БЕСКАМЕРНАЯ ШИНА, ИМЕЮЩАЯ ГЕРМЕТИЗИРУЮЩИЙ СЛОЙ С ЩЕЛЬЮ, И СПОСОБ ЕЕ ПРОИЗВОДСТВА
TUBELESS TIRE WITH SLOTTED SEALING LAYER AND METHOD OF ITS PRODUCTION

Область техники
Настоящее изобретение относится к бескамерным шинам и, в частности, к герметизирующим слоям, которые газонепроницаемы для газа, которым накачивают эти шины. Оно также относится к способу производства этих шин.
Уровень техники
Большинство бескамерных шин, выполненных с возможностью накачивания газом для накачивания, содержат «герметизирующий слой», то есть резиновую смесь, которая непроницаема для газа для накачивания, покрывающую внутреннюю поверхность шины. Этот герметизирующий слой чаще всего образован резиновой смесью на основе бутилкаучука.
То, что эти герметизирующие слои непроницаемы для газа для накачивания, может приводить к трудностям в производстве шин. В частности, было замечено, что воздух, захваченный во время изготовления шины, может накапливаться под герметизирующим слоем, в частности, у борта и радиально внутренней половины боковины, с образованием в них пузырей. Эти пузыри портят внешний вид шины, но их наличие может также иметь последствия для долговечности шины. Например, пузыри могут вызывать потерю сцепления герметизирующего слоя. В серьезных случаях герметизирующий слой может отсоединяться от бортов и от внутренней части боковины, что вызывает определенную потерю герметичности и проникновение значительного количества воздуха в материалы, образующие шину, что может сокращать срок службы шины. Потеря сцепления также вынуждала бы пользователя заменять шину. Вот почему производители шин проверяют шины после вулканизации, чтобы обнаруживать наличие пузырей. Если количество и/или размер пузырей слишком велик, шины разрушаются.
Для устранения этого недостатка было предложено несколько решений. Например, в документе JP 60196331 предлагается прожигать отверстия в герметизирующем слое при помощи лазерного луча. Эти отверстия позволяют воздуху улетучиваться во время изготовления шин и первых стадий вулканизации. Они закрываются герметизирующим слоем, текущим во время вулканизации, что позволяет иметь неповрежденный герметизирующий слой после вулканизации.
В документе JP 2005238654 описывается другой подход, использующий герметизирующий слой с отверстиями в нем и соответствующую пресс-форму.
Другое решение проблемы образования пузырей состоит в уменьшении площади поверхности, покрываемой герметизирующим слоем. В частности, возможно не покрывать герметизирующим слоем борт и радиально наиболее приближенный к середине участок боковины. Шины такого типа были разработаны с целью облегчения шины, но они также имеют преимущество в том, что меньше подвержены образованию воздушных пузырей. Такие шины известны, например, из документов JP 4090902 и EP 1228900.
Тем не менее, у таких шин есть недостатки. В частности, было замечено, что уменьшение площади поверхности, покрытой герметизирующим слоем, вызывает увеличение порождаемого шиной шума, в частности, в частотной области моды резонатора. Следовательно, использование таких шин увеличивает вибрации кузова транспортного средства, на котором смонтированы шины, и уменьшает акустический комфорт пользователя. Более того, уменьшение площади поверхности, покрываемой герметизирующим слоем, приводит к большим потерям давления в шине с течением времени.
Сущность изобретения
Одна задача настоящего изобретения заключается в обеспечении бескамерных шин, производство которых менее предрасположено к образованию воздушных пузырей между герметизирующим слоем и прилегающими участками шины, и которые вследствие этого имеют лучшую долговечность, позволяя в то же время сводить к минимуму потери давления в шинах.
Эта задача решается посредством создания бескамерной шины, выполненной с возможностью накачивания газом для накачивания, содержащей:
корону, содержащую усиление короны, увенчанное протектором;
две боковины, продолжающие корону радиально внутрь;
два борта радиально внутри боковин, каждый из которых содержит, по меньшей мере, одну кольцевую усиливающую конструкцию;
усиление каркаса, закрепленное в каждом из бортов;
герметизирующий слой, непроницаемый для газа для накачивания, покрывающий внутреннюю поверхность шины.
В каждой боковине шины согласно варианту осуществления изобретения герметизирующий слой содержит, по меньшей мере, одну щель, расположенную радиально между:
кольцевой усиливающей конструкцией, которая радиально наиболее удалена от середины, и радиусом, в котором усиление каркаса, когда шина смонтирована на обод и накачена до ее рабочего давления, имеет свою наибольшую осевую ширину.
Щель имеет максимальную радиальную высоту от 0,5 до 5 мм, предпочтительно, от 1,5 до 2,5 мм, и проходит сверх, по меньшей мере, половины (180°) окружности шины.
Было замечено, что такая шина существенно снижает образование пузырей во время ее производства, потому что воздух, накапливаемый между герметизирующим слоем и прилегающими участками шины, улетучивается через щели, предусмотренные в герметизирующем слое. Потеря давления в шине значительно снижается по сравнению с шинами, имеющими уменьшенную площадь поверхности, покрытую герметизирующим слоем. Помимо этого, измерения шума позволили установить, что шина согласно изобретению генерирует меньше шума, чем эквивалентная шина с герметизирующим слоем, который не покрывает борт и радиально внутренний участок боковины.
Согласно предпочтительному варианту осуществления, щель проходит по, по меньшей мере, трем четвертям окружности шины (другими словами, по 270°). Такая щель позволяет выпускать воздух фактически по всей окружности. Траектория диффузии остатка окклюдированного воздуха достаточно коротка, чтобы обеспечивать выпуск воздуха за короткий промежуток времени (обычно, порядка нескольких минут). Поэтому единственной щели может быть достаточно, чтобы выпускать весь окклюдированный воздух.
Еще предпочтительней, щель проходит по всей окружности шины, так что весь окклюдированный воздух легко выпускается, без использования диффузии в направлении по окружности этого воздуха по направлению к щели, что не происходит мгновенно.
Согласно конкретному варианту осуществления радиальная высота щели стремится к нулю на ее концах: так что щель имеет серповидную форму.
Согласно предпочтительному варианту осуществления щель непрерывна. А именно, если щель не прерывается, ее способность выпускать воздух доводится до максимума.
Согласно возможному варианту осуществления щель включает в себя ряд отверстий в герметизирующем слое. Этот вариант осуществления может быть особенно выгоден, когда желательно обеспечивать щель, которая проходит по всей окружности шины. Если щель непрерывна, тогда необходимо во время изготовления обращаться с тремя участками герметизирующего слоя. Если щель состоит из ряда отверстий (в том числе маленьких щелей), то есть если герметизирующий слой всего лишь перфорирован, он может быть помещен на единственную часть, что делает обращение с ним более легким.
Другой аспект изобретения направлен на способ производства шины, содержащий этап, на котором производят герметизирующий слой шины, путем размещения полосы резиновой смеси, которая является газонепроницаемой для газа, предназначенного для накачивания шины, на жестком сердечнике, вращаемом около оси с угловой скоростью ω. Полосу шириной L размещают на жестком сердечнике с помощью инструмента размещения полос, который перемещают во время операции размещения в направлении, по существу, перпендикулярном оси вращения жесткого сердечника, со скоростью перемещения V. Угловую скорость ω и скорость перемещения V выбирают таким образом, что участок полосы, размещаемый в конце оборота жесткого сердечника, вступает в контакт, но не перекрывается, с участком полосы, размещаемым в начале этого же оборота жесткого сердечника, или контакт между ними также влечет перекрытие.
Это, в частности, так, в случае:
где T - время, которое необходимо, чтобы жесткий сердечник сделал полный оборот. Вариант равенства этого соотношения обеспечивает контакт без перекрытия, тогда как вариант неравенства обеспечивает контакт с перекрытием. Говорят, что два участка перекрываются, если часть одного участка расположена на части другого участка, в направлении перпендикулярном поверхности, на которой размещаются участки.
Во время размещения участка герметизирующего слоя, расположенного радиально между:
- радиальным положением, в котором после завершения процесса производства шины будет находиться радиально наиболее удаленная кольцевая усиливающая конструкция, и
- радиальной высотой, в которой усиление каркаса, когда шина после завершения процесса производства шины смонтирована на обод и накачана до ее рабочего давления, будет иметь свою наибольшую осевую ширину,
скорость перемещения инструмента размещения полос и/или скорость вращения жесткого сердечника на мгновение, то есть в течение некоторого времени, изменяются, чтобы удовлетворять неравенству
так что участок жесткого сердечника не покрывается полосой.
Это дает шину, содержащую серповидную непрерывную щель.
Преимущество этого способа состоит в том, что он позволяет получать шину простой модификацией существующих процессов, без необходимости обращаться с прорезанными или перфорированными слоями герметизирующего слоя.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 схематично представлена шина согласно известному уровню техники.
На фиг.2 схематично представлен частичный вид в перспективе шины согласно известному уровню техники.
На фиг.3 схематично представлено радиальное сечение участка шины согласно известному уровню техники.
Фиг. 4 и 5 схематично иллюстрируют повторяющуюся проблему в производстве шин согласно известному уровню техники.
Фиг.6-8 схематично иллюстрируют потерю сцепления герметизирующего слоя вследствие наличия под герметизирующим слоем воздушного пузыря.
На фиг.9 схематично представлено радиальное сечение участка шины, позволяющей преодолевать проблему образования пузырей между герметизирующим слоем и прилегающими участками шины в области борта.
На фиг.10 схематично представлено радиальное сечение участка шины согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.11-15 схематично иллюстрируют возможные конфигурации щелей.
Фиг.16A-21C схематично иллюстрируют первый вариант осуществления способа согласно изобретению.
Фиг.22-24 схематично иллюстрируют второй вариант осуществления способа согласно изобретению.
Фиг.25-26 схематично иллюстрируют радиальное перемещение инструмента размещения в первом и втором вариантах осуществления способа согласно изобретению.
Подробное описание изобретения
Уместно проводить различие между несколькими различными применениями слова «радиальный» специалистами в данной области техники. Во-первых, выражение относится к радиусу шины. В том смысле, что говорят, что точка A является «радиально внутренней» относительно точки B (или «радиально внутри» точки B), если она ближе к оси вращения шины, чем точка B. Напротив, говорится, что точка C является «радиально внешней относительно» точки E (или «радиально снаружи» точки E), если она находится дальше от оси вращения шины, чем точка E. Будет говориться, что есть перемещение «радиально внутрь (или наружу)», когда есть перемещение в направлении меньших (или больших) радиусов. Когда делается ссылка на радиальные расстояния, также применяется этот смысл термина.
Напротив, нить или усиление называется «радиальным», когда нить или усиливающие элементы усиления составляют угол, который больше или равен 65° и меньше или равен 90° с направлением по окружности. Следует указать, что в настоящем документе слово «нить» необходимо понимать полностью в общем смысле, и оно включает в себя нити в виде моноволокон, множества волокон, троса, свернутой пряжи или эквивалентной сборки, и оно, таким образом, не зависит от материала, образующего нить, или покрытия, которое применяется, чтобы способствовать ее сцеплению с резиной.
В заключение, «радиальное сечение» в этом случае означает сечение плоскостью, которая содержит в себе ось вращения шины.
«Осевое» направление - это направление, параллельное оси вращения шины. Точка E называется «аксиально внутренней» относительно точки F (или «аксиально внутри» точки F), если она находится ближе к средней плоскости шины, чем точка F. Наоборот, точка G называется «аксиально внешней относительно» точки H (или «аксиально снаружи» точки H), если она находится дальше от средней плоскости шины, чем точка H. «Средняя плоскость» шины - это плоскость, которая расположена под прямыми углами к оси вращения шины, и которая равноудалена от кольцевых усиливающих конструкций каждого борта.
Направление «по окружности» - это направление, которое перпендикулярно и радиусу шины, и осевому направлению.
В этом документе говорится, что два усиливающих элемента «параллельны», когда угол, образованный между двумя элементами, меньше либо равен 20°.
В контексте этого документа, выражение «резиновая смесь» - это смесь, содержащая, по меньшей мере, один эластомер и один наполнитель.
Подразумевается, что «протектор» для шины означает количество резиновой смеси, ограниченной двумя основными поверхностями, из которых одна предназначена вступать в контакт с землей, когда шина катится, и боковыми поверхностями.
Когда говорится, что у герметизирующего слоя есть «щель» или «отверстие», это не значит, что на внутренней поверхности шины после вулканизации должна быть канавка или углубление. Возможно, чтобы щель или отверстие герметизирующего слоя заполнялось резиновой смесью, которая проницаема для газа для накачивания, что может чаще всего являться результатом текучести резиновой смеси, образующей участки шины, прилегающие к герметизирующему слою, во время вулканизации шины. Важно то, что по-прежнему есть зоны, выполненные в форме щели или отверстия, где резина, покрывающая внутреннюю поверхность шины, проницаема для газа для накачивания.
«Внутренняя поверхность шины» в этом случае означает поверхность шины, которая предназначена быть в контакте с газом для накачивания, когда шина смонтирована на обод и накачена.
На фиг.1 схематично представлена бескамерная шина 10 согласно известному уровню техники. Шина 10 содержит корону, включающую в себя усиление короны (невидимо на фиг.1), увенчанное протектором 40, две боковины 30, продолжающие корону радиально внутрь, и два борта 20 радиально внутри боковин 30.
На фиг.2 представлен частичный вид в перспективе другой бескамерной шины 10 согласно известному уровню техники, иллюстрирующий различные составные части шины. Шина 10 содержит «герметизирующий слой» 50, изготовленный из резиновой смеси непроницаемой для газа для накачивания, покрывающий внутреннюю поверхность шины 10, усиление 60 каркаса, изготовленное из нитей 61, покрытых резиновой смесью, и два борта 20, причем каждый содержит кольцевые усиливающие конструкции 70, которые удерживают шину 10 на ободе (не показан). Усиление 60 каркаса закреплено в каждом из бортов 20. Шина 10 также содержит усиление короны, содержащее два слоя 80 и 90. Каждый из слоев 80 и 90 усилен нитевыми усиливающими элементами 81 и 91, которые параллельны в каждом слое и перекрещены от одного слоя к другому, образуя углы от 10° до 70° с направление по окружности. Шина также содержит окружное усиление 100, расположенное радиально снаружи усиления короны, причем это окружное усиление образовано усиливающими элементами 101, ориентированными в направлении по окружности и навитыми спирально. Протектор 40 размещен на окружном усилении и обеспечивает контакт шины 10 с дорогой.
На фиг.3 схематично представлено радиальное сечение четверти шины 10 согласно известному уровню техники. Шина 10 содержит корону 25 с усилением короны, образованным первым слоем усилителей 80 и вторым слоем усилителей 90 и увенчанным радиально протектором 40. Каждый слой усилений содержит нитевые усиления, покрытые вяжущим веществом, образованным резиновой смесью. Усиления каждого слоя в усилениях, по существу, параллельны друг другу; усиления двух слоев перекрещены от одного слоя к другому под углом, приблизительно, 20°, как хорошо известно специалистам в данной области техники для, так называемых, радиальных шин. Шина 10 также содержит боковины 30 и два борта 20, каждый из которых содержит кольцевую усиливающую конструкцию 70, в этом случае - бортовую проволоку. Шина 10 также содержит усиление 60 каркаса, которое проходит от одного борта 20 до другого, и которое закреплено в каждом из двух бортов 20 путем заворота 65. Это усиление 60 каркаса в этом случае содержит нитевые усиления, ориентированные, по существу, радиально, то есть, образуя угол больший или равный 65° и меньший или равный 90° с направлением по окружности. Внутренняя поверхность шины покрыта герметизирующим слоем 50. Средняя плоскость шины 10 обозначена ссылочной позицией 110.
То, что эти герметизирующие слои непроницаемы для газа для накачивания может быть причиной проблем в производстве шин. В частности, было установлено, что воздух, захватываемый во время изготовления шины, может накапливаться под герметизирующим слоем, в частности, у борта и радиально внутренней половины боковины, и образовывать там пузыри. Фиг.4 иллюстрирует эту повторяющуюся проблему в производстве шин согласно известному уровню техники. Показаны нижний участок боковины 30 и борт 20 шины 10 по фиг.3. На показанном участке, воздушный пузырь 150 был образован между герметизирующим слоем 50 и прилегающими участками борта и боковины.
Наличие такие пузырей, когда шина выходит из ее вулканизационной пресс-формы, никоим образом не ограничено архитектурой шины, как например, представленной на фиг.3. Такие пузыри можно также находить в шинах, в которых усиление 60 каркаса не закреплено в борте 20 при помощи заворота 65, а удерживается множеством кольцевых усиливающих конструкций 70, как показано на фиг.5. Ниже показаны только шины, имеющие заворот усиления 60 каркаса, но это никоим образом не является ограничивающим признаком изобретения. Каждый борт 20 имеет наиболее удаленную от середины кольцевую усиливающую конструкцию 70. Когда у борта 20 есть множество таких конструкций 70 (как на фиг.2 и 5), наиболее удаленной от середины является та, которая находится дальше всего от оси вращения шины. Когда борт 20 имеет только одну конструкцию 70, термин «наиболее удаленная от середины кольцевая усиливающая конструкция» применяется к ней.
Воздушные пузыри 150 портят внешний вид, который шина представляет для пользователя перед монтажом, но их наличие может сказываться на долговечности. А именно, пузыри могут служить началом потери сцепления герметизирующего слоя. Этот недостаток проиллюстрирован на фиг.6-8. На фиг.6 показано исходное состояние шины. Постепенно, по мере того, как шина используется, что подразумевает циклы механического напряжения и нагревания, герметизирующий слой 50 отделяется от прилегающих участков шины вблизи пузыря 150. Последний вследствие этого изменяет форму и площадь поверхности (фиг.7). В серьезных случаях герметизирующий слой 50 может отсоединяться от бортов 20 и от внутреннего участка боковины, как показано на фиг.8. Это отсоединение вызывает определенную потерю герметичности и проникновение значительного количества воздуха в материалы, образующие шину. Потеря сцепления может также быть фактором, который вынуждает пользователя заменять шину.
Решение проблемы образования пузырей включает в себя уменьшение площади поверхности, покрываемой герметизирующим слоем, как показано на фиг.9. Шина 10 содержит герметизирующий слой 50, у которого его радиально внутренний конец 51 расположен радиально снаружи борта 20. Герметизирующие слои такого типа больше всего известны из документов JP 4090902 и EP 1228900. Естественно, поскольку герметизирующий слой не покрывает значительную зону образования пузырей и поэтому не захватывает воздух, который вероятно образует пузыри, то риск образования пузырей сильно сокращается.
Тем не менее, у таких шин есть недостатки. В частности, было замечено, что уменьшение площади поверхности, покрываемой герметизирующим слоем, вызывает увеличение порождаемого шиной шума, в частности, в частотной области моды резонатора. Использование таких шин, следовательно, увеличивает вибрации кузова транспортного средства, на котором смонтированы шины, и уменьшает акустический комфорт пользователя. Более того, уменьшение площади поверхности, покрываемой герметизирующим слоем, приводит к большим потерям давления в шине с течением времени.
Этот недостаток преодолевается при помощи шины согласно варианту осуществления изобретения, такой как шина 10, показанная на фиг.10. Единственное отличие относительно шины по фиг.9 состоит в том, что герметизирующий слой 50 проходит до радиальной высоты кольцевой усиливающей конструкции 70 и содержит в каждой боковине шины щель 200, находящуюся между кольцевой усиливающей конструкцией 70 и радиусом RE (измеряемым от оси вращения шины, которая не изображена), в котором усиление 60 каркаса, когда шина 10 смонтирована на ее обод (не показан) и накачена до ее рабочего давления, имеет свою наибольшую осевую ширину. Максимальная радиальная высота HR щели в этом варианте осуществления равна 2,5 мм. В этом примере щель 200 заполнена количеством резиновой смеси, вытекшей из прилегающих участков шины.
Следует заметить, что во время вулканизации шины может быть небольшая текучесть герметизирующего слоя, результатом чего является сокращение радиальной высоты щели. Для получения в вулканизованной шине щели с радиальной высотой HR, может быть необходимо, в зависимости от используемых материалов, обеспечивать щель, слегка большую в сыром состоянии.
Было обнаружено, что обеспечение герметизирующего слоя 50, который кончается просто на высоте кольцевой усиливающей конструкции 70, или который даже проходит до полки 21 борта, но прерывается щелью 200, значительно уменьшает проблемы, связанные с воздухом, окклюдируемым между герметизирующим слоем 50 и прилегающими участками шины. Более того, этот результат достигается без увеличения шума, издаваемого шиной при качении. Это преимущество может быть объяснено тем, что герметизирующий слой 50 является довольно гистерезисным, тогда как лежащий ниже резиновый материал шины в меньшей степени таков.
Кроме того, значительно снижается статическая потеря давления в шине при 20°C по сравнению с шинами, имеющими уменьшенную площадь поверхности, покрытую герметизирующим слоем. Измерения были проведены на шинах, имеющих общую конструкцию шины на фиг.3. Шина, имеющая герметизирующий слой, такой как на фиг.3, потеряла 40 мбар ее давления в шине за период из четырех недель (статические условия, 20°C). Для этой же шины без какого-либо герметизирующего слоя потери составили 65 мбар. Шина, имеющая укороченный герметизирующий слой (такой как показанный на фиг.9), потеряла 50 мбар, тогда как в шине согласно изобретению (фиг.10) потери были снижены до 45 мбар.
Фиг.11 и 12 схематично иллюстрируют некоторые конфигурации возможных щелей. Вид соответствует виду в сечении по окружности (в плоскости перпендикулярной оси вращения шины); на нем показана внутренняя поверхность боковины, покрытая герметизирующим слоем 50, содержащим щель 200.
Щель 200 по фиг.11 имеет постоянную радиальную высоту HR 3 мм и проходит по всей окружности шины. Следовательно, весь окклюдированный воздух легко выпускается, без использования диффузии в направлении по окружности этого воздуха по направлению к щели.
Для сравнения, щель 200 шины по фиг.12 проходит не по всей окружности шины, а всего лишь немного больше, чем по трем четвертям окружности шины (α=295°). Радиальная высота щели имеет максимальное значение HR 3 мм и стремится к нулю на ее концах: так что щель имеет серповидную форму. Такая щель позволяет выпускать воздух фактически по всей окружности. Траектория диффузии остатка окклюдированного воздуха достаточно коротка, чтобы обеспечивать выпуск за короткий промежуток времени. Этот тип щели может быть легко выполнен с помощью способа согласно варианту осуществления изобретения, который будет описан ниже.
Понятие «щель», как используется в этом документе, распространяется не только на простую непрерывную щель, такую как щели 200, изображенные на фиг.11 и 12. Оно включает в себя щели, имеющие ряд отверстий (или небольших щелей) в герметизирующем слое. Это проиллюстрировано на фиг.13-15.
На фиг.13 изображен участок непрерывной щели 200, подобно щелям 200, изображенным на фиг.11 и 12. Была сделана абстракция от кривизны шины. Такая щель имеет доведенную до максимума способность выпускать воздух.
На каждой из фиг.14 и 15 представлена щель, включающая в себя ряд отверстий 201. Этот процесс может быть особенно преимущественен, когда щель проходит по всей окружности шины. Если щель непрерывна, тогда необходимо во время изготовления обращаться с тремя участками герметизирующего слоя. Если герметизирующий слой перфорирован, он может быть помещен на одиночную часть, что делает обращение с ним легче.
Специалистам в данной области техники ясно, что легко получать шину согласно изобретению путем использования слоя воздухонепроницаемой резиновой смеси, которая перфорирована заранее, или путем просто сборки нескольких участков герметизирующего слоя вместе с традиционным производственным процессом на барабане. В принципе, возможно также прорезать щель после того, как шина изготовлена. Эти процессы, однако, имеют недостаток в виде трудоемкости. Помимо этого, операция резания на вулканизованной шине содержит опасность повреждения шины. Способ согласно варианту осуществления изобретения позволяет обходиться без этих трудностей.
Первый вариант осуществления способа согласно изобретению проиллюстрирован при помощи фиг.16A-21С. Здесь будут описаны только существенные этапы способа. Этапы, включающие в себя размещение полос на жестком сердечнике, хорошо известны специалистам в данной области техники. Один из примеров приведен в документе EP 0666165, который настоящим включен в состав этого документа по ссылке. Процесс «C3M», краткое описание которого представлено в брошюре «The Tyre Digest», опубликованной компанией Michelin в 2002 году, соответствует такому процессу.
На фиг.16A схематично представлен жесткий сердечник 300, который выполнен с возможностью вращения около оси вращения с угловой скоростью ω. На фиг.16B и 16C представлен тот же жесткий сердечник в сечении по I-I и в сечении по II-II (см. фиг.16A), соответственно. На последующих чертежах участки B и C (например, 17B и 17C) по-прежнему соответствуют сечениям по I-I и II-II, соответственно.
0
На фиг.17A показан первый этап способа согласно варианту осуществления изобретения. Полоса 400 (шириной L) резиновой смеси непроницаемой для газа, предназначенного для накачивания шины, подается средством 350 подачи и наносится на жесткий сердечник 300 при помощи известного инструмента размещения (который не был показан для ясности). Затем жесткий сердечник 300 пускают во вращение с, по существу, постоянной угловой скоростью ω. Соответственно первому варианту осуществления способа согласно изобретению инструмент размещения продвигается вперед с, по существу, постоянной исходной скоростью V в направлении, по существу, перпендикулярном оси вращения жесткого сердечника. Инструмент размещения может быть таким, как описанный в заявке на патент США №2007/0199661, содержание которой включено сюда посредством ссылки.
Если время, которое необходимо, чтобы жесткий сердечник 300 совершил один оборот около его оси вращения - T, то можно написать:
Чтобы участок полосы, который будет размещен после одного оборота жесткого сердечника, перекрывал часть участка полосы, размещенного во время этого оборота, инструмент размещения должен продвинуться на расстояние D, которое меньше ширины L полосы в направлении перпендикулярном оси вращения жесткого сердечника. В математических терминах это соответствует следующему неравенству:
Если подставить выражение (3), возможно переписать это неравенство следующим образом:
0
Это условие может удовлетворяться надлежащим выбором V и ω.
На фиг.18A показан результат, полученный после одного оборота жесткого сердечника 300, когда удовлетворяется условие (5): есть перекрытие участка полосы 400, размещенного на первом обороте, и участка полосы, который будет добавлен на втором обороте. Если оператор продолжит в этих условиях, то можно разместить весь герметизирующий слой без малейшей щели на борте и на боковине шины.
Между моментом, показанным на фиг.18A, и моментом, показанным на фиг.19A, оператор начинает размещать участок герметизирующего слоя в зоне, находящейся радиально между:
- радиальным положением, в котором после завершения процесса производства шины будет находиться радиально наиболее удаленная от середины кольцевая усиливающая конструкция, и
- радиальной высотой, в которой усиление каркаса, когда шина после завершения процесса производства шины смонтирована на обод и накачена до ее рабочего давления, будет иметь свою наибольшую осевую ширину.
Для получения щели в этой радиальной зоне, скорость перемещения V инструмента размещения увеличивают таким образом, чтобы
Естественно, также можно сохранять скорость перемещения V постоянной и уменьшать угловую скорость ω жесткого сердечника, чтобы удовлетворять этому неравенству (так как T зависит от угловой скорости ω), или сочетать два подхода путем модификации обеих скоростей надлежащим образом. Для получения наилучшей производительности, тем не менее, предпочтительно не уменьшать постоянную угловую скорость ω, а увеличивать скорость V перемещения.
В момент, изображенный на фиг.19A, началось образование щели. Между этим моментом и моментом, изображенным на фиг.20A, оператор снова изменяет скорость перемещения V (и/или угловую скорость ω жесткого сердечника), чтобы удовлетворять следующему неравенству:
что снова приводит к перекрытию участков полосы, размещаемых впоследствии.
На фиг.20A, 20B и 20C указана щель 200, которая получается таким образом.
Потом оператор продолжает размещение полосы в условиях размещения, в которых удовлетворяется неравенство (7).
Поэтому в радиальной зоне, упомянутой выше, получается серповидная щель 200. В этом примере, щель 200 проходит по, приблизительно, 300°.
Этот вариант осуществления способа согласно изобретению имеет недостаток в том, что небольшой участок борта, соответствующий зоне 500 на фиг.21A, не покрыт герметизирующим слоем. Второй вариант осуществления способа согласно изобретению, некоторые этапы которого изображены на фиг.22-24, позволяет преодолевать этот недостаток.
Исходная позиция тождественна фиг.17. В отличие от первого варианта осуществления инструмент размещения не продвигается вперед в течение почти всей длительности первого оборота. Вскоре, до завершения оборота, инструмент размещения перемещается в направлении перпендикулярном оси вращения жесткого сердечника. Для обеспечения перекрытия, перемещение может быть меньше ширины L полосы. Тогда достигают положения, изображенного на фиг.22. Весь участок, который будет соответствовать борту шины, в результате этого покрыт герметизирующим слоем.
На фиг.23 изображена ситуация после второго оборота жесткого сердечника. В отличие от предыдущего этапа инструмент размещения был перемещен на расстояние, которое больше ширины L полосы. Затем формируется начало щели.
Щель 200 показывается ясно на фиг.24, на которой показана ситуация после добавочного оборота. Снова, перемещение инструмента размещения в конце этого добавочного оборота меньше ширины L полосы: таким образом завершается щель 200.
Оставшийся герметизирующий слой размещается на каждом обороте, при сохранении перемещения инструмента размещения меньшим ширины L полосы.
На фиг.25 и 26 изображено перемещение инструмента размещения с течением времени для двух вариантов осуществления способа.
На фиг.25 показано перемещение D инструмента размещения с течением времени для первого варианта осуществления способа согласно изобретению (фиг.18A-21C). Инструмент продвигается вперед с постоянной скоростью (периоды вращения сердечника T1, ТЗ, Т4), кроме как во время оборота, соответствующего началу создания щели (период вращения T2), на котором скорость увеличивается, так что перемещение инструмента размещения во время этого оборота превышает ширину L полосы.
На фиг.26 показано перемещение D инструмента размещения с течением времени для второго варианта осуществления способа согласно изобретению (см. фиг.22-24). Инструмент размещения не продвигается вперед, кроме как к концу каждого оборота жесткого сердечника. Для создания щели это перемещение в конце оборота должно превышать ширину L полосы, которая должна быть размещена.
Естественно, можно сочетать два варианта осуществления способа согласно изобретению путем обеспечения более сложных перемещений жесткого сердечника и инструмента размещения. Тем не менее, основополагающий принцип остается одним и тем же: когда достигается зона, где желательно создавать щель, соответствующие перемещения жесткого сердечника и инструмента размещения изменяют таким образом, что во время одного оборота сердечника инструмент размещения продвигается радиально на расстояние, которое больше ширины полосы, которая должна быть размещена.
Хотя это и не было изображено, также можно обеспечивать начало размещения радиально снаружи жесткого сердечника и продвижение радиально по направлению к внутренней области сердечника.