EA015374B1

EA015374B1 - Шина для большегрузных транспортных средств

Info

Publication number: EA015374B1
Application number: EA200971054A
Authority: EA
Inventors: Ален Доминго; Филипп Джонсон
Original assignee: Сосьете Де Текноложи Мишлен; Мишлен Решерш Э Текник С.А.
Priority date: 2007-05-14
Filing date: 2008-05-13
Publication date: 2011-08-30
Also published as: CN101678719B; US9102200B2; WO2008141978A1; BRPI0811591A8; JP2010526714A; BRPI0811591A2; EA200971054A1; FR2916159B1; EP2162300B1; FR2916159A1; CN101678719A; EP2162300A1; JP5143893B2; US20100243122A1

Abstract

Изобретение относится к шине, содержащей по меньшей мере два рабочих слоя и по меньшей мере один слой окружных армирующих элементов. В соответствии с изобретением слой окружных армирующих элементов состоит по меньшей мере из центральной части и двух частей, внешних в осевом направлении, при этом модуль упругости резиновой смеси, которой покрыты окружные армирующие элементы центральной части, меньше модуля упругости резиновой смеси, которой покрыты окружные армирующие элементы частей, являющихся внешними в осевом направлении.

Description

Данное изобретение относится к шине с упрочняющим радиальным каркасом и, более конкретно, к шине, предназначенной для установки на транспортных средствах, которые перевозят тяжелые грузы и перемещаются при длительно поддерживаемых скоростях, таких как, например, грузовые автомобили, тягачи, прицепы или междугородные автобусы.

Упрочняющая структура или арматура для шин, в частности шин для транспортных средств большой грузоподъемности, в настоящее время и в большинстве случаев изготавливается из пакета одного или нескольких слоев, обычно называемых каркасными слоями, слоями короны и т.д. Это присваивание названий упрочняющим структурам происходит от способа изготовления, который включает создание партий полуфабрикатов в виде слоев, снабженных нитевидными армирующими элементами, часто продольными, которые затем собираются или располагаются один на другом, чтобы образовать собранную, но не вулканизованную шину. Слои изготавливают плоскими, имеющими значительные размеры, и затем разрезают в соответствии с размерами требуемого продукта. Слои также первоначально собирают, по существу, плоскими. Собранную таким образом, но не вулканизованную шину затем формуют, чтобы придать тороидальный профиль, типичный для шин. Отделочные полуфабрикаты затем накладывают на собранную, но не вулканизованную шину, чтобы получить продукт, готовый к вулканизации.

Обычный способ, подобный этому, включает, особенно на этапе изготовления шины перед ее вулканизацией, применение анкерного элемента (обычно бортовой проволоки), который используется для крепления или поддержки упрочняющего каркаса в бортовой области шины. Соответственно, для такого способа часть всех слоев, которые образуют упрочняющий каркас (или лишь некоторых из них), отгибают назад вокруг бортовой проволоки, расположенной в борте шины. Тем самым закрепляют упрочняющий каркас в борте.

Широкое применение этого обычного способа в промышленности, несмотря на наличие многочисленных вариаций в том, каким образом слои создаются и собираются, привело специалистов в данной области к использованию терминологии, основанной на данном способе; соответственно данная терминология, включающая, в частности, термины слои, каркас, бортовая проволока, формование, обычно используется, чтобы обозначать переход от плоского профиля к тороидальному профилю и т.д.

В настоящее время имеются шины, которые, строго говоря, не имеют слоев или бортовых проволок, как это понимается в соответствии с представленными выше определениями. Например, документ ЕР 0582196 описывает шины, изготовленные без применения полуфабрикатов в виде слоев. Например, армирующие элементы различных упрочняющих структур накладываются непосредственно на смежные слои резиновых смесей, которые все накладываются в виде последовательных слоев на тороидальный сердечник, форма которого непосредственным образом обусловливает профиль, подобный конечному профилю изготавливаемой шины. Соответственно, в этом случае больше не присутствуют какие-либо полуфабрикаты, или слои, или бортовые проволоки. Базовые продукты, такие как резиновые смеси и армирующие элементы в виде нитей или волокон, накладываются непосредственно на сердечник. Поскольку этот сердечник имеет тороидальную форму, то больше не требуется формировать шину перед ее вулканизацией таким образом, чтобы изменить плоский профиль на профиль в виде тора.

Кроме того, шины, описанные в этом документе, не используют традиционное отгибание назад слоя каркаса вокруг бортовой проволоки. Этот вид анкеровки заменен компоновкой, в которой окружные нити позиционируются при прилегании к указанной упрочняющей структуре в виде боковой стенки, при этом все они заделаны в крепежную или соединительную резиновую смесь.

Имеются также способы сборки на тороидальном сердечнике, в которых применяют полуфабрикаты, специально сконструированные для быстрого, эффективного и простого размещения на центральном сердечнике. В заключение, также возможно применение гибрида, содержащего как определенные полуфабрикаты для достижения определенных конструкционных аспектов (таких как слои, бортовые проволоки и т.д.), так и другие элементы, создаваемые непосредственным наложением смесей и/или армирующих элементов.

В этом документе для того, чтобы принимать во внимание новейшие технологические достижения как в области производства, так и в области конструирования продуктов, обычные термины, такие как слои, бортовые проволоки и т.д., преимущественно заменены терминами, которые являются нейтральными или независимыми от вида используемого способа. Соответственно, термин упрочняющий каркас или упрочняющая боковая стенка могут обоснованным образом использоваться для обозначения армирующих элементов слоя каркаса в обычном способе, и соответствующие армирующие элементы, обычно используемые для боковых стенок шины, производятся в соответствии со способом, который не включает полуфабрикаты. Термин зона закрепления для ее части может таким же образом просто означать традиционное отгибание назад слоя каркаса вокруг бортовой проволоки в обычном способе, поскольку это может быть сборкой, образованной окружными армирующими элементами, резиновой смесью и смежными упрочняющими частями боковой стенки в нижней части, образованной способом, который включает наложение элементов на тороидальный сердечник.

Как правило, в шинах для транспортных средств большой грузоподъемности упрочняющий каркас закрепляется на каждой стороне в области борта и укрепляется радиальным образом арматурой короны, состоящей по меньшей мере из двух слоев, наложенных один на другой и образованных нитями или кор

- 1 015374 дами, которые параллельны в каждом слое и пересекаются от одного слоя к другому под углами по отношению к направлению вдоль окружности, составляющими от 10 до 45°. Указанные рабочие слои, которые образуют рабочую арматуру, могут также быть покрыты по меньшей мере одним так называемым защитным слоем, сформированным из армирующих элементов, которые являются преимущественно металлическими и растяжимыми, известных как эластичные армирующие элементы. Он может также содержать слой металлических кордов или нитей с низкой растяжимостью, которые образуют угол в интервале от 45 до 90° по отношению к направлению вдоль окружности, этот слой, известный как пояс жесткости, расположен радиально между упрочняющим каркасом и первым так называемым рабочим слоем короны, образованным параллельными кордами или нитями при углах самое большее 45° по абсолютной величине. Пояс жесткости образует, по меньшей мере, с указанным рабочим слоем треугольную арматуру, которая при воздействии на него различных напряжений подвергается очень небольшой деформации, и важная роль пояса жесткости заключается в противодействии поперечным сжимающим усилиям, которым все армирующие элементы подвергаются в области короны шины.

В случае шин для большегрузных транспортных средств обычно присутствует единственный защитный слой, и его защитные элементы ориентированы обычно в одном и том же направлении и под одним и тем же углом по абсолютной величине, что и те армирующие элементы, которые являются крайними в радиальном направлении и поэтому прилегают в радиальном направлении к рабочему слою. В случае шин транспортных средств для проведения инженерных работ, которые предназначены для езды по сравнительно неровному грунту, присутствие двух защитных слоев является выгодным, армирующие элементы пересекаются от одного слоя к следующему и армирующие элементы внутреннего в радиальном направлении защитного слоя пересекаются с нерастяжимыми армирующими элементами рабочего слоя, который расположен с внутренней стороны в радиальном направлении и прилегает к указанному внутреннему в радиальном направлении защитному слою.

Корды называются нерастяжимыми, когда указанные корды при воздействии растягивающего усилия, составляющего 10% от разрывного усилия, имеют относительное удлинение самое большее 0,2%.

Корды называются эластичными, когда указанные корды при воздействии растягивающего усилия, равного разрывному усилию, имеют относительное удлинение, равное по меньшей мере 3%, при максимальном касательном модуле упругости менее 150 ГПа.

Окружные армирующие элементы являются армирующими элементами, которые включают углы по отношению к направлению вдоль окружности, находящиеся в интервале от +2,5° до -2,5° вблизи 0°.

Направление вдоль окружности шины или продольное направление является направлением, соответствующим периферии шины и определяемым направлением, в котором шина движется.

Поперечное или осевое направление шины параллельно оси вращения шины.

Радиальное направление является направлением, которое пересекает ось вращения шины и перпендикулярно ей.

Ось вращения шины является осью, вокруг которой она вращается при нормальном использовании. Радиальная или меридиональная плоскость является плоскостью, включающей ось вращения шины. Окружная медианная плоскость или экваториальная плоскость является плоскостью, которая перпендикулярна оси вращения шины и которая разделяет шину на две половины.

Модуль упругости резиновой смеси представляет собой секущий модуль упругости при растяжении, при деформации на 10% и температуре окружающей среды.

В отношении резиновых смесей, измерения модуля выполняются при растягивании, в соответствии с ΑΤΝ0Κ.-ΝΤΤ-46002, сентябрь 1988: номинальный секущий модуль (или условное напряжение, в МПа) измеряется при втором растяжении (т.е. после цикла аккомодации) при 10%-ном удлинении (стандартная температура и гигрометрические условия в соответствии с ΑΓΝ0Β-ΝΕΤ-40101, декабрь 1979).

В отношении металлических нитей или кордов, измерения нагрузки при разрыве (максимальная нагрузка в Н), предела прочности при разрыве (в МПа) и удлинения при разрыве (полное удлинение в %) выполняются при растягивании в соответствии с 180 6892, 1984.

Некоторые современные шины, известные как дорожные шины, предназначены для езды при высокой скорости и на все большие расстояния, в результате улучшений в дорожной сети и расширения сети автомагистралей во всем мире. Хотя все условия, при которых шина может быть названа способной к эксплуатации, обеспечивающей надежным образом увеличение числа пройденных километров, связаны со снижением износом шины, это происходит за счет долговечности шины, особенно долговечности арматуры короны.

Проблема заключается в том, что имеются напряжения в арматуре короны и, более конкретно, сдвиговые напряжения между слоями короны, которые проявляются в сочетании с немалым увеличением рабочей температуры на концах слоя короны, самого короткого в осевом направлении, что приводит к появлению и распространению трещин в резине на указанных концах. Такая же проблема имеет место в случае краев двух слоев армирующих элементов, при этом второй из указанных слоев не обязательно прилегает в радиальном направлении к первому слою.

Для улучшения выносливости арматуры короны рассматриваемого вида шин уже применяются ре

- 2 015374 шения, относящиеся к структуре и качеству слоев и/или профилей резиновых смесей, которые размещаются между и/или вокруг концов слоев и, более конкретно, концов слоя, наиболее короткого в осевом направлении.

Патент ЕК 1389428 для того, чтобы увеличить устойчивость к повреждению резиновой смеси, находящейся вблизи краев арматуры короны, рекомендует применение, в сочетании с низкогистерезисным протектором, резинового профиля, покрывающего, по меньшей мере, стороны и боковые кромки арматуры короны и состоящего из низкогистерезисной резиновой смеси.

Патент ЕК 2222232, чтобы избежать разделения слоев арматуры короны, предлагает нанесение покрытия на концы арматуры в резиновом мате, твердость по Шору А которого отличается от твердости протектора, окружающего указанную арматуру, и выше твердости по Шору А профиля из резиновой смеси, расположенного между краями армирующих слоев короны и упрочняющим каркасом.

Французская заявка ЕК 2728510 предлагает, с одной стороны, размещение между упрочняющим каркасом и рабочим слоем арматуры короны, в радиальном направлении наиболее близким к оси вращения, непрерывного в осевом направлении слоя, образованного нерастяжимыми металлическими кордами, которые образуют угол по меньшей мере 60° по отношению к направлению вдоль окружности и имеют ширину в осевом направлении, по меньшей мере, равную ширине в осевом направлении наиболее короткого рабочего слоя короны, и, с другой стороны, размещение между двумя рабочими слоями короны дополнительного слоя, образованного металлическими элементами, ориентированными, по существу, параллельно направлению вдоль окружности.

Увеличенный срок эксплуатации шин, сконструированных таким образом, при особенно жестких условиях выявил пределы в отношении выносливости этих шин.

Для устранения таких недостатков и увеличения долговечности арматуры короны этих шин предложено объединение с угловыми рабочими слоями короны по меньшей мере одного дополнительного слоя армирующих элементов, по существу параллельных направлению вдоль окружности. Французская заявка \¥О 99/24269, в качестве основной особенности, предполагает на каждой стороне экваториальной плоскости и в качестве непосредственного осевого продолжения дополнительный слой армирующих элементов, по существу, параллельных направлению вдоль окружности, причем два рабочих слоя короны образованы армирующими элементами, которые пересекаются от одного слоя к другому, при совмещении на протяжении заданного расстояния в осевом направлении и последующем разделении профилями из резиновой смеси по меньшей мере на протяжении оставшейся части ширины, общей для указанных двух рабочих слоев.

Слой окружных армирующих элементов обычно состоит по меньшей мере из одного металлического корда, намотанного так, чтобы образовать спираль, расположенную под углом менее 8° по отношению к направлению вдоль окружности. Исходные изготовленные корды покрывают резиновой смесью перед укладкой. Эта резиновая смесь затем проникает в корд под воздействием давления и температуры, когда шина вулканизуется. Нанесение на корды покрытия из резиновой смеси может быть выполнено на промежуточной стадии между изготовлением корда и его размещением для хранения в смотанном виде. Альтернативным видом изготовления является нанесение на корды покрытия из резиновой смеси одновременно с укладкой указанных кордов или, более точно, непосредственно перед укладкой.

Результаты, полученные в отношении долговечности и износа при увеличенном пробеге на высокоскоростных магистралях, являются удовлетворительными. Тем не менее, выяснилось, что те же самые транспортные средства временами вынуждены перемещаться по дорогам или путям, которые не покрыты асфальтом, например, чтобы достичь рабочего места или прибыть на место разгрузки. Езда по этим участкам выполняется при низкой скорости, однако шины, особенно их протекторы, подвергаются воздействию, например, вследствие наличия камней, которые действуют чрезвычайно негативно в отношении износа шины.

Целью данного изобретения является предоставление шин для большегрузных транспортных средств, долговечность и устойчивость к износу которых поддерживается для использования на дорогах, и устойчивость к износу которых улучшена для использования на грунте, который не покрыт асфальтом.

Эта цель достигается, в соответствии с данным изобретением, посредством шины с радиальным упрочняющим каркасом, содержащей арматуру короны, образованную по меньшей мере двумя рабочими слоями короны из нерастяжимых армирующих элементов, пересекающихся от одного слоя к другому под углами от 10 до 45° по отношению к направлению вдоль окружности, которая сама покрыта в радиальном направлении протектором, указанный протектор соединен с двумя бортами посредством двух боковых стенок, арматура короны содержит по меньшей мере один слой окружных армирующих элементов, данный слой окружных армирующих элементов состоит по меньшей мере из центральной части и двух частей, внешних в осевом направлении, при этом модуль упругости резиновой смеси, которой покрыты окружные армирующие элементы центральной части, меньше модуля упругости резиновой смеси, которой покрыты окружные армирующие элементы частей, являющихся внешними в осевом направлении.

- 3 015374

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления данного изобретения модуль упругости резиновой смеси, которой покрыты окружные армирующие элементы центральной части, по меньшей мере на 30% меньше модуля упругости резиновой смеси, которой покрыты окружные армирующие элементы частей, являющихся внешними в осевом направлении.

Предпочтительно модуль упругости резиновой смеси, которой покрыты окружные армирующие элементы центральной части, составляет менее 15 МПа и предпочтительно менее 8 МПа.

Кроме того, более предпочтительно то, что модуль упругости резиновой смеси, которой покрыты окружные армирующие элементы частей, являющихся внешними в осевом направлении, составляет менее 30 МПа и предпочтительно менее 15 МПа.

Чтобы образовать такой слой окружных армирующих элементов, возможно применение различных кордов, покрытых первоначально, или, в качестве варианта, кордов, покрытых при укладке. В последней альтернативной форме варианта осуществления это может быть единичным кордом, покрытым резиновой смесью, которая варьируется, или в качестве варианта возможна полная замена узла для укладки корда, приводящая к укладке различных кордов, имеющих покрытие из разных резиновых смесей.

Шина в соответствии с данным изобретением сохраняет удовлетворительные параметры при пробеге с высокой скоростью по дорогам и также обладает заметно улучшенными по сравнению с известными шинами характеристиками в отношении устойчивости к износу и, более конкретно, в отношении устойчивости к воздействиям.

Авторам изобретения удалось доказать то, что воздействия, которые происходят на местности, не покрытой асфальтом, влияют главным образом на центральную часть протектора шины, поскольку она, по-видимому, всегда наиболее открыта.

При этом в шине, как это определяется в соответствии с данным изобретением, имеет место разупрочнение в радиальном направлении осевой центральной части вследствие, в частности, низкой жесткости окружных армирующих элементов этой центральной зоны шины, которая связана с модулями резиновых смесей, покрывающих окружные армирующие элементы в различных частях в осевом направлении. Это разупрочнение приводит, принимая во внимание полученные результаты, к тому, что протектор поглощает воздействия от помех, таких как камни, присутствующих на грунте, по которому движется транспортное средство.

Жесткость армирующих элементов в центральной части остается достаточной, чтобы предоставить шину с достаточной жесткостью в этой центральной части, так что шина в состоянии противостоять напряжениям, в особенности приложенным во время накачивания или при движении с высокой скоростью, и ограничивать окружное расширение арматуры короны.

В соответствии с выгодной альтернативной формой варианта осуществления данного изобретения слой окружных армирующих элементов имеет ширину в осевом направлении больше чем 0,5x8.

является максимальной шириной шины в осевом направлении шины, когда она установлена на ее рабочем ободе и накачена до рекомендованного давления.

Величины ширины в осевом направлении слоев армирующих элементов измеряются в поперечном сечении шины, и шина поэтому находится в ненакаченном состоянии.

В соответствии с предпочтительной альтернативной формой варианта осуществления данного изобретения ширина в осевом направлении центральной части слоя окружных армирующих элементов больше чем 0,15x8 и меньше чем 0,5x8.

Кроме того, в соответствии с данным изобретением ширина в осевом направлении каждой из внешних в осевом направлении частей слоя окружных армирующих элементов преимущественно составляет менее 0,45x8.

В данном изобретении также преимущественно по меньшей мере один слой, который образует структуру короны, расположен в радиальном направлении под внешним в осевом направлении ребром или структурой, ориентированной в основном в продольном направлении. Этот вариант осуществления, как упоминалось выше, улучшает жесткость указанной структуры.

Преимущественно также слой окружных армирующих элементов расположен в радиальном направлении под внешним в осевом направлении ребром или структурой, ориентированной в основном в продольном направлении.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления данного изобретения по меньшей мере два рабочих слоя короны имеют разную ширину в осевом направлении, при этом разница между шириной в осевом направлении наиболее широкого в осевом направлении рабочего слоя короны и шириной в осевом направлении наименее широкого в осевом направлении рабочего слоя короны находится в интервале от 10 до 30 мм.

Предпочтительно также, что наиболее широкий в осевом направлении рабочий слой короны находится в радиальном направлении с внутренней стороны других рабочих слоев короны.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления данного изобретения слой окружных армирующих элементов расположен в радиальном направлении между двумя рабочими слоями короны.

- 4 015374

Преимущественно также в соответствии с данным изобретением величины ширины в осевом направлении рабочих слоев короны, прилегающих в радиальном направлении к слою окружных армирующих элементов, больше ширины в осевом направлении указанного слоя окружных армирующих элементов и предпочтительно указанные рабочие слои короны, прилегающие к слою окружных армирующих элементов, имеются на каждой стороне экваториальной плоскости и в непосредственном осевом продолжении слоя окружных армирующих элементов совмещены на протяжении ширины в осевом направлении при последующем разделении профилями из резиновой смеси по меньшей мере на протяжении оставшейся части ширины, общей для указанных двух рабочих слоев.

В пределах сущности данного изобретения совмещенные слои являются слоями, соответствующие армирующие элементы которых в радиальном направлении разделены самое большее на 1,5 мм, причем указанная толщина резины измеряется в радиальном направлении между соответствующими верхним и нижним образующими указанных армирующих элементов.

Наличие таких соединений между рабочими слоями короны, прилегающих к слою окружных армирующих элементов, обеспечивает уменьшение воздействия растягивающих напряжений на внешние в осевом направлении окружные элементы, расположенные наиболее близко к месту соединения.

Толщина профилей, разделяющих промежуточные рабочие слои, измеренная по одной прямой с концами рабочего слоя наименьшей ширины, будет равна по меньшей мере 2 мм и предпочтительно больше чем 2,5 мм.

В соответствии с преимущественным вариантом осуществления данного изобретения армирующие элементы по меньшей мере одного слоя окружных армирующих элементов являются металлическими армирующими элементами с секущим модулем при удлинении на 0,7%, находящимся в интервале между 10 и 120 ГПа и максимальным касательным модулем упругости менее 150 ГПа.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления секущий модуль армирующих элементов при удлинении на 0,7% составляет менее 100 ГПа и более 20 ГПа, предпочтительно находится в интервале между 30 и 90 ГПа и более предпочтительно меньше 80 ГПа.

Кроме того, предпочтительно максимальный касательный модуль упругости армирующих элементов составляет менее 130 ГПа и еще предпочтительнее менее 120 ГПа.

Указанные выше модули измеряются по кривой растягивающего напряжения как функции удлинения, определенной при предварительной нагрузке 20 МПа, которая отнесена к поперечному сечению металла армирующего элемента, причем растягивающее напряжение соответствует измеренному натяжению, отнесенному к поперечному сечению металла армирующего элемента.

Модули одинаковых армирующих элементов могут быть измерены по кривой растягивающего напряжения как функции удлинения, определенной при предварительной нагрузке 10 МПа, которая отнесена к общему поперечному сечению армирующего элемента, причем растягивающее напряжение соответствует измеренному натяжению, отнесенному к общему поперечному сечению армирующего элемента. Общее поперечное сечение армирующего элемента представляет собой поперечное сечение составного элемента из металла и резины, при этом резина заметным образом проникает в армирующий элемент во время фазы вулканизации шины.

В соответствии с этой формулировкой общего поперечного сечения армирующего элемента, армирующие элементы частей, являющихся внешними в осевом направлении, и центральной части по меньшей мере одного слоя окружных армирующих элементов являются металлическими армирующими элементами с секущим модулем при удлинении на 0,7%, находящимся в интервале между 5 и 60 ГПа, и максимальном касательном модуле упругости менее 75 ГПа.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления секущий модуль упрочняющих элементов при удлинении на 0,7% составляет менее 50 ГПа и более 10 ГПа, предпочтительно находится в интервале между 15 и 45 ГПа и более предпочтительно меньше 40 ГПа.

Также предпочтительно, что максимальный касательный модуль упругости упрочняющих элементов составляет менее 65 ГПа и более предпочтительно менее 60 ГПа.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления армирующие элементы по меньшей мере одного слоя окружных армирующих элементов являются металлическими армирующими элементами, имеющими кривую растягивающего напряжения как функции относительного удлинения с пологими градиентами для малых растяжений и, по существу, постоянным и крутым градиентом для больших удлинений. Такие армирующие элементы дополнительного слоя обычно известны как бимодульные элементы.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления данного изобретения, по существу, постоянный и крутой градиент проявляется выше относительного удлинения, находящегося в интервале между 0,1 и 0,5%.

Различные характеристики армирующих элементов, указанные выше, измеряются на армирующих элементах, извлеченных из шин.

Более конкретно, армирующими элементами, подходящими для образования по меньшей мере одного слоя окружных армирующих элементов в соответствии с данным изобретением, являются, например, сборки формулы 21.23, конструкция которых представляет собой 3х(0,26+6х0,23) 4.4/6.6 33; этот

- 5 015374 многопроволочный корд сделан из 21 элементарной нити формулы 3х(1+6), с 3 скрученными вместе прядями, каждая из которых состоит из 7 нитей, одной нити, образующей сердцевину диаметром 26/100 мм, и 6 намотанных нитей диаметром 23/100 мм. Корд, такой как этот, имеет секущий модуль при 0,7%, равный 45 ГПа, и максимальный касательный модуль упругости, равный 98 ГПа, при их измерении по кривой растягивающего напряжения как функции удлинения, определенной при предварительной нагрузке 20 МПа, которая отнесена к общему поперечному сечению металла армирующего элемента, где растягивающее напряжение соответствует измеренному натяжению, отнесенному к общему поперечному сечению металла армирующего элемента. На кривой растягивающего напряжения как функции удлинения, определенной при предварительной нагрузке 10 МПа, которая отнесена к общему поперечному сечению армирующего элемента, растягивающее напряжение соответствует измеренному натяжению, отнесенному к общему поперечному сечению армирующего элемента, причем этот корд формулы 21.23 имеет секущий модуль при 0,7%, равный 23 ГПа, и максимальный касательный модуль упругости, равный 49 ГПа.

Аналогичным образом, другим примером армирующих элементов является сборка 1.28, конструкция которой представляет собой 3х(0,32+6х0,28) 6.2/9.3 88. Этот корд имеет секущий модуль при 0,7%, равный 56 ГПа, и максимальный касательный модуль упругости, равный 102 ГПа, при их измерении по кривой растягивающего напряжения как функции удлинения, определенной при предварительной нагрузке 20 МПа, которая отнесена к поперечному сечению металла армирующего элемента, растягивающее напряжение соответствует измеренному натяжению, отнесенному к поперечному сечению металла армирующего элемента. На кривой растягивающего напряжения как функции удлинения, определенной при предварительной нагрузке 10 МПа, которая отнесена к общему поперечному сечению армирующего элемента, растягивающее напряжение соответствует измеренному натяжению, отнесенному к общему поперечному сечению армирующего элемента, причем этот корд формулы 21.28 имеет секущий модуль при 0,7%, равный 27 ГПа, и максимальный касательный модуль упругости, равный 49 ГПа.

Применение таких армирующих элементов по меньшей мере в одном слое окружных армирующих элементов делает возможным, в частности, поддержание удовлетворительной жесткости слоев даже после стадий формования и вулканизации в обычных способах изготовления.

В соответствии со вторым вариантом осуществления данного изобретения окружные армирующие элементы могут быть образованы нерастяжимыми металлическими элементами, нарезанными таким образом, чтобы образовать части, длина которых много короче окружности наименее длинного слоя, однако предпочтительно больше 0,1 от указанной окружности, при этом разрезы между частями смещены в осевом направлении один относительно другого. Также предпочтительно, что модуль упругости при растяжении на единицу ширины дополнительного слоя меньше модуля упругости при растяжении, измеренного при тех же самых условиях для наиболее растяжимого рабочего слоя короны. Такой вариант осуществления, как этот, делает возможным предоставление простым образом слоя окружных армирующих элементов, модуль которого может быть отрегулирован простым образом (посредством выбора расстояния между частями одного и того же ряда), однако, при этом он во всех случаях меньше модуля слоя, состоящего из таких же металлических элементов, являющихся непрерывными, причем модуль дополнительного слоя измеряется на вулканизованном слое разрезанных элементов, извлеченном из шины.

В соответствии с третьим вариантом осуществления данного изобретения окружные армирующие элементы являются волнистыми металлическими армирующими элементами, при этом отношение а/λ амплитуды волны к длине волны составляет самое большее 0,09. Предпочтительно модуль упругости при растяжении на единицу ширины дополнительного слоя меньше модуля упругости при растяжении, измеренного при тех же самых условиях, наиболее растяжимого рабочего слоя короны.

Металлические элементы предпочтительно являются стальными кордами.

В данном изобретении для того, чтобы уменьшить растягивающие напряжения, действующие на внешние в осевом направлении окружные элементы, также угол, образованный армирующими элементами рабочих слоев короны по отношению к направлению вдоль окружности, составляет менее 30° и предпочтительно менее 25°.

В соответствии с выгодной альтернативной формой варианта осуществления данного изобретения рабочие слои короны содержат армирующие элементы, которые пересекаются от одного слоя к другому под углами по отношению к направлению вдоль окружности, которые изменяются вдоль осевого направления, причем указанные углы больше для внешних в осевом направлении краев слоев армирующих элементов по сравнению с углами указанных элементов, измеренными в окружной средней плоскости. Такой вариант осуществления данного изобретения делает возможным увеличение окружной жесткости в определенных зонах и, с другой стороны, ее уменьшение в других зонах исключительно для того, чтобы уменьшить деформацию сжатия упрочняющего каркаса.

Предпочтительный вариант осуществления данного изобретения также заключается в том, что арматура короны дополняется с внешней стороны в радиальном направлении по меньшей мере одним дополнительным слоем, известным как защитный слой, из так называемых эластичных армирующих эле

- 6 015374 ментов, ориентированных по отношению к направлению вдоль окружности под углом, находящемся в интервале между 10 и 45°, и в том самом направлении, что и угол, образованный нерастяжимыми элементами рабочего слоя, прилегающего к дополнительному слою в радиальном направлении.

Защитный слой может иметь ширину в осевом направлении меньше ширины в осевом направлении наименее широкого рабочего слоя. Указанный защитный слой может также иметь ширину в осевом направлении больше ширины в осевом направлении наименее широкого рабочего слоя, так что он перекрывает края наименее широкого рабочего слоя, и, когда наименьшую ширину имеет самый верхний в радиальном направлении слой, так, что он совмещается в виде осевого продолжения дополнительного упрочнения с наиболее широким рабочим слоем короны на протяжении ширины в осевом направлении, чтобы затем с внешней стороны в осевом направлении быть отделенным от указанного наиболее широкого рабочего слоя профилями толщиной по меньшей мере 2 мм. Защитный слой, сформированный эластичными армирующими элементами, может в вышеуказанном случае, с одной стороны, быть отделенным от краев указанного наименее широкого рабочего слоя профилями, толщина которых заметно меньше толщины профилей, разделяющих края двух рабочих слоев, и, с другой стороны, иметь ширину в осевом направлении меньше или больше ширины в осевом направлении наиболее широкого слоя короны.

В соответствии с любым из описанных выше вариантов осуществления данного изобретения арматура короны может также быть дополнена в радиальном направлении с внутренней стороны между упрочняющим каркасом и внутренним в радиальном направлении рабочий слоем, наиболее близким к указанному упрочняющему каркасу, поясом жесткости из нерастяжимых металлических армирующих элементов, изготовленных из стали, которые образуют угол более 60° по отношению к направлению вдоль окружности в том же самом направлении, что и угол, образованный армирующими элементами ближайшего в радиальном направлении слоя упрочняющего каркаса.

Другие детали и преимущества данного изобретения будут ясны в дальнейшем из описания некоторых примерных вариантов осуществления изобретения, со ссылками на фиг. 1-4, на которых показано:

фиг. 1 - схематический вид меридионального сечения шины в соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения;

фиг. 2 - график, иллюстрирующий кривые растягивающего усилия как функции удлинения для разного корда;

фиг. 3 - схематический вид меридионального сечения шины в соответствии со вторым вариантом осуществления изобретения;

фиг. 4 - схематический вид меридионального сечения шины в соответствии с третьим вариантом осуществления изобретения.

Для облегчения понимания фигуры изображены не в масштабе. Фигуры изображают лишь половину вида шины, который продолжается симметрично по отношению к оси XX', представляющей собой окружную среднюю плоскость или экваториальную плоскость шины.

На фиг. 1 шина 1 размера 315/60 В 22.5 имеет соотношение размеров Н/8, равное 0,60, где Н представляет собой высоту шины 1 на ее монтажном ободе, и 8 представляет собой максимальную ширину в осевом направлении. Указанная шина 1 содержит радиальный упрочняющий каркас 2, закрепленный в двух бортах, не изображенных на фигуре. Упрочняющий каркас образован единственным слоем металлических кордов. Этот упрочняющий каркас 2 опоясан арматурой 4 короны, образованной в радиальном направлении от внутренней стороны наружу, первым рабочим слоем 41, образованным неопоясывающими нерастяжимыми металлическими кордами 11.35, которые являются непрерывными на протяжении всей ширины слоя и направлены под углом, равным 18°;

слоем окружных армирующих элементов 42, образованным металлическими кордами из стали 21x28 бимодульного типа, состоящими из трех частей: двух частей 421, являющихся внешними в осевом направлении, и одной центральной части 422;

вторым рабочим слоем 43, образованным неопоясывающими нерастяжимыми металлическими кордами 11.35, которые являются непрерывными на протяжении всей ширины слоя, направлены под углом 26° и пересекаются с металлическими кордами слоя 41;

защитным слоем 44, образованным эластичными металлическими кордами 18x23.

Арматура короны покрыта протектором 6.

Максимальная ширина 8 шины в осевом направлении равна 319 мм.

Ширина в осевом направлении Ь₄₁ первого рабочего слоя 41 равна 260 мм.

Ширина в осевом направлении В₄₃ второго рабочего слоя 43 равна 245 мм. Разность между шириной Ь₄₁ и шириной В₁₃, составляет 15 мм.

Общая ширина в осевом направлении В₁₃ слоя окружных армирующих элементов 42 равна 200 мм, каждая из частей 421, являющихся внешними, имеет ширину в осевом направлении Во в осевом направлении, равную 50 мм и поэтому составляющую менее 45% от 8.

Ширина центральной части В₄₃₃ равна 105 мм.

- 7 015374

Конечный слой короны 44, известный как защитный слой, имеет ширину Ь₄₄, равную 180 мм.

Резиновая смесь, которой покрыты металлические корды из стали 21x28 частей 421, являющихся внешними в осевом направлении, имеет модуль, равный 10 МПа.

Резиновая смесь, которой покрыт металлические корды из стали 21x28 центральной части 422, имеет модуль, равный 5 МПа.

Фиг. 2 иллюстрирует кривые графика, на оси ординат которого представлено растягивающее усилие, выраженное в ньютонах, а на оси абсцисс представлено удлинение, выраженное в миллиметрах, для корда 21x28 слоя окружных армирующих элементов 42 без покрытия и с покрытием из разных смесей.

Измерения для кордов, покрытых смесью, были сделаны для кордов, извлеченных из шины после ее вулканизации, и поэтому смеси проникли внутрь кордов.

Кривая 27 представляет собой кривую растягивающего усилия как функции удлинения для корда 21x28 без покрытия. Кривая 28 представляет собой кривую растягивающего усилия как функции удлинения для корда 21x28, покрытого резиновой смесью и извлеченного из центральной части 422 слоя окружных армирующих элементов 42. Кривая 29 представляет собой кривую растягивающего усилия как функции удлинения для корда 21x28, покрытого резиновой смесью и извлеченного из одной из частей 421, являющихся внешними в осевом направлении, слоя окружных армирующих элементов 42.

Эти кривые показывают, что присутствие резиновой смеси, покрывающей металлический корд, способствует увеличению жесткости корда, при этом, с одной стороны, структурное удлинение корда уменьшается и, с другой стороны, максимальный касательный модуль упругости увеличивается. Кроме того, эти кривые также показывают, что уменьшение структурного удлинения и увеличение максимального касательного модуля упругости данного корда возрастает с увеличением модуля упругости резиновой смеси, которой указанный корд покрыт.

На фиг. 3 шина 1 отличается от той, что изображена на фиг. 1, в том, что два рабочих слоя 41 и 43 на каждой стороне экваториальной плоскости и в осевом продолжении слоя окружных армирующих элементов 42 взаимно совмещены на протяжении ширины 1 в осевом направлении: корды первого рабочего слоя 41 и корды второго рабочего слоя 43 на протяжении ширины 1 в осевом направлении совмещения данных двух слоев разделены в радиальном направлении один от другого слоем резины, толщина которого минимальна и соответствует удвоенной толщине резинового слоя, сформированного каландрированием на неопоясывающих металлических кордах 11.35, из которых образован каждый рабочий слой 41, 43, а именно 0,8 мм. На протяжении остальной ширины, общей для данных двух рабочих слоев, два рабочих слоя 41, 43 разделены резиновым профилем, не изображенном на фигуре, толщина указанного профиля увеличивается в осевом направлении от конца зоны совмещения к концу наименее широкого рабочего слоя. Указанный профиль преимущественно достаточно широк в радиальном направлении, чтобы перекрыть конец наиболее широкого рабочего слоя 41, который в этом случае является рабочим слоем, ближайшим в радиальном направлении к упрочняющему каркасу.

На фиг. 4 шина 1 отличается от той, что изображена на фиг. 1, в том, что она содержит дополнительный слой армирующих элементов 45, известных как элементы жесткости, ширина которых, по существу, равна ширине рабочего слоя 43. Армирующие элементы этого слоя 45 образуют угол примерно 60° по отношению к направлению вдоль окружности и ориентированы в том же направлении, что и армирующие элементы рабочего слоя 41. Этот слой 45 существенным образом способствует противодействию поперечным сжимающим усилиям, которым подвергаются все армирующие элементы в области короны шины.

Испытания были проведены на шине, изготовленной по данному изобретению в соответствии с изображением на фиг. 1, и сравнивались с контрольной шиной, которая была идентичной, однако изготовленной с обычной конфигурацией.

Эта контрольная шина содержит слой окружных армирующих элементов, состоящий из идентичного корда, покрытого такой же резиновой смесью вдоль всей его длины.

Первые испытания на долговечность были проведены посредством установки каждых шин на идентичные транспортные средства и езды каждого из транспортных средств по прямолинейной дороге, при этом шины подвергались избыточным нагрузкам по сравнению с номинальной нагрузкой, чтобы ускорить этот вид испытаний.

Транспортные средства соответствовали нагрузке на шину 4000 кг.

Другие испытания на долговечность были проведены на испытательном стенде, который прикладывал к шинам нагрузку и угол бокового увода. Испытания были проведены на шинах по данному изобретению при одной и той же нагрузке и том же самом угле бокового увода, что и для контрольных шин.

Испытания, проведенные таким образом, продемонстрировали, что расстояния, покрываемые в каждом из этих испытаний, были, по существу, одинаковыми для шин по данному изобретению и для контрольных шин. Поэтому можно полагать, что шины по данному изобретению имеют, по существу, одинаковые характеристики с контрольными шинами в отношении долговечности.

В заключение, были выполнены другие эксплуатационные испытания на грунте, не покрытом асфальтом, с неровностями, чтобы имитировать присутствие камней, особенно вредных для протекторов

- 8 015374 шин.

Эти последние испытания продемонстрировали, что после прохождения одинаковых расстояний шины по данному изобретению проявляли менее серьезные повреждения по сравнению с контрольными шинами, повреждения которых рассматривались настолько значительными, что они препятствовали дальнейшему применению контрольных шин.

Данное изобретение, как оно было описано подробно выше со ссылками на примерные варианты осуществления, не должно рассматриваться как ограничивающееся этими примерами. Несмотря на то, что это остается в пределах области применения данного изобретения, слой окружных армирующих элементов может, например, состоять из более чем трех частей, так что он проявляет постепенное изменение в модулях упругости резиновых смесей и, вследствие этого, в модулях упругости окружных армирующих элементов от короны шин в направлении к внешним в осевом направлении концам слоя окружных армирующих элементов.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Шина с радиальным упрочняющим каркасом, содержащая арматуру короны, образованную по меньшей мере двумя рабочими слоями короны из нерастяжимых армирующих элементов, пересекающихся от одного слоя к другому под углами от 10 до 45° по отношению к направлению вдоль окружности, и покрытую в радиальном направлении протектором, причем указанный протектор соединен с двумя бортами посредством двух боковых стенок, а арматура короны содержит по меньшей мере один слой окружных армирующих элементов, отличающаяся тем, что слой окружных армирующих элементов состоит, по меньшей мере, из центральной части и двух частей, внешних в осевом направлении, при этом модуль упругости резиновой смеси, которой покрыты окружные армирующие элементы центральной части, меньше модуля упругости резиновой смеси, которой покрыты окружные армирующие элементы частей, являющихся внешними в осевом направлении.
2. Шина по п.1, отличающаяся тем, что модуль упругости резиновой смеси, которой покрыты окружные армирующие элементы центральной части, по меньшей мере на 30% меньше модуля упругости резиновой смеси, которой покрыты окружные армирующие элементы частей, являющихся внешними в осевом направлении.
3. Шина по п.1 или 2, отличающаяся тем, что модуль упругости резиновой смеси, которой покрыты окружные армирующие элементы центральной части, составляет менее 15 МПа.
4. Шина по одному из пп.1-3, отличающаяся тем, что модуль упругости резиновой смеси, которой покрыты окружные армирующие элементы частей, являющихся внешними в осевом направлении, составляет менее 30 МПа.
5. Шина по одному из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что ширина в осевом направлении центральной части слоя окружных армирующих элементов больше чем 0,15x8 и меньше чем 0,5x8.
6. Шина по одному из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что ширина в осевом направлении каждой из внешних в осевом направлении частей слоя окружных армирующих элементов составляет менее 0,45x8.
7. Шина по одному из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что слой окружных армирующих элементов расположен в радиальном направлении между двумя рабочими слоями короны.
8. Шина по одному из предшествующих пунктов, в которой по меньшей мере два рабочих слоях короны имеют разную ширину в осевом направлении, отличающаяся тем, что разница между шириной в осевом направлении наиболее широкого в осевом направлении рабочего слоя короны и шириной в осевом направлении наименее широкого в осевом направлении рабочего слоя короны находится в интервале от 10 до 30 мм.
9. Шина по п.8, отличающаяся тем, что наиболее широкий в осевом направлении рабочий слой короны находится в радиальном направлении с внутренней стороны других рабочих слоев короны.
10. Шина по одному из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что величины ширин в осевом направлении рабочих слоев короны, прилегающих в радиальном направлении к слою окружных армирующих элементов, больше ширины в осевом направлении указанного слоя окружных армирующих элементов.
11. Шина по п.10, отличающаяся тем, что рабочие слои короны, прилегающие к слою окружных армирующих элементов, имеются на каждой стороне экваториальной плоскости и в непосредственном осевом продолжении слоя окружных армирующих элементов соединены на протяжении ширины в осевом направлении при последующем разделении профилями из резиновой смеси, по меньшей мере, на протяжении оставшейся части ширины, общей для указанных двух рабочих слоев.
12. Шина по одному из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что армирующие элементы по меньшей мере одного слоя окружных армирующих элементов являются металлическими армирующими элементами с секущим модулем при удлинении на 0,7%, находящимся в интервале между 10 и 120 ГПа, и максимальным касательным модулем упругости менее чем 150 ГПа.

- 9 015374
13. Шина по п.12, отличающаяся тем, что секущий модуль армирующих элементов при удлинении на 0,7% составляет менее 100 ГПа, предпочтительно более 20 ГПа и более предпочтительно находится в интервале между 30 и 90 ГПа.
14. Шина по одному из пп.12 и 13, отличающаяся тем, что максимальный касательный модуль упругости армирующих элементов составляет менее 130 ГПа и предпочтительно менее 120 ГПа.
15. Шина по одному из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что армирующие элементы по меньшей мере одного слоя окружных армирующих элементов являются металлическими армирующими элементами, имеющими кривую растягивающего напряжения как функцию относительного удлинения с пологими градиентами для малых растяжений и, по существу, постоянным и крутым градиентом для больших удлинений.
16. Шина по одному из пп.1-11, отличающаяся тем, что армирующие элементы по меньшей мере одного слоя окружных армирующих элементов являются металлическими армирующими элементами, которые нарезаны таким образом, чтобы образовать части, длина которых меньше окружности наименее длинного слоя, однако больше 0,1 от указанной окружности, при этом разрезы между частями смещены в осевом направлении один относительно другого и модуль упругости при растяжении на единицу ширины дополнительного слоя предпочтительно меньше модуля упругости при растяжении, измеренного при тех же самых условиях, наиболее растяжимого рабочего слоя короны.
17. Шина по одному из пп.1-11, отличающаяся тем, что армирующие элементы по меньшей мере одного слоя окружных армирующих элементов являются волнистыми металлическими армирующими элементами, при этом отношение а/λ амплитуды волны а к длине волны λ составляет самое большее 0,09 и модуль упругости при растяжении на единицу ширины дополнительного слоя предпочтительно меньше модуля упругости при растяжении, измеренного при тех же самых условиях, наиболее растяжимого рабочего слоя короны.
18. Шина по одному из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что угол, образованный армирующими элементами рабочих слоев короны по отношению к направлению вдоль окружности, составляет менее 30° и предпочтительно менее 25°.
19. Шина по одному из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что рабочие слои короны содержат армирующие элементы, которые пересекаются от одного слоя к другому под углами по отношению к направлению вдоль окружности, которые изменяются вдоль осевого направления.
20. Шина по одному из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что арматура короны дополнена с внешней стороны в радиальном направлении по меньшей мере одним дополнительным слоем, известным как защитный слой, из так называемых эластичных армирующих элементов, ориентированных по отношению к направлению вдоль окружности под углом, находящимся в интервале между 10 и 45°, и в том же направлении, что и угол, образованный нерастяжимыми элементами рабочего слоя, прилегающего к дополнительному слою в радиальном направлении.
21. Шина по одному из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что арматура короны также содержит пояс жесткости, образованный металлическими армирующими элементами, которые образуют угол более 60° по отношению к направлению вдоль окружности.