Шина с усовершенствованными бортами

Изобретение относится к шинам пассажирских автомобилей, предназначенных преимущественно для полноприводных моделей. Шина содержит два борта, содержащие кольцевой усилительный конструктивный элемент (70), и каркасный усилитель, который закреплен в двух бортах посредством охватывания им кольцевого усилительного конструктивного элемента для образования в каждом борту основной части (62) и охватывающей части (63). Каждый борт содержит наполнительный шнур (110) борта и наружную ленту (120). Наполнительный шнур (110) борта и наружная лента (120) изготовлены из резиновой смеси, которая имеет модуль G' упругости, меньший или равный 15 МПа, и модуль G” вязкости, такой что G”[МПа]≤0,2·G'[МПа]-0,2 МПа, при этом модули упругости и вязкости измерены при 23°С. Технический результат - снижение сопротивления качению и повышение жесткости шины при движении на повороте. 5 з.п. ф-лы, 9 ил., 1 табл.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к шинам пассажирских автомобилей с индексом допустимой нагрузки на шину, превышающим 100, подобным большинству шин, предназначенных для установки на транспортных средствах полноприводного типа (с четырьмя ведущими колесами).

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Индекс допустимой нагрузки на шину представляет собой параметр, хорошо известный специалистам в данной области техники. Он определяет количественно максимальную нагрузку, которую шина может нести, будучи установленной на монтажном ободе и накачанной до рабочего давления. Индекс допустимой нагрузки, составляющий 100, соответствует максимальной нагрузке, составляющей 800 кг.

Большинство шин пассажирских автомобилей содержат:

- два борта, контактирующие с монтажным ободом, при этом каждый борт содержит, по меньшей мере, один кольцевой усилительный конструктивный элемент;

- две боковины, проходящие от бортов в радиальном направлении наружу, при этом две боковины сходятся в коронной зоне, содержащей усилитель коронной зоны, поверх которого расположен протектор;

- по меньшей мере, один каркасный усилитель, проходящий от бортов через боковины до коронной зоны, при этом каркасный усилитель содержит множество каркасных усилительных элементов и закреплен в двух бортах за счет охватывания им кольцевого усилительного конструктивного элемента для образования в каждом борту основной части и охватывающей части;

- наполнительный шнур борта, расположенный в радиальном направлении снаружи по отношению к кольцевому усилительному конструктивному элементу и по меньшей мере частично между основной частью и охватывающей частью каркасного усилителя; и

- наружную ленту, расположенную в аксиальном направлении снаружи по отношению к каркасному усилителю и наполнительному шнуру борта.

В последнее время были предложения по улучшению сопротивления шин пассажирских автомобилей качению посредством оптимизации их бортов. В документе WO 2010/072736, в частности, рассматривается использование специальных резиновых смесей. Наружную ленту и, возможно, наполнительный шнур борта изготавливают посредством использования резиновых смесей, которые имеют модуль G' упругости, меньший или равный 15 МПа, и модуль G” вязкости, такой что

G”[МПа]≤0,2·G'[МПа]-0,2 МПа,

при этом модули упругости и вязкости измеряют при 23°С.

В этом документе также рекомендуется дополнительное снижение сопротивления качению посредством оптимизации геометрических характеристик той или тех частей шины, которые имеют данные модули. В частности, часть из резиновой смеси, имеющей модуль G' упругости, меньший или равный 15 МПа, и модуль G” вязкости, такой что

G”[МПа]≤0,2·G'[МПа]-0,2 МПа,

имеет в любом радиальном сечении толщину Е(r), при этом эта толщина соответствует длине зоны пересечения направления, перпендикулярного основной части каркасного усилителя, с частью из резиновой смеси, при этом r обозначает расстояние, отделяющее точку пересечения направления, перпендикулярного к основной части каркасного усилителя, от самой близкой к центру в радиальном направлении точки кольцевого усилительного конструктивного элемента. Толщина Е(r) изменяется в зависимости от расстояния r так, что в диапазоне расстояний r, составляющих от 20 до 50 мм, изменение толщины меньше или равно - 0,25 мм/мм (и предпочтительно меньше или равно - 0,3 мм/мм) на, по меньшей мере, 5 мм. Другими словами, предпочтительно обеспечить то, чтобы компонент, образованный наполнительным шнуром борта и наружной лентой, был «приземистым», то есть более коротким и более широким, чем в обычных шинах.

При реализации данных идей в шинах, предназначенных для установки на автомобилях с приводом на 4 ведущих колесах, которые имеют индекс допустимой нагрузки, превышающий 100, то есть шинах, которые традиционно имели очень жесткие (свыше 50 МПа) наполнительные шнуры бортов, было установлено, что включение толстых наружных лент создает проблему устойчивости к нежелательным воздействиям в процессе производства. Вследствие того что используемые количества резиновой смеси довольно большие, трудно предотвратить смещение резиновой смеси во время вулканизации шин. В результате доля шин, которые не отвечают техническим требованиям, значительно возрастает.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Одна из задач изобретения состоит в разработке шины с высоким индексом допустимой нагрузки, которая имеет низкое сопротивление качению и высокую жесткость при движении на повороте без обусловленного этим снижения устойчивости к нежелательным воздействиям в процессе производства.

Данная задача решается посредством использования широкого кольцевого усилительного конструктивного элемента.

Более точно, данная задача решается посредством шины, содержащей:

два борта, предназначенные для входа в контакт с монтажным ободом, причем каждый борт содержит, по меньшей мере, один кольцевой усилительный конструктивный элемент;

две боковины, проходящие от бортов в радиальном направлении наружу, при этом две боковины сходятся в коронной зоне, содержащей усилитель коронной зоны, поверх которого расположен протектор; и

по меньшей мере, один каркасный усилитель, проходящий от бортов через боковины до коронной зоны, причем каркасный усилитель содержит множество каркасных усилительных элементов и закреплен в двух бортах посредством охватывания им кольцевого усилительного конструктивного элемента для образования в каждом борту основной части и охватывающей части, при этом каждая охватывающая часть проходит в радиальном направлении наружу до конца, расположенного на определяемом в радиальном направлении расстоянии DRR от самой близкой к центру точки кольцевого усилительного конструктивного элемента борта, причем определяемое в радиальном направлении расстояние DRR больше или равно 7% и меньше или равно 85% (и предпочтительно больше или равно 10% и меньше или равно 20%) от высоты Н профиля шины в радиальном направлении.

Каждый борт содержит наполнительный шнур борта, при этом наполнительный шнур борта расположен в радиальном направлении снаружи от кольцевого усилительного конструктивного элемента и по меньшей мере частично между основной частью и охватывающей частью каркасного усилителя, при этом наполнительный шнур борта проходит в радиальном направлении наружу от самой близкой к центру в радиальном направлении точки кольцевого усилительного конструктивного элемента борта на определяемом в радиальном направлении расстоянии DRB от самой близкой к центру точки, при этом определяемое в радиальном направлении расстояние DRB меньше или равно 20% от высоты Н профиля шины в радиальном направлении. Как хорошо известно специалистам в данной области техники, целесообразно поддерживать определенную разницу (как правило, 5 мм) между DRR и DRB для избежания негативного воздействия на усталостную долговечность шины.

Каждый борт дополнительно содержит наружную ленту, расположенную в аксиальном направлении снаружи от каркасного усилителя и наполнительного шнура борта, при этом каждая наружная лента проходит между радиально внутренним концом наружной ленты и радиально наружным концом наружной ленты, при этом радиально внутренний конец наружной ленты расположен на расстоянии DRI от самой близкой к центру в радиальном направлении точки кольцевого усилительного конструктивного элемента борта, при этом определяемое в радиальном направлении расстояние DRI меньше или равно 20% от высоты Н профиля шины в радиальном направлении, при этом радиально наружный конец наружной ленты расположен на расстоянии DRL от самой близкой к центру в радиальном направлении точки кольцевого усилительного конструктивного элемента борта, при этом определяемое в радиальном направлении расстояние DRL больше или равно 25% (и предпочтительно больше или равно 40%) и меньше или равно 50% (и предпочтительно меньше или равно 45%) от высоты Н профиля шины в радиальном направлении.

Наполнительный шнур борта и наружная лента изготовлены из резиновой смеси, которая имеет модуль G' упругости, меньший или равный 15 МПа, и модуль G” вязкости, такой что

G”[МПа]≤0,2·G'[МПа]-0,2 МПа,

при этом модули упругости и вязкости измерены при 23°С.

Комплект, образуемый наполнительным шнуром борта и наружной лентой, имеет толщину Е(r), при этом данная толщина соответствует длине зоны пересечения направления, перпендикулярного основной части каркасного усилителя, с данным комплектом, при этом r обозначает расстояние, отделяющее точку пересечения направления, перпендикулярного к основной части каркасного усилителя, от самой близкой к центру в радиальном направлении точки кольцевого усилительного конструктивного элемента, при этом толщина Е(r) изменяется в зависимости от расстояния r так, что в диапазоне расстояний r, составляющих от 25 до 45% от высоты Н профиля шины в радиальном направлении, изменение толщины меньше или равно - 0,25 мм/мм (и предпочтительно меньше или равно - 0,3 мм/мм) на, по меньшей мере, 4% от высоты Н профиля шины.

В одном варианте осуществления изобретения, по меньшей мере, один кольцевой усилительный конструктивный элемент имеет максимальную ширину DE в аксиальном направлении, такую что отношение , в котором E(r)_max - максимальное значение толщины Е(r), меньше или равно 10% (и предпочтительно меньше или равно 7%). Само собой разумеется, в том случае, когда, по меньшей мере, один кольцевой усилительный конструктивный элемент образован из комплекта нитей, рассматривается именно максимальная ширина DE комплекта в аксиальном направлении.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг.1 показывает шину в соответствии с предшествующим уровнем техники.

Фиг.2 показывает частичный вид в перспективе шины в соответствии с предшествующим уровнем техники.

Фиг.3 показывает в радиальном сечении одну четвертую часть шины в соответствии с предшествующим уровнем техники.

Фиг.4 иллюстрирует, как определяется высота Н профиля шины.

Фиг.5 и 6 иллюстрируют, как определяется толщина комплекта, образуемого наполнительным шнуром борта и наружной лентой.

Фиг.7 показывает в радиальном сечении часть шины в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения.

Фиг.8 и 9 показывают толщину комплекта, образуемого наполнительным шнуром борта и наружной лентой, для шины в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

При использовании термина «радиальный» целесообразно провести различие между несколькими разными значениями, в которых специалист в данной области техники использует данное слово. Во-первых, термин относится к радиусу шины. Именно в данном смысле утверждается, что точка Р1 является «внутренней в радиальном направлении» по отношению к точке Р2 (или находится «в радиальном направлении внутри по отношению к» точке Р2), если она расположена ближе к оси вращения шины, чем точка Р2. Напротив, утверждается, что точка Р3 является «наружной в радиальном направлении» по отношению к точке Р4 (или находится «в радиальном направлении снаружи по отношению к» точке Р4), если она расположена дальше от оси вращения шины, чем точка Р4. Утверждается, что «продвигаются» «в радиальном направлении внутрь (или наружу)», когда «продвигаются» в направлении меньших (или больших) радиусов. Именно в данном значении термин также применяется, когда рассматриваются расстояния в радиальном направлении.

Напротив, утверждается, что нить или усилитель является «радиальной»/«радиальным», когда нить или усилительные элементы усилителя образует/образуют угол, больший или равный 80° и меньший или равный 90°, относительно направления вдоль окружности. Следует отметить, что в данном документе термин «нить» следует понимать в самом широком смысле и что он охватывает нити в виде элементарных нитей, комплексных нитей, кордов, прядей или эквивалентных комплектов независимо от материала, из которого изготовлена нить, или от поверхностной обработки, которой она могла быть подвергнута для того, чтобы способствовать ее соединению с резиной.

В завершение, в данном документе под «радиальным сечением» или «радиальным поперечным сечением» понимается сечение, выполненное в плоскости, содержащей ось вращения шины.

«Аксиальное» направление представляет собой направление, параллельное оси вращения шины. Утверждается, что точка Р5 является «внутренней в аксиальном направлении» по отношению к точке Р6 (или находится «в аксиальном направлении внутри по отношению к» (“точке Р6), если она расположена ближе к средней плоскости шины, чем точка Р6. Напротив, утверждается, что точка Р7 является «наружной в аксиальном направлении» по отношению к точке Р8 (или находится «в аксиальном направлении снаружи по отношению к» точке Р8), если она расположена дальше от средней плоскости шины, чем точка Р8. «Средняя плоскость» шины представляет собой плоскость, которая перпендикулярна к оси вращения шины и которая находится на одинаковом расстоянии от кольцевых усилительных конструктивных элементов каждого борта.

Направление «вдоль окружности» представляет собой направление, которое перпендикулярно как к радиусу шины, так и к аксиальному направлению.

В контексте данного документа термин «резиновая смесь» обозначает резиновую смесь, содержащую, по меньшей мере, эластомер и наполнитель.

Фиг.1 схематически показывает шину 10 в соответствии с предшествующим уровнем техники. Шина 10 содержит коронную зону, содержащую усилитель коронной зоны (не видимый на фиг.1), поверх которого размещен протектор 40, две боковины 30, проходящие от коронной зоны в радиальном направлении внутрь, и два борта 20, расположенные в радиальном направлении внутри по отношению к боковинам 30.

Фиг.2 схематически показывает частичный вид в перспективе другой шины 10 в соответствии с предшествующим уровнем техники и иллюстрирует различные компоненты шины. Шина 10 содержит каркасный усилитель 60, состоящий из нитей 61, покрытых резиновой смесью, и два борта 20, каждый из которых содержит кольцевые усилительные конструктивные элементы 70, которые обеспечивают удерживание шины 10 на ободе (непоказанном). Каркасный усилитель 60 закреплен в каждом из бортов 20. Шина 10 дополнительно содержит усилитель коронной зоны, содержащий два слоя 80 и 90. Каждый из слоев 80 и 90 усилен/армирован нитевидными усилительными элементами 81 и 91, которые параллельны в каждом слое и перекрещиваются при переходе от одного слоя к следующему, образуя углы, находящиеся в интервале между 10° и 70°, относительно направления вдоль окружности. Шина также содержит окружной усилитель 100, расположенный в радиальном направлении снаружи по отношению к усилителю коронной зоны, при этом данный окружной усилитель 100 образован из усилительных элементов 101, ориентированных в направлении вдоль окружности и намотанных по спирали. Протектор 40 наложен на окружной усилитель 100; при этом именно данный протектор 40 обеспечивает контакт между шиной 10 и дорогой. Показанная шина 10 представляет собой «бескамерную» шину, она содержит «внутренний герметизирующий слой» 50, образованный из резиновой смеси, непроницаемой по отношению к газу для накачивания, и закрывающий внутреннюю поверхность шины.

Фиг.3 схематически показывает в радиальном сечении одну четвертую часть шины 10 в соответствии с предшествующим уровнем техники. Шина 10 содержит два борта 20, предназначенные для ввода в контакт с монтажным ободом (непоказанным), при этом каждый борт 20 содержит кольцевой усилительный конструктивный элемент, в данном случае бортовую проволоку 70. Две боковины 30 проходят от бортов 20 в радиальном направлении наружу и сходятся в коронной зоне 25, содержащей усилитель коронной зоны, который образован из первого слоя усилительных элементов 80 и второго слоя усилительных элементов 90 и поверх которого в радиальном направлении расположен протектор 40. Каждый слой усилительных элементов содержит нитевидные усилительные элементы, покрытые связующим, образованным из резиновой смеси. Усилительные элементы в каждом слое усилительных элементов, по существу, параллельны друг другу; усилительные элементы в двух слоях перекрещиваются при переходе от одного слоя к другому под углом, составляющим приблизительно 20°, как хорошо известно специалистам в области радиальных шин.

Шина 10 дополнительно содержит каркасный усилитель 60, который проходит от бортов 20 через боковины 30 до коронной зоны 25. Данный каркасный усилитель 60 в данном случае содержит нитевидные усилительные элементы, направленные, по существу, в радиальном направлении, что означает, что они образуют угол относительно направления вдоль окружности, который больше или равен 65° и меньше или равен 90°.

Каркасный усилитель 60 содержит множество каркасных усилительных элементов и закреплен в двух бортах 20 посредством охватывания бортовой проволоки 70 таким образом, чтобы образовать в каждом борту основную часть 62 и охватывающую часть 63. Охватывающая часть проходит в радиальном направлении наружу до конца 64, который находится на определяемом в радиальном направлении расстоянии DRR от самой близкой к центру в радиальном направлении точки 71 кольцевого усилительного конструктивного элемента борта, при этом определяемое в радиальном направлении расстояние DRR в данном случае равно 22% от высоты Н профиля шины в радиальном направлении.

«Высота Н профиля шины в радиальном направлении» определяется как определяемое в радиальном направлении расстояние между самой близкой к центру в радиальном направлении точкой 71 кольцевого усилительного конструктивного элемента 70 борта 20 и точкой 41 (фиг.4), которая является самой дальней от центра в радиальном направлении точкой протектора 40, когда шина 10 смонтирована на монтажном ободе 5 (фиг.4) и накачана до ее рабочего давления.

Каждый борт содержит наполнительный шнур 110 борта, при этом наполнительный шнур борта расположен в радиальном направлении снаружи по отношению к бортовой проволоке 70 и, по меньшей мере частично, между основной частью 62 и охватывающей частью 63 каркасного усилителя 60.

Наполнительный шнур 110 борта проходит в радиальном направлении наружу от самой близкой к центру в радиальном направлении точки 71 кольцевого усилительного конструктивного элемента борта на определяемом в радиальном направлении расстоянии DRB от указанной точки 71, при этом определяемое в радиальном направлении расстояние DRB больше или равно 20% от высоты Н профиля шины в радиальном направлении. В данном конкретном примере наполнительный шнур 110 борта проходит до экваториальной линии шины. В контексте настоящего документа под «экваториальной линией» шины понимается определяемая в радиальном направлении высота точки, соответствующей наиболее расширенной в аксиальном направлении зоне каркасного усилителя. В радиальном сечении шины экваториальная линия имеет вид проходящей в аксиальном направлении, прямой линии, проходящей через точки, в которых каркасный усилитель имеет наибольшую ширину в аксиальном направлении, когда шина установлена на ободе и накачана. В том случае, когда каркасный усилитель достигает данной наибольшей ширины в аксиальном направлении в ряде точек, считается, что именно определяемая в радиальном направлении высота точки, ближайшая к половине Н/2 высоты профиля шины, определяет положение экваториальной линии шины. Экваториальную линию, определенную таким образом, не следует путать со средней плоскостью 130 шины, которая также иногда известна как «экватор» из документов по предшествующему уровню техники.

Внутренняя поверхность шины 10 покрыта внутренним герметизирующим слоем 50.

Также известной практикой является выполнение наружной ленты 120, расположенной в аксиальном направлении снаружи от каркасного усилителя и наполнительного шнура борта, как в шине, показанной на фиг.5. Каждая наружная лента 120 проходит в радиальном направлении между радиально внутренним концом 121 наружной ленты 120 и радиально наружным концом 122 наружной ленты 120. Радиально внутренний конец 121 наружной ленты 120 находится на определяемом в радиальном направлении расстоянии DRI от самой близкой к центру в радиальном направлении точки 71 кольцевого усилительного конструктивного элемента 70 борта, при этом расстояние DRI меньше или равно 20% от высоты Н профиля шины в радиальном направлении. Радиально наружный конец 122 наружной ленты 120 находится на определяемом в радиальном направлении расстоянии DRL от самой близкой к центру в радиальном направлении точки 71 кольцевого усилительного конструктивного элемента 70 борта, при этом определяемое в радиальном направлении расстояние DRL больше или равно 25% (и предпочтительно больше или равно 40%) и меньше или равно 50% (и предпочтительно меньше или равно 45%) от высоты Н профиля шины в радиальном направлении.

Традиционно для образования наполнительного шнура 110 борта и наружной ленты 120 использовали резиновые смеси, которые имеют модуль G' упругости, больший или равный 40 МПа, и модуль G” вязкости, составляющий от 9 до 10 МПа.

В данном документе термины «модуль G' упругости» и «модуль G” вязкости» обозначают динамические характеристики, хорошо известные специалистам в данной области техники. Данные характеристики измеряются на анализаторе вязкости типа Metravib VA4000 на образцах для испытаний, отформованных из сырых невулканизованных резиновых смесей, или на образцах для испытаний, соединенных вместе и образованных из вулканизованных резиновых смесей. Используются образцы для испытаний, такие как описанные в стандарте ASTM D 5992 - 96 (Американское общество по испытанию материалов) (версия, опубликованная в сентябре 2006 г., но исходно утвержденная в 1996 г.) на фиг.Х2.1 (методика с круглыми образцами). Диаметр d образцов для испытаний составляет 10 мм (так что, следовательно, образец для испытаний имеет круглое поперечное сечение площадью 78,5 мм²), толщина L каждой из частей из резиновой смеси составляет 2 мм, что дает отношение d/L, равное 5 (в отличие от стандарта ISO 2856 (Международная организация по стандартизации), упомянутого в абзаце Х2.4 стандарта ASTM, который рекомендует значение d/L, равное 2).

Регистрируют реакцию образца для испытаний, образованного из вулканизованной резиновой смеси и подвергнутого воздействию знакопеременной периодической нагрузки при знакопеременном простом сдвиге с частотой 10 Гц и при стабилизированной температуре, составляющей 23°С. Образец для испытаний нагружают симметрично относительно его положения равновесия. Амплитуда варьирующейся деформации изменяется в интервале от 0,1% до 50% (в «исходящем» цикле) и затем в интервале от 50% до 0,1% (в цикле возврата). Результат, который используется, - это динамический модуль (G') упругости при сдвиге и модуль (G”) вязкости при сдвиге при 10%-ной деформации в цикле возврата.

Для уменьшения сопротивления качению в документе WO 2010/072736 предложено изготавливать наружную ленту и, возможно, также наполнительный шнур борта из резиновой смеси, которая имеет модуль G' упругости, меньший или равный 15 МПа, и модуль G” вязкости, такой что

G”[МПа]≤0,2·G'[МПа]-0,2 МПа.

В таблице приведены два примера подобных резиновых смесей. Состав приведен в частях на 100 частей каучука (phr - “per hundred rubber”), то есть в весовых частях на 100 весовых частей каучука. Также указаны соответствующие динамические модули.

Компоненты в частях на 100 частей каучука	Смесь 1	Смесь 2
NR [1]	100	100
N 330
N 990	85	85
Графит	40
Парафиновое масло
Антиоксидант (6PPD) [2]	2	2
Нафтенат кобальта	3	3
Стеариновая кислота	1	1
ZnO	7	7
Фенолформальдегидная смола
Отвердитель
Сера	7	7
Ускоритель (TBBS) [3]	1	1
G'	5	2
G”	0,8	0,2

Примечания к таблице:

[1] Натуральный каучук

[2] N-(1,3-диметилбутил)-N'-фенил-р-фенилендиамин

[3] N-трет-бутил-2-бензотиазилсульфонамид

Резиновая смесь предпочтительно базируется на, по меньшей мере, одном диеновом эластомере, активном наполнителе и системе для сшивания резиновой смеси.

Под «диеновым» эластомером (термин используется как взаимозаменяемый с термином «каучук») известным образом понимается эластомер, полученный, по меньшей мере частично, (то есть гомополимер или сополимер) из диеновых мономеров, то есть мономеров, которые имеют две углерод-углеродные двойные связи, которые могут быть или не быть сопряженными связями. Используемый диеновый эластомер предпочтительно выбран из группы, состоящей из полибутадиенов (бутилкаучуков - BR), натурального каучука (NR), синтетических полиизопренов (изопреновых каучуков - IR), сополимеров бутадиена и стирола (бутадиенстирольных каучуков - SBR), сополимеров изопрена и бутадиена (бутадиенизопреновых каучуков - BIR), сополимеров изопрена и стирола (изопренстирольных каучуков - SIR), сополимеров изопрена, бутадиена и стирола (бутадиенизопренстирольных каучуков - SBIR) и смесей данных эластомеров.

В одном предпочтительном варианте осуществления используется «изопреновый» эластомер, то есть гомополимер или сополимер изопрена или, другими словами, диеновый эластомер, выбранный из группы, состоящей из натурального каучука (NR), синтетических полиизопренов (изопреновых каучуков - IR), различных сополимеров изопрена и смесей данных эластомеров.

Изопреновый эластомер предпочтительно представляет собой натуральный каучук или синтетический полиизопрен цис-1,4-типа. Из синтетических полиизопренов предпочтительно используются полиизопрены, которые имеют содержание (в молярных процентах) цис-1,4-связей, превышающее 90%, более предпочтительно превышающее 98%. В соответствии с другими предпочтительными вариантами осуществления диеновый эластомер может состоять, полностью или частично, из какого-либо другого диенового эластомера, например, такого как эластомер на основе бутадиенстирольного каучука (SBR) (бутадиенстирольного каучука эмульсионной полимеризации (E-SBR) или бутадиенстирольного каучука, полученного полимеризацией в растворе (S-SBR)), используемого или в виде смеси с другим эластомером, например, типа бутилкаучука (BR), или используемого сам по себе.

Резиновая смесь также может содержать все или некоторые из добавок, обычно используемых в каучуковых матрицах, предназначенных для изготовления шин, например, такие как активные наполнители, такие как углеродная сажа или неорганические наполнители, такие как диоксид кремния, связующие вещества для неорганических наполнителей, противостарители, антиоксиданты, пластификаторы или масла для наполнения, независимо от того, являются ли масла для наполнения маслами ароматического или неароматического типа (в особенности, масла, которые являются очень слабо ароматическими или неароматическими, например, нафтенового или парафинового типа, с высокой или предпочтительно низкой вязкостью, масла MES (на основе среднеэкструдированных сольватов) или TDAE (на основе обработанных дистиллятных ароматических экстрактов), пластифицирующие смолы с высокой температурой T_g стеклования, превышающей 30°С), вещества для улучшения технологических свойств, которые облегчают обработку смесей в исходном состоянии, смолы, которые повышают клейкость, система для сшивания резиновой смеси или на основе серы, или на основе доноров серы и/или пероксида, ускорители, активаторы вулканизации или замедлители подвулканизации, препятствующие перевулканизации (необратимому ухудшению свойств вулканизата) средства, акцепторы и доноры метилена, например, такие как НМТ (гексаметилентетрамин) или Н3М (гексаметоксиметилмеламин), смоляные усиливающие наполнители (такие как резорцин или бисмалеимид), известные способствующие слипанию системы типа солей металлов, например в особенности соли кобальта или никеля.

Смеси образуют в соответствующих смесителях посредством использования двух последовательных фаз изготовления, хорошо известных специалистам в данной области техники: первой фазы термомеханического замешивания или термомеханической обработки (так называемой «непроизводящей» фазы), выполняемой при высокой температуре до максимальной температуры, составляющей от 110°С до 190°С, предпочтительно от 130°С до 180°С, за которой следует вторая фаза механической обработки (так называемая «производящая» фаза) при более низкой температуре, как правило, составляющей менее 110°С, при этом во время указанной финишной фазы вводится система для сшивания резиновой смеси/вулканизующая группа.

В качестве примера «непроизводящую» фазу выполняют на одной термомеханической стадии с продолжительностью несколько минут (например, от 2 до 10 мин), в течение которой все необходимые основные компоненты вместе с другими добавками за исключением сшивающей или вулканизующей группы вводят в соответствующий смеситель, такой как обычный закрытый резиносмеситель. После охлаждения смеси, полученной таким образом, вулканизующую группу вводят затем в открытый резиносмеситель, такой как мельница открытого типа, в котором поддерживают низкую температуру (например, от 30°С до 100°С). После этого все смешивают (во время производящей фазы) в течение нескольких минут (например, от 5 до 15 мин).

Конечную смесь, полученную таким образом, затем подвергают каландрованию, например раскатывают в виде листа или пластины, для определения характеристик или в альтернативном варианте подвергают экструзии для образования наружной ленты, используемой в шине в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения.

Затем вулканизация (или отверждение) может быть выполнена известным образом при температуре, как правило, составляющей от 130°С до 200°С, предпочтительно под давлением в течение достаточно длительного времени, которое может варьироваться, например, от 5 до 90 мин в зависимости, в частности, от температуры вулканизации, от принятой вулканизующей группы и от динамики вулканизации рассматриваемой смеси.

Состав резиновой смеси, используемой для наполнительного шнура борта может быть идентичным составу резиновой смеси, которая образует наружную ленту, за исключением добавления солей кобальта для того, чтобы способствовать адгезии между наполнительным шнуром борта и бортовой проволокой, как хорошо известно специалистам в данной области техники.

В документе WO 2010/072736 также предлагается предпочтительная геометрия борта. Рассмотрим толщину E(r) комплекта, образованного наполнительным шнуром борта и наружной лентой, в радиальном поперечном сечении. Фиг.5 и 6 иллюстрируют то, как определяется толщина Е(r). Фиг.6 представляет собой увеличенное изображение зоны, содержащейся в пределах прямоугольника 200 на фиг.5. Если рассмотреть зону сопряжения/поверхность контакта между основной частью 62 каркасного усилителя 60 и наполнительным шнуром 110 борта, то видно, что каждая точка на данной поверхности контакта находится на расстоянии r от самой близкой к центру в радиальном направлении точки 71 кольцевого усилительного конструктивного элемента 70. Если имеются несколько самых близких к центру в радиальном направлении точек кольцевого усилительного конструктивного элемента, то любая одна из данных точек выбирается в качестве начальной точки. Для заданного расстояния r₀ соответствующую точку 65 поверхности контакта получают посредством вычерчивания окружности 140 с радиусом r₀ вокруг самой близкой к центру в радиальном направлении точки 71 кольцевого усилительного конструктивного элемента 70, как было показано на фиг.5. Далее проводят направление 150, которое перпендикулярно к основной части 62 каркасного усилителя 60 и которое проходит через точку 65 поверхности контакта. Толщина Е(r₀) соответствует длине зоны пересечения направления 150 с комплектом, образуемым наполнительным шнуром борта и наружной лентой. Толщина охватывающей части 63 не принимается во внимание, если направление 150 пересекается с ней.

Фиг.6 также показывает максимальную толщину E(r)_max комплекта, образованного наполнительным шнуром борта и наружной лентой. В данном случае отношение , где DE - максимальная ширина бортовой проволоки 70 в аксиальном направлении (фиг.5), равно 18%.

Фиг.7 показывает в радиальном сечении часть шины в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения. Борт отличается от шины по предшествующему уровню техники по определяемой в аксиальном направлении ширине DE бортовой проволоки 70. Данная ширина выбрана такой, что отношение меньше или равно 10%. В данном конкретном случае данное отношение составляет 9%. Кроме того, определяемая в радиальном направлении высота DRR составляет 13% от высоты Н профиля шины в радиальном направлении, и определяемая в радиальном направлении высота DRB составляет 19% от высоты Н профиля шины в радиальном направлении.

Изобретение не ограничено одним определенным типом бортовой проволоки. Оно может быть реализовано при использовании бортовых проволок с оплеткой, но также может быть реализовано при использовании «сердечников бортов», в которых используется проволока круглого сечения (подобная раскрытой в качестве примера в документе СА 2026024) или проволока квадратного сечения (в документе US 3949800 представлен один пример этого) и которые образованы из отдельной проволоки или пряди, покрытой резиной, намотанной по спирали с прилегающими витками, наложенными друг на друга, при этом множество наложенных друг на друга слоев образуют бесконечный усилительный кольцевой элемент с многоугольным поперечным сечением. Было доказано, что применение бортовых проволок, подобных раскрытым в документе WO 01/54929 и, более точно, с конструкцией 3-4-3-2 является особенно предпочтительным, поскольку это позволяет создать проволоку с достаточными характеристиками без какого-либо ненужного увеличения массы.

Фиг.8 показывает толщину Е в зависимости от расстояния r для шины, показанной на фиг.7. Изменение V ее толщины (то есть функция ) в зависимости от радиуса r показано на фиг.9. Можно видеть, что толщина Е(r) изменяется в зависимости от расстояния r так, что в диапазоне расстояний r, составляющих от 25 до 45% от высоты Н профиля шины, изменение толщины меньше или равно - 0,25 мм/мм на приблизительно 11% от высоты Н профиля шины и равно - 0,3 мм/мм на приблизительно 4% от высоты Н профиля шины.

Заявитель провел сравнительные испытания для шин с размером 235/65 R 17. Шину с бортом, подобным показанному на фиг.5, сравнивали с шиной с бортом, подобным показанному на фиг.7. Две шины имели одинаковую жесткость при движении на повороте, но сопротивление качению у шины в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения было на 5% ниже. Еще более важно то, что шина в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения обеспечила возможность повышения производительности при изготовлении (увеличения числа соответствующих требованиям шин, изготовленных в единицу времени) приблизительно на 15% по сравнению с шиной по предшествующему уровню техники. Не было отмечено никакой разницы с точки зрения усталостной долговечности шины.

1. Шина, содержащая:
два борта (20), предназначенные для контактирования с монтажным ободом (5), при этом каждый борт содержит, по меньшей мере, один кольцевой усилительный конструктивный элемент (70);
две боковины (30), проходящие от бортов в радиальном направлении наружу, при этом две боковины сходятся в коронной зоне, содержащей усилитель (80, 90, 100) коронной зоны, поверх которого расположен протектор (40); и
по меньшей мере, один каркасный усилитель (60), проходящий от бортов через боковины до коронной зоны, причем каркасный усилитель содержит множество каркасных усилительных элементов и закреплен в двух бортах посредством охватывания им кольцевого усилительного конструктивного элемента для образования в каждом борту основной части (62) и охватывающей части (63), при этом каждая охватывающая часть проходит в радиальном направлении наружу до конца (64), расположенного на расстоянии DRR в радиальном направлении от самой близкой к центру точки (71) кольцевого усилительного конструктивного элемента борта, причем указанное расстояние DRR больше или равно 7% и меньше или равно 85% от высоты Н профиля шины в радиальном направлении;
при этом каждый борт содержит наполнительный шнур (110) борта, причем наполнительный шнур борта расположен в радиальном направлении снаружи от кольцевого усилительного конструктивного элемента и по меньшей мере частично между основной частью и охватывающей частью каркасного усилителя, при этом наполнительный шнур борта проходит в радиальном направлении наружу от самой близкой к центру в радиальном направлении точки (71) кольцевого усилительного конструктивного элемента борта на расстоянии DRB в радиальном направлении от указанной точки, причем указанное расстояние DRB меньше или равно 20% от высоты Н профиля шины в радиальном направлении;
при этом каждый борт дополнительно содержит наружную ленту (120), расположенную в аксиальном направлении снаружи от каркасного усилителя и от наполнительного шнура борта, причем каждая наружная лента проходит в радиальном направлении между радиально внутренним концом (121) наружной ленты и радиально наружным концом (122) наружной ленты, причем радиально внутренний конец (121) наружной ленты расположен на расстоянии DRI от самой близкой к центру в радиальном направлении точки (71) кольцевого усилительного конструктивного элемента борта, причем определяемое в радиальном направлении расстояние DRI меньше или равно 20% от высоты Н профиля шины в радиальном направлении, причем радиально наружный конец (122) наружной ленты расположен на расстоянии DRL от самой близкой к центру в радиальном направлении точки (71) кольцевого усилительного конструктивного элемента борта, причем определяемое в радиальном направлении расстояние DRL больше или равно 25% от высоты Н профиля шины в радиальном направлении;
при этом наполнительный шнур (110) борта и наружная лента (120) изготовлены из резиновой смеси, которая имеет модуль G' упругости, меньший или равный 15 МПа, и модуль G” вязкости, такой что
G”[МПа]≤0,2·G'[МПа]-0,2 МПа,
причем модули упругости и вязкости измерены при 23°С;
при этом комплект, образуемый наполнительным шнуром (110) борта и наружной лентой (120), имеет толщину Е(r), которая соответствует длине зоны пересечения направления (150), перпендикулярного к основной части (62) каркасного усилителя, с указанным комплектом, причем r обозначает расстояние, отделяющее точку пересечения указанного направления (150), перпендикулярного основной части (62) каркасного усилителя, от самой близкой к центру в радиальном направлении точки (71) кольцевого усилительного конструктивного элемента, при этом толщина Е(r) изменяется в зависимости от расстояния r так, что в диапазоне расстояний r, составляющих от 25 до 45% от высоты Н профиля шины, изменение толщины меньше или равно - 0,25 мм/мм на, по меньшей мере, 4% от высоты Н профиля шины,
причем указанный, по меньшей мере, один кольцевой усилительный конструктивный элемент имеет максимальную ширину DE в аксиальном направлении, такую что отношение
,
где E(r)_max - максимальное значение толщины Е(r), меньше или равно 10%.

2. Шина по п.1, в которой определяемое в радиальном направлении расстояние DRR больше или равно 10% и меньше или равно 20% от высоты Н профиля шины в радиальном направлении.

3. Шина по п.1, в которой определяемое в радиальном направлении расстояние DRL между радиально наружным концом (122) наружной ленты (120) и самой близкой к центру в радиальном направлении точкой (71) кольцевого усилительного конструктивного элемента (70) борта больше или равно 40% от высоты Н профиля шины в радиальном направлении.

4. Шина по п.1, в которой определяемое в радиальном направлении расстояние DRL между радиально наружным концом (122) наружной ленты (120) и самой близкой к центру в радиальном направлении точкой (71) кольцевого усилительного конструктивного элемента (70) борта меньше или равно 45% от высоты Н профиля шины в радиальном направлении.

5. Шина по п.1, в которой в диапазоне расстояний r, составляющих от 25 до 45% от высоты Н профиля шины, изменение толщины меньше или равно - 0,3 мм/мм на, по меньшей мере, 4% от высоты Н профиля шины.

6. Шина по п.1, в которой отношение меньше или равно 7%.