Пневматическая шина, имеющая усовершенствованную брекерную конструкцию
Изобретение относится к транспортному машиностроению. Пневматическая шина имеет брекерную конструкцию, содержащую: первый брекерный слой (51); второй брекерный слой (52) в радиально-внутреннем положении относительно первого брекерного слоя (51), третий брекерный слой (53) в радиально-внутреннем положении относительно первого (51) и второго (52) брекерных слоев. Каждый брекерный слой (51, 52, 53) содержит множество удлиненных усиливающих элементов, расположенных под первым, вторым и третьим углом брекера, соответственно. Причем первый и второй углы брекера имеют абсолютную величину от 15 до 40 градусов; второй угол имеет противоположный знак относительно первого угла брекера; третий угол брекера имеет абсолютную величину от 40 до 90 градусов и имеет противоположный знак относительно второго угла брекера. Брекерная конструкция также содержит брекерный слой (54) под углом ноль градусов, расположенный в радиально-наружном положении относительно первого брекерного слоя (51), содержащий удлиненные усиливающие элементы, расположенные таким образом, что они образуют по существу нулевой угол брекера. Технический результат - улучшение рабочих характеристик шины. 2 н. и 19 з.п. ф-лы, 13 ил. 5 табл.
Настоящее изобретение относится к пневматической шине, используемой на четырехколесных транспортных средствах.
В частности, настоящее изобретение относится к шине с высокими рабочими характеристиками, например такой, как шина, предназначенная для автомобилей с мощным двигателем, или, в более общем смысле, к шине, предназначенной для вариантов применения, предусматривающих высокие эксплуатационные скорости и/или экстремальные условия вождения.
Более конкретно, настоящее изобретение относится к шине с высокими рабочими характеристиками или ультравысокими рабочими характеристиками, а также к шине, пригодной для использования в спортивных соревнованиях, таких как трековые автогонки. Предпочтительно шина, соответствующая изобретению, относится к типу с заметно сплющенным сечением.
Более конкретно, настоящее изобретение относится к усовершенствованной брекерной конструкции пневматической шины для четырехколесных транспортных средств.
Пневматическая шина в целом содержит: тороидальную каркасную конструкцию, содержащую, по меньшей мере, один каркасный слой; протекторный браслет в радиально-наружном положении относительно каркасной конструкции; брекерную конструкцию, расположенную между каркасной конструкцией и протекторным браслетом; пару боковин, наложенных на каркасную конструкцию в противоположных в осевом направлении положениях. Концы, по меньшей мере, одного каркасного слоя соединены с соответствующими кольцевыми усиливающими элементами, таким образом образуя борта шины, которые прикрепляют шину к ободу колеса.
Известно несколько брекерных конструкций в области шин для автомобилей.
В документе ЕР 0477771 B1 описана шина с тремя брекерами, имеющая, по меньшей мере, один каркасный слой, протектор, пару боковин, пару бортов и комплект брекеров, расположенный между протектором и каркасным слоем. Комплект брекеров имеет три расположенных радиально слоя. Первый и третий слои комплекта брекеров включают множество проходящих по существу параллельно усиливающих элементов из полимерного моноволокна, расположенных под первым углом относительно экваториальной плоскости в диапазоне приблизительно от +15 до +20 градусов. Второй слой комплекта брекеров расположен между первыми и третьим слоями и содержит множество проходящих по существу параллельно металлических усиливающих элементов, расположенных под вторым углом в диапазоне приблизительно от -15 до -25 градусов относительно экваториальной плоскости. Второй слой выровнен относительно экваториальной плоскости и имеет осевую ширину. Первый и третий слои выровнены относительно экваториальной плоскости и имеют соответствующие осевые ширины, которые по существу равны друг другу и больше, чем осевая ширина указанного второго слоя. Осевые кромочные части первого и третьего слоев входят в контакт друг с другом.
В документе ЕР 0531136 B1 описана пневматическая радиальная шина с высокими рабочими характеристиками, включающая протекторную поверхность, сформированную с множеством кольцевых канавок, радиальный каркас, брекерный пояс, составленный из двух брекерных слоев из металлических кордов, дополнительный усиливающий слой, расположенный на радиально-наружной стороне пояса и в осевом направлении в центральном районе протектора, и, по меньшей мере, два дополнительных вспомогательных слоя, расположенных на каждой из противоположных по ширине боковых частей протектора и составленных из кордов из органического волокна. Дополнительный усиливающий слой составлен из кордов, пересекающих металлические корды в смежном с ним брекерном слое и наклоненных относительно кругового направления шины, и имеет ширину, которая меньше чем минимальная ширина брекерного пояса, но больше, чем расстояние между кольцевыми канавками, расположенными на внешних по ширине сторонах протектора, соответственно.
В документе ЕР 1057659 A2 описана пневматическая радиальная шина для пассажирского автомобиля, содержащая каркас радиальной конструкции, проходящий в тороидальной форме между парой сердечников борта шины и состоящий из, по меньшей мере, одного прорезиненного каркасного слоя, содержащего корды из органического волокна, и брекерный пояс, усиливающий коронную часть каркаса и состоящий из множества брекерных слоев, в котором, по меньшей мере, один каркасный слой имеет зону выреза в его коронной части, и поддерживающий каркас слой расположен смежно с зоной выреза.
В документе ЕР 1071567 B1 описана пневматическая шина, содержащая пару по существу параллельных кольцевых бортов, по меньшей мере, один усиленный каркасный слой, обернутый вокруг пары бортов, сложенную брекерную конструкцию, содержащую, по меньшей мере, один сложенный брекер и, по меньшей мере, один обрезанный брекер и покрытие, расположенное поверх, по меньшей мере, одного каркасного слоя, резину протектора, расположенную поверх сложенной брекерной конструкции, и боковины, расположенные между бортами и резиной протектора. В показанном варианте осуществления изобретения покрытие по существу накрывает кромки обрезанного брекера и примыкает к обрезанному брекеру, и сложенные края сложенного брекера сложены поверх кромок, по меньшей мере, одного обрезанного брекера и покрытия. Сложенный брекер может быть усилен нитями или кордами, отобранными из группы, состоящей из стекловолоконных, арамидных, углеродных волокон, нейлона, вискозы, полиэфира, полиола и их смесей, и обрезанный брекер может быть усилен нитями или кордами, отобранными из группы, состоящей из стальных, стекловолоконных, арамидных, углеродных волокон, нейлона, вискозы, полиэфира, полиола и их смесей. Покрытие усилено нитями или кордами, отобранными из группы, состоящей из стекловолоконных, арамидных, углеродных волокон, нейлона, полиэфира, полиола и их смесей.
Однако необходимо повышение характеристик шин с высокими или сверхвысокими рабочими характеристиками типа, обозначенного выше.
В частности, требуется получение шины с высокими рабочими характеристиками или со сверхвысокими рабочими характеристиками, которая особенно подходит для работы с высокими ускорениями и замедлениями, которые происходят с мощными автомобилями.
Кроме того, требуется получение шины, брекерная конструкция которой способна увеличить способность сохранять ее размеры при высоких скоростях, то есть способность шины противостоять центробежной силе при высоких скоростях, по существу без изменения ее формы таким образом, чтобы сохранять размеры и форму контактной области при высоких скоростях (например, более 200 км/час).
Также требуется шина с высокими рабочими характеристиками или со сверхвысокими рабочими характеристиками, демонстрирующая насколько возможно плоский профиль протектора, когда она используется в экстремальных условиях вождения, особенно когда мощный автомобиль движется в поворотах с высокими скоростями.
В соответствии с настоящим изобретением используются следующие определения:
"экваториальная плоскость" - это плоскость, перпендикулярная оси вращения шины и включающая осевую центральную линию шины;
"соотношение геометрических размеров" - это отношение высоты сечения шины, то есть радиального расстояния от номинального диаметра обода, к внешнему диаметру шины в ее экваториальной плоскости, разделенному на ширину сечения шины, то есть максимальное линейное расстояние параллельно оси вращения шины между внешними поверхностями боковин (вышеупомянутые размеры определены согласно Стандарту ETRTO);
"направление качения" - это направление продвижения шины, когда она установлена на транспортном средстве. Оно может быть графически представлено стрелочной осью, расположенной в экваториальной плоскости шины;
"угол брекера" - это наименьший угол, сформированный направлением укладки по существу параллельных удлиненных усиливающих элементов брекера относительно направления качения, предполагая, что брекер является плоским. Усиливающие элементы брекера расположены под углом брекера, составляющим ноль градусов, когда они параллельны направлению качения. Угол брекера положителен, когда он определен посредством поворота направления качения по часовой стрелке для наложения на направление укладки удлиненных усиливающих элементов. Угол брекера является отрицательным, когда он определен посредством поворота направления качения против часовой стрелки для наложения на направление укладки удлиненных усиливающих элементов. Два брекерных слоя, можно сказать, имеют углы брекера противоположного знака, когда угол брекера первого слоя является отрицательным, и угол брекера второго угла является положительным.
Было обнаружено, что вышеупомянутые улучшенные характеристики могут быть достигнуты посредством снабжения шины брекерной конструкцией, содержащей:
первый брекерный слой, содержащий множество по существу параллельных удлиненных усиливающих элементов, расположенных под первым углом брекера;
второй брекерный слой в радиально-внутреннем положении относительно первого брекерного слоя, содержащий множество по существу параллельных удлиненных усиливающих элементов, расположенных под вторым углом брекера противоположного знака относительно первого угла брекера;
причем первый и второй углы брекера имеют абсолютную величину от 15 до 40 градусов;
при этом брекерный слой под углом ноль градусов, расположенный в радиально-наружном положении относительно первого брекерного слоя, содержит удлиненные усиливающие элементы, которые по существу параллельны друг другу и расположены так, что они образуют угол брекера, который является по существу нулевым;
при этом брекерная конструкция дополнительно содержит:
третий брекерный слой в радиально-внутреннем положении относительно первого и второго брекерных слоев, содержащий множество по существу параллельных удлиненных усиливающих элементов, расположенных под третьим углом брекера; причем третий угол брекера имеет абсолютную величину от 40 до 90 градусов и имеет противоположный знак относительно второго угла брекера.
Предпочтительно, удлиненные усиливающие элементы третьего брекерного слоя представляют собой металлические корды, более предпочтительно, стальные корды.
Предпочтительно, первый и второй углы брекера имеют одинаковую абсолютную величину.
Предпочтительно, третий брекерный слой имеет ширину, которая соответствует ширине первого брекерного слоя.
Предпочтительно, второй брекерный слой имеет ширину, которая больше ширины третьего брекерного слоя.
В одном варианте осуществления изобретения третий брекерный слой прерывается в центральной области, пересекающей экваториальную плоскость шины.
Угол брекера брекерного слоя под углом ноль градусов имеет абсолютную величину не более 5 градусов. Усиливающие элементы брекерного слоя под углом ноль градусов, предпочтительно, представляют собой текстильные корды.
Согласно другому объекту настоящее изобретение относится к четырехколесному транспортному средству, содержащему переднюю ось и заднюю ось, причем передняя ось снабжена первой шиной и второй шиной, а задняя ось снабжена третьей шиной и четвертой шиной, при этом шины являются описанными выше шинами.
Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения в четырехколесном транспортном средстве, соответствующем настоящему изобретению, третьи брекерные слои первой шины и второй шины имеют угол брекера с абсолютной величиной от 50 до 75 градусов, в то время как третьи брекерные слои третьей шины и четвертой шины имеют угол брекера с абсолютной величиной от 75 до 90 градусов.
Другие признаки и преимущества станут более очевидными из подробного описания предпочтительных, но не исключительных вариантов выполнения шины в соответствии с настоящим изобретением. Настоящее описание дано со ссылками на прилагаемые чертежи, не вносящие ограничений.
На чертежах:
Фиг.1 - вид сечения шины, соответствующей варианту осуществления настоящего изобретения;
Фиг.2a, 2b и 2c - схематические виды в плане сверху трех брекерных слоев брекерной конструкции шины согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
Фиг.3 - другое схематическое представление усиливающих элементов брекерной конструкции согласно варианту осуществления изобретения со слоем под углом ноль градусов;
Фиг.4 - другое схематическое представление усиливающих элементов брекерной конструкции согласно варианту осуществления изобретения со слоем под углом ноль градусов, в котором третий брекерный слой в центре прерван;
Фиг.5 - предварительно сформированный нитевидный элемент, который может использоваться в брекерном слое согласно настоящему изобретению;
Фиг.6 - схематический вид одного возможного расположения шин на транспортном средстве согласно настоящему изобретению;
Фиг.7 - схематический вид одного другого возможного расположения шин на транспортном средстве согласно настоящему изобретению;
Фиг.8 - схематический вид одного другого возможного расположения шин на транспортном средстве согласно настоящему изобретению;
Фиг.9 - схематический вид одного другого возможного расположения шин на транспортном средстве согласно настоящему изобретению;
Фиг.10 - график нагрузки относительно длины релаксации;
Фиг.11 - график нагрузки относительно жесткости шины.
На чертежах параллельные удлиненные усиливающие элементы схематически представлены для иллюстрации того, как они расположены в шине, но с количеством кордов (или плотностью), которое не соответствует фактически используемому количеству.
Как показано на Фиг.1, шина 1, соответствующая настоящему изобретению, обычно содержит тороидальную каркасную конструкцию 2, которая содержит коронную часть и две в осевом направлении противоположные боковые части, каждая из которых соединена с соответствующей конструкцией борта для монтажа шины на ободе. Каркасная конструкция 2 включает, по меньшей мере, один каркасный слой, сформированный усиливающими удлиненными элементами, заделанными в резиновый материал. Каркасная конструкция обычно бывает радиального типа, то есть усиливающие элементы, по меньшей мере, одного каркасного слоя лежат в плоскостях, включающих ось вращения шины и по существу перпендикулярных экваториальной плоскости шины. Указанные усиливающие элементы в целом выполнены из текстильных кордов, например из вискозы, нейлона, полиэфира (например, полиэтиленнафталата). Каждая конструкция борта обычно содержит бортовую проволоку 3 и наполнитель 4 борта и соединена с каркасной конструкцией посредством загибания в обратную сторону противоположных боковых концов каркасного слоя 2 вокруг бортовой проволоки таким образом, чтобы формировать так называемые обратные загибы каркаса, как показано на Фиг.1.
Альтернативные конструкции борта раскрыты, например, в публикациях ЕР 0928680 и ЕР 0928702, согласно которым каждая конструкция борта сформирована, по меньшей мере, двумя кольцевыми вставками, сформированными из металлических кордов, расположенных концентрическими витками, и каркасный слой не загнут назад вокруг кольцевых вставок.
Протекторный браслет 6 наложен по окружности в радиально-наружном положении относительно коронной части каркасной конструкции 2. Боковины 7 также наложены снаружи на каждую в осевом направлении противоположную боковую часть каркасной конструкции, причем каждая из этих боковин проходит от соответствующей конструкции борта до края протекторного браслета 6.
Предпочтительно, шина 1, соответствующая изобретению, относится к типу с заметно сплющенным сечением, а именно шина, соответствующая изобретению, предпочтительно, имеет соотношение геометрических размеров (H/C) от 0,20 до 0,65, более предпочтительно от 0,25 до 0,55, еще более предпочтительно от 0,25 до 0,45.
Шина 1 также содержит брекерную конструкцию 5, расположенную между каркасной конструкцией и протекторным браслетом. Брекерная конструкция шины, соответствующей изобретению, содержит первый, второй и третий брекерные слои 51, 52, 53, которые включают множество усиливающих кордов. Предпочтительно, третий брекерный слой 53 имеет ширину, которая соответствует ширине первого брекерного слоя 51. Предпочтительно, второй брекерный слой 52 имеет ширину, которая больше ширины третьего брекерного слоя.
На Фиг.3 схематически показана брекерная конструкция, соответствующая настоящему изобретению.
Усиливающие элементы брекерного слоя 54 под углом ноль градусов обычно выполнены из текстильных кордов, например кордов из нейлона, кордов из арамида или гибридных кордов (то есть комбинации в одних кордах нитей различных типов, например нитей из арамида и нитей из нейлона; см., например, документ ЕР 0335588 B1).
Каждый из первого, второго и третьего брекерных слоев 51, 52, 53 содержит множество по существу параллельных удлиненных усиливающих элементов 511, 521, 531, соответственно. Такие усиливающие элементы 511, 521, 531 в целом представляют собой металлические корды. Усиливающие элементы 511, 521, 531 заделаны в резиновый материал и расположены таким образом, что они формируют прорезиненную ткань.
Усиливающие элементы 511 первого брекерного слоя 51, предпочтительно, выполнены из стальных кордов. Может использоваться стандартная сталь нормальной растяжимости или сталь высокой растяжимости, сталь сверхвысокой растяжимости или сталь ультравысокой растяжимости.
Обычно стальные корды 511 снабжаются покрытием из стойкого к коррозии сплава, например покрытием из латуни, обычно имеющим толщину от 0,10 мкм до 0,50 мкм. Указанное покрытие обеспечивает лучшее сцепление кордов с прорезинивающим составом и обеспечивает защиту против коррозии металла как в ходе производства шины, так и в ходе ее использования. Стальные корды обычно заделаны в резиновый состав согласно известным способам.
Предпочтительно, количество (или плотность) кордов 511 и 521 в первом и втором брекерных слоях 51, 52 соответственно находится в диапазоне от 40 кордов/дм до 160 кордов/дм.
Предпочтительно, усиливающие элементы 511 первого брекерного слоя 51 расположены под первым углом ВА1 брекера, имеющим абсолютную величину от 15 до 40 градусов. Другими словами, BA1 может составлять от +15 до +40 градусов или от -15 до -40 градусов.
Предпочтительно, плотность удлиненных усиливающих элементов 521 во втором брекерном слое 52 такая же, как плотность удлиненных усиливающих элементов 511 в первом брекерном слое 51.
Предпочтительно, усиливающие элементы 521 второго брекерного слоя 52 расположены под вторым углом ВА2 брекера. Второй угол ВА2 брекера имеет противоположный знак относительно первого угла ВА1 брекера. Более предпочтительно, первый и второй углы ВА1 и ВА2 брекера имеют одинаковую абсолютную величину.
Предпочтительно, каждый из металлических усиливающих элементов 531 третьего брекерного слоя 53 представляет собой корд, содержащий множество нитевидных элементов 200.
Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения указанные нитевидные элементы 200 предварительно сформированы, как описано, например, в документе WO 2000/39385.
Деформации нитевидных элементов в целом в форме периодических отклонений от прямой линии могут быть получены в любой форме. Предпочтительно, указанные деформации являются деформациями копланарного типа. Еще более предпочтительно, указанные деформации состоят из по существу синусоидальных волн (таких как показанные на Фиг.5), имеющих длину Р волны (или шаг) и амплитуду Н волны, как описано в документе WO 2005/014309.
Термин "длина Р волны" следует понимать как длину минимальной секции, которая периодически повторяется, и термин "амплитуда Н волны" следует понимать как означающий двойную амплитуду максимального поперечного отклонения (предполагаемого как равное в обоих направлениях) нитевидного элемента от центральной оси S.
Предпочтительно, длина Р волны (или шаг) составляет от 2,5 мм до 30,0 мм, более предпочтительно, от 5,0 мм до 25,0 мм. Еще более предпочтительно, длина Р волны составляет 12,5 мм.
Предпочтительно, амплитуда Н волны составляет от 0,12 мм до 1,0 мм, более предпочтительно, от 0,14 мм до 0,60 мм.
В целом, предварительно сформированные нитевидные элементы 200, соответствующие настоящему изобретению, имеют диаметр D от 0,05 мм до 0,25 мм, предпочтительно от 0,08 мм до 0,20 мм. Особенно предпочтительным является диаметр 0,12 мм.
Как указано выше, нитевидные элементы 200 являются металлическими.
Предпочтительно, нитевидные элементы 200 выполнены из стали. В случае, когда диаметр нитевидного элемента находится между 0,4 мм и 0,1 мм, прочность на разрыв стандарта стали нормальной растяжимости находится в диапазоне приблизительно от 2600 Н/мм2 (или 2600 МПа) до приблизительно 3200 Н/мм2, прочность на разрыв стали высокой растяжимости находится в диапазоне приблизительно от 3000 Н/мм2 до приблизительно 3600 Н/мм2, прочность на разрыв стали сверхвысокой растяжимости находится в диапазоне приблизительно от 3300 Н/мм2 до приблизительно 3900 Н/мм2, прочность на разрыв стали ультравысокой растяжимости находится в диапазоне приблизительно от 3600 Н/мм2 до приблизительно 4200 Н/мм2. Указанные величины прочности на разрыв зависят, в частности, от количества углерода, содержащегося в стали.
Предпочтительно, указанные нитевидные элементы снабжены покрытием из латуни (Cu от 60 вес.% до 75 вес.%, Zn от 40 вес.% до 25 вес.%), имеющим толщину от 0,10 мкм до 0,50 мкм. Указанное покрытие обеспечивает лучшее сцепление нитевидного элемента с прорезинивающим составом и обеспечивает защиту против коррозии металла как в ходе производства шины, так и в ходе ее использования. Если необходимо обеспечивать большую степень предохранения от коррозии, указанные нитевидные элементы 200, предпочтительно, могут снабжаться другим антикоррозионным покрытием, отличным от латуни, способным обеспечивать более высокую стойкость к коррозии, например, таким как покрытие, основанное на сплавах цинка, цинка/марганца (ZnMn), сплавах цинка/кобальта (ZnCo) или сплавах цинка/кобальта/марганца (ZnCoMn).
Предпочтительно, плотность удлиненных усиливающих элементов 531 в третьем брекерном слое 53, соответствующем настоящему изобретению, составляет от 50 кордов/дм до 100 кордов/дм, более предпочтительно - от 50 кордов/дм до 80 кордов/дм.
Параллельные удлиненные металлические усиливающие элементы 531, расположены под третьим углом BA3 брекера. Третий угол BA3 брекера имеет абсолютную величину от 40 до 90 градусов и имеет противоположный знак относительно второго угла ВА2 брекера. Предпочтительная абсолютная величина для третьего угла BA3 брекера составляет от 45 до 80 градусов. Более предпочтительно, третий угол ВА3 брекера в абсолютной величине составляет от 45 до 55 градусов.
Предпочтительно, параллельные удлиненные металлические усиливающие элементы 531 третьего брекерного слоя 53 имеют критическое удлинение, по меньшей мере, 3,0%, предпочтительно, по меньшей мере, 3,5%. Такое критическое удлинение в целом не выше чем 8%.
Хотя первый, второй и третий брекерные слои 51, 52 и 53 в целом проходят непрерывно по всей ширине брекерной конструкции, как показано на Фиг.1 и 3, настоящее изобретение также включает варианты, в которых один или более брекерных слоев 51, 52 и 53 и, предпочтительно, только третий брекерный слой 53 прерваны. Возможно один или более брекерных слоев 51, 52 и 53 прерваны в центральной районе, пересекающем экваториальную плоскость. На Фиг.4 схематически показан вариант осуществления изобретения, в котором третий брекерный слой 53 прерван в центре. Это приводит к предпочтительному уменьшению веса без какого-либо существенного изменения характеристик шины.
Брекерный слой 54 под углом ноль градусов обычно проходит в осевом направлении, по меньшей мере, по всей осевой ширине подстилающих брекерных слоев 51, 52 и 53 таким образом, чтобы исключать подъем краев последнего в ходе вращения с высокими скоростями.
На Фиг.6 схематически показано первое типичное расположение шин на четырехколесном транспортном средстве согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения. В частности, на Фиг.6 схематически показано транспортное средство с передней осью и задней осью с четырьмя шинами, соответствующими настоящему изобретению. Четыре шины обозначены как 1a, 1b, 1c и 1d. Шина 1a установлена на передней оси, на левой стороне. Шина 1b установлена на передней оси, на правой стороне. Шина 1c установлена на задней оси, на левой стороне. Шина 1d установлена на задней оси, на правой стороне.
Для каждой из шин 1a, 1b, 1c, 1d схематически показано только направление усиливающих элементов 531 третьего брекерного слоя 53. Усиливающие элементы 531 шин на правой и левой сторонах расположены симметрично относительно продольной оси L-L транспортного средства.
Приведенная ниже Таблица 1 обобщает для каждой шины конфигурации, показанной на Фиг.6, предпочтительный диапазон и более предпочтительный диапазон для третьего угла ВА3 брекера. Также показан предпочтительный диапазон для первого и второго углов ВА1 и ВА2 (не показаны на Фиг.6).
| Таблица 1 | ||||
| ВА3 (предпочтительно) [градусы] | ВА3 (более предпочтительно) [градусы] | ВА1 (предпочтительно) [градусы] | ВА2 (предпочтительно) [градусы] | |
| Шина 1а | от +50 до +75 | от +65 до +75 | от +15 до +25 | от -15 до -25 |
| Шина 1b | от -50 до -75 | от -65 до -75 | от -15 до -25 | от +15 до +25 |
| Шина 1с | от -75 до -90 | от -80 до -85 | от -15 до -25 | от +15 до +25 |
| Шина 1d | от +75 до +90 | от +80 до +85 | от +15 до +25 | от -15 до -25 |
На Фиг.7 схематически показано второе типичное расположение шин на четырехколесном транспортном средстве, соответствующем предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения. В частности, на Фиг.7 схематически показано транспортное средство с передней осью и задней осью с четырьмя шинами, соответствующими настоящему изобретению. Также, четыре шины на Фиг.7 обозначены ссылочными позициями 1а, 1b, 1с и 1d. Подобно Таблице 1, Таблица 2 обобщает предпочтительный диапазон и более предпочтительный диапазон ВА3 для расположения шин, показанного на Фиг.7. Также указан предпочтительный диапазон для первого и второго углов ВА1 и ВА2 брекера (не показаны на Фиг.7).
| Таблица 2 | ||||
| ВА3 (предпочтительно) [градусы] | ВА3 (более предпочтительно) [градусы] | ВА1 (предпочтительно) [градусы] | ВА2 (предпочтительно) [градусы] | |
| Шина 1а | от -50 до -75 | от -65 до -75 | от -15 до -25 | от +15 до +25 |
| Шина 1b | от +50 до +75 | от +65 до +75 | от +15 до +25 | от -15 до -25 |
| Шина 1с | от +75 до +90 | от +80 до +85 | от +15 до +25 | от -15 до -25 |
| Шина 1d | от -75 до -90 | от -80 до -85 | от -15 до -25 | от +15 до +25 |
На Фиг.8 схематически показано третье типичное расположение шин на четырехколесном транспортном средстве, соответствующем предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения. В частности, на Фиг.8 схематически показано транспортное средство с передней осью и задней осью с четырьмя шинами, соответствующими настоящему изобретению. Также четыре шины на Фиг.8 обозначены как 1a, 1b, 1c и 1d. Подобно Таблице 1, Таблица 3, приведенная ниже, обобщает предпочтительный диапазон и более предпочтительный диапазон ВА3 для расположения шин на Фиг.8. Также указан предпочтительный диапазон для первого и второго углов ВА1 и ВА2 брекера (не показаны на Фиг.8).
| Таблица 3 | ||||
| ВА3 (предпочтительно) [градусы] | ВА3 (более предпочтительно) [градусы] | ВА1 (предпочтительно) [градусы] | ВА2 (предпочтительно) [градусы] | |
| Шина 1а | от +50 до +75 | от +65 до +75 | от +15 до +25 | от -15 до -25 |
| Шина 1b | от -50 до -75 | от -65 до -75 | от -15 до -25 | от +15 до +25 |
| Шина 1с | от -75 до -90 | от +80 до +85 | от +15 до +25 | от -15 до -25 |
| Шина 1d | от +75 до +90 | от -80 до -85 | от -15 до -25 | от +15 до +25 |
На Фиг.9 схематически показано четвертое типичное расположение шин на четырехколесном транспортном средстве, соответствующем предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения. В частности, на Фиг.9 схематически показано транспортное средство с передней осью и задней осью с четырьмя шинами, соответствующими настоящему изобретению. Также четыре шины на Фиг.9 обозначены как 1a, 1b, 1c и 1d. Подобно Таблице 1, Таблица 4, приведенная ниже, обобщает предпочтительный диапазон и более предпочтительный диапазон ВА3 для расположения шин на Фиг.9. Также указан предпочтительный диапазон для первого и второго углов ВА1 и ВА2 брекера (не показаны на Фиг.9).
| Таблица 4 | ||||
| ВА3 (предпочтительно) [градусы] | ВА3 (более предпочтительно) [градусы] | ВА1 (предпочтительно) [градусы] | ВА2 (предпочтительно) [градусы] | |
| Шина 1а | от +50 до +75 | от +65 до +75 | от +15 до +25 | от -15 до -25 |
| Шина 1b | от -50 до -75 | от -65 до -75 | от -15 до -25 | от +15 до +25 |
| Шина 1с | от +75 до +90 | от +80 до +85 | от +15 до +25 | от -15 до -25 |
| Шина 1d | от -75 до -90 | от -80 до -85 | от -15 до -25 | от +15 до +25 |
Расположения шин, показанные на Фиг.6, 7, 8 и 9, демонстрируют большое увеличение характеристик сцепления, особенно при поворотах на высокой скорости и при экстремальных условиях вождения, например, при движении с предельным сцеплением.
Испытания в помещении (изменение диаметра)
Были изготовлены шины, соответствующие настоящему изобретению ("шина А"), имеющие размер 245/40ZR19, и проведены испытания в помещении на предмет изменения диаметра на скорости около 300 км/час. Шина А содержала первый брекерный слой с углом брекера +27 градусов, второй брекерный слой с углом брекера -27 градусов и третий брекерный слой с углом брекера +70 градусов. Шина А была накачана до номинального давления. Также была использована известная шина ("шина В"), имеющая такой же размер 245/40ZR19 и такой же рисунок протектора, но не имеющую третьего брекерного слоя, причем брекерная конструкция имела первый брекерный слой с углом брекера +27 градусов и второй брекерный слой с углом брекера -27 градусов. Шина В также была накачана до номинального давления. Обе шины А и В имели слой под углом ноль градусов из нейлоновых кордов. Для испытаний использовалось устройство для испытания профиля шины от Dr. Noll Gmbh of Bad Kreuznach, Германия. Обе шины находились без нагрузки.
По приведенным выше измерениям было обнаружено, что диаметр шины В увеличился, стал приблизительно на 10 мм больше, чем диаметр шины А.
Испытания на открытом воздухе (управление)
Испытания по управлению проводились на треке, и водитель-испытатель имитировал некоторые характерные маневры (например, смену полосы, вхождение в поворот, выход из поворота), выполняемые с постоянной скоростью, с ускорением и с замедлением. Затем водитель-испытатель оценил поведение шины и назначил балльную оценку в зависимости от характеристик шины в ходе указанного маневрирования.
Управление в целом было разделено на два варианта (мягкое управление и жесткое управление) в зависимости от типа маневра, выполненного водителем-испытателем. Мягкое управление относится к использованию шины при нормальных условиях движения, то есть в условиях нормальной скорости и хорошего поперечного сцепления. Наоборот, испытания с жестким управлением относятся к поведению шины при предельном сцеплении, то есть при экстремальных условиях вождения. В последнем случае водитель-испытатель выполнял маневры, которые средний водитель был бы вынужден выполнить в случае непредвиденных и опасных обстоятельств: резкое выруливание на высокой скорости, внезапная смена полос для избежания столкновения с препятствиями, внезапное торможение и т.п.
Транспортным средством, использованным для испытаний, был автомобиль BMW M5, оснащенный шинами, соответствующими изобретению, согласно расположению, показанному на Фиг.6. В частности, на передней оси были установлены две шины А размера 245/40ZR19, имеющие первый брекерный слой с углом брекера +/-27 градусов, второй брекерный слой с углом брекера -/+ 27 градусов и третий брекерный слой с углом брекера +/-70 градусов. На задней оси были установлены две шины А размера 285/35ZR19, имеющие первый брекерный слой с углом брекера -/+27 градусов, второй брекерный слой с углом брекера +/-27 градусов и третий брекерный слой с углом брекера -/+70 градусов. Затем на том же транспортном средстве были установлены четыре сравнительные шины В. Шины В имели тот же размер и рисунок протектора, как у соответствующих шин A, но без третьего брекерного слоя. Брекерная конструкция всех четырех шин В была такой же, то есть первый брекерный слой с углом брекера -27 градусов, второй брекерный слой с углом брекера +27. Все шины А и В имели слой под углом ноль градусов из нейлоновых кордов.
Шины были установлены на стандартные ободы и были накачаны до номинального рабочего давления.
Были выполнены два различных типа испытаний: поведение при нормальной скорости (мягкое управление) и поведение на пределе сцепления (жесткое управление).
Что касается испытаний при мягком управлении, водитель-испытатель оценил: пустоту в центре, то есть задержка и степень реакции транспортного средства на малые углы руления; быстроту реакции на руление при входе в поворот; прогрессивность реакции на руление при движении в повороте; центрирование в повороте, то есть способность шины удерживать транспортное средство в повороте с постоянным радиусом без непрерывных коррекций руления; восстановление выравнивания, то есть способность шины допускать возвращение транспортного средства на прямолинейную траекторию при выходе из поворота со сдерживанием и гашением поперечных колебаний.
Что касается испытаний с жестким управлением, водитель-испытатель оценил: усилие на рулевом колесе при резком повороте; быстроту выведения, то есть поведение шины при переходе при вхождении в поворот, предпринимаемом при предельной скорости; балансирование, то есть степень избыточного поворачивания или недостаточного поворачивания транспортного средства; податливость, то есть способность шины поглощать быструю передачу нагрузки как следствие внезапной смены полосы, без чрезмерной деформации и, таким образом, без угрозы для устойчивости транспортного средства и управляемости; отпускание в повороте, то есть способность шины гасить эффекты неустойчивости, возникающие при внезапном отпускании акселератора в повороте, предпринятом при предельной скорости; управляемость, то есть способность шины удерживать и/или возвращать транспортное средство на траекторию после потери сцепления.
Приведенная ниже Таблица 5 обобщает список отметок водителя-испытателя по управляемости шин. Результаты указанных испытаний выражены посредством шкалы оценок, представляющей субъективное мнение, выраженное водителем-испытателем при помощи системы оценок в баллах. Величины, воспроизведенные в нижеследующей таблице, представляют среднюю величину между полученными на нескольких испытательных сессиях и даны несколькими водителями-испытателями. Следует отметить, что шкала величин идет от минимума 4 к максимуму 9.
| Таблица 5 | |||
| Шина А (согласно изобретению) | Шина В (сравнительная) | ||
| Поведение рулевого управления (Мягкое управление) | Пустота в центре | 7+ | 6,5 |
| Быстрота | 7 | 6,5 | |
| Прогрессивность | 7+ | 6 | |
| Центрирование в повороте | 6,5 | 5,5 | |
| Восстановление выравнивания | 7 | 6 | |
| Поведение при предельной скорости (Жесткое управление) | Быстрота выведения на траекторию | 7 | 6+ |
| Выравнивание | 6,5 | 6- | |
| Податливость | 7- | 6 | |
| Отпускание в повороте | 7 | 5+ | |
| Недостаточное поворачивание | 6,5 | 6 | |
| Избыточное поворачивание | 7- | 6 | |
| Управляемость | 7 | 5,5 |
Как можно видеть в Таблице 5, шина, соответствующая изобретению, имеет заметно лучшие характеристики, чем сравнительная шина.
Например, шина А имеет высокую быстроту и сцепление с дорогой (особенно, когда шина установлена на управляемой оси), что можно вывести из указанных выше пунктов: быстрота, прогрессивность, центрирование в повороте и недостаточное поворачивание.
Кроме того, шина А имеет высокое поперечное сцепление, которое можно вывести из приведенных выше пунктов: восстановление выравнивания, избыточное поворачивание, управляемость и податливость.
Шина А была успешна в обеспечении высокого равновесия между двумя осями транспортного средства и, таким образом, лучшего баланса передней и задней частей транспортного средства.
На Фиг.10 показан график нагрузки [Н] относительно длины S0 [м] релаксации. На Фиг.10 показаны две кривые. Первая кривая относится к сравнительной шине В, имеющей размер 305/35ZR20, брекерную конструкцию, сформированную первым брекерным слоем с углом брекера -27 градусов, вторым брекерным слоем с углом брекера +27 градусов и слоем под углом ноль градусов из нейлоновых кордов поверх них. Вторая кривая относится к шине А такого же размера, с таким же рисунком протектора и конструкцией шины В, но с дополнительным третьим брекерным слоем, соответствующим изобретению, имеющим третий угол брекера +70 градусов. При ознакомлении с Фиг.10 становится ясно, что длина релаксации шины А меньше, чем длина релаксации шины В при низких нагрузках. Разница возрастает при более высоких нагрузках. Это означает, что шина А обеспечивает лучшие характеристики, чем шина В, особенно в условиях жесткого управления.
На Фиг.11 показан график нагрузки [Н] относительно жесткости kd [Н/град.], измеренной на тех же шинах А и В, описанных выше относительно Фиг.10. При ознакомлении с Фиг.11 становится ясно, что жесткость шины А существенно выше жесткости шины В при низких нагрузках. Разница повышается при более высоких нагрузках. Это означает, что шина А обеспечивает лучшие характеристики, чем шина В, особенно в условиях жесткого управления.
1. Пневматическая шина, содержащая тороидальную каркасную конструкцию, содержащую, по меньшей мере, один каркасный слой, причем каркасная конструкция содержит коронную часть и две в осевом направлении противоположные боковые части, каждая из которых соединена с соответствующей конструкцией борта для монтажа шины на ободе; протекторный браслет в радиально-наружном положении относительно каркасной конструкции; брекерную конструкцию, расположенную между каркасной конструкцией и протекторным браслетом; пару боковин, наложенных на каркасную конструкцию в противоположных в осевом направлении положениях, при этом брекерная конструкция содержит:
первый брекерный слой, содержащий множество по существу параллельных удлиненных металлических усиливающих элементов, расположенных под первым углом брекера;
второй брекерный слой в радиально-внутреннем положении относительно первого брекерного слоя, содержащий множество по существу параллельных удлиненных металлических усиливающих элементов, расположенных под вторым углом брекера противоположного знака относительно первого угла брекера;
причем первый и второй углы брекера имеют абсолютную величину от 15 до 40°;
при этом брекерный слой под углом 0°, расположенный в радиально-наружном положении относительно первого брекерного слоя, содержит удлиненные усиливающие элементы, которые по существу параллельны друг другу и расположены так, что они образуют угол брекера, который является по существу нулевым;
причем брекерная конструкция дополнительно содержит третий брекерный слой в радиально-внутреннем положении относительно первого и второго брекерных слоев, содержащий множество по существу параллельных удлиненных усиливающих элементов, расположенных под третьим углом брекера; причем третий угол брекера имеет абсолютную величину от 40 до 90° и имеет противоположный знак относительно второго угла брекера;
при этом по существу параллельные удлиненные усиливающие элементы третьего брекерного слоя представляют собой металлические корды, содержащие множество нитевидных элементов.
2. Шина по п.1, в которой по существу параллельные удлиненные усиливающие элементы третьего брекерного слоя представляют собой стальные корды.
3. Шина по п.1 или 2, в которой третий угол брекера имеет абсолютную величину от 45 до 80°.
4. Шина по п.1 или 2, в которой третий угол брекера имеет абсолютную величину от 45 до 55°.
5. Шина по п.1 или 2, в которой плотность кордов множества по существу параллельных удлиненных усиливающих элементов третьего брекерного слоя составляет от 50 до 100 кордов/дм.
6. Шина по п.1 или 2, в которой плотность кордов множества по существу параллельных удлиненных усиливающих элементов третьего брекерного слоя составляет от 50 до 80 кордов/дм.
7. Шина по п.1 или 2, в которой первый и второй углы брекера имеют одинаковую абсолютную величину.
8. Шина по п.1 или 2, в которой третий брекерный слой имеет ширину, которая соответствует ширине первого брекерного слоя.
9. Шина по п.8, в которой второй брекерный слой имеет ширину, которая больше ширины третьего брекерного слоя.
10. Шина по п.1 или 2, в которой третий брекерный слой прерывается в центральной области, пересекающей экваториальную плоскость шины.
11. Шина по п.1, в которой нитевидные элементы предварительно сформированы посредством образования деформаций, которые имеют форму периодических отклонений от прямой линии.
12. Шина по п.1 или 2, в которой усиливающие элементы брекерного слоя под углом 0° выполнены из текстильных кордов.
13. Шина по п.1 или 2, имеющая соотношение геометрических размеров от 0,20 до 0,65.
14. Шина по п.1 или 2, имеющая соотношение геометрических размеров от 0,25 до 0,55.
15. Шина по п.1 или 2, имеющая соотношение геометрических размеров от 0,25 до 0,45.
16. Четырехколесное транспортное средство, содержащее переднюю ось и заднюю ось, причем передняя ось оснащена первой шиной и второй шиной, задняя ось оснащена третьей шиной и четвертой шиной, при этом шины являются шинами по п.1 или 2.
17. Четырехколесное транспортное средство по п.16, в котором третьи брекерные слои первой шины и второй шины имеют угол брекера с абсолютной величиной от 50 до 75°, а третьи брекерные слои третьей шины и четвертой шины имеют угол брекера с абсолютной величиной от 75 до 90°.
18. Четырехколесное транспортное средство по п.п.16 или 17, в котором
первая шина установлена на передней оси, на левой стороне и содержит третий брекерный слой, в котором третий угол брекера находится между +50 и +75°;
вторая шина установлена на передней оси, на правой стороне и содержит третий брекерный слой, в котором третий угол брекера находится между -50 и -75°;
третья шина установлена на задней оси, на левой стороне и содержит третий брекерный слой, в котором третий угол брекера находится между -75 и -90°; и
четвертая шина установлена на задней оси, на правой стороне и содержит третий брекерный слой, в котором третий угол брекера находится между +50 и +75°.
19. Четырехколесное транспортное средство по п.16 или 17, в котором первая шина установлена на передней оси, на левой стороне и содержит
третий брекерный слой, в котором третий угол брекера находится между -50 и -75°;
вторая шина установлена на передней оси, на правой стороне и содержит третий брекерный слой, в котором третий угол брекера находится между +50 и +75°;
третья шина установлена на задней оси, на левой стороне и содержит третий брекерный слой, в котором третий угол брекера находится между +75 и +90°; и
четвертая шина установлена на задней оси, на правой стороне и содержит третий брекерный слой, в котором третий угол брекера находится между -50 и -75°.
20. Четырехколесное транспортное средство по п.16 или 17, в котором первая шина установлена на передней оси, на левой стороне и содержит
третий брекерный слой, в котором третий угол брекера находится между +50 и +75°;
вторая шина установлена на передней оси, на правой стороне и содержит третий брекерный слой, в котором третий угол брекера находится между -50 и -75°;
третья шина установлена на задней оси, на левой стороне и содержит третий брекерный слой, в котором третий угол брекера находится между +75 и +90°; и
четвертая шина установлена на задней оси, на правой стороне и содержит третий брекерный слой, в котором третий угол брекера находится между -50 и -75°.
21. Четырехколесное транспортное средство по п.16 или 17, в котором первая шина установлена на передней оси, на левой стороне и содержит третий брекерный слой, в котором третий угол брекера находится между -50 и -75°;
вторая шина установлена на передней оси, на правой стороне и содержит третий брекерный слой, в котором третий угол брекера находится между +50 и +75°;
третья шина установлена на задней оси, на левой стороне и содержит третий брекерный слой, в котором третий угол брекера находится между -75 и -90°; и
четвертая шина установлена на задней оси, на правой стороне и содержит третий брекерный слой, в котором третий угол брекера находится между +50 и +75°.
