БОЛЬШЕГРУЗНАЯ ШИНА
LARGE-SIZE TIRE

Настоящее изобретение относится к большегрузным шинам с повышенной долговечностью борта.
Обычно предлагают, как показано на Фиг.12, различные большегрузные шины, имеющие так называемую навитую конструкцию борта, в которой загиб b2 слоя b каркаса намотан вокруг бортового кольца с. Такие большегрузные шины могут предотвращать повреждения, возникающие со стороны конца загиба b2, вследствие того, что конец загиба b2 расположен вблизи бортового кольца с, которое менее чувствительно к деформации во время движения автомобиля. В результате, такая большегрузная шина имеет исключительные преимущества в том, что долговечность борта может быть улучшена.
При использовании навитой конструкции борта деформация борта во время контакта с землей соответственно больше, по сравнению с традиционной не навитой конструкцией борта. Следовательно, необходимо, чтобы армирующий слой f борта имел армирующий корд, такой как стальной корд, и усиливал борт посредством загиба вокруг борта в U-образной форме.
Однако, если такой армирующий слой f борта предусмотрен, большая поперечная сила действует на внешний конец ft внешней части f1 армирующего слоя f борта, и таким образом, например, отделение резины (болтающийся корд) вероятно происходит на наружной стороне ft. Таким образом, существует возможность для дальнейшего улучшения долговечности борта.
Целью настоящего изобретения является получение большегрузной шины, имеющей навитую конструкцию борта, которая может улучшить долговечность борта.
В соответствии с первым аспектом изобретения, большегрузная шина включает каркас, содержащий один слой каркаса, имеющий основную часть, проходящую от протектора через боковину к бортовому кольцу в борту, и загиб, идущий от основной части, загибающийся от аксиально внутренней стороны к аксиально внешней стороне поверх бортового кольца и имеющий дополнительный загиб; армирующий слой борта, расположенный на борту и содержащий армирующий корд; и резину наполнителя борта, расположенную далее радиально снаружи по отношению к дополнительному загибу слоя каркаса и идущую радиально наружу конусообразно.
Загиб содержит основную зону загиба, изогнутую вдоль аксиально внутренней стороны, радиально внутренней стороны и аксиально внешней стороны бортового кольца, и дополнительный загиб, идущий от основного загиба по направлению к основной части через соседнюю радиально внешнюю сторону бортового кольца.
Армирующий слой борта имеет U-образную форму поперечного сечения, включающую промежуточную часть, идущую далее радиально внутрь, по сравнению с основным загибом и вдоль основной зоны загиба; внешнюю часть, идущую от аксиально внешней стороны промежуточной части и радиально наружу от загиба; и внутреннюю часть, идущую от аксиально внутренней стороны промежуточной части и идущую радиально наружу вдоль аксиально внутренней стороны борта.
Армирующий корд армирующего слоя борта имеет прочность корда от 700 до 1200 Н, и армирующий корд расположен под углом от 40° до 70° относительно продольного направления шины на внешней части.
Резина наполнителя борта содержит внутреннюю часть наполнителя, выполненную из высокоэластичной резины и расположенную на радиально внутренней стороне; и внешнюю часть наполнителя, выполненную из резины, чья эластичность ниже эластичности резины внутренней части наполнителя и расположена на радиально внешней стороне.
Внутренняя часть наполнителя имеет L-образную форму поперечного сечения, включающую нижнюю часть вдоль радиально внешней стороны дополнительного загиба; и восходящую часть, поднимающуюся со стороны аксиально внутреннего конца нижней части и идущую радиально наружу конусообразно вдоль основной части слоя каркаса.
В соответствии со вторым аспектом изобретения, большегрузная шина включает каркас, имеющий один слой каркаса, содержащий основную часть, идущую от протектора через боковину к бортовому кольцу в борту и загиб, идущий от основной части, которая загнута от аксиально внутренней стороны к аксиально внешней стороне поверх бортового кольца, и которая имеет дополнительный загиб; и армирующий слой борта, расположенный на борту и содержащий армирующий корд.
Загиб содержит основную зону загиба, изогнутую вдоль аксиально внутренней стороны, радиально внутренней стороны и аксиально внешней стороны бортового кольца; и дополнительный загиб, проходящий от основной зоны загиба и идущий по направлению к основной части через соседнюю радиально внутреннюю сторону бортового кольца.
Армирующий слой борта имеет U-образную форму поперечного сечения, включающую промежуточную часть, идущую далее радиально внутрь, по отношению к основному загибу и вдоль основной зоны загиба; внешнюю часть, идущую от аксиально внешней стороны промежуточной части и идущую радиально наружу от загиба; и внутреннюю часть, проходящую от аксиально внутренней стороны промежуточной части и идущую радиально наружу вдоль аксиально внутренней стороны борта.
Борт снабжен покровным слоем пятки, выполненным из слоя корда, содержащего корд из органического волокна, по меньшей мере, на одном участке внешней стороны области пятки, определенной ниже, и корд из органического волокна покровного слоя пятки расположен под углом от 30° до 90° относительно продольного направления шины.
Область пятки определяют как область, лежащую между первой прямой линией, идущей радиально внутрь перпендикулярно нижней поверхности борта из центра поперечного сечения бортового кольца, и второй прямой линией, идущей аксиально наружу перпендикулярно к первой прямой линии из центра поперечного сечения бортового кольца.
В тяжело нагруженной шине в соответствии с первым аспектом изобретения, армирующий корд, имеющий прочность от 700 до 1200 Н, используют для армирующего слоя борта, и армирующий корд во внешней части наклонен под углом от 40° до 70° относительно продольного направления шины, таким образом увеличивая эффект армирования. Такая структура повышает жесткость при изгибе борта, таким образом улучшая устойчивость при движении автомобиля. Однако напряжение, сконцентрированное на внешнем конце внешней части, увеличивается, вызывая тенденцию, способствующую отделению резины от внешнего конца.
Концентрация напряжения на внешнем конце может быть снижена путем использования резины наполнителя борта, содержащей внутреннюю часть наполнителя, имеющую L-образную форму поперченного сечения. В частности, в резине наполнителя борта внутренняя часть наполнителя, выполненная из высокоэластичной резины, имеет L-образную форму поперечного сечения, включающую нижнюю часть вдоль дополнительного загиба и восходящую часть вдоль основной части слоя каркаса. Это обеспечивает жесткость при изгибе борта и поддерживает устойчивость при движении автомобиля, при использовании небольшого количества высокоэластичной резины. Более того, количество резины внешней части наполнителя, выполненной из низко эластичной резины, может быть увеличено за счет снижения количества высокоэластичной резины. В результате, деформация сдвига, действующая на внешнюю часть армирующего слоя борта, прилегающую к внешней части наполнителя, может быть существенно ослаблена. Таким образом, отделение резины от внешнего конца внешней части может быть эффективно подавлено, благодаря чему увеличивается жесткость борта.
В соответствии с тяжелогруженой шиной второго аспекта изобретения, покровный слой пятки, состоящий из слоя корда, в котором корд из органического волокна расположен под заданным углом, обеспечен на внешней стороне области пятки борта.
В данной работе, в навитой конструкции борта, так как слой каркаса обвит вокруг бортового кольца, напряжение корда слоя каркаса в ходе движения автомобиля легко передается бортовому кольцу по сравнению с традиционной шиной, имеющей не навитую конструкцию. В результате, существует тенденция, что бортовое кольцо способно перемещаться в сторону борта обода под действием напряжения корда и давления внешней высокой нагрузки. Из-за перемещения бортового кольца перемещение основной части слоя каркаса становится больше. В результате, концентрация напряжения на внешнем конце внешней части армирующего слоя борта повышается, что способствует отделению резины. Кроме того, из-за перемещения бортового кольца резина бортовой ленты (рассматриваемая как накладная резина) расположена между бортовым кольцом и ободом и тем самым сжимается в направлении толщины. Однако резина бортовой ленты проходит в направлении, перпендикулярном к направлению толщины. Удлинение вызывает перекашивание на границе раздела между армирующим слоем борта и резиной бортовой ленты, вызывая тем самым разделение резины.
Однако покровный слой пятки, в соответствии со вторым аспектом изобретения, объединен с резиной бортовой ленты, тем самым подавляя удлинение резины бортовой ленты в направлении, перпендикулярном к направлению толщины. Следовательно, разделение между армирующим слоем борта и резиной бортовой ленты может быть подавлено. Кроме того, в результате того, что деформация сжатия резины бортовой ленты в направлении толщины подавляется гашением удлинения, перемещение бортового кольца относительно стороны борта обода подавляют, при помощи чего перемещение основной части слоя каркаса снижается. Более того, так как покровный слой пятки объединен с резиной бортовой ленты, чтобы тем самым улучшить жесткость при изгибе, деформация борта может быть подавлена, что в сочетании со снижением перемещения основной зоны подавляет отделение резины на внешнем конце внешней части.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
В дальнейшем в этом документе воплощение настоящего изобретения описано в сопровождении чертежей, на которых:
На Фиг.1 показано поперечное сечение, иллюстрирующее воплощение тяжелогруженой шины, в соответствии с первым аспектом настоящего изобретения.
На Фиг.2 показано увеличенное поперечное сечение, иллюстрирующее воплощение тяжелогруженой шины в соответствии с первым аспектом настоящего изобретения.
На Фиг.3 показано дополнительное увеличенное поперечное сечение, иллюстрирующее существенную часть основной части борта.
На Фиг.4 показан вид сбоку поперечного сечения борта, иллюстрирующий расположение армирующих кордов во внешней части армирующего слоя борта.
На Фиг.5 показано поперечное сечение, иллюстрирующее внутреннюю часть наполнителя.
На Фиг.6 показано поперечное сечение, иллюстрирующее покровный слой пятки.
На Фиг.7 показан неполный вид сбоку борта, иллюстрирующий расположение кордов из органического волокна покровного слоя пятки.
На Фиг.8 показан неполный вид сбоку борта, иллюстрирующий другое расположение кордов из органического волокна покровного слоя пятки.
На Фиг.9 показано поперечное сечение, иллюстрирующее еще один пример борта большегрузной шины в соответствии с первым аспектом изобретения.
На Фиг.10 показано поперечное сечение, иллюстрирующее воплощение большегрузной шины в соответствии со вторым аспектом изобретения.
На Фиг.11 показано увеличенное поперечное сечение, иллюстрирующее борт большегрузной шины в соответствии со вторым аспектом изобретения.
На Фиг.12 показано неполное поперечное сечение, иллюстрирующее традиционный борт.
На Фиг.1-9 представлено одно воплощение большегрузной шины 1А в соответствии с первым аспектом изобретения. На Фиг.10 и 11 представлено другое воплощение большегрузной шины 1В в соответствии со вторым аспектом изобретения.
За исключением особо указанных случаев, размеры и т.п.частей шины определяют, измеряя, когда шина установлена на нормальный обод J и накачена до нормального давления, когда она находится в ненагруженном состоянии при нормальном внутреннем давлении. Термин "стандартный обод", используемый в данной работе, относится к установленному техническими условиями ободу, соответствующему шине в стандартной системе, включающей стандарт, на который базируется шина. Например, стандартный обод представляет собой "стандартный обод", установленный техническим условиями системы JATMA (Японская организация производителей шин и дисков), "конструкцию обода", установленную в системе TRA (Британская Ассоциация шин и ободов), или "измерительный обод", установленный в системе ETRTO (Европейская техническая организация по ободам и покрышкам). Термин "стандартное давление", используемый в данной работе, относится к давлению воздуха, установленному техническими условиями и соответствующему шине в стандартной системе, включающей стандарт, на который базируется шина. Например, стандартное давление представляет собой максимальное давление воздуха в системе JATMA, максимальное давление "предельно допустимые нагрузки шины при различных давлениях накачивания в холодное время", представленное в таблице системы TRA, или "давление накачивания" в системе ETRTO.
Большегрузная шина 1А оснащена каркасом 6 в форме тороида, идущего от протектора 2 к бортовому кольцу 5 в борту 4 через боковину 3 и слой 7 брекерного пояса, расположенного с радиально внешней стороны каркаса 6 и внутренней стороны протектора 2.
Брекерный пояс 7 состоит, по меньшей мере, из двух брекерных слоев с использованием брекерных кордов, каждый из которых состоит из стальных кордов. В данном примере предусмотрены три слоя 7А-7С брекерного пояса. Брекерные корды по меньшей мере двух брекерных слоев из слоев 7А-7С брекерного пояса расположены под небольшим углом (например, от 10° до 35°) относительно продольного направления шины и таким образом, что слои пересекают друг друга. Следует отметить, что брекерный пояс 7 может состоять из четырех или более слоев.
Каркас 6 состоит из слоя 6А каркаса, содержащего основную часть 6а в виде тороида, идущую от протектора 2 к бортовому кольцу 5 в борту 4 через боковину 3, и загиба 6b, идущего от основной части 6а и загибающегося от аксиально внутренней стороны к аксиально внешней стороне поверх бортового кольца 5. Слой 6А каркаса содержит корд каркаса, выполненный из стального корда, расположенного под углом от 80° до 90° относительно экватора С шины.
Бортовое кольцо 5 представляет собой кольцевой материал, имеющий поперечное сечение в виде шестиугольника с вытянутой гранью, сформированное намоткой бортовой проволоки 5w из стали, таким образом, чтобы получить множество слоев и множество рядов, как в увеличенном виде показано на Фиг.3. В частности, бортовое кольцо 5 имеет внутреннюю сторону SL, являющуюся длинной стороной радиально внутренней стороны поперечного сечения в виде шестиугольника, внешнюю сторону SU, являющуюся длинной стороной радиально внешней стороны, внутреннюю сторону Si, имеющую изогнутую в виде шеврона сторону, соединяющую внутреннюю сторону SL с внешней стороной SU по аксиально внутренней стороне, и внешнюю сторону So, являющуюся изогнутой стороной противоположной стороны. Бортовое кольцо 5 окружено так называемой намотанной внахлест резиной 16, предотвращающей прямой контакт с кордом каркаса.
В данном примере радиально внутренняя сторона SL бортового кольца 5 проходит практически параллельно поверхности J1 пластины обода J (показанной на Фиг.1). Таким образом, большое посадочное усилие между бортом 4 и ободом получается в широком интервале. В данном примере, так как обод J представляет собой идущий на конус под углом 15° обод, радиально внутренняя сторона SL и радиально внешняя сторона SU бортового кольца 5 наклонены под углом 15° относительно воображаемой аксиальной линии.
Более того, как показано на Фиг.3, загиб 6b слоя 6А каркаса имеет так называемую навитую конструкцию борта, состоящую из основной зоны 6b1 загиба, которая плавно изгибается вдоль аксиально внутренней стороны Si, радиально внутренней стороны SL и аксиально внешней стороны So бортового кольца 5, и дополнительный загиб 6b2, идущий от основной зоны 6b1 загиба по направлению к основной части 6а через близлежащую радиально внешнюю сторону SU бортового кольца 5. В качестве предпочтительного аспекта, предпочтительно чтобы загиб 6b плавно изгибался кругообразно, не имея наклоненного под углом края, который локально изгибается. Следует отметить, что если загиб 6b имеет наклоненный под углом край, существует вероятность, что прочность корда каркаса снизится.
Дополнительный загиб 6b2 определяют как зону на радиально внешней стороне относительно плоскости К, полученной продлением радиально внешней стороны SU бортового кольца 5. Дополнительный загиб 6b2 идет и загибается в направлении, в котором расстояние от плоскости К увеличивается по направлению к внешнему концу 6bt Угол  к плоскости К дополнительного загиба 6b2 предпочтительно составляет 10° или более, и более предпочтительно 15° или более. Это предотвращает местный изгиб корда 6С каркаса. Если угол  слишком велик, способность удержания бортового кольца 5 загибом 6b становится слабой. Это подобно возникновению явления, при котором загиб 6b касается основной части 6а (так называемое явление проскальзывания). На основе вышеизложенного, угол  предпочтительно составляет 60° или менее, более предпочтительно 45° или менее, еще более предпочтительно 40° или менее.
Следует отметить, что угол  определяют как угол, образуемый плоскостью К и прямой линией N, которые соединяются в точке F, в которой корд 6С каркаса загиба 6b пересекает плоскость К бортового кольца 5 и внешний конец 6bt загиба 6b. В данной работе, в некоторых случаях, радиально внешняя сторона SU бортового кольца 5 становится не плоской поверхностью из-за, например, изменения положения бортовой проволоки 5w. В таком случае плоскость К приближается по касательной, которая касается бортовой проволоки 5wo, расположенной на аксиально наиболее внешней стороне и касается бортовой проволоки 5wi, расположенной на аксиально наиболее внутренней стороне из числа рядов бортовой проволоки, выступающих на радиально внешней стороне SU бортового кольца 5.
Более того, наименьшее расстояние U1 между внешним концом 6bt загиба 6b и плоскостью К предпочтительно составляет 2,0 мм или более, и более предпочтительно 3,0 мм или более. Если расстояние U1 составляет менее 2,0 мм, необходимо чтобы корд каркаса имел крутой загиб, который вполне вероятно вызовет снижение прочности корда. Если расстояние U1 слишком велико, существует вероятность, что напряжение во время деформации изгиба борта 4 концентрируется на внешнем конце 6bt, что является нежелательным. В этой связи расстояние U1 предпочтительно составляет 8,0 мм или менее, более предпочтительно 6,0 мм или менее.
Более того, в корде 6С каркаса внешний конец 6bt загиба 6b оканчивается на более коротком расстоянии от основной части 6а, вместо того, чтобы достигать основной части 6а. Наименьшее расстояние U2 между внешним концом 6bt и основной частью 6а предпочтительно составляет 0,5 мм или более, более предпочтительно 1,0 мм или более. Если расстояние U2 составляет менее 0,5 мм, может возникать трение между внешним концом 6bt и основной частью 6а, которое может вызвать повреждение истиранием в зависимости от того, насколько борт 4f деформирован. В отличие от этого, если расстояние U2 слишком велико, способность удержания загибом 6b бортового кольца 5 вероятно становится недостаточной, и таким образом, вполне вероятно возникает указанное выше явление проскальзывания. В этой связи расстояние U2 предпочтительно составляет 5,0 мм или менее, более предпочтительно 4,0 мм или менее.
Более того, в большегрузной шине 1А, чтобы предотвратить отскакивание дополнительного загиба 6b2, дополнительный слой 8 корда предусмотрен радиально снаружи относительно дополнительного загиба b2. Этот дополнительный слой 8 корда сформирован из кольцевого материала, в котором дополнительный корд 8w, выполненный, например, из стального корда, наматывают по спирали в продольном направлении шины, по меньшей мере, один раз, предпочтительно два или более раза. Таким образом, отскакивание может быть надежно предотвращено без дополнительного прессования корда 6С каркаса. Следовательно, дополнительный загиб 6b2 может сохранить неизменным заданную форму при предотвращении резкого снижения прочности корда каркаса, получаемой в результате прессования.
В качестве дополнительного корда 8w стальной корд прочностью от 2000 до 4000 Н является предпочтительным. Если прочность корда составляет менее 2000 Н, существует вероятность, что сила удержания для дополнительного загиба b2 становится недостаточной. Если прочность корда превышает 4000 Н, существует вероятность, что дополнительный корд 8w станет жестким, что затруднит намотку корда.
Кроме того, как показано на Фиг.1 и 2, борт 4 снабжен армирующим слоем 9 борта, имеющим U-образное поперечное сечение и резиной 10 наполнителя борта, имеющей в основном поперечное сечение треугольной формы и расположенной радиально снаружи относительно дополнительного загиба b2.
Как показано на Фиг.2, армирующим слой 9 борта состоит из промежуточной части 9а, проходящей по дуге далее радиально внутрь, по сравнению с основной частью 6b1 загиба и вдоль основной части 6b1 загиба, внешней части 9о, идущей от аксиально внешней стороны промежуточной части 9а и радиально наружу от основной части 6b1 загиба, и внутренней части 9i, идущей от аксиально внутренней стороны промежуточной части 9а и радиально наружу вдоль аксиально внутренней стороны основной части 6а слоя 6А каркаса. Армирующим слой 9 борта сформирован из одного слоя, в котором расположен каждый из армирующих кордов 9С, образованных стальным кордом.
Благодаря навитой конструкции борта, так как загиб 6b слоя 6А каркаса намотан вокруг бортового кольца 5, жесткость при изгибе борта 4 становится недостаточной по сравнению с традиционной шиной с не навитой конструкцией борта, где загиб идет радиально наружу вдоль внешней стороны резины наполнителя борта. Более того, в ходе вулканизации резина, включающая резину наполнителя борта и подобное, вероятно, вытекает аксиально наружу неравномерно и неточно. В результате, существует вероятность, что возникают изменения калибра резиновой смеси, такие как снижение толщины калибра резиновой смеси борта.
В силу вышесказанного, борт 4 снабжен армирующим слоем 9 борта, имеющим U-образное поперечное сечение, включающим внешнюю часть 9о и внутреннюю часть 9i. Это улучшает жесткость при изгибе борта 4, таким образом, обеспечивая устойчивость движения автомобиля по сравнению с традиционной шиной, имеющей не навитую конструкцию борта. Кроме того, внешняя часть 9о подавляет вытекание резины борта в ходе вулканизации, таким образом, стабилизируя калибр резиновой смеси борта, соответственно предотвращая изменение калибра резиновой смеси.
В данной работе прочность армирующего корда 9С армирующего слоя 9 борта составляет, по меньшей мере, 700 Н или выше, предпочтительно 800 Н или выше, более предпочтительно 850 Н или выше. Если прочность корда составляет менее 700 Н, существует вероятность, что армирующий корд 9С может быть склонен к образованию трещин и пластической деформации вследствие деформации борта 4 в ходе движения автомобиля, также существует вероятность, что корд, вероятно, деформируется под давлением, приложенным диафрагмой в ходе вулканизации. Наоборот, если прочность корда становится слишком большой, существует вероятность, что формование для получения U-образного поперечного сечения становится трудно выполнимым, что влечет за собой резкое увеличение стоимости производства. В этой связи прочность армирующего корда составляет, по меньшей мере, 1200 Н или менее, предпочтительно 1100 Н или менее, более предпочтительно 1000 Н или менее. Следует отметить, что прочность дополнительного корда 8w выше прочности армирующего корда 9С.
На Фиг.4 представлено поперечное сечение поверхности борта, в котором резина внешней стороны борта 4 удалена, так что внешнюю часть 9о армирующего слоя 9 борта можно увидеть с аксиально внешней стороны. На внешней части 9о армирующий корд 9С армирующего слоя 9 борта расположен с наклоном под углом α от 40° до 70° относительно продольного направления шины. Если угол α составляет менее 40°, армирующий корд 9С армирующего слоя 9 борта не проявит достаточное сопротивление отклонению борта 4 по направлению к аксиально внешней стороне или давлению в ходе вулканизации. Наоборот, если угол α превосходит 70°, угловой сдвиг β между армирующим кордом 9С армирующего слоя 9 борта и кордом 6С каркаса основной части 6а слоя 6А каркаса станет небольшим, что вызовет вероятность того, что достаточное действие армирования не будет достигнуто. В этой связи нижний предел угла α предпочтительно составляет 45° или более, относительно продольного направления шины, и верхний предел вследствие этого предпочтительно составляет 65° или менее, более предпочтительно 60° или более.
Более того, чтобы улучшить жесткость при изгибе борта 4 более эффективно с помощью армирующего слоя 9 борта, предпочтительно, чтобы каждая из высот hi и ho от базисной линии BL борта внешней части 9о и внутренней части 9i составляла 15 мм или более, предпочтительно 20 мм или более, как показано на Фиг.2. Наоборот, если каждая из высот hi и ho слишком мала, масса шины увеличивается и долговечность ухудшается вследствие того, что внешний конец ft внешней части 9о становится ближе к боковине 3, которая резко изгибается в ходе движения автомобиля. В этой связи каждая из высот hi и ho предпочтительно составляет 40 мм или менее, более предпочтительно 35 мм или менее.
В частности, соотношение hi>ho является предпочтительным. Вследствие этого концентрация напряжения на внешнем конце ft внешней части 9о в ходе движения автомобиля снижается. В этой связи различие между высотами (hi-ho) предпочтительно составляет 2 мм или более. Так как внутренняя часть 9i расположена рядом с основной частью 6а, напряжение, действующее на внешний конец, мало по сравнению с внешней частью 9о. Таким образом, повреждение на внешнем конце внутренней части 9i меньше, чем могло бы происходить.
Далее, резина 10 наполнителя борта состоит из внутренний части 10А наполнителя, выполненной из высоко эластичной резины и расположенной радиально внутри, и внешней части 10В наполнителя, выполненной из резины, имеющей эластичность ниже эластичности резины внутренней части 10А наполнителя и расположенной радиально снаружи. Более того, внутренняя часть 10А наполнителя имеет L-образную форму поперечного сечения, включающую нижний участок 10А1 вдоль радиально внешней стороны дополнительного загиба 6b2 и восходящий участок 10А2, который поднимается на конце радиально внутренней стороны нижнего участка 10А1 и идет радиально наружу, конусообразно, вдоль основной части слоя 6А каркаса.
Таким образом, внутренняя часть 10А наполнителя, выполненная из высокоэластичной резины, имеющая L-образную форму поперечного сечения, включает восходящий участок 10А2 и нижний участок 10А1, причем восходящий участок 10А2 проходит радиально вдоль внешней стороны основной части 6а слоя каркаса. В результате, показана высокая жесткость при изгибе вопреки наклону основной части 6а слоя 6А каркаса относительно стороны борта обода, взаимодействующего с армирующим слоем 9 борта для поддержания устойчивости движения автомобиля, и более того, улучшение устойчивости движения автомобиля. Кроме того, так как внутренняя часть 10А наполнителя имеет L-образную форму поперечного сечения, объем резины внешней части 10 В наполнителя, выполненной из низкоэластичной резины, может быть увеличен сокращением количества высокоэластичной резины. Это достаточно уменьшает сдвиг перекашиванием, который действует на зону внешнего конца внешней части 9о армирующего слоя 9 борта, что предотвращает отделение резины от внешнего конца ft внешней части 9о, благодаря чему улучшается жесткость борта. Следует отметить, что, так как высокоэластичная резина имеет относительно высокие потери энергии, может снизиться сопротивление качению большегрузной шины 1А. Кроме того, так как толщина восходящего участка 10А2 постепенно уменьшается радиально наружу, различие в жесткости между внутренней частью 10А наполнителя и внешней частью 10 В наполнителя сокращается. Это приводит к предотвращению возрастания повреждения на радиально внешнем конце восходящего участка 10А2 и подобного.
Высокоэластичную резину, имеющую суммарный модуль упругости Е*1 от 20 до 70 МПа, предпочтительно используют для внутренней части 10А наполнителя. Если суммарный модуль упругости Е*1 составляет менее 20 МПа, армирующее действие на жесткость при изгибе борта 4, соответственно, снижается. Наоборот, если суммарный модуль упругости Е*1 превосходит 70 МПа, способность смягчения перекашивания снижается, и жесткость при изгибе борта 4 чересчур увеличивается, что вызывает вероятность значительного ухудшения комфортности езды. В частности, нижний предел суммарного модуля упругости Е*1 внутренней части 10А наполнителя предпочтительно составляет 35 МПа или более, и верхний предел в связи с этим предпочтительно составляет 60 МПа или менее.
Для внешней части 10В наплотнителя предпочтительно используют низкоэластичную резну, чей суммарный модуль упругости Е*2 составляет от 2,0 до 6,0 МПа. Если суммарный модуль упругости Е*2 составляет менее 2,0 МПа, армирующее действие борта 4 становится недостаточным. Наоборот, если суммарный модуль упругости Е*2 превосходит 6,0 МПа, способность ослабления перекашивания становится недостаточной.
Суммарный модуль упругости Е*1 и суммарный модуль упругости Е*2 относятся к величинам, измеренным при температуре 70°С, при частоте 10 Гц, при начальном перекашивании 10% и при амплитуде 2%, используя спектрометр для измерения вязкоупругих свойств, изготовленный IWAMOTO SEISAKUCHO CO., LTD.
Более того, высота Нb внешней части 10 В наполнителя (то есть, радиальная высота от базисной линии BL борта до радиально внешнего конца внешней части 10В наполнителя) предпочтительно составляет от 40 до 100 мм. Высота На восходящего участка 10А2 (то есть радиальная высота от базовой линии BL борта до радиально внешнего конца восходящего участка 10А2) составляет не менее 35 мм и менее высоты Нb.
Если высота Нb составляет менее 40 мм или высота На составляет менее 35 мм, жесткость при изгибе борта 4 не может быть достаточно улучшена, и таким образом, существует вероятность, что устойчивость при движении автомобиля может снизиться. Наоборот, если высота Нb превышает 100 мм или если высота На равна или больше высоты Нb, то объем резины 10 наполнителя борта чрезмерно увеличен, что приводит к увеличению массы шины. Более того, внешний конец внутренней части 10А уплотнителя и внешняя часть 10 В уплотнителя расположены на одной линии по отношению друг к другу, на основании чего перекашивание концентрируется на этом месте, что приводит к тому, что может произойти повреждение. Чтобы улучшить жесткость при изгибе борта 4 более эффективно, без ухудшения долговечности, чтобы высота На внешнего конца внутренней части 10А наполнителя предпочтительно была больше высоты hi внутренней части 9i армирующего слоя 9 борта.
Более того, толщина восходящего участка 10А2 постепенно снижается радиально наружу. Предпочтительно, толщину Та восходящего участка 10А2 устанавливают от 0,1 до 4,0 мм и толщину Тb внешней части 10 В наполнителя устанавливают от 7,0 до 13,0 мм от базовой линии Х1 определяемой ниже. Базовую линию Х1 определяют как линию, перпендикулярную внешней стороне шины из точки Р, которая расположена на аксиально внешней стороне резины 10 наполнителя борта и которая расположена на расстоянии 25 мм от базисной линии борта BL по направлению к радиально внешней стороне.
Положение высоты на расстоянии 25 мм от базисной линии борта BL находится вблизи с радиально наиболее удаленным положением в области, в которой внешняя сторона шины находится в контакте с бортом обода, если к шине приложена нормальная (стандартная) нагрузка в условиях нормального внутреннего давления, и в положении, в котором может происходить большое перекашивание. По этой причине долговечность борта 4 может быть эффективно увеличена путем задания толщины Та и Тb на таком положении высоты.
Если толщина Та восходящего участка 10А2 составляет менее 1,0 мм, жесткость при изгибе борта 4 снижается и устойчивость при движении автомобиля снижается. Наоборот, если толщина Та превышает 4,0 мм, объем резины внешней части 10В наполнителя снижается, и таким образом способность к ослаблению перекашивания становиться недостаточной. В этой связи нижний предел толщины Та восходящего участка 10А2 предпочтительно составляет 1,5 мм или более, и верхний предел толщины предпочтительно составляет 3,0 мм или менее.
Более того, если толщина Тb внешней части 10В наполнителя составляет менее 7,0 мм, способность снижения деформации или перекашивания внешней части 9о армирующего слоя 9 борта не может достаточно проявиться. Наоборот, если толщина Тb превышает 13,0 мм, объем резины 10 наполнителя борта увеличивается, что вызывает увеличение массы и стоимости. В этой связи нижний предел толщины Тb внешней части 10В наполнителя более предпочтительно составляет 10,0 мм или более, и верхний предел толщины более предпочтительно составляет 12,0 мм или менее.
В частности, нижний предел отношения толщины Та к толщине Тb (Та/ Тb) составляет 0,10 или более, более предпочтительно 0,15 или более, и верхний предел отношения составляет 0,35 или менее, более предпочтительно 0,25 или менее. Это дает возможность улучшить жесткость при изгибе борта 4 и способность ослабить перекашивание вполне сбалансированным образом.
Более того, при покрывании дополнительным загибом b2 нижний участок 10А1, выполненный из высокоэластичной резины, эффективно предотвращает, с помощью дополнительно слоя 8 корда, отскакивание дополнительно загиба b2, и может предотвратить повреждение на внешнем конце. В этой связи, что касается нижнего участка 10А1, толщину Тс по мнимой радиальной линии Х2, проходящей через центр G поперечного сечения бортового кольца 5, как показано на Фиг.5, устанавливают, по меньшей мере, 1,0 мм или более, предпочтительно 2,0 мм или более, более предпочтительно 2,5 мм или более. Наоборот, если толщина Тс нижнего участка 10А1 слишком велика, количество резины внешней части 10В наполнителя снижается. Следовательно, верхний предел толщины составляет 10,0 мм или менее, предпочтительно 7,0 мм или менее, более предпочтительно 5,0 мм или менее.
Губчатая резина 20 предусмотрена между внутренней частью 10А наполнителя и бортовым кольцом 5 и между бортовым кольцом 5 и основной зоной 6b1 загиба. Для губчатой резины 20 предпочтительно использовать низкоэластичную резину, чей суммарный модуль упругости меньше, чем модуль упругости внутренней части 10А наполнителя. Например, резина, чей суммарный модуль упругости составляет приблизительно от 5,0 до 10,0 МПа, является предпочтительной. Это предотвращает прямой контакт между внешним концом 6bt дополнительного загиба 6b2 и высокоэластичной внутренней частью 10А наполнителя, и таким образом, эффективно ослабляет перекашивание, действующее на внешний конец 6bt.
Далее, как показано в увеличенном виде на Фиг.2, борт 4 снабжен резиной 12 бортовой ленты. Резина 12 бортовой ленты состоит из основной части 12а, проходящей вдоль поверхности J1 листа обода J, через радиально внутреннюю сторону промежуточной части 9а армирующего слоя 9 борта, внутренней восходящей части 12i, идущей радиально наружу от концевой части на стороне «носка» основной части 12а, и внешней восходящей части 12о, проходящей радиально наружу, вдоль внешней части 9о армирующего слоя 9 борта, со стороны «пятки» основной части 12а. Основная часть 12а и внешняя восходящая часть 12о расположены таким образом, чтобы находиться в контакте с армирующим слоем 9 борта. Более того, внешняя восходящая часть 12о проходит радиально наружу за пределы внешнего конца борта обода J. Необходимо, чтобы резина 12 бортовой ленты обладала достаточными свойствами износостойкости и твердости. Таким образом, используют материал из твердой резины с твердостью по JISA, составляющей 60°, и более предпочтительно 70° или более.
Резина 13 боковины, более мягкая, чем резина 12 бортовой ленты, соединена с радиально внешней стороной внешней восходящей части 12о резины 12 бортовой ленты, и резина 14 внутреннего подкладочного слоя, предусмотренная внутри основной части 6а, соединена с внутренней восходящей частью 12i резины 12 бортовой ленты.
Далее, как показано на Фиг.6, борт 4 снабжен покровным слоем 15 пятки, состоящим, по меньшей мере, из одного слоя 15А корда, содержащего корд из органического волокна, по меньшей мере, в одной зоне внешней стороны области Ah пятки, определенной ниже. Область Ah пятки определяют как область, лежащую между первой прямой линией L1, идущей радиально внутрь в направлении, перпендикулярном нижней поверхности 4В борта 4, из центра G поперечного сечения бортового кольца 5 и второй прямой линией L2, идущей аксиально наружу в направлении, перпендикулярном первой прямой линии L1 из центра G поперечного сечения бортового кольца 5. Следует отметить, что нижняя поверхность 4В борта 4 относится к зоне контакта с линейной поверхностью J1 обода J.
В данном примере покровный слой 15 пятки расположен по всей внешней стороне области Ah пятки. Покровный слой 15 пятки непрерывно проходит в продольном направлении шины и покрывает наружные стороны основной части 12а резины 12 бортовой ленты и внешнюю восходящую часть 12о.
Благодаря навитой конструкции борта, если растягивающая сила приложена к основной части 6а слоя каркаса 6А в ходе движения автомобиля, то радиально наружная сила и момент вокруг центра G поперечного сечения бортового кольца 5 сильно приложены к бортовому кольцу 5. Таким образом, бортовое кольцо 5, вероятно, перемещается к стороне борта обода. В соответствии с таким перемещением бортового кольца 5, перемещение основной части 6а также становится большим. В результате, напряжение, концентрирующееся на внешнем конце ft внешней части 9о армирующего слоя 9 борта увеличивается, что способствует отделению резины. Более того, из-за перемещения бортового кольца 5 резина 12 бортовой ленты, особенно в области Ah пятки, зажата между бортовым кольцом 5 и ободом J, таким образом находясь сжатой в направлении толщины, при этом вызывая удлинение в направлении, перпендикулярном направлению толщины. Удлинение вызывает перекашивание, происходящее на границе раздела между армирующим слоем 9 борта и резиной 12 бортовой ленты, вызывающее отделение резины.
В противоположность этому покровный слой 15 пятки объединен с основной частью 12а и внешней восходящей частью 12о резины 12 бортовой ленты. Следовательно, удлинение резины 12 бортовой ленты в направлении, перпендикулярном направлению толщины, может быть подавлено. Это подавляет отделение армирующего слоя 9 борта и резины 12 бортовой ленты. Более того, в результате того, что деформацию сжатия резины 12 бортовой ленты в направлении толщины подавляют уменьшением удлинения, подавляется перемещение бортового кольца 5 по направлению к борту обода, тем самым уменьшая перемещение основной части 6а слоя каркаса 6. Кроме того, так как покровный слой 15 пятки объединен с резиной бортовой ленты для улучшения жесткости при изгибе, деформация борта может быть также подавлена, что сочетается со снижением перемещения основной части 6а для подавления отделения резины на внешнем конце ft внешней части 9о.
Такой покровный слой 15 пятки сформирован, по меньшей мере, из одного слоя 15А корда, в котором корды из органического волокна расположены в определенном порядке. Стальной корд показывает низкие адгезионные свойства к резине и не обеспечивает достаточной гибкости. Следовательно, если стальной корд используют в качестве слоя корда покровного слоя 15 пятки, еще одно повреждение начинает возникать на покровном слое 15 пятки. Таким образом, стальной корд не является предпочтительным. В качестве корда из органического волокна предпочтительно используют, например, нейлон, вискозное волокно, полиэфир или арамид. Более того, в качестве покровного слоя 15 пятки корд из органического волокна, имеющего толщину от 1800 до 2200 дтекс, является предпочтительным, и слой, полученный размещением от 20 до 30 кордов на 5 см, является особенно предпочтительным.
На Фиг.7 представлен вид сбоку борта 4, рассматриваемый с аксиально внешней стороны. Корды 15С из органического волокна для покровного слоя 15 пятки расположены под углом γ от 30° до 90° относительно продольного направления шины. Если угол γ составляет менее 30°, может возникнуть зазор между кордами 15С, делая невозможным эффективно подавлять удлинение в радиальном направлении резины 12 бортовой ленты. В этой связи угол γ предпочтительно составляет от 40° до 90°, более предпочтительно от 45° до 90°. Чтобы, в частности, увеличить защитное действие резины 12 бортовой ленты, предпочтительно, чтобы покровный слой 15 пятки состоял из двух слоев 15А и 15В кордов, наложенных таким образом, чтобы корды 15С из органического волокна пересекали друг друга, как показано на Фиг.8.
Покровный слой 15 пятки предусмотрен в области Ah пятки. В данном случае предпочтительно, чтобы покровный слой 15 пятки был расположен так, чтобы занимать, по меньшей мере, 50% или более предпочтительно 60%, или еще более предпочтительно 80% или более области Ah пятки. В частности, предпочтительно, чтобы покровный слой 15 пятки был расположен по всей области Ah пятки, как в данном примере. Это более надежно улучшает долговечность борта 4.
Кроме того, в данном примере радиально внутренний конец 15i покровного слоя 15 пятки заканчивается, не доходя до конца 4t носка борта 4. Таким образом, сторона носка нижней поверхности 4В борта 4 может своей резиновой частью вступать в контакт с ободом. Это повышает способность поддерживать внешнее давление и также эффективно смягчает ударную нагрузку в ходе движения автомобиля с помощью толстой резиновой части со стороны носка, которая помогает предотвратить возрастание колебания. Чтобы эффективно проявлять такое действие, расстояние Х вдоль поверхности J1 листа между внутренним концом 15i покровного слоя 15 пятки и концом 4t носка составляет 5 мм или более, предпочтительно в диапазоне от 10 до 20 мм.
На Фиг.9 представлен другой пример большегрузной шины 1А в соответствии с первым аспектом изобретения. Большегрузная шина 1А, представленная на Фиг.9в основном такая же по конструкции, как описанная выше шина 1А, за исключением того, что покровный слой 15 пятки отсутствует. В данном случае описанные выше действия, обеспечиваемые покровным слоем 15 пятки, не могут приниматься во внимание. Однако резина 10 наполнителя борта, содержащая внутреннюю часть 10А наполнителя, имеющую L- образную форму поперечного сечения, обеспечивает достаточную жесткость при изгибе борта и также может ослабить сдвиговое перекашивание, действующее на внешнюю часть 9о армирующего слоя 9 борта. В результате, подавляют отделение резины на внешнем конце ft внешней части 9о, чтобы улучшить долговечность, в то же время, поддерживая и улучшая устойчивость при движении автомобиля.
Далее, на Фиг.10 и 11 показан пример большегрузной шины 1В в соответствии со вторым аспектом изобретения. Большегрузная шина 1В, представленная на Фиг.10 и 11, в основном такая же по конструкции, как описанная выше шина 1А, за исключением того, что традиционная резина 30 наполнителя борта предусмотрена на месте резины 10 наполнителя борта, содержащей внутреннюю часть 10А наполнителя, имеющую L-образное поперечное сечение. В этом случае, хотя на описанные выше действия, обеспечиваемые резиной 10 наполнителя борта, нельзя рассчитывать, но описанные выше действия проявляются, обеспечиваемые покровным слоем 15 пятки. Следовательно, разделение между армирующим слоем 9 борта и резиной 12 бортовой ленты подавляется, и также резкое перекашивание на внешнем конце ft внешней части 9о уменьшают, подавляя отделения резины, в результате чего долговечность борта улучшается.
Резина 30 наполнителя борта состоит из внутренней части 30А наполнителя, выполненной из высокоэластичной резины и расположенной на радиально внутренней стороне, и внешняя часть 30В наполнителя, выполненная из резины, чья эластичность ниже, чем эластичность резины внутренней части 30А наполнителя, расположена на радиально внешней стороне. Внутренняя часть 30А наполнителя сформирована с поперечным сечением в виде треугольника, поднимающегося от радиально внешней стороны дополнительного загиба 6b2.
Так как дано подробное описание одного предпочтительного воплощения изобретения, представленное воплощение не следует рассматривать как ограниченное пределами настоящего изобретения; возможны различные модификации без выхода за пределы настоящего изобретения.
Испытания А
Подготавливали экспериментальные большегрузные шины (размер: 11R22,5) с базовой структурой, представленной на Фиг.9, и спецификацией, представленной в табл.1 и 2, и испытывали на характеристики, представленные ниже. Каждая шина имеет одинаковую спецификацию, за исключением представленных в табл.1 и 2. В каждой шине суммарный модуль упругости Е*1 внутренней зоны наполнителя составлял 50,0 МПа и суммарный модуль упругости Е*2 внешней зоны наполнителя составлял 4,0 МПа. Следует отметить, что образец сравнения А1 снабжен резиной наполнителя борта, представленной на Фиг.12. Метод испытания указан далее.
Долговечность борта
Испытания шины проводили при движении автомобиля со скоростью 20 км/ч на вращающемся испытательном барабане при условиях: обод 7,50×22,5, внутреннее давление 700 кПа и продольная нагрузка в 3 раза выше, чем 27,25 кН. Измеряли время движения до повреждения, происходящего в борту. Оценка выражена в виде индекса, в котором время движения образца сравнения А1 определено как 100. Если индекс больше, долговечность борта гораздо лучше.
Изменение толщины резины бортовой ленты
До и после испытаний долговечности борта описанных выше, измеряли толщину t (отмечена условным обозначением t на Фиг.6) резины бортовой ленты по нормали Z, взятой от середины высоты внешней стороны бортового кольца до внешней стороны борта. Затем рассчитывали снижение толщины. Можно сказать, что чем снижение меньше, тем долговечность борта выше.
Долговечность борта после изнашивания
Шину монтировали на обод, накачивали до внутреннего давления (1050 кПа) и держали в печи при температуре 80°С в течение одной недели. После чего внутреннее давление снижали до 700 кПа для проведения испытания долговечности борта, как описано выше. Вычисление выражено в виде индекса, в котором время движения образца сравнения А1 определено как 100. Если индекс больше, долговечность борта гораздо лучше.
Устойчивость при движении автомобиля
Используя стационарный контрольно-обкатной станок, отношение поперечная нагрузка/величина горизонтального отклонения измеряли при условиях: обод 7,50×22,5, внутреннее давление 800 кПа, продольная нагрузка 26,7 кН, поперечная нагрузка 2,0 кН, как горизонтальную жесткость пружины. Величины измерения выражены в виде индекса, в котором образец сравнения А1 определен как 100. Если численные величины велики, горизонтальная жесткость пружины выше и устойчивость при движении автомобиля гораздо лучше.
Результаты испытаний представлены в табл.1.
Далее сравнивали долговечность борта и устойчивость при движении автомобиля, используя образец шины А1 как образец сравнения, при изменении только суммарного модуля упругости Е*1 внутренней зоны наполнителя. Следует отметить, что суммарный модуль упругости Е*2 внешней зоны наполнителя каждой шины был откалиброван до 4,0 МПа.
Таблица 2
Образцы
А12
А13
А14
А15
А16
Суммарный модуль упругости
70
30
20
10
80
Долговечность борта (индекс)
120
120
100
100
120
Устойчивость при движении (индекс)
110
110
105
105
110
Результаты испытаний подтверждают, что долговечность борта образцов шин существенно улучшены.
Испытания В
Подготавливали экспериментальные большегрузные шины (размер:
11R22.5) с базовой структурой, представленной на Фиг.10, и спецификацией, представленной в табл.3, и испытывали на характеристики представленные
ниже. Характеристики, не представленные в табл.3, одинаковы для каждого образца. В табл.3 "полиэфир" и "нейлон" представляют собой следующее.
Полиэфир: корд из сложного полиэфира (толщина 2000 дтекс, число концов: 25 шт./5 см)
Нейлон: корд из нейлона (толщина 2000 дтекс, число концов: 25 шт./5 см)
Методы испытаний были следующие:
Испытания долговечности борта, изменение толщины резины бортовой ленты и долговечность борта после изнашивания выполняли таким же образом, как при испытаниях А. Вычисление выполняли, используя индекс, в котором образец сравнения А1 определен как 100.
Результаты подтверждают, что шины, представленные в примерах, имели существенно улучшение долговечности борта.