоположно этой вершине А.

При этом наружная в радиальном направлении сторона или радиус 31 образует с прямой, параллельной оси вращения, угол ⊘1, открытый наружу в осевом направлении и в радиальном направлении и имеющий величину 45°, тогда как внутренняя в радиальном направлении сторона или радиус 32 образует с той же самой параллельной прямой угол ⊘2, открытый в радиальном направлении внутрь и в осевом направлении наружу и имеющий величину 15°.

Этот профилированный элемент 3 изготовлен из каучуковой смеси, имеющей в вулканизированном состоянии твердость по Шору А, составляющую 94.

Поверх бортового кольца 14, имеющего покрытие, с наружной в радиальном направлении стороны располагается профилированный элемент 7, изготовленный из каучуковой смеси, имеющей твердость по Шору А, составляющую 37.

Снаружи в радиальном направлении от профилированного элемента 3 и снаружи в осевом направлении от профилированного элемента 7 располагается третий профилированный элемент 6, изготовленный из каучуковой смеси, имеющей твердость по Шору А, равную твердости по Шору А для профилированного элемента 7, то есть определенно меньшую, чем твердость каучуковой смеси, из которой изготовлен профилированный элемент 3, что позволяет, в процессе увеличения натяжения арматуры каркаса, облегчить осевое перемещение плетеного бортового кольца 14 в направлении наружу по отношению к борту 12 и обеспечить, таким образом, сжатие профилированного элемента 3 и автоматическое стягивание вершины борта на монтажном ободе 2, тогда как, в рассматриваемом здесь случае, первоначальное стягивание этого борта 12 на монтажном ободе является практически нулевым вследствие приблизительного равенства углов α и α’ и приблизительного равенства наибольших диаметров посадочных мест монтажного обода и борта данной пневматической шины. При этом борт 12 дополняется защитным слоем или протектором 5.

В том случае, когда данная пневматическая шина установлена на свой монтажный обод и накачана до своего эксплуатационного давления, арматура каркаса 13 имеет меридиональный профиль, который представляет постоянное направление кривизны по всей своей длине и является таким, что касательные ТТ’ к точкам касания Т упомянутого профиля с имеющими покрытие бортовыми кольцами 14 бортов 12 образуют с осью вращения углы ⊘, открытые наружу в осевом направлении и в радиальном направлении и равные 80°.

Арматура каркаса 13 обматывается вокруг имеющего покрытие бортового кольца 14, проходя в направлении от пятки к вершине борта 12, или в направлении изнутри наружу, для формирования оборота 130, по существу прямолинейного и проходящего вдоль внутренней в радиальном направлении стороны 32 профилированного элемента 3, а затем проходящего вдоль его стороны 30, противоположной по отношению к вершине А, таким образом, чтобы затем перекрыть, по меньшей мере частично, наружную в осевом направлении и в радиальном направлении сторону профилированного элемента 6 снаружи в радиальном направлении от профилированного элемента 3.

Конец оборота 130 локализован, с одной стороны, изнутри в осевом направлении и снаружи в радиальном направлении от прямой Р₁, причем эта прямая Р₁ представляет собой прямую, на которую опирается сторона 31 профилированного элемента 3, а с другой стороны, снаружи в осевом направлении от прямой Р₂, которая представляет собой перпендикуляр к оси вращения данной пневматической шины и проходит через центр тяжести меридионального сечения имеющего покрытие бортового кольца 14.

Структурированный подобным способом оборот арматуры каркаса представляет, таким образом, длину, достаточную для того, чтобы иметь возможность обеспечивать удовлетворительную стойкость по отношению к разматыванию арматуры каркаса, обеспечивая при этом пониженную скорость распространения трещин, возникающих в наружном слое 5 борта 12.

Формула изобретения

1. Пневматическая шина (1) с радиальной арматурой каркаса (13), содержащая, на виде в меридиональном сечении, по меньшей мере один первый борт (12), посадочное место (12В) которого имеет образующую, внутренний в осевом направлении конец которой располагается на окружности, имеющей диаметр, превышающий диаметр окружности, на которой располагается наружный в осевом направлении конец этой образующей, причем пятка борта (12) располагается изнутри в осевом направлении и усилена при помощи по меньшей мере одного кольцевого нерастяжимого подкрепляющего элемента (14), имеющего покрытие из каучуковой смеси, тогда как вершина этого борта располагается снаружи в осевом направлении и содержит профилированный элемент (3), изготовленный из каучуковой смеси в форме клина, ограниченного двумя сторонами (31, 32), исходящими из одной вершины А, локализованной под поперечным сечением кольцевого элемента (14), причем наружная в радиальном направлении сторона (31) образует с линией, параллельной оси вращения данной пневматической шины и проходящей через вершину А, острый угол ⊘1, открытый наружу в радиальном направлении и в осевом направлении, а внутренняя в радиальном направлений сторона (32) образует с упомянутой параллельной линией острый угол ⊘2, открытый в радиальном направлении внутрь, причем каучуковая смесь, из которой изготовлен профилированный элемент (3), примыкающий в осевом направлении к кольцевому элементу (14), имеет твердость по Шору А, величина которой превышает величину твердости по Шору А для каучуковых смесей (7) и (6), располагающихся соответственно в радиальном направлении выше элемента (14) и примыкающего к нему в осевом направлении профилированного элемента (3), отличающаяся тем, что радиальная арматура каркаса (13) этой пневматической шины обматывается, по меньшей мере в первом борту (12), вокруг кольцевого элемента (14), проходя в направлении изнутри наружу для формирования оборота (130), конец которого локализован, с одной стороны, снаружи в осевом направлении от прямой Р2, перпендикулярной оси вращения и проходящей через центр тяжести меридионального сечения упомянутого элемента (14), а с другой стороны, изнутри в осевом направлении и снаружи в радиальном направлении от прямой Р1, на которую опирается наружная в радиальном направлении сторона (31) этого профилированного элемента (3).

2. Пневматическая шина (1) по п.1, отличающаяся тем, что профилированный элемент (3), изготовленный из каучуковой смеси в форме клина и ограниченный двумя сторонами (31, 32), исходящими из одной вершины А, подкреплен по меньшей мере частью оборота (130) арматуры каркаса (13), непосредственно примыкающей к части арматуры каркаса (13), обмотанной вокруг кольцевого элемента (14) подкрепления борта, причем так, чтобы упомянутая часть была расположена в профилированном элементе (3) или бы она формировала по меньшей мере одну из его сторон (31, 32, 30).

3. Пневматическая шина (1) по п.2, отличающаяся тем, что радиальная арматура каркаса (13) пневматической шины обматывается, по меньшей мере в первом борту (12), вокруг кольцевого элемента (14), проходя в направлении изнутри наружу для формирования оборота (130) и располагаясь вдоль внутренней в радиальном направлении стороны (32) профилированного элемента (3) в форме клина, затем вдоль стороны (30), противоположной вершине А, и перекрывая затем снаружи в осевом направлении и в радиальном направлении, по меньшей мере частично, профилированный элемент (6), располагающийся в радиальном направлении выше профилированного элемента (3) в форме клина.

4. Пневматическая шина (1) по п.1, отличающаяся тем, что она содержит второй борт (12), посадочное место (12В) которого имеет ту же конфигурацию, что и посадочное место (12В) первого борта (12), то есть посадочное место, внутренний в осевом направлении конец образующей которого располагается на окружности, имеющей диаметр, превышающий диаметр окружности, на которой располагается наружный в осевом направлении конец этой образующей, или так называемое посадочное место, наклоненное в направлении наружу.

5. Пневматическая шина (1) по п.1, отличающаяся тем, что она содержит два так называемых наклоненных в направлении наружу посадочных места (12В), имеющих различные диаметры.

6. Пневматическая шина (1) по п.4, отличающаяся тем, что образующие посадочных мест (12В) бортов (12) снаружи в осевом направлении продолжаются коническими образующими (12А), располагающимися по отношению к направлению оси вращения под углом γ, открытым наружу в осевом направлении и в радиальном направлении и равным 45°.

7. Пневматическая шина (1) по п.1, отличающаяся тем, что меридиональный профиль арматуры каркаса (13) этой пневматической шины, в том случае, когда она установлена на свой монтажный обод и накачана до своего эксплуатационного давления, имеет постоянное направление кривизны в боковинах и в первом борту, и касательная ТТ’ к профилю в точке касания Т этого профиля с кольцевым элементом подкрепления борта образует с осью вращения открытый в направлении наружу угол ⊘, по меньшей мере равный 70°.

РИСУНКИ

Рисунок 1