Шина для большегрузных транспортных средств, арматура гребня, который содержит по меньшей мере один слой окружных усилительных элементов

Номер патента: 18706

Опубликовано: 30.10.2013

Авторы: Шоле Кристелль, Одижье Ришар, Буайе Крис

Есть еще 3 страницы.

Смотреть все страницы или скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Шина с радиальной каркасной арматурой, содержащая арматуру гребня, образованную по меньшей мере двумя рабочими слоями гребня нерастяжимых усилительных элементов, перекрещивающихся от одного слоя к другому, образуя с окружным направлением углы от 10 до 45°, которую, в свою очередь, накрывают протектором, при этом упомянутый протектор соединен с двумя бортами через две боковины, причем арматура гребня содержит по меньшей мере один слой окружных усилительных элементов, распределенных в осевом направлении с переменным шагом, отличающаяся тем, что слой окружных усилительных элементов состоит по меньшей мере из пяти частей, в том числе из центральной части, двух промежуточных частей и двух аксиально наружных частей, при этом значение шага между усилительными элементами в центральной части составляет от 1 до 1,5-кратного значения шага аксиально наружных частей, а значение шага между усилительными элементами в промежуточной части составляет от 1,6 до 2-кратного значения шага аксиально наружных частей.

2. Шина по п.1, отличающаяся тем, что осевая ширина центральной части слоя окружных усилительных элементов составляет от 30 до 40% осевой ширины слоя окружных усилительных элементов.

3. Шина по п.1 или 2, отличающаяся тем, что осевая ширина каждой из аксиально наружных частей слоя окружных усилительных элементов составляет от 7 до 15% осевой ширины слоя окружных усилительных элементов.

4. Шина по одному из пп.1-3, отличающаяся тем, что осевая ширина каждой из промежуточных частей слоя окружных усилительных элементов составляет от 15 до 30% осевой ширины слоя окружных усилительных элементов.

5. Шина по одному из пп.1-4, отличающаяся тем, что распределение значений шага слоя окружных усилительных элементов является симметричным относительно экваториальной плоскости шины.

6. Шина по одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что слой окружных усилительных элементов расположен в радиальном направлении между двумя рабочими слоями гребня.

7. Шина по одному из предыдущих пунктов, в которой по меньшей мере два рабочих слоя гребня имеют разную осевую ширину, отличающаяся тем, что разность между осевой шириной аксиально наиболее широкого рабочего слоя гребня и осевой шириной аксиально наименее широкого рабочего слоя гребня составляет от 10 до 30 мм.

8. Шина по п.7, отличающаяся тем, что аксиально наиболее широкий рабочий слой гребня находится радиально внутри других рабочих слоев гребня.

9. Шина по одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что значения осевой ширины рабочих слоев гребня, радиально смежных со слоем окружных усилительных элементов, превышают осевую ширину упомянутого слоя окружных усилительных элементов.

10. Шина по п.9, отличающаяся тем, что рабочие слои гребня, смежные со слоем окружных усилительных элементов, соединены по осевой ширине по обе стороны экваториальной плоскости и в непосредственном осевом продолжении слоя окружных усилительных элементов, затем разъединены профилями каучуковой смеси, по меньшей мере, на остальной части ширины, общей для упомянутых двух рабочих слоев.

11. Шина по одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что усилительные элементы по меньшей мере одного слоя окружных усилительных элементов являются металлическими усилительными элементами, имеющими секущий модуль при 0,7% удлинения, составляющий от 10 до 120 ГПа, и максимальный касательный модуль, меньший 150 ГПа.

12. Шина по одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что усилительные элементы по меньшей мере одного слоя окружных усилительных элементов являются металлическими усилительными элементами с кривой напряжения растяжения в зависимости от относительного удлинения, имеющей небольшие наклоны при слабых удлинениях и, по существу, постоянный и большой наклон при больших удлинениях.

13. Шина по одному из пп.1-10, отличающаяся тем, что усилительные элементы по меньшей мере одного слоя окружных усилительных элементов являются металлическими усилительными элементами, обрезанными таким образом, чтобы получить отрезки длиной, меньшей окружности наименее длинного пласта, но превышающей 0,1-кратного значения упомянутой окружности, при этом разрезы между отрезками смещены относительно друг друга в осевом направлении, при этом модуль упругости при растяжении на единицу ширины дополнительного слоя предпочтительно меньше модуля упругости при растяжении, измеренного в тех же условиях, для наиболее растяжимого рабочего слоя гребня.

14. Шина по одному из пп.1-10, отличающаяся тем, что усилительные элементы по меньшей мере одного слоя окружных усилительных элементов являются зигзагообразными металлическими элементами, при этом отношение а/l, амплитуды а волнистости к длине волны l не превышает 0,09, при этом модуль упругости при растяжении на единицу ширины дополнительного слоя меньше модуля упругости при растяжении, измеренного в тех же условиях, для наиболее растяжимого рабочего слоя гребня.

Рисунок 1

Текст

Смотреть все

ШИНА ДЛЯ БОЛЬШЕГРУЗНЫХ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ, АРМАТУРА ГРЕБНЯ, КОТОРЫЙ СОДЕРЖИТ ПО МЕНЬШЕЙ МЕРЕ ОДИН СЛОЙ ОКРУЖНЫХ УСИЛИТЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ Объектом настоящего изобретения является шина, содержащая арматуру (4) гребня, накрытую протектором, при этом арматура гребня содержит по меньшей мере один слой (42) окружных усилительных элементов, распределенных в осевом направлении с переменным шагом. Согласно изобретению слой окружных усилительных элементов состоит по меньшей мере из пяти частей,в том числе из центральной части (421), двух промежуточных частей (422) и двух аксиально наружных частей (423), при этом значение шага в центральной части составляет от 1 до 1,5-кратного значения шага аксиально наружных частей, и значение шага в промежуточной части составляет от 1,6 до 2-кратного значения шага аксиально наружных частей.(71)(73) Заявитель и патентовладелец: КОМПАНИ ЖЕНЕРАЛЬ ДЕЗ ЭТАБЛИССМАН МИШЛЕН (FR); МИШЛЕН РЕШЕРШ Э ТЕКНИК С.А. (CH) Настоящее изобретение касается шины с радиальной каркасной арматурой и, в частности, шины,предназначенной для транспортных средств, перевозящих тяжелые грузы, например, таких как грузовики, трактора, прицепы или автобусы дальнего следования. Усилительную арматуру или усиление шин и, в частности, шин транспортных средств большегрузного типа в настоящее время чаще всего выполняют путем наложения друг на друга одного или нескольких пластов, обычно называемых "пластами каркаса", "пластами гребня" и т.д. Такое обозначение усилительных арматур связано со способом изготовления, согласно которому выполняют ряд полуфабрикатов в виде пластов, которые содержат нитяные чаще всего продольные усиления и которые затем соединяют или накладывают друг на друга для изготовления заготовки шины. Пласты выполняют плоскими, и они имеют большие размеры, затем их разрезают в зависимости от размеров данного изделия. На первом этапе сборку пластов тоже производят на плоскости. Затем полученную таким образом заготовку формуют с целью получения обычного тороидального профиля шин. Затем на заготовке располагают так называемые "отделочные" полуфабрикаты для получения изделия, готового к вулканизации. Такой "классический" способ предусматривает, в частности, для фазы изготовления заготовки шины использование крепежного элемента (как правило, бортового кольца), используемого для осуществления крепления или удержания каркасной арматуры в зоне бортов шины. Так, согласно способу этого типа, осуществляют завертывание участка всех пластов, образующих каркасную арматуру (или только ее части), вокруг бортового кольца, находящегося в борту шины. Таким образом, осуществляют крепление каркасной арматуры в борту. Широкое применение в промышленности такого типа способа, несмотря на многочисленные варианты выполнения пластов и их сборки, привело специалистов к использованию словаря, основанного на кальках с этого способа; отсюда общепринятая терминология, содержащая, в частности, термины "пласты", "каркас", "бортовое кольцо", "формование" для обозначения перехода от плоского продукта к тороидальному изделию и т.д. В настоящее время существуют шины, которые не содержат собственно "пластов" или "бортовых колец", соответствующих предыдущим определениям. Например, в документе ЕР 0582196 описаны пневматические шины, получаемые без использования полуфабрикатов в виде пластов. Например, усилительные элементы различных усилительных структур накладывают непосредственно на смежные слои каучуковой смеси, затем все это укладывают последовательными слоями на тороидальный сердечник,форма которого позволяет получать непосредственно профиль, являющийся конечным профилем шины в процессе изготовления. Таким образом, в данном случае больше нет "полуфабрикатов", "пластов", "бортовых колец". Базовые продукты, такие как каучуковые смеси и усилительные элементы в виде нитей или элементарных нитей, укладывают непосредственно на сердечник. Поскольку этот сердечник имеет тороидальную форму, то нет нужды в формовании заготовки для перехода от плоского профиля к профилю в виде тора. Кроме того, описанные в этом документе шины не проходят "традиционного" этапа завертывания каркасного пласта вокруг бортового кольца. Этот тип крепления заменен конструкцией, в которой смежно с указанной усилительной структурой боковины располагают окружные нити и затем все это погружают в крепежную или соединительную каучуковую смесь. Существуют также способы сборки на тороидальном сердечнике, использующие полуфабрикаты,специально выполненные с возможностью быстрой, эффективной и простой укладки на центральный сердечник. Наконец, можно также применять смешанный способ, в котором одновременно используют некоторые полуфабрикаты для реализации определенных архитектурных аспектов (такие как пласты,бортовые кольца и т.д.), тогда как другие аспекты реализуют путем прямого наложения смесей и/или усилительных элементов. Чтобы учитывать недавние технологические достижения как в области изготовления, так и при разработке изделий, в настоящем документе классические термины, такие как "пласты", "бортовые кольца" и т.д., заменены нейтральными терминами или терминами, не зависящими от используемого типа способа. Так, термин "усиление каркасного типа" или "усиление боковины" можно использовать для обозначения элементов усиления каркасного пласта в классическом способе и соответствующих элементов усиления, как правило, укладываемых на уровне боковин, для шин, получаемых при помощи способа без полуфабрикатов. Термин "зона крепления", в свою очередь, может обозначать как "традиционное" завертывание каркасного пласта вокруг бортового кольца из классического способа, так и комплекс, образованный окружными усилительными элементами, каучуковой смесью и смежными участками усиления боковины нижней зоны, получаемой при помощи способа наложения на тороидальный сердечник. В целом, в пневматических шинах типа шин для грузовиков каркасную арматуру крепят с двух сторон в зоне борта и в радиальном направлении накрывают арматурой гребня, образованной по меньшей мере двумя наложенными друг на друга слоями, образованными нитями или кордами, параллельными в каждом слое и перекрещивающимися от одного слоя к другому, образуя с окружным направлением углы от 10 до 45. Упомянутые рабочие слои, образующие рабочую арматуру, можно также накрыть, по меньшей мере, одним так называемым защитным слоем, образованным предпочтительно растяжимыми и металлическими усилительными элементами, называемыми упругими элементами. Она может также со-1 018706 держать слой металлических нитей или кордов с незначительной растяжимостью, образующих с окружным направлением угол от 45 до 90, причем этот пласт, называемый триангуляционным, находится в радиальном направлении между каркасной арматурой и первым пластом гребня, называемым рабочим пластом, образованным параллельными текстильными или металлическими нитями, имеющими углы не более 45 по абсолютной величине. Триангуляционный пласт образует, по меньшей мере, с упомянутым рабочим пластом триангуляционную арматуру, которая под действием различных напряжений претерпевает мало деформаций, при этом основной функцией триангуляционного пласта является восприятие поперечных усилий сжатия, которым подвергаются все усилительные элементы в зоне гребня шины. В случае шин для большегрузных транспортных средств обычно используют только один защитный слой, и в большинстве случаев его защитные элементы ориентированы в том же направлении и под тем же углом по абсолютной величине, что и усилительные элементы рабочего слоя, находящегося радиально наиболее снаружи и, следовательно, являющегося радиально смежным. В случае пневматических шин для дорожно-строительной техники, предназначенных для движения по более или менее неровной поверхности, предпочтительно применяют два защитных слоя, при этом усилительные элементы перекрещиваются от одного слоя к следующему, и усилительные элементы радиально внутреннего защитного слоя перекрещиваются с нерастяжимыми усилительными элементами радиально наружного рабочего слоя, смежного с упомянутым радиально внутренним защитным слоем. Корды называют нерастяжимыми, если под действием силы натяжения, равной 10% силы разрыва,упомянутые нити имеют относительное удлинение, не превышающее 0,2%. Корды называют упругими, если под действием силы натяжения, равной нагрузке разрыва, упомянутые нити имеют относительное удлинение, по меньшей мере, равное 3%, с максимальным касательным модулем меньше 150 ГПа. Окружные усилительные элементы являются усилительными элементами, которые образуют с окружным направлением углы, находящиеся в интервале +2,5, -2,5 вокруг 0. Окружное направление пневматической шины или продольное направление является направлением, которое соответствует периферии шины и определено направлением качения шины. Поперечное или осевое направление шины параллельно оси вращения шины. Радиальное направление является направлением, секущим ось вращения шины и перпендикулярным к этой оси. Ось вращения шины является осью, вокруг которой она вращается в условиях нормальной эксплуатации. Радиальная или меридиональная плоскость является плоскостью, которая содержит ось вращения шины. Окружная центральная плоскость или экваториальная плоскость является плоскостью, перпендикулярной к оси вращения шины и делящей шину пополам. Под "модулем упругости" каучуковой смеси следует понимать секущий модуль растяжения при 10% деформации и при окружающей температуре. Что касается каучуковых композиций, измерения модуля осуществляют при растяжении согласно стандарту AFNOR-NFT-4 6002 от сентября 1988 г.: при втором растяжении (то есть после цикла аккомодации) измеряют номинальный секущий модуль (или видимое напряжение, в МПа) при 10% удлинении(нормальные условия температуры и влажности согласно стандарту AFNOR-NFT-40101 от декабря 1979 г.). Что касается нитей или металлических кордов, измерения усилия разрыва (максимальная нагрузка в Н), сопротивления разрыву (в МПа) и удлинения при разрыве (общее удлинение в %) осуществляют при растяжении согласно стандарту ISO 6892 от 1984 г Некоторые пневматические шины, называемые "шинами для дальних пробегов", предназначены для движения на большой скорости и на все более дальние расстояния в силу постоянного улучшения и развития автомобильных дорог в мире. Совокупность условий, в которых такая шина должна работать, вне всякого сомнения обеспечивает больший пробег при меньшем износе шины; с другой стороны, происходит снижение усталостной стойкости этой шины и, в частности, арматуры гребня. Действительно, на уровне арматуры гребня существуют напряжения, в частности напряжения сдвига между слоями гребня в сочетании с существенным повышением рабочей температуры на уровне концов слоя гребня, наиболее короткого в осевом направлении, которые приводят к появлению и распространению трещин резины на уровне упомянутых концов. Эта же проблема существует в случае краев двух слоев усилительных элементов, при этом второй упомянутый слой не обязательно является радиально смежным с первым. Чтобы повысить усталостную стойкость арматуры гребня рассматриваемого типа шины, уже были предложены решения, касающиеся структуры и качества слоев и/или профилей каучуковых смесей, которые располагают вокруг концов пластов и, в частности, вокруг концов пласта, наиболее короткого в осевом направлении. Для повышения стойкости к разрушению каучуковых смесей, находящихся вблизи краев арматуры гребня, в патенте FR 1389428 предложено использовать, в сочетании с использованием протектора со слабым гистерезисом, каучуковый профиль, покрывающий, по меньшей мере, стороны и граничные края арматуры гребня и содержащий каучуковую смесь со слабым гистерезисом. Чтобы избежать разделения между пластами арматуры гребня, в патенте FR 2222232 было предложено охватывать концы арматуры каучуковым пластом, твердость по Шору А которого отличается от твердости по Шору А протектора, находящегося над упомянутой арматурой, и превышает твердость по Шору А профиля каучуковой смеси, расположенной между краями пластов арматуры гребня и каркасной арматуры. Во французской заявке FR 2728510 предложено располагать, с одной стороны, между каркасной арматурой и рабочим пластом арматуры гребня, радиально ближайшим к оси вращения, сплошной в осевом направлении пласт, который состоит из нерастяжимых металлических кордов, образующих с окружным направлением угол, по меньшей мере, равный 60, и осевая ширина которого, по меньшей мере,равна осевой ширине наиболее короткого рабочего пласта гребня, и, с другой стороны, между двумя рабочими пластами гребня - дополнительный пласт, образованный металлическими элементами, ориентированными по существу параллельно окружному направлению. Длительный пробег полученных таким образом шин в исключительно сложных условиях позволил выявить пределы усталостной стойкости этих шин. Для устранения таких недостатков и повышения усталостной стойкости арматуры гребня этих шин было предложено соединить с угловыми рабочими слоями гребня, по меньшей мере, один дополнительный слой усилительных элементов, по существу параллельных окружному направлению. В частности, во французской заявке WO 99/24269 было предложено, в частности, по обе стороны от экваториальной плоскости и в прямом осевом продолжении дополнительного пласта усилительных элементов, по существу параллельных окружному направлению, соединить на определенном осевом направлении два рабочих пласта гребня, образованных усилительными элементами, перекрещивающимися от одного пласта к следующему, и затем разъединить их профилями каучуковой смеси, по меньшей мере, на остальной части ширины, общей для упомянутых двух рабочих пластов. Слой окружных усилительных элементов обычно состоит, по меньшей мере, из одного металлического корда, намотанного с образованием витка, угол укладки которого относительно окружного направления меньше 8. Первоначально изготовленные корды перед укладкой обволакивают каучуковой смесью. Затем эта каучуковая смесь проходит в корды под действием давления и температуры во время термической обработки шины. Обволакивание кордов каучуковой смесью можно производить в промежуточной фазе между изготовлением корда и его укладкой для хранения в виде бобины. В варианте изготовления обволакивание кордов каучуковой смесью осуществляют одновременно или непосредственно перед укладкой на место упомянутых кордов. Чаще всего результаты с точки зрения усталостной стойкости и износа, полученные при длительных пробегах на скоростных трассах, являются удовлетворительными. Вместе с тем, в определенных условиях движения некоторые шины проявляют более выраженный износ на части своего протектора и,в частности, в центре. Это явление становится еще более выраженным с увеличением ширины протектора. Задачей настоящего изобретения является получение шин для транспортных средств большегрузного типа, характеристики усталостной стойкости и износа которых сохраняются при эксплуатации на дорогах при любых условиях. В связи с этим, объектом настоящего изобретения является шина с радиальной каркасной арматурой, содержащая арматуру гребня, образованную, по меньшей мере, двумя рабочими слоями гребня нерастяжимых усилительных элементов, перекрещивающихся от одного слоя к другому, образуя с окружным направлением углы от 10 до 45, которую, в свою очередь, накрывают протектором, при этом упомянутый протектор соединен с двумя бортами через две боковины, при этом арматура гребня содержит,по меньшей мере, один слой окружных усилительных элементов, распределенных в осевом направлении с переменным шагом, при этом слой окружных усилительных элементов состоит, по меньшей мере, из пяти частей, в том числе из центральной части, двух промежуточных частей и двух аксиально наружных частей, при этом значение шага в центральной части составляет от 1 до 1,5-кратного значения шага аксиально наружных частей, а значение шага в промежуточной части составляет от 1,6 до 2-кратного значения шага аксиально наружных частей. В рамках настоящего изобретения шаг в части слоя окружных усилительных элементов является расстоянием между двумя последовательными усилительными элементами. Его измеряют между продольными осями упомянутых усилительных элементов в направлении, перпендикулярном, по меньшей мере, к одной из упомянутых продольных осей. Таким образом, его измеряют, по существу, в осевом направлении. Шина в соответствии с настоящим изобретением содержит слой окружных усилительных элементов, распределенных с переменным шагом, что дает слой, имеющий жесткость в окружном направлении или окружную жесткость, которая меняется в осевом направлении. Согласно изобретению слой окруж-3 018706 ных усилительных элементов имеет жесткость в окружном направлении, более значительную на уровне осевых концов упомянутого слоя, чем в центре. Кроме того, окружная жесткость упомянутого слоя окружных усилительных элементов уменьшается от осевого конца до промежуточной зоны и опять увеличивается от этой промежуточной зоны до центральной части упомянутого слоя. Таким образом, предпочтительно шина в соответствии с настоящим изобретением содержит слой окружных усилительных элементов, который имеет меньшую окружную жесткость в гребне шины по сравнению с окружной жесткостью на концах упомянутого слоя окружных усилительных элементов. Жесткость центральной части слоя окружных усилительных элементов остается достаточной для обеспечения удовлетворительного стягивания шины на уровне этой центральной части, чтобы выдерживать действующие напряжения, в частности, во время накачивания или движения на большой скорости и ограничивать окружное расширение арматуры гребня. Предпочтительно, согласно изобретению, значение шага в центральной части в 1,1 раза превышает значение шага аксиально наружных частей. Испытания показали, что такая шина в соответствии с настоящим изобретением сохраняет удовлетворительные свойства усталостной стойкости и, кроме того, имеет характеристики равномерного сопротивления износу по ширине протектора при любых условиях эксплуатации. Кроме того, было установлено, что шина в соответствии с настоящим изобретением имеет улучшенные свойства стойкости к агрессивным воздействиям по сравнению с известными шинами, когда упомянутые шины приходится использовать на не покрытой асфальтом дороге. Действительно, авторы изобретения установили, что агрессивные воздействия на не покрытой асфальтом дороге в основном затрагивают центральную часть протектора шины, которая, по-видимому,наиболее подвержена воздействиям. Шина в соответствии с настоящим изобретением характеризуется смягчением аксиально центральной части шины в радиальном направлении, в частности, с учетом меньшей жесткости слоя окружных усилительных элементов в центральной зоне протектора шины. Полученные результаты показали, что это смягчение приводит к поглощению агрессивных воздействий на протектор от препятствий, таких как камни, присутствующие на дороге, по которой движется транспортное средство. Другими преимуществами шины в соответствии с настоящим изобретением по сравнению с шиной,содержащей слой окружных усилительных элементов, распределенных с постоянным шагом по всей осевой ширине упомянутого слоя, являются, с одной стороны, ее вес и, с другой стороны, стоимость ее изготовления. Поскольку структура шины в соответствии с настоящим изобретением оказывается облегченной по сравнению с известной шиной, содержащей слой окружных усилительных элементов, распределенных с постоянным шагом, вес шины в соответствии с настоящим изобретением меньше веса известной шины. Действительно, шаг между усилительными элементами известной шины, содержащей слой окружных усилительных элементов, распределенных с постоянным шагом, определяют с учетом минимального шага, необходимого для соблюдения различных норм, предусмотренных с целью коммерциализации шин. Таким образом, в шине в соответствии с настоящим изобретением используют меньше материала для выполнения слоя окружных усилительных элементов. Точно так же, стоимость материалов для изготовления шины в соответствии с настоящим изобретением меньше стоимости материалов шины, содержащей слой окружных усилительных элементов, распределенных с постоянным шагом, так как используют меньшее количество материала для выполнения слоя окружных усилительных элементов. Кроме того, по тем же причинам время изготовления слоя окружных усилительных элементов шины в соответствии с настоящим изобретением сокращается по сравнению со временем изготовления слоя окружных усилительных элементов, распределенных с постоянным шагом. Согласно предпочтительному варианту выполнения изобретения, слой окружных усилительных элементов имеет осевую ширину, превышающую 0,5S.S является максимальной осевой шириной шины, когда ее устанавливают на рабочем ободе и накачивают до рекомендованного давления. Значения осевой ширины слоев усилительных элементов измеряют на поперечном срезе шины, то есть когда шина находится в не накачанном состоянии. Согласно предпочтительному варианту выполнения изобретения осевая ширина центральной части слоя окружных усилительных элементов составляет от 30 до 40% осевой ширины слоя окружных усилительных элементов. Авторы изобретения считают, что в такой зоне плотность окружных усилительных элементов является такой, как определено изобретением, и, в частности, не является меньшей для обеспечения удовлетворительного стягивания шины на уровне этой центральной части, чтобы выдерживать напряжения, действующие, в частности, во время накачивания или движения на большой скорости. Предпочтительно, согласно изобретению, осевая ширина каждой из аксиально наружных частей слоя окружных усилительных элементов составляет от 7 до 15% осевой ширины слоя окружных усилительных элементов. Авторы изобретения смогли установить, что в промежуточных зонах плотность окружных усилительных элементов, согласно изобретению, можно уменьшить без ухудшения характеристик шин. Предпочтительно осевая ширина каждой из промежуточных зон слоя окружных усилительных элементов составляет от 15 до 30% осевой ширины слоя окружных усилительных элементов. Предпочтительно согласно изобретению, распределение значений шага слоя окружных усилительных элементов является симметричным относительно экваториальной плоскости шины. Предпочтительно слой окружных усилительных элементов центрован по гребню шины. Таким образом, распределение зон является симметричным относительно экваториальной плоскости шины. При этом распределение окружных усилительных элементов тоже является симметричным относительно экваториальной плоскости шины. Предпочтительно изобретением предусмотрено, чтобы по меньшей мере один слой, образующий архитектуру гребня, присутствовал в радиальном направлении под "ребром" или рельефом в основном продольного направления, наиболее наружным в осевом направлении. Этот вариант выполнения, как было указано выше, позволяет повысить жесткость упомянутого рельефа. Предпочтительно слой окружных усилительных элементов присутствует в радиальном направлении под наиболее аксиально наружным "ребром" или рельефом в основном продольного направления. Согласно предпочтительному варианту выполнения изобретения по меньшей мере два рабочих слоя гребня имеют разную осевую ширину, при этом разность между осевой шириной аксиально наиболее широкого рабочего слоя гребня и осевой шириной аксиально наименее широкого рабочего слоя гребня составляет от 10 до 30 мм. Предпочтительно аксиально наиболее широкий рабочий слой гребня находится радиально внутри других рабочих слоев гребня. Согласно предпочтительному варианту выполнения изобретения слой окружных усилительных элементов расположен в радиальном направлении между двумя рабочими слоями гребня. Предпочтительно, согласно изобретению, значения осевой ширины рабочих слоев гребня, радиально смежных со слоем окружных усилительных элементов, превышают осевую ширину упомянутого слоя окружных усилительных элементов, и предпочтительно упомянутые рабочие слои гребня, смежные со слоем окружных усилительных элементов, соединены по осевой ширине по обе стороны экваториальной плоскости и в непосредственно осевом продолжении слоя окружных усилительных элементов, затем разъединены профилями каучуковой смеси, по меньшей мере, на остальной части ширины, общей для упомянутых двух рабочих слоев. Согласно изобретению соединенные слои являются слоями, соответствующие усилительные элементы которых отстоят друг от друга в радиальном направлении, не более чем на 1,5 мм, при этом упомянутую толщину каучука измеряют в радиальном направлении соответственно между верхней и нижней образующими упомянутых усилительных элементов. Наличие таких соединений между рабочими слоями гребня, смежными со слоем окружных усилительных элементов, позволяет уменьшить напряжения натяжения, действующие на окружные элементы,находящиеся аксиально наиболее снаружи и максимально близко к соединению. Толщина профилей разъединения между рабочими пластами, измеренная напротив концов наименее широкого рабочего пласта, будет, по меньшей мере, равна двух миллиметрам и, предпочтительно превышает 2,5 мм. Согласно предпочтительному варианту выполнения изобретения усилительные элементы, по меньшей мере, одного слоя окружных усилительных элементов являются металлическими усилительными элементами, имеющими секущий модуль при 0,7% удлинения, составляющий от 10 до 120 ГПа, и максимальный касательный модуль, меньший 150 ГПа. Согласно предпочтительному варианту секущий модуль усилительных элементов при 0,7% удлинения меньше 100 ГПа и превышает 20 ГПа, предпочтительно составляет от 30 до 90 ГПа и еще предпочтительнее - меньше 80 ГПа. Предпочтительно также максимальный касательный модуль усилительных элементов меньше 130 ГПа и еще предпочтительнее - меньше 120 ГПа. Вышеуказанные модули измеряют на кривой напряжения растяжения в зависимости от удлинения,определенной с предварительным напряжением 20 МПа, приведенным к сечению металла усилительного элемента, при этом напряжение растяжения соответствует измеренному натяжению, приведенному к сечению металла усилительного элемента. Модули одних и тех же усилительных элементов можно измерить на кривой напряжения растяжения в зависимости от удлинения, определенной с предварительным напряжением 10 МПа, приведенным к общему сечению усилительного элемента, при этом напряжение растяжения соответствует измеренному натяжению, приведенному к общему сечению усилительного элемента. Общее сечение усилительного элемента является сечением композитного элемента, состоящего из металла и каучука, причем последний проникает в усилительный элемент во время фазы термической обработки шины. Согласно этому определению, касающемуся общего сечения усилительного элемента, усилительные элементы аксиально наружных частей и центральной части, по меньшей мере, одного слоя окружных усилительных элементов являются металлическими усилительными элементами с секущим модулем упругости при 0,7% удлинения, составляющим от 5 до 60 ГПа, и с максимальным касательным модулем меньше 75 ГПа. Согласно предпочтительному варианту, секущий модуль усилительных элементов при удлинении 0,7% меньше 50 ГПа и превышает 10 ГПа, предпочтительно составляет от 15 до 45 ГПа и еще предпочтительнее - меньше 40 ГПа. Предпочтительно максимальный касательный модуль усилительных элементов меньше 65 ГПа и еще предпочтительнее - меньше 60 ГПа. Согласно предпочтительному варианту выполнения усилительные элементы по меньшей мере одного слоя окружных усилительных элементов являются металлическими усилительными элементами с кривой напряжения растяжения в зависимости от относительного удлинения, имеющей небольшие наклоны при слабых удлинениях и по существу постоянный и большой наклон при больших удлинениях. Такие усилительные элементы дополнительного пласта обычно называют "двухмодульными" элементами. Согласно предпочтительному варианту выполнения изобретения, по существу постоянный и большой наклон появляется, начиная с относительного удлинения, составляющего от 0,1 до 0,5%. Различные вышеуказанные характеристики усилительных элементов были измерены на усилительных элементах, взятых с шин в качестве образцов. Усилительные элементы, предназначенные для выполнения по меньшей мере одного слоя окружных усилительных элементов в соответствии с настоящим изобретением, представляют собой, например,сборки формулы 21.23, которую можно представить в виде 3(0,26+60,23) 4,4/6,6 SS; этот корд с прядями образован 21 элементарной нитью формулы 3(1+6), с 3 скрученными вместе прядями, каждая из которых состоит из 7 нитей, при этом одна нить образует центральный сердечник диаметром, равным 2 6/100 мм, и 6 намотанными нитями диаметром равным 23/100 мм. Такая кордная нить имеет секущий модуль при 0,7%, равный 45 ГПа, и максимальный касательный модуль, равный 98 ГПа, измеренные на кривой напряжения растяжения в зависимости от удлинения, определенной с предварительным напряжением 20 МПа, приведенным к сечению металла усилительного элемента, при этом напряжение растяжения соответствует измеренному натяжению, приведенному к сечению металла усилительного элемента. На кривой напряжения растяжения в зависимости от удлинения, определенной с предварительным напряжением 10 МПа, приведенным к общему сечению усилительного элемента, при этом напряжение растяжения соответствует измеренному натяжению, приведенному к общему сечению усилительного элемента, этот корд формулы 21.23 имеет секущий модуль при 0,7%, равный 23 ГПа, и максимальный касательный модуль, равный 49 ГПа. Точно также, согласно другому примеру, усилительные элементы представляют собой, например,сборку формулы 21.28, которую можно представить в виде 3 (0,32 + 60,28) 6.2/9.3 SS. Этот корд имеет секущий модуль при 0,7%, равный 56 ГПа, и максимальный касательный модуль, равный 102 ГПа, измеренные на кривой напряжения растяжения в зависимости от удлинения, определенной с предварительным напряжением 20 МПа, приведенным к сечению металла усилительного элемента, при этом напряжение растяжения соответствует измеренному натяжению, приведенному к сечению металла усилительного элемента. На кривой напряжения растяжения в зависимости от удлинения, определенной с предварительным напряжением 10 МПа, приведенным к общему сечению усилительного элемента, при этом напряжение растяжения соответствует измеренному натяжению, приведенному к общему сечению усилительного элемента, этот корд формулы 21.28 имеет секущий модуль при 0,7%, равный 27 ГПа, и максимальный касательный модуль, равный 49 ГПа. Использование таких усилительных элементов по меньшей мере в одном слое окружных усилительных элементов позволяет, в частности, сохранить удовлетворительную жесткость слоя, в том числе после этапов формования и термической обработки в обычных процессах изготовления. Согласно второму варианту выполнения изобретения, окружные усилительные элементы могут состоять из нерастяжимых металлических элементов, обрезанных таким образом, чтобы получить отрезки длиной намного меньше окружности наименее длинного слоя, но предпочтительно превышающей 0,1 упомянутой окружности, при этом разрезы между отрезками смещают относительно друг друга в осевом направлении. Предпочтительно модуль упругости при растяжении на единицу ширины дополнительного слоя меньше модуля упругости при растяжении, измеренного в тех же условиях, для наиболее растяжимого рабочего слоя гребня. Такой вариант выполнения позволяет очень просто придавать слою окружных усилительных элементов модуль, который можно легко корректировать (за счет выбора интервалов между отрезками одного ряда), но который во всех случаях будет меньше модуля слоя, состоящего из таких же, но сплошных металлических элементов, при этом модуль дополнительного слоя измеряют на вулканизированном слое разрезанных элементов, взятом из шины в качестве образца. Согласно третьему варианту выполнения изобретения, окружные усилительные элементы являются зигзагообразными металлическими элементами, при этом отношение а/ амплитуды волнистости к длине волны не превышает 0,09. Предпочтительно модуль упругости при растяжении на единицу ширины дополнительного слоя меньше модуля упругости при растяжении, измеренного в тех же условиях, для наиболее растяжимого рабочего слоя гребня. Предпочтительно металлические элементы являются стальными кордами. Предпочтительно, чтобы уменьшить напряжения натяжения, действующие на окружные элементы,находящиеся наиболее снаружи в осевом направлении, изобретение предусматривает, чтобы угол, образованный с окружным направлением упомянутыми усилительными элементами, был меньше 30 и предпочтительно меньше 25. Согласно другому предпочтительному варианту выполнения изобретения рабочие слои гребня содержат усилительные элементы, перекрещивающиеся от одного пласта к другому, образуя с окружным направлением углы, меняющиеся в осевом направлении, при этом упомянутые углы больше на аксиально наружных краях слоев усилительных элементов по сравнению с углами упомянутых элементов, измеренными на уровне центральной окружной плоскости. Такой вариант выполнения изобретения позволяет повысить окружную жесткость в некоторых зонах и, наоборот, уменьшить ее в других зонах, в частности, чтобы уменьшить явления сжатия каркасной арматуры. Согласно еще одному предпочтительному варианту выполнения изобретения арматуру гребня дополняют радиально снаружи по меньшей мере одним дополнительным слоем, называемым защитным слоем из так называемых упругих усилительных элементов, ориентированных относительно окружного направления под углом, составляющим от 10 до 45 и имеющим такое же направление, что и угол, образованный нерастяжимыми элементами радиально смежного к нему рабочего слоя. Защитный слой может иметь осевую ширину, меньшую осевой ширины наименее широкого рабочего слоя. Упомянутый защитный слой может также иметь осевую ширину, превышающую осевую ширину наименее широкого рабочего слоя, при которой он перекрывает края наименее широкого рабочего слоя и при которой в случае радиально верхнего слоя, являющегося наименее широким, он соединяется в осевом продолжении дополнительной арматуры с наиболее широким рабочим слоем гребня по осевой ширине, а затем в осевом направлении наружу оказывается отделенным от упомянутого наиболее широкого слоя профилями толщиной не менее 2 мм. Защитный слой, образованный упругими усилительными элементами может в вышеуказанном случае, с одной стороны, быть отделен от краев упомянутого наименее широкого рабочего слоя профилями толщиной, по существу, меньшей толщины профилей, разделяющих края двух рабочих слоев, и, с другой стороны, иметь осевую ширину, меньшую или большую осевой ширины наиболее широкого слоя гребня. Согласно любому из вышеупомянутых вариантов выполнения изобретения арматуру гребня можно также дополнить радиально внутри между каркасной арматурой и радиально внутренним рабочим слоем,ближайшим к упомянутой каркасной арматуре, триангуляционным слоем металлических нерастяжимых усилительных элементов из стали, образующих с окружным направлением угол, превышающий 60 и имеющий такое же направление, что и угол, образованный усилительными элементами слоя, радиально ближайшего к каркасной арматуре. Другие детали и предпочтительные отличительные признаки настоящего изобретения будут более очевидны из нижеследующего описания примеров выполнения изобретения со ссылками на фиг. 1 и 2, на которых фиг. 1 - меридиональный схематичный вид шины согласно одному варианту выполнения изобретения. фиг. 2 - меридиональный схематичный вид шины согласно второму варианту выполнения изобретения. Для упрощения понимания фигуры представлены не в масштабе. На фигурах показана только половина шины, которая продолжается симметрично относительно оси XX' , символизирующей центральную окружную плоскость или экваториальную плоскость шины. Показанная на фиг. 1 шина 1 размером 315/70 R 22.5 имеет соотношение формы H/S, равное 0,70,при этом Н является высотой шины 1 на ее монтажном ободе, и S является ее максимальной осевой шириной. Упомянутая шина 1 содержит радиальную каркасную арматуру 2, закрепленную в двух бортах, не показанных на фигуре. Каркасная арматура образована только одним слоем металлических кордов. Эта каркасная арматура 2 стянута арматурой 4 гребня, содержащей радиально изнутри наружу: первый рабочий слой 41, выполненный из не стянутых нерастяжимых металлических кордов 11.35,непрерывных по всей ширине пласта и ориентированных под углом, равным 18,слой 42 окружных усилительных элементов, образованных металлическими кордами из стали 212 8 "двухмодульного типа", состоящий из пяти частей, в том числе из центральной части 421, из двух аксиально наружных частей 423 и из двух промежуточных частей 422,второй рабочий слой 43, выполненный из не стянутых нерастяжимых металлических кордов 11.35,сплошных по всей ширине пласта, ориентированных под углом, равным 18, и перекрещивающихся с металлическими кордами слоя 41,защитный слой 44 из упругих металлических кордов 635. Арматура гребня накрыта протектором 6. Максимальная осевая ширина S шины равна 319 мм. Осевая ширина L41 первого рабочего слоя 41 равна 260 мм. Осевая ширина L43 второго рабочего слоя 43 равна 245 мм. Осевая ширина L42 слоя 42 окружных усилительных элементов равна 198 мм. Осевая ширина L421 центральной части 421 равна 33 мм. На этой центральной части 421 шаг между окружными усилительными элементами равен 2,8 мм. Отношение двойной осевой ширины L421 к осевой ширине L42 близко к 33%, то есть составляет от 30 до 40%. Осевая ширина L423 каждой из аксиально наружных частей 423 равна 24 мм. На этих аксиально наружных частях 423 шаг между окружными усилительными элементами равен 1,9 мм. Отношение осевой ширины L423 к осевой ширине L42 близко к 12%, то есть составляет от 7 до 15%. Осевая ширина L422 каждой из промежуточных частей 422 равна 42 мм. На этих промежуточных частях 422 шаг между окружными усилительными элементами равен 3,3 мм. Отношение осевой шириныL422 к осевой ширине L42 близко к 21%, то есть составляет от 15 до 30%. Отношение значения шага в центральной части к значению шага аксиально наружных частей равно 1,47, то есть составляет от 1 до 1,5. Отношение значения шага в промежуточных частях к значению шага аксиально наружных частей равно 1,47, то есть составляет от 1,6 до 2. Последний, так называемый защитный пласт 44 гребня имеет ширину L44, равную 180 мм. Показанная на фиг. 2 шина 1 отличается от шины, показанной на фиг. 1, тем, что с каждой стороны от экваториальной плоскости и в осевом направлении в продолжении слоя 42 окружных усилительных элементов оба рабочих слоя 41 и 43 соединены по осевой ширине 1. На остальной ширине, общей для двух рабочих слоев, оба рабочих слоя 41, 43 разделены каучуковым профилем, не показанным на фигуре,при этом толщина упомянутого профиля увеличивается от осевого конца зоны соединения к концу наименее широкого рабочего слоя. Предпочтительно упомянутый профиль имеет достаточную ширину, чтобы перекрывать в радиальном направлении конец наиболее широкого рабочего слоя 41, который в этом случае является рабочим слоем, радиально ближайшим к каркасной арматуре. На шине, показанной на фиг. 1 и выполненной в соответствии с настоящим изобретением, были проведены испытания, и результаты сравнены с контрольной шиной, идентичной, но выполненной согласно известной конфигурации. Эта контрольная шина содержит слой окружных усилительных элементов такой же ширины, что и шина в соответствии с настоящим изобретением, но в котором шаг между окружными усилительными элементами является постоянным по всей его ширине. Первые испытания на усталостную стойкость были проведены на идентичных транспортных средствах, оборудованных, каждое, шинами и с пробегом по прямой линии для каждого из транспортных средств, при этом шины подвергали нагрузкам, превышающим номинальные нагрузки, для ускорения испытания этого типа. Транспортные средства были взяты с нагрузкой на шину, равной 4000 кг. Другие испытания на усталостную стойкость были проведены на испытательном стенде с нагрузкой на шины и с углом бокового увода колес. Испытания были проведены на шинах в соответствии с настоящим изобретением с нагрузкой и углом бокового увода, идентичными с контрольными шинами. Проведенные испытания показали, что расстояния пробега во время каждого из этих испытаний являются, по существу, идентичными для шин в соответствии с настоящим изобретением и контрольных шин. Следовательно, шины в соответствии с настоящим изобретением имеют характеристики усталостной стойкости, по существу, эквивалентные с контрольными шинами. Наконец, были проведены другие ходовые испытания на не покрытой асфальтом дороге, имеющей неровности, моделирующие присутствие камней, оказывающих исключительно агрессивное действие на протекторы шин. Эти последние испытания показали, что после идентичных расстояний пробега шины в соответствии с настоящим изобретением подверглись меньшему ухудшению состояния, чем контрольные шины,которое оказалось для контрольных шин критическим для их дальнейшей эксплуатации. Кроме того, изготовление шины в соответствии с настоящим изобретением в сравнении с контрольной шиной показало выигрыш в весе и стоимости по отношению к контрольной шине с учетом, с одной стороны, стоимости материалов и, частности, стоимости корда, образующего слой окружных усилительных элементов, и, с другой стороны, стоимости изготовления, связанной с процессом и, в частности, с укладкой окружных усилительных элементов. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Шина с радиальной каркасной арматурой, содержащая арматуру гребня, образованную по меньшей мере двумя рабочими слоями гребня нерастяжимых усилительных элементов, перекрещивающихся от одного слоя к другому, образуя с окружным направлением углы от 10 до 45, которую, в свою очередь, накрывают протектором, при этом упомянутый протектор соединен с двумя бортами через две боковины, причем арматура гребня содержит по меньшей мере один слой окружных усилительных элементов, распределенных в осевом направлении с переменным шагом, отличающаяся тем, что слой окружных усилительных элементов состоит по меньшей мере из пяти частей, в том числе из центральной части,-8 018706 двух промежуточных частей и двух аксиально наружных частей, при этом значение шага между усилительными элементами в центральной части составляет от 1 до 1,5-кратного значения шага аксиально наружных частей, а значение шага между усилительными элементами в промежуточной части составляет от 1,6 до 2-кратного значения шага аксиально наружных частей. 2. Шина по п.1, отличающаяся тем, что осевая ширина центральной части слоя окружных усилительных элементов составляет от 30 до 40% осевой ширины слоя окружных усилительных элементов. 3. Шина по п.1 или 2, отличающаяся тем, что осевая ширина каждой из аксиально наружных частей слоя окружных усилительных элементов составляет от 7 до 15% осевой ширины слоя окружных усилительных элементов. 4. Шина по одному из пп.1-3, отличающаяся тем, что осевая ширина каждой из промежуточных частей слоя окружных усилительных элементов составляет от 15 до 30% осевой ширины слоя окружных усилительных элементов. 5. Шина по одному из пп.1-4, отличающаяся тем, что распределение значений шага слоя окружных усилительных элементов является симметричным относительно экваториальной плоскости шины. 6. Шина по одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что слой окружных усилительных элементов расположен в радиальном направлении между двумя рабочими слоями гребня. 7. Шина по одному из предыдущих пунктов, в которой по меньшей мере два рабочих слоя гребня имеют разную осевую ширину, отличающаяся тем, что разность между осевой шириной аксиально наиболее широкого рабочего слоя гребня и осевой шириной аксиально наименее широкого рабочего слоя гребня составляет от 10 до 30 мм. 8. Шина по п.7, отличающаяся тем, что аксиально наиболее широкий рабочий слой гребня находится радиально внутри других рабочих слоев гребня. 9. Шина по одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что значения осевой ширины рабочих слоев гребня, радиально смежных со слоем окружных усилительных элементов, превышают осевую ширину упомянутого слоя окружных усилительных элементов. 10. Шина по п.9, отличающаяся тем, что рабочие слои гребня, смежные со слоем окружных усилительных элементов, соединены по осевой ширине по обе стороны экваториальной плоскости и в непосредственном осевом продолжении слоя окружных усилительных элементов, затем разъединены профилями каучуковой смеси, по меньшей мере, на остальной части ширины, общей для упомянутых двух рабочих слоев. 11. Шина по одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что усилительные элементы по меньшей мере одного слоя окружных усилительных элементов являются металлическими усилительными элементами, имеющими секущий модуль при 0,7% удлинения, составляющий от 10 до 120 ГПа, и максимальный касательный модуль, меньший 150 ГПа. 12. Шина по одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что усилительные элементы по меньшей мере одного слоя окружных усилительных элементов являются металлическими усилительными элементами с кривой напряжения растяжения в зависимости от относительного удлинения, имеющей небольшие наклоны при слабых удлинениях и, по существу, постоянный и большой наклон при больших удлинениях. 13. Шина по одному из пп.1-10, отличающаяся тем, что усилительные элементы по меньшей мере одного слоя окружных усилительных элементов являются металлическими усилительными элементами,обрезанными таким образом, чтобы получить отрезки длиной, меньшей окружности наименее длинного пласта, но превышающей 0,1-кратного значения упомянутой окружности, при этом разрезы между отрезками смещены относительно друг друга в осевом направлении, при этом модуль упругости при растяжении на единицу ширины дополнительного слоя предпочтительно меньше модуля упругости при растяжении, измеренного в тех же условиях, для наиболее растяжимого рабочего слоя гребня. 14. Шина по одному из пп.1-10, отличающаяся тем, что усилительные элементы по меньшей мере одного слоя окружных усилительных элементов являются зигзагообразными металлическими элементами, при этом отношение а/, амплитуды а волнистости к длине волныне превышает 0,09, при этом модуль упругости при растяжении на единицу ширины дополнительного слоя меньше модуля упругости при растяжении, измеренного в тех же условиях, для наиболее растяжимого рабочего слоя гребня.

МПК / Метки

МПК: B60C 9/20, B60C 9/22

Метки: средств, окружных, элементов, большегрузных, гребня, усилительных, слой, один, содержит, арматура, мере, меньшей, шина, транспортных

Код ссылки

<a href="https://easpatents.com/11-18706-shina-dlya-bolshegruznyh-transportnyh-sredstv-armatura-grebnya-kotoryjj-soderzhit-po-menshejj-mere-odin-slojj-okruzhnyh-usilitelnyh-elementov.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Шина для большегрузных транспортных средств, арматура гребня, который содержит по меньшей мере один слой окружных усилительных элементов</a>

Похожие патенты