Легковая и легкогрузовая шина и способ изготовления ее каркаса
CAR AND LIGHT-TRUCK TIRE AND METHOD OF MAKING ITS FRAME

Изобретения относятся к области автомобильных шин, в частности к конструкции легковых и легкогрузовых радиальных пневматических шин и способу изготовления каркасов шин с двумя слоями обрезиненного текстильного корда на полуплоском сборочном барабане.
Известны пневматические радиальные шины, содержащие каркас из обрезиненного текстильного корда с резиновыми прослойками, брекер, протектор и бортовые кольца, и способы сборки их каркасов: патенты РФ RU 2230665 дата публикации 20.06.2004, RU 2232075 дата публикации 10.07.2004, RU 2333111 дата публикации 10.09.2008, RU 2525344 дата публикации 10.08.2014, RU 2537058 дата публикации 27.12.2014, RU 2599671 дата публикации 10.10.2016, RU 2607663 дата публикации 10.01.2017, RU 2222431 дата приоритета 27.01.2004, RU 2337837 дата публикации 10.11.2008, SU 1752580 дата публикации 12.09.1990.
В данных патентах не раскрыты все варианты конструкции и способов изготовления легковых и легкогрузовых радиальных пневматических шин.
В известном техническом решении конструкции пневматической шины по патенту на изобретение RU 2525344 кл. В60С 9/04, включающая протектор, боковины, брекер, бортовое кольцо и каркас из текстильного обрезиненного корда в виде слоев с различной плотностью нитей в слоях и разрывной прочностью нитей более 35 кгс/нить, отличающаяся тем, что соотношение между толщиной нитей текстильного обрезиненного корда и величиной разрывной плотности нитей меньше 0,021, при этом по меньшей мере в одном слое каркаса плотность нитей меньше на 25-30%, а резиносодержание в 1,6-3,5 раза больше, чем в других слоях каркаса, с различными вариантами исполнения схем сборки обрезиненных слоев каркаса шин, а именно:
- слой каркаса с меньшей плотностью нитей расположен с наружной стороны каркаса и выполнен без заворота вокруг бортового кольца;
- слой каркаса с меньшей плотностью нитей расположен с наружной стороны каркаса и выполнен с заворотом вокруг бортового кольца;
- слой каркаса с меньшей плотностью нитей расположен с внутренней стороны каркаса и выполнен с заворотом вокруг бортового кольца;
- при наличии в каркасе двух или более слоев с меньшей плотностью нитей один из названных слоев расположен с наружной стороны каркаса, а другой - с его внутренней стороны, при этом по меньшей мере один из названных слоев выполнен с заворотом вокруг бортового кольца.
Данная конструкция шин является прототипом к разработанной конструкции легковых и легкогрузовых шин. Недостатком прототипа является неполное раскрытие всех вариантов исполнения каркаса, схем сборки обрезиненных слоев каркаса шин для различных материалов корда каркаса, отличается излишней материалоемкостью, усложненностью технологического процесса.
В известном способе по патентному документу SU 1752580, дата публикации 12.09.1990, известен способ изготовления каркаса многослойных пневматических шин на сборочном барабане, при котором каждый слой обрезиненного корда отдельно от других заворачивают вокруг установленных крыльев, и каждый последующий слой заворачивают в направлении, противоположном предыдущему. В данном изобретении указаны несколько вариантов сборки шин с одним и двумя бортовыми кольцами в бортовых крыльях. Для сборки шин использовался полудорновый сборочный барабан. Данное изобретение относится к шинной промышленности, в частности к производству пневматических шин для грузовых автомобилей и автобусов. Все варианты конструкции пневматической шины и их способов сборки не приведены.
В шинной промышленности известна и широко применяется конструкция легковых и легкогрузовых радиальных пневматических шин с двухслойным текстильным каркасом (Фиг. 1), собираемого на сборочных станках с полуплоским сборочным барабаном со схемой сборки 2x0 (Фиг. 2). Каркас шин выполнен из двух облегченных обрезиненных текстильных кордов, имеющих разрывную прочность нитей не более 30 кгс/нить, при этом плотность нитей в обоих слоях каркаса одинаковая. В данных шинах оба слоя каркаса завернуты на бортовое кольцо.
Известная конструкция легковых и легкогрузовых шин с двухслойным каркасом и ее способ изготовления иллюстрируется чертежами (Фиг. 1), (Фиг. 2), на которых изображены распределение материалов в готовой шине, собираемых по схеме 2x0 (Фиг. 1) и сборка шин на полуплоском барабане, схема 2x0 (Фиг. 2).
Распределение материалов в готовой шине, изготовленной известным вышеуказанным способом со схемой сборки 2x0, отражено на чертеже (Фиг. 1), по которому шина конструктивно содержит гермослой (2), технологическую резиновую прослойку (3), 1-й слой корда (4), 2-й слой корда (5), наполнительный шнур (6), бортовое кольцо (7), брекер (8), экранирующий слой (9), протектор (10), боковину (11). Каркас шин выполнен из двух облегченных обрезиненных текстильных кордов (4), (5), имеющих разрывную прочность нитей не более 30 кгс/нить, с углом закроя корда 85-90°, при этом плотность нитей в обоих слоях каркаса должна быть одинаковая. В данных шинах оба слоя каркаса завернуты на бортовое кольцо.
В данном известном способе сборки каркасов автомобильных шин (Фиг. 2) последовательно происходят следующие операции:
- наложение на полуплоский сборочный барабан (1) сначала 1-го слоя обрезиненного текстильного корда (4), предварительно сдублированного с гермослоем (2) и технологической резиновой прослойкой (3);
- наложение на полу плоский сборочный барабан (1) 2-го слоя текстильного корда (5);
- установка и фиксация бортовых крыльев (бортового кольца (7) и наполнительного шнура (6))
- последующий заворот и прикатка каркасных слоев корда.
Данная схема в шинной промышленности считается классической и называется схемой 2x0.
Данный способ является прототипом к разработанному способу сборки каркасов легковых и легкогрузовых шин с двухслойным каркасом.
Общим недостатком конструкции шины, каркас которой собирается по схеме 2x0, и способа ее изготовления является излишняя материалоемкость, усложненность технологического процесса.
Задачей настоящих изобретений является разработка легковой и легкогрузовой пневматической радиальной шины с двухслойным каркасом и способа ее изготовления с таким соотношением конструктивных параметров в каркасе изготавливаемых шин, последовательности операций сборки каркаса шин, которые позволили бы расширить арсенал технических средств, снизить материалоемкость шины, улучшить технологичность процесса сборки и повысить общую работоспособность и эксплуатационные характеристики пневматических шин для легковых и легкогрузовых автомобилей, при выполнении требований ГОСТ 4754-97 «Шины пневматические для легковых автомобилей, прицепов к ним, легких грузовых автомобилей и автобусов особо малой вместимости. Технические условия».
Для достижения технического результата разработана пневматическая шина для легковых и легкогрузовых автомобилей с двухслойным каркасом, содержащая протектор (10), брекер (8), экранирующий слой (9), боковины (11), каркас из двух слоев обрезиненного корда (4), (5), гермослой (2), технологическую резиновую прослойку (3), борт, выполненный с одним бортовым кольцом (7) и наполнительным шнуром (6), отличающаяся тем, что 1 (единственный) слой внутренней группы слоев корда каркаса завернут на бортовое кольцо и 1 (единственный) слой наружной группы (5) выполнен без заворота под бортовое кольцо, при этом каркас выполнен из слоев корда с разрывной прочностью нити не более 30 кгс/нить, углом закроя корда 85-90° и с равным отношением частот нитей в слоях корда каркаса по основе, равным 100-130 нитей на длине 10 см.
Настоящее изобретение иллюстрируется чертежом (Фиг. 3), на которых изображены распределение материалов в готовой шине, схема 1x1. Для получения подобного распределения материалов в готовой шине разработано второе изобретение - способ их изготовления, а именно сборка шин с двухслойным каркасом на полу плоском сборочном барабане, схема 1x1, которая иллюстрируется чертежами (Фиг. 4-7). Оба изобретения объединены единым творческим, изобретательским замыслом.
В изобретении по конструкции шины в результате опытного подбора и анализа (из соображений массы, прочности, резиносодержания в шине, работоспособности шины) определено для легковых и легкогрузовых шин отличное от известных конструкций оптимальное сочетание таких параметров, как количество слоев корда, схема сборки и заворотов слоев каркаса, прочность нитей в слоях каркаса, частота нитей в слоях каркаса.
По настоящим изобретениям были изготовлены опытные шины 185/75R16, 205/70R15, 215/65R16, 215/70R16 со схемой сборки 1x1 с несколькими вариантами исполнения каркасов с марками полиэфирного корда марки 16 ПДУ с разрывной нагрузкой не менее 157 Н с частотой 125 нитей на 10 см, полиэфирного корда марки 18 ПДУ с разрывной нагрузкой не менее 178 Н с частотой 114 нитей на 10 см, полиэфирного корда марки 20 ПДУ с разрывной нагрузкой не менее 200 Н с частотой 105 нитей на 10 см, с равным отношением частот нитей в обоих слоях корда каркаса по основе. Угол закроя слоев корда - 85-90°.
Разработанное решение возможно применить и на другие типоразмеры шин с двухслойным каркасом, с применением корда с разрывной прочностью нити не более 30 кгс/нить. Из практических соображений все варианты не изготавливались.
Заявляемое техническое решение по способу сборки каркаса пневматической шины с двухслойным каркасом отличается от классической схемы 2x0, применяемой на практике в шинах с двумя слоями корда в каркасе, от прототипа, позволяет значительно снизить материалоемкость каркаса, а также приводит к существенному снижению теплообразования в каркасе шины.
По настоящему изобретению способ сборки каркасов шин на полуплоском барабане по схеме 1x1 заключается в том, что происходит наложение на полуплоский сборочный барабан (1) сначала 1-го слоя корда (4), сдублированнного с гермослоем (2) и технологической резиновой прослойки (3) (Фиг. 4), фиксация бортовых крыльев 6,7 (Фиг. 5), заворот и прикатка 1-го слоя каркаса (4) происходит до наложения 2-го слоя каркаса 5 (Фиг. 6), что, с технологической точки зрения, существенно позволяет повысить монолитность борта, облегчить фиксацию крыла (6,7) и формирование надбортовой зоны сырой шины, а также заметно упростить заворот 1-го слоя корда (4) на бортовое кольцо. Затем накладывается 2-ой слой текстильного корда (5) меньшей ширины по сравнению с шириной 1-го слоя корда (4) на 15-20%, без заворота на бортовое кольцо (Фиг. 7).
Испытания опытных покрышек пневматических шин, изготовленных с использованием предлагаемых технических решений, показали их надежную работоспособность, успешно прошли эксплуатационные испытания, соответствует нормативным требованиям ГОСТ 4754-97 «Шины пневматические для легковых автомобилей, прицепов к ним, легких грузовых автомобилей и автобусов особо малой вместимости. Технические условия», эксплуатационные характеристики соответствуют нормативно установленным для данных шин.
Пневматическая шина для легковых и легкогрузовых автомобилей, двухслойный каркас которой собран по схеме 1x1 (Фиг. 3 - Фиг. 7), обеспечивает следующие преимущества по сравнению с схемой сборки 2x0 (Фиг. 1, Фиг. 2):
1) Упрощение заворота 1-го слоя каркаса (4), а также облегченная фиксация крыла в борте,
2) Уменьшение общей ширины 2-го слоя текстильного корда (5) (исключен участок заворота 2-го слоя),
3) Снижение материалоемкости в надбортовой зоне шины,
4) Значительное снижение теплообразований и напряжений в надбортовой зоне шины.
Заявляемые конструкторское решение легковой и легкогрузовой шины с двухслойным каркасом и способ сборки ее каркаса позволяют увеличить ресурс каркаса шин до 7% (в зависимости от типоразмера), что увеличивает работоспособность и эксплуатационные характеристики шин.
Таким образом, данные изобретения позволяют расширить арсенал технических средств легковых и легкогрузовых шин с двухслойным каркасом, снизить материалоемкость шины, улучшить технологичность процесса сборки и повысить общую работоспособность и эксплуатационные характеристики пневматических шин для легковых и легкогрузовых автомобилей, при выполнении требований ГОСТ 4754-97 «Шины пневматические для легковых автомобилей, прицепов к ним, легких грузовых автомобилей и автобусов особо малой вместимости. Технические условия».