ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ ШИНА
AIR TIRE

Настоящее изобретение относится к шине, содержащей пару бортовых частей, в которые вставлены бортовые кольца, при этом каждое бортовое кольцо образовано из бортовых проволок, размещенных бок о бок по ширине шины; пару участков боковых стенок, проходящих с внешней стороны от бортовых частей в радиальном направлении шины; участок протектора, проходящий поверх соответствующих участков боковых стенок; и каркас тороидальной формы, проходящий через вышеупомянутые участки и имеющий соответствующие концевые участки, завернутые вокруг бортовых колец.
Бортовое кольцо пневматической шины, вообще, выполняет важную функцию по фиксации каркаса шины, а также улучшению плотности сцепления шины с ободом колеса с обеспечением герметичности шины. Для того чтобы эти функции выполнялись надлежащим образом, обычно необходимо предотвращать деформацию бортового кольца в процессе вулканизации и улучшать качество монтажа шины на ободе колеса.
В этой связи в документе JP 49-119301 (выложенная заявка) было предложено формировать бортовое кольцо традиционным путем наматывания бортовой проволоки, имеющей сечение в форме четырехугольника, в котором две противоположные стороны параллельны друг другу в направлении ширины шины, при этом бортовые проволоки контактируют друг с другом в направлении ширины шины и в радиальном направлении, в результате чего поверхность контакта соседних бортовых проволок увеличивается и, следовательно, повышается устойчивость формы бортовых колец.
Кроме того, в соответствии с документом JP 63-312207 (выложенная заявка) для повышения стабильности формы бортового кольца и лучшего объединения проволок было предложено использовать бортовую проволоку, имеющую форму сечения, в которой противоположные стороны параллельны друг другу в радиальном направлении шины, а по ширине шины расстояние между противоположными сторонами в сечении на определенных участках этих сторон изменяется.
Однако шины, описанные в вышеупомянутых документах, хотя они и способны уменьшать деформацию бортовых колец в процессе вулканизации и улучшать процесс монтажа шины на ободе колеса, не обеспечивают в достаточной степени продолжительный срок службы шины, в частности, срок службы бортовых частей шины, и, следовательно, эти шины в отношении срока службы их бортовых частей нельзя признать удовлетворительными, принимая во внимание недавно возросшую потребность в более высокой нагрузке шины. В частности, когда шина накачана, к ней приложена нагрузка, и форма шины по времени изменяется, бортовое кольцо совершает вращательное движение в направлении, в котором по ширине шины растягивается каркас. Такое вращение уменьшает удерживающее усилие, приложенное посредством бортового кольца к каркасу, и приводит к растягиванию каркаса, что, возможно, обуславливает возникновение проблемы ухудшенной долговечности бортовой части шины.
В связи с указанной выше проблемой задача настоящего изобретения заключается в обеспечении пневматической шины, в которой форма сечения каждой бортовой проволоки и взаимное размещение бортовых проволок оптимизированы для повышения жесткости бортового кольца к вращению и предотвращения растягивания каркаса, в результате чего срок службы бортовой части может быть увеличен.
Настоящее изобретение вносит вклад в решение указанной выше проблемы. Изобретение характеризуется тем, что пневматическая шина включает: пару бортовых частей, в которые заключены бортовые кольца, при этом каждое бортовое кольцо образовано из бортовых проволок, размещенных бок о бок в направлении ширины шины;
пару участков боковых стенок, проходящих с внешней стороны от бортовых частей в радиальном направлении шины; участок протектора, находящийся поверх соответствующих участков боковых стенок; и каркас тороидальной формы, проходящий через вышеупомянутые участки и имеющий соответствующие концевые участки, завернутые вокруг бортовых колец;
при этом бортовая проволока имеет, в направлении ширины шины, сечение в виде параллелограмма, имеющего пару участков с остроугольной вершиной, включающих первый участок с остроугольной вершиной и второй участок с остроугольной вершиной, и пару участков с тупоугольной вершиной, включающих первый участок с тупоугольной вершиной и второй участок с тупоугольной вершиной,
при этом первый участок с остроугольной вершиной находится с внешней стороны в направлении ширины шины и с внутренней стороны в радиальном направлении шины от второго участка с остроугольной вершиной; первый участок с тупоугольной вершиной находится с внутренней стороны в направлении ширины шины и с внешней стороны в радиальном направлении шины относительно первого участка с остроугольной вершиной, а второй участок с тупоугольной вершиной расположен с внутренней стороны в направлении ширины шины относительно первого участка с остроугольной вершиной и с внутренней стороны или на одной линии в радиальном направлении шины от/с первым участком с остроугольной вершиной.
В описанной выше пневматической шине поперечное сечение бортовой проволоки в направлении ширины шины имеет форму параллелограмма, и граничащие поверхности прилегающих друг к другу бортовых проволок обращены друг к другу в направлении ширины шины таким образом, что эти поверхности наклонены в том направлении, в котором напряжение, действующее в предварительно установленном направлении, или напряжение, действующее в направлении растягивания каркаса, передается легко, и в результате действующее при вращении напряжение, приложенное к бортовому кольцу, когда шина накачана, на нее действует нагрузка, и форма шины меняется во времени, распределено таким образом, что вращательная деформация бортового кольца, в целом, уменьшается, другими словами, противодействие вращательному движению кольца увеличивается. Кроме того, поскольку прилегающие друг к другу поверхности наклонены в направлении, в котором прилегающим друг к другу бортовым проволокам оказывается значительное препятствие перемещению вверх/вниз в радиальном направлении, когда на них действует усилие в указанном выше предварительно установленном направлении, для бортового кольца в целом обеспечивается равномерное распределение напряжения в окружном направлении в сечении бортовой проволоки по ширине шины.
Кроме того, расположенные рядом бортовые проволоки предпочтительно контактируют друг с другом.
Помимо этого, угол, образованный поверхностью, расположенной между первым участком с остроугольной вершиной и вторым участком с тупоугольной вершиной в сечении параллелограмма для каждой бортовой проволоки, и направлением вдоль ширины шины, предпочтительно находится в интервале от 0 до 25°C.
Кроме того, участки с остроугольной вершиной каждой бортовой проволоки предпочтительно скошены. В настоящем изобретении термин «участок с остроугольной вершиной выполнен скошенным» относится к участку с остроугольной вершиной, которая скруглена, а также участку с остроугольной вершиной, выполненной с линейными скосами.
Кроме того, в каждом бортовом кольце бортовые проволоки предпочтительно объединены в виде пучка с помощью металлической ленты или спирально намотанной вокруг пучка ткани в окружном направлении бортового кольца.
Кроме того, каждое бортовое кольцо предпочтительно сформировано посредством намотки множества бортовых проволок с формированием большого числа их витков, наложения витков бортовой проволоки один на другой в радиальном направлении с образованием элемента бортовой проволоки и размещения множества элементов из бортовых проволок бок о бок по ширине шины. Начальный торец намотки и конечный торец намотки каждой бортовой проволоки предпочтительно располагают так, чтобы они не находились в бортовом кольце на одной радиальной линии в окружном направлении шины.
Кроме того, каждое бортовое кольцо предпочтительно образовано посредством намотки множества бортовых проволок с формированием большого числа их витков, наложения витков бортовой проволоки один на другой в радиальном направлении с образованием элемента бортовой проволоки и размещения множества элементов из бортовых проволок бок о бок по ширине шины. Предпочтительно, чтобы концевые участки, включающие начальные торцы намотки соответствующих бортовых проволок бортового кольца, были смещены друг относительно друга в окружном направлении шины, а концевые участки, включающие конечные торцы намотки соответствующих бортовых проволок бортового кольца, были смещены друг относительно друга в окружном направлении шины.
Угол, образованный между линией, соединяющей положение в окружном направлении шины начального торца намотки проволоки каждого бортового кольца с центром бортового кольца, и линией, соединяющей положение в окружном направлении шины конечного торца намотки проволоки бортового кольца с центром бортового кольца, предпочтительно находится в интервале от 30 до 90°.
Кроме того, сечение каждого бортового кольца в направлении ширины шины предпочтительно имеет форму параллелограмма или прямоугольника.
Предпочтительно размещают прокладку из резины, имеющей степень твердости резины по международной шкале, равную 95 Н или выше, так, что она располагается между бортовым кольцом и каркасом и проходит в радиальном направлении шины к верхней стороне бортового кольца. В настоящем изобретении «твердость резины» представляет собой твердость резины, измеренную с использованием измерителя твердости по дюрометру (типа А) при температуре испытания, равной 23°C, в соответствии со стандартом JIS K6253.
Кроме того, предпочтительно между каркасом и бортовым кольцом размещают армирующий слой так, что указанный армирующий слой обертывает бортовое кольцо.
Как отмечено выше, с помощью пневматической шины согласно настоящему изобретению жесткость бортового кольца к вращению в целом может быть увеличена, и растягивание каркаса может быть уменьшено. Кроме того, может быть обеспечено равномерное распределение напряжения в окружном направлении в сечении бортовой проволоки в направлении ширины шины, и в результате длительная прочность бортовой проволоки повышается. Тем самым может быть увеличен срок службы бортовой части шины.
Настоящее изобретение поясняется чертежами, на которых представлено следующее:
фиг.1 - вид в разрезе бортовой части пневматической шины в сборе с ободом колеса, показанный в направлении ширины шины, согласно настоящему изобретению;
фиг.2(a)-2(c) - различные типы бортовых колец, которые могут быть использованы в настоящем изобретении, виды в разрезе в направлении ширины шины;
фиг.3(a)-3(b) - виды в разрезе в направлении ширины шины, каждый из которых иллюстрирует разрез принципиально важного участка бортового кольца. В частности, фиг.3(a) - бортовое кольцо в соответствии с настоящим изобретением, вид в разрезе; фиг.3(b) - бортовое кольцо, как сравнительный пример, противоположный по отношению к настоящему изобретению, вид в разрезе;
фиг.4 - вид в разрезе бортовой проволоки в направлении ширины пневматической шины, соответствующей другому варианту выполнения настоящего изобретения;
фиг.5(a) - вид сбоку и фиг.5(b) - вид в разрезе бортового кольца в направлении ширины шины в пневматической шине, соответствующей еще одному предпочтительному варианту выполнения настоящего изобретения;
фиг.6(a) и фиг.6(b) - бортовое кольцо пневматической шины согласно предпочтительному варианту выполнения настоящего изобретения. Фиг.6(a) - вид в перспективе начального торца намотки бортового кольца. Фиг.6(b) - вид в перспективе конечного торца намотки бортового кольца;
фиг.7 - вид в разрезе бортовой части шины в направлении ширины пневматической шины согласно предпочтительному варианту выполнения настоящего изобретения;
фиг.8 - вид в разрезе бортовой части шины в направлении ширины пневматической шины согласно другому предпочтительному варианту выполнения настоящего изобретения;
фиг.9 - вид в разрезе бортовой части шины в направлении ширины пневматической шины согласно еще одному предпочтительному варианту выполнения настоящего изобретения;
фиг.10 - вид в разрезе в направлении ширины шины бортовой части в пневматической шине согласно предпочтительному варианту выполнения настоящего изобретения.
Ниже описан предпочтительный вариант выполнения настоящего изобретения со ссылкой на сопровождающие чертежи. На фиг.1 показан вид в разрезе бортовой части пневматической шины (которая далее будет именоваться просто «шина»), смонтированной на ободе колеса, соответствующей настоящему изобретению. Фиг.2(a)-2(c) отображают виды в разрезе, в направлении ширины шины, различных вариантов выполнения бортовых колец, которые могут быть использованы в настоящем изобретении.
Каждая бортовая часть 1 шины, показанная на фиг.1, содержит бортовое кольцо 2, бортовые проволоки 3, образующие бортовое кольцо 2, и каркас 4 в форме тора, расположенный между парой бортовых колец 2. Шина в соответствии с настоящим изобретением имеет также другие элементы, например, брекер (не показан) в соответствии с обычным ее практическим воплощением. Каркас 4 представляет собой или радиальный каркас или диагональный каркас.
Как показано на фиг.1, бортовое кольцо 2 состоит из кольцеобразных бортовых проволок 3, размещенных бок о бок, например, в восемь рядов в направлении ширины шины. Эти кольцеобразные бортовые проволоки 3, установленные в восемь рядов, могут быть наложены одна на другую с образованием большого количества ступеней (шесть ступеней). Форма сечения каждой бортовой проволоки 3 в направлении ширины шины представляет собой параллелограмм, имеющий пару участков 7 с остроугольной вершиной, включающих первый участок 7а с остроугольной вершиной и второй участок 7b с остроугольной вершиной, и пару участков 9 с тупоугольной вершиной, включающих первый участок 9а с тупоугольной вершиной и второй участок 9b с тупоугольной вершиной.
Первый участок 7a с остроугольной вершиной расположен с внешней стороны в направлении ширины шины (с левой стороны на фиг.1) и с внутренней стороны в радиальном направлении шины (с нижней стороны на фиг.1) от второго участка 7b с остроугольной вершиной, в то время как первый участок 9a с тупоугольной вершиной расположен с внутренней стороны в направлении ширины шины (с правой стороны на фиг.1) и с внешней стороны в радиальном направлении шины (с верхней стороны на фиг.1) от первого участка 7a с остроугольной вершиной. Второй участок 9b с тупоугольной вершиной расположен с внутренней стороны в направлении ширины шины от первого участка 7a с остроугольной вершиной и с внутренней стороны в направлении ширины шины или на одной прямой, в радиальном направлении шины, от/с первым участком 7a с остроугольной вершиной.
Кроме того, бортовая проволока 3 может быть расположена так, что первый участок 7a с остроугольной вершиной и первый участок 9a с тупоугольной вершиной следуют один за другим по вертикали в радиальном направлении шины и непосредственно контактируют друг с другом, как это показано на фиг.1 и фиг.2(c). В качестве альтернативы бортовая проволока 3 может быть расположена таким образом, что первый участок 7a с остроугольной вершиной и первый участок 9a с тупоугольной вершиной смещены друг относительно друга в направлении ширины шины, как показано на фиг.2(a) и фиг.2(b).
Каркас 4 образован, например, путем размещения слоя покрышки, в котором органические волокна нитей корда расположены радиально или со смещением относительно направления вращения шины, в виде тора по всей длине пары бортовых колец 2. Концы каркаса 4 завернуты вокруг бортовых колец 2 от внутренней стороны в направлении внешней стороны шины, соответственно, так, что эти концы зафиксированы на бортовых кольцах 2.
Далее, особенности передачи напряжения, когда оно (напряжение, создающее вращательное движение) действует в направлении растягивания каркаса 4 (т.е. в направлении, показанном стрелкой А), будут описаны более подробно со ссылками на фиг.3(a) и фиг.3(b) для случая, когда второй участок 7b с остроугольной вершиной каждой бортовой проволоки расположен с внешней стороны в радиальном направлении шины и с внутренней стороны в направлении ширины шины, в соответствии с настоящим изобретением, и для случая, в котором второй участок 7b с остроугольной вершиной расположен с внутренней стороны в радиальном направлении шины, т.е. для случая противоположного идее настоящего изобретения. В приведенном ниже объяснении правая сторона на листе бумаги, на котором изображены фиг.3(a) и фиг.3(b), представляет собой внутреннюю сторону в направлении ширины шины, а верхняя сторона на листе бумаги, на котором изображены фиг.3(a) и фиг.3(b), представляет собой внешнюю сторону в радиальном направлении шины.
Обычно, когда пневматическая шина накачана, к ней приложена нагрузка, и форма шины по времени изменяется, на каркас 4 в радиальном направлении действует направленное к внешней стороне напряжение, распределенное таким образом, что на бортовое кольцо 2 действует вращательное напряжение в направлении стрелки А. В такой ситуации для взаимного размещения бортовых проволок, показанного на фиг.3(a), бортовая проволока 3а, находящаяся с правой стороны, из бортовых проволок 3a, 3b, прилегающих друг к другу сбоку по ширине шины, имеет тенденцию к перемещению в направлении, показанном стрелкой α, в то время как бортовая проволока 3b, находящаяся с левой стороны, стремится перемещаться в противоположном направлении, т.е. в направлении, показанном стрелкой β. В этом случае направление наклона прилегающих поверхностей S1 соседних бортовых проволок облегчает передачу усилия каждой из бортовых проволок 3a, 3b. В частности, бортовая проволока 3a, находящаяся с правой стороны, оказывает давление на расположенную с левой стороны бортовую проволоку 3b в направлении стрелки α, а бортовая проволока 3b, находящаяся с левой стороны, оказывает давление на бортовую проволоку 3a, расположенную с правой стороны, в направлении стрелки β, и в результате указанное напряжение, действующее на бортовое кольцо, эффективно передается.
С другой стороны, в случае взаимного размещения бортовой проволоки, показанного на фиг.3(b), и когда напряжение, создающее вращение, действует в направлении по стрелке А, бортовая проволока 3а, расположенная с правой стороны из бортовых проволок 3a, 3b, прилегающих боковыми поверхностями друг к другу в направлении ширины шины, стремится переместиться в направлении, показанном стрелкой α, в то время как бортовая проволока 3a, расположенная с левой стороны, стремится сместиться в противоположном направлении, т.е. в направлении по стрелке β, подобно описанному выше. Однако в этом случае прилегающие поверхности S1' соседних бортовых проволок не имеют наклона в таком направлении, которое могло бы облегчить передачу усилия каждой из бортовых проволок 3a, 3b, и в результате бортовая проволока 3a с правой стороны и бортовая проволока 3b с левой стороны перемещается с отделением друг от друга, и, следовательно, приложенное усилие не передается эффективно.
То есть, в пневматической шине согласно настоящему изобретению форма сечения бортовой проволоки 3 в направлении ширины шины представляет собой параллелограмм, а граничащие поверхности S1 прилегающих друг к другу бортовых проволок 3 в направлении ширины шины обращены друг к другу так, что эти поверхности наклонены в таком направлении, в котором усилие, действующее в сторону растягивания каркаса 4 (т.е. в направлении, показанном на фиг.3 стрелкой А), передается легко, и тем самым вращательное напряжение, приложенное к бортовому кольцу 2, когда шина наполнена воздухом, на нее действует нагрузка, и форма шины со временем изменяется, распределяется таким образом, что вращательная деформация бортового кольца 2 в целом уменьшается, другими словами, способность противодействовать деформирующему вращению увеличивается. Кроме того, поскольку граничащие поверхности S1 наклонены в направлении, в котором создается значительное противодействие перемещению прилегающих друг к другу бортовых проволок 3 вверх/вниз в радиальном направлении шины, когда при вращении возникает напряжение, действующее в направлении, показанном стрелкой А, распределение напряжения в окружном направлении в сечении бортовой проволоки 3 бортового кольца 2 в направлении ширины шины в целом становится равномерным.
Как отмечено выше, в пневматической шине согласно настоящему изобретению жесткость бортового кольца к воздействию вращательного напряжения в целом повышается так, что растягивание каркаса 4 может сдерживаться. Кроме того, в результате увеличения жесткости бортового кольца 2 к деформирующему вращению, вращение бортового кольца 2 сдерживается, неравномерность распределения напряжения в окружном направлении по сечению бортовой проволоки 3 в направлении ширины шины предотвращается, тем самым срок службы бортовой проволоки 3 и, следовательно, срок службы бортовой части 1 также значительно увеличивается.
Угол участка 7 с остроугольной вершиной предпочтительно находится в интервале от 60 до 85 градусов и более предпочтительно в интервале от 65 до 75 градусов. В том случае, когда указанный угол составляет менее 60 градусов, ухудшение жесткости бортовой проволоки в радиальном направлении шины может быть заметным (в том случае, когда угол участка 7 с остроугольной вершиной составляет менее 60 градусов, жесткость бортовой проволоки составляет приблизительно 75% по сравнению со случаем, в котором форма сечения бортовой проволоки в направлении ширины шины является прямоугольной). Если угол участка 7 с остроугольной вершиной превышает 85 градусов, улучшение передачи напряжения между прилегающими друг к другу бортовыми проволоками в направлении ширины шины, что является задачей настоящего изобретения, не может быть достигнуто удовлетворительным образом. За счет всестороннего учета жесткости бортовой проволоки в радиальном направлении шины и передачи напряжения между прилегающими друг к другу бортовыми проволоками так, как описано выше, угол участка с остроугольной вершиной может быть оптимизирован.
Кроме того, граничащие бортовые проволоки 3 предпочтительно находятся в непосредственном контакте друг с другом, хотя между указанными граничащими бортовыми проволоками 3 может быть размещена прокладка, например, из резины. В случае размещения между граничащими бортовыми проволоками 3 прокладки, например, из резины, указанная прокладка вследствие деформации ползучести со временем разрушается, и форма бортового кольца в целом может измениться. Следовательно, за счет приведения граничащих бортовых проволок 3 в непосредственный контакт друг с другом деформация бортового кольца по времени в целом может быть уменьшена. Кроме того, может быть предотвращено растягивание каркаса и может быть уменьшена деформация концевого участка каркаса по сравнению со случаем, когда между граничащими бортовыми проволоками 3 размещена прокладка.
В вариантах выполнения, представленных на фиг.2(a) и 2(c), угол, образованный в сечении в направлении ширины шины между стороной 10, соединяющей в каждой бортовой проволоке 3 первый участок 7a с остроконечной вершиной и второй участок 9b с тупоугольной вершиной, и направлением, соответствующим ширине шины, находится в интервале от 0 до 25 градусов (значения 0 и 25 градусов включены). Соответственно, если бортовое кольцо 2 образовано путем намотки бортовых проволок 3, указанному бортовому кольцу 2 может быть придан предварительно выбранный угол конусности, и, таким образом, надлежащий угол конусности может быть придан и нижнему участку бортовой части 1 шины, находящейся в контакте с ободом колеса.
В варианте выполнения, представленном на фиг.4, участки 7a, 7b с остроугольной вершиной каждой бортовой проволоки 3 соответствующим образом скошены. Соответственно, напряжение, приложенное к участкам 7a, 7b с остроугольной вершиной, может быть распределено равномерно, когда на бортовое кольцо 2 при вращении действует усилие в направлении, показанном стрелкой А (фиг.3(a)). Кроме того, можно избежать концентрацию напряжений на участках 7a, 7b с остроугольной вершиной, тем самым срок службы каркаса 4 и, следовательно, срок службы бортовой части 1 также может быть увеличен.
В варианте выполнения, иллюстрируемом на фиг.5(a) и фиг.5(b), бортовое кольцо 2 формируют посредством объединения бортовых проволок 3 в виде пучка с помощью металлической ленты 11. В качестве металлической ленты 11 предпочтительно может быть использована лента из стали или сплава алюминия. Бортовое кольцо 2 может быть зафиксировано в виде пучка с помощью ткани 13, намотанной на бортовое кольцо по спирали по длине окружности бортового кольца. Подходящие примеры ткани 13 включают материал, использующий нити из органических волокон, такой как нейлон, вискоза или полиэстер. Благодаря этому может быть предотвращено изменение формы бортового кольца 2 в процессе вулканизации и/или эксплуатации шины, и могут быть улучшены характеристики шины.
Кроме того, в примере, представленном на фиг.5(a), бортовое кольцо 2 имеет конструкцию, в которой множество бортовых проволок 3, намотанных с образованием большого количества витков проволоки, наложенных один на другой в радиальном направлении шины с формированием многослойного элемента, размещено бок о бок с образованием в направлении ширины шины большого числа рядов многослойных элементов, при этом начальный торец 15 намотки и конечный торец 17 намотки каждой бортовой проволоки 3 не находятся на одной радиальной линии в окружном направлении шины. Бортовое кольцо 2, образованное большим количеством проволок 3, как это описано выше, обладает преимуществом в том, что может быть значительно сокращен период времени, необходимый для изготовления бортового кольца 2, по сравнению с изготовлением бортового кольца 2 путем последовательного наматывания одной единственной бортовой проволоки 3 в радиальном направлении шины.
Однако в том случае, если бортовое кольцо 2 сформировано посредством наматывания множества бортовых проволок 3 с образованием большого количества витков проволоки, наложенных один на другой в радиальном направлении шины с формированием многослойного элемента, и размещения полученных многослойных элементов бок о бок с образованием в направлении ширины шины большого числа рядов многослойных элементов и если при этом начальный торец 15 намотки и конечный торец 17 намотки бортовой проволоки 3 располагаются в одном месте по длине окружности бортового кольца 2, то в этом месте возникает ступенчатое изменение жесткости бортового кольца и будет иметь место концентрация напряжения, в результате чего может быть уменьшено сопротивление изгибу и разрушению. В частности, начальный торец 15 намотки может служить точкой приложения напряжения изгиба. Принимая во внимание это обстоятельство, концентрацию напряжения можно избежать за счет смещения положений в окружном направлении начального торца 15 намотки и конечного торца 17 намотки одной и той же бортовой проволоки 3 друг относительно друга, как это показано в настоящем изобретении, при этом эффективность производства бортового кольца 2 повышается. Кроме того, угол 9, образованный между линией, соединяющей положение в окружном направлении шины начального торца 15 намотки каждого бортового кольца 2 и центр C бортового кольца, и линией, соединяющей точку в окружном направлении шины конечного торца 17 намотки того же бортового кольца и центр C бортового кольца, предпочтительно находится в интервале от 30 до 90°C и более предпочтительно в интервале от 40 до 80°C. В особенности, предпочтительно, чтобы величина угла 9 составляла 60°C. В том случае, если угол 9 составляет менее 30°C, концентрация напряжения не может быть уменьшена в достаточной степени. Если угол 9 превышает 90°C, весовая центровка бортового кольца 2 по периметру окружности нарушается, и в результате равномерность распределения напряжений может быть ухудшена.
В варианте выполнения, представленном на фиг.6(a) и фиг.6 (b), бортовое кольцо 2 имеет конструкцию, в которой множество бортовых проволок 3, намотанных с образованием большого количества витков, наложенных один на другой в радиальном направлении с формированием многослойного элемента, размещено бок о бок с образованием большого числа рядов многослойных элементов, при этом начальный торец 15 намотки и конечный торец 17 намотки каждой бортовой проволоки 3 смещены друг относительно друга в окружном направлении шины. Как отмечено выше, формирование бортового кольца 2 с помощью множества бортовых проволок 3 является выгодным с точки зрения эффективности производства. Однако, если местоположения начального торца 15 намотки и конечного торца 17 намотки каждой бортовой проволоки 3 в окружном направлении шины совпадают друг с другом, т.е. если начальный торец 15 намотки и конечный торец 17 намотки каждой бортовой проволоки 3 находятся на одной радиальной линии в направлении ширины шины, существует ступенчатое изменение жесткости между начальным торцом 15 намотки и конечным торцом 17 намотки, другими словами, напряжения имеют тенденцию концентрироваться в этом месте, и, следовательно, сопротивление изгибу и разрушению может уменьшаться. Кроме того, начальный торец 15 намотки и конечный торец 17 намотки могут каждый действовать как точка приложения усилия изгиба. Принимая во внимание это обстоятельство, за счет смещения положения в окружном направлении начального торца 15 намотки и конечного торца 17 намотки каждой бортовой проволоки 3 друг относительно друга, как это показано в настоящем изобретении, концентрацию напряжения можно избежать, и в то же время эффективность производства бортового кольца 2 повышается.
Форма сечения бортового кольца 2 в направлении ширины шины предпочтительно представляет собой параллелограмм, как это показано на фиг.2(a) и фиг.2(c), или прямоугольник, как показано на фиг.2(a). Благодаря этой особенности, бортовое кольцо 2 в целом имеют форму сечения, которая может быть легко реализована при изготовлении. Форма сечения бортового кольца 2 в направлении ширины шины не ограничивается параллелограммом или прямоугольником и может иметь, например, неправильную форму, например форму, полученную путем срезания части параллелограмма, как показано на фиг.7.
В варианте выполнения, показанном на фиг.8, между бортовым кольцом 2 и каркасом 4, а также с верхней стороны в радиальном направлении шины бортового кольца 2 размещена, по меньшей мере, одна резиновая прокладка 19 с высокой твердостью, имеющая твердость 85 Н или больше. Резиновая прокладка, имеющая относительно высокую твердость, демонстрирует сравнительно небольшую текучесть при вулканизации по сравнению с резиной, имеющей относительно низкую твердость. Поэтому размещение резиновой прокладки 19 с высокой твердостью между бортовым кольцом 2 и каркасом 4 приводит к сравнительно небольшой текучести резины вокруг бортового кольца 2 в процессе вулканизации, и тем самым искажение формы бортового кольца 2 при вулканизации может быть предотвращено. Кроме того, размещение резиновой прокладки 19 с высокой твердостью с верхней стороны бортового кольца 2 в радиальном направлении шины может предотвращать сплющивание бортовой части 1, когда на нее действует нагрузка, и тем самым уменьшаются касательные напряжения, возникающие в бортовой части 1, и срок службы бортовой части 1 увеличивается.
В варианте выполнения, иллюстрируемом на фиг.9, в бортовой части 1 между каркасом 4 и бортовым кольцом 2, вдоль криволинейной поверхности каркаса 4, размещен армирующий слой 20 так, что этот армирующий слой 20 охватывает бортовое кольцо 2 снаружи. Армирующий слой 20 может быть выполнен, например, из стальной кордной ткани или кордной ткани из органического волокна, такого как нейлон. В соответствии с описанными выше особенностями конструкции армирующий слой 20 предотвращает вращение бортового кольца и выполняет функцию защиты каркаса, и тем самым, кроме того, может быть предотвращено растягивание каркаса и может быть увеличен срок службы каркаса и, следовательно, срок службы бортовой части шины.
В приведенном выше описании представлена лишь часть предпочтительных вариантов выполнения согласно настоящему изобретению, и описанные выше конструкции могут быть скомбинированы друг с другом, и/или к ним могут быть добавлены различные модификации, если только такие изменения не выходят за пределы объема настоящего изобретения. Например, каркас 4, который обертывают вокруг бортового кольца 2, от его внутренней стороны к внешней стороне, может быть выполнен так, что он охватывает периметр бортового кольца 2, как показано на фиг.10. За счет такого выполнения, кроме того, предотвращается растягивание каркаса 4 и, таким образом, срок службы бортовой части 1 также увеличивается.
Примеры
Далее, для подтверждения результата, обеспечиваемого настоящим изобретением, были изготовлены шины для испытаний, соответствующие настоящему изобретению (примеры), одна испытательная шина для сравнения (сравнительный пример) и испытательная шина в соответствии с известной технологией (пример известной технологии). Был проведен сравнительный анализ этих шин с помощью нижеследующих испытаний.
Для испытаний были использованы шины радиального типа для трактора/автобуса, каждая из которых имеет размер 11R22.5 и приведенные ниже характеристики соответственно.
Шина согласно примеру 1 представляет собой шину с бортовой частью, конструкция которой соответствует показанной на фиг.1. Бортовое кольцо шины в примере 1 образовано наматыванием восьми металлических бортовых проволок, каждая из которых имеет в сечении форму параллелограмма (ширина: 2 мм, высота: 1,3 мм, острый угол: 70 градусов, тупой угол: 110 градусов), как показано на фиг.1, размещенных бок о бок с образованием восьми рядов по ширине шины, после чего производят дальнейшее наматывание других групп бортовых проволок, размещенных бок о бок в восемь рядов в радиальном направлении шины, до образования шести слоев проволоки, и затем все бортовые проволоки прочно соединяют с помощью металлической ленты. Кроме того, шина согласно примеру 1 имеет такую конструкцию, что соответствующие концевые участки однослойного каркаса обернуты вокруг бортового кольца от его внутренней стороны в направлении его внешней стороны, а на внешней периферийной поверхности каркаса, на его протекторной части имеется четырехслойный брекер. Конструкции бортовой части, отличающиеся от описанной выше, соответствуют известным пневматическим шинам, и их раскрытие здесь не приводится.
Шина согласно примеру 2 имеет бортовую часть, конструктивное выполнение которой показано на фиг.1. Шина согласно примеру 2 имеет по существу такую же конструкцию, как и шина, показанная на фиг.1, за исключением того, что величины острого угла и тупого угла в сечении каждой бортовой проволоки, имеющем форму параллелограмма, в примере 2 составляют 45 градусов и 135 градусов соответственно.
Шина в соответствии со сравнительным примером 1 по существу такая же, как и шина в примере 1, за исключением того, что ориентация бортовых проволок, образующих бортовое кольцо в сравнительном примере 1, противоположна имеющей место в примере 1. т.е. они расположены так, как показано на фиг.3(b).
Шина для примера использования известной технологии выполнена с бортовым кольцом, образованным из бортовой проволоки круглого сечения (не показано), вместо бортовой проволоки рассмотренного выше выполнения. В частности, бортовое кольцо образовано путем последовательного наматывания единственной бортовой проволоки диаметром 1,8 мм, выполненной из того же металла, что и бортовые проволоки согласно примеру 1 и примеру 2, от внутренней стороны к внешней стороне в радиальном направлении шины с образованием наложенных один на другой шести слоев в виде спирали. Эту бортовую проволоку размещают бок о бок с последовательными по ширине шины рядами из семи слоев (витков), восьми слоев, девяти слоев, восьми слоев, семи слоев и шести слоев соответственно. Форма сечения полученного бортового кольца по существу представляет собой шестиугольник. Количество витков бортовой проволоки в примере выполнения по известной технологии определяется так, чтобы полученная общая площадь сечения бортовых проволок в направлении ширины шины была такой же, как и общие площади сечения бортовых проволок в направлении ширины шины согласно примеру 1 и примеру 2. Другие конструктивные выполнения шин согласно примеру использования известной технологии по существу соответствуют шинам в примерах 1 и 2.
Были проведены опыты с целью анализа изменения угла вращения бортового кольца и срока службы бортовой части 1, производимого посредством описанного ниже метода, для каждой из испытываемых шин, описанных выше.
(Тест для анализа изменения угла вращения бортового кольца).
Изменение угла деформирующего вращения бортового кольца было проанализировано посредством: монтажа каждой из подвергнутых испытанию шин на ободе колеса, имеющем размер 8,25; фотографирования формы сечения бортового кольца в направлении ширины шины с помощью сканирующего устройства СТ в состоянии, когда шина не наполнена воздухом, и в том случае, когда шина накачана воздухом с внутренним давлением 700 кПа (относительное давление) соответственно; и путем сопоставления фотографии бортового кольца перед накачиванием шины и после накачивания шины. Результаты приведены в таблице 1.
(Тест для анализа срока службы)
Продолжительность срока службы бортовой части 1 была определена посредством монтажа каждой испытанной шины на ободе колеса с размером 8,25, накачивания шины до внутреннего давления 700 кПа (относительное давление) и осуществления пробега шины на установленном внутри помещения обкатном станке для испытания шин до тех пор, пока на бортовой части шины не появятся дефекты. Условия проведения испытаний во вращающемся барабане были следующими: температура в помещении 45°C, приложенная к шине нагрузка 57 кН (180% от нормальной нагрузки) и скорость вращения шины 60 км/час. Результаты приведены в таблице 1.
Таблица 1
Угол деформирующего вращения бортового кольца (градус)
Длина пробега до появления дефекта(км)
Пример 1
1.0
49000
Пример 2
1.35
43000
Сравнительный пример 1
2.4
30000
Пример согласно известной технологии
2.5
28000
В результате проведенных испытаний было установлено, что меньший угол вращения бортового кольца между состоянием шины до накачки воздухом и после накачки приводит к большему пробегу до появления дефектов; и тем самым срок службы бортовой части шины может быть увеличен за счет увеличения жесткости к вращению бортового кольца
Между примером известной технологии и сравнительным примером 1 не наблюдается значительного улучшения ни в изменении угла деформирующего вращения бортового кольца между состоянием шины до и после накачивания в нее воздуха, ни длины пробега, достигаемой до появления дефекта шины. Таким образом, понятно, что простая модификация формы сечения каждой бортовой проволоки и поверхности контакта одной бортовой проволоки с другой бортовой проволокой не может увеличить срок службы бортовой части шины.
В отличие от рассмотренного случая сравнения, продолжительность срока службы шин в соответствии с настоящим изобретением согласно примеру 1 и примеру 2, в которых бортовые проволоки имеют в сечении форму параллелограмма, расположенного так, что первый участок с остроугольной вершиной находится с внутренней стороны в радиальном направлении шины и с внешней стороны в направлении ширины шины, как показано на фиг.1, значительно увеличивается по сравнению с шинами, соответствующими примеру для известной технологии и сравнительному примеру 1. Кроме того, в случае, когда угол на участке с остроугольной вершиной и угол на участке с тупоугольной вершиной составляют 70 градусов и 110 градусов соответственно, продолжительность срока службы бортовой части шины увеличивается.
В соответствии с выполнением шины согласно настоящему изобретении, сопротивление вращательному движению бортового кольца в целом может быть увеличено, и растягивание каркаса может быть предотвращено за счет оптимизации формы поперечного сечения каждой бортовой проволоки и взаимного расположения бортовых проволок. Кроме того, за счет описанной выше оптимизации может быть достигнуто равномерное распределение напряжения в окружном направлении в сечении бортовых проволок в направлении ширины шины, в результате длительная прочность бортовой проволоки увеличивается и тем самым может быть значительно увеличен срок службы бортовой части шины.