ШИНА
TIRE

Область техники
Изобретение относится к шине, на внутренней поверхности которой установлено электронное устройство.
Уровень техники
В последние время на транспортных средствах стали устанавливать системы контроля давления в шинах (далее - СКДШ), в соответствии с которыми к шине крепилось электронное устройство для измерения в ней давления, температуры и т.п., а результаты измерений, передаваемые электронным устройством по беспроводной связи, принимались приемным модулем, находящимся на борту кузова транспортного средства. На основании полученных данных происходила оценка состояния шины либо полученные данные отображались на бортовом компьютере в кабине транспортного средства. Например, из патентного документа JP-T 2002502765 А (фиг. 1, абзац [0018]) известна шина, в которой электронное устройство установлено на внутренней поверхности боковины шины с возможностью отсоединения и при необходимости может быть демонтировано.
Раскрытие изобретения
Шина снабжена электронным устройством, часто применяемым в шинах строительных машин или в шинах грузовиков и автобусов. В частности, в шинах строительных машин проколы возникают чаще по сравнению с шинами легковых автомобилей. Например, если шина проколота или внутреннее давление шины резко падает из-за неисправности шины, боковина деформируется, при этом она может сгибаться пополам в радиальном направлении в центре шины, который считается исходной точкой.
Когда боковина сгибается в радиальном направлении, боковины шины вступают между собой в контакт. В результате, как описано в патентном документе JP-T 2002502765 А, расположенное на внутренней поверхности боковины шины электронное устройство оказывается между внутренними поверхностями шины, вследствие чего могут возникнуть неисправности, например, поломка электронного устройства или его отсоединение.
Изобретение направлено на устранение вышеуказанной проблемы, и его задачей является создание шины, позволяющей предотвратить неисправности, такие как поломка электронного устройства или его отсоединение при деформации боковых стенок в результате прокола шины или резкого падения давления.
Для решения вышеуказанной задачи шина (шина 1) содержит пару закраин (закраины 2), имеющих поверхности для контакта с ободом (поверхности 2а контакта с ободом), и установленное на внутренней поверхности шины электронное устройство (электронное устройство 7), причем в сечении, проходящем перпендикулярно окружному направлению шины вдоль направления по ширине протектора, внешний в радиальном направлении шины край электронного устройства (внешний в радиальном направлении шины край 7b электронного устройства) находится с внутренней в радиальном направлении шины стороны относительно исходной точки (исходная точка Р1), расположенной в радиальном направлении шины снаружи внешней в радиальном направлении шины зоны края обода (внешняя зона края 2b обода) на расстоянии, равном толщине (толщине Т1) закраины в указанной зоне, причем эта зона расположена на наружном в радиальном направлении шины краю поверхности контакта закраины с ободом.
Шина согласно изобретению позволяет предотвратить такие повреждения, как поломка электронного устройства или его отсоединение при деформации боковин в результате прокола шины или из-за резкого падения давления в ней.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 показана шина в соответствии изобретением, вид в сечении, перпендикулярном окружному направлению шины и проходящем вдоль направления по ширине протектора;
на фиг. 2 - фрагмент шины, показанной на фиг. 1, с установленным электронным устройством, вид в увеличенном масштабе;
на фиг. 3 схематически показано положение шины при ее проколе;
на фиг. 4 схематически показано установочное положение обода;
на фиг. 5а и 5b схематически показаны установочные положения обода.
Варианты осуществления изобретения
Далее со ссылкой на чертежи удет рассмотрен вариант выполнения шины согласно изобретению. В последующем описании и на чертежах схожие или аналогичные элементы обозначены одинаковыми ссылочными позициями. Следует понимать, что чертежи являются схематическими и размеры или их соотношения отличаются от фактических. Поэтому конкретные размеры и т.п.должны определяться с учетом последующего описания. Разумеется, взаимное расположение или соотношение между размерами на чертежах могут отличаться.
На фиг. 1 показана шина в соответствии с одним из вариантов ее выполнения в сечении, перпендикулярном окружному направлению шины и проходящем вдоль направления twd по ширине протектора. В данном варианте выполнения шина является радиальной внедорожной шиной (ORR46/90R57).
Шина 1 содержит пару закраин 2 (изображена лишь одна с одной стороны шины), пару боковин 9 (изображена лишь одна с одной стороны шины), соединенных с закраинами 2, протектор 5, соединенный с боковинами 9, каркас 3, проходящий от протектора 5 до закраины 2, и слои брекера 6, расположенные в протекторе 5 с внешней в радиальном направлении шины стороны каркаса 3.
Закраина 2 контактирует с ободом 12 своей внутренней в радиальном направлении trd шины стороной. Поверхность закраины 2, контактирующая с ободом 12, обозначена как поверхность 2а контакта с ободом. Поверхность обода, контактирующая с закраиной с наружной в радиальном направлении шины стороны, обозначена как внешняя зона края 2b обода. Край 2b обода является разделительной точкой, в которой обод 12 и шина 1 отделяются друг от друга.
Каркас 3 включает в себя основную часть 3а, расположенную между парой закраин 2, и отогнутую часть 3b, которая загнута в направлении внешней в радиальном направлении шины стороны у закраины 2. С внутренней стороны каркаса 3 находится внутренний подкладочный слой 4. Внутренний подкладочный слой 4 изготовлен из относительно воздухонепроницаемого материала, выполняющего роль камеры.
С внешней в радиальном направлении стороны каркаса 3 расположен протектор 5, контактирующий с поверхность дороги. Между протектором 5 и каркасом 3 расположен слой брекера 6, усиливающий протектор 5. Слои брекера 6 изготовлены из высокопрочного стального корда и расположены вдоль окружного направления шины.
На внутренней поверхности закраины 2 (внутренней поверхности шины) расположено электронное устройство 7, измеряющее внутренние параметры шины. Электронное устройство 7 зафиксировано на внутренней поверхности шины при помощи фиксирующего элемента 8.
Электронное устройство 7 включает в себя измерительный элемент (не показан), элемент средства связи (не показан), накопительный элемент (не показан) и корпус 71. Измерительный элемент измеряет давление сжатого воздуха в шине, внутреннюю температуру шины, степень ее износа шины и т.п. Элемент средства связи передает информацию от измерительного элемента на устройство средства связи (не показано), установленное на транспортном средстве. Накопительный элемент, выполненный, например, в виде интегральной микросхемы, хранит идентификационную информацию, относящуюся к шине (модель, дату изготовления, серийный номер, номер партии и т.п.). Измерительный элемент, элемент средства связи и накопительный элемент находятся в корпусе 71.
2
Корпус 71 изготовлен из прочного и твердого материала, защищающего накопительный элемент и другие находящиеся в нем элементы. В частности, модуль Юнга материала, из которого изготовлен корпус 71, предпочтительно равен 7030 кг/см (около 10,000 PSI) или более.
Электронное устройство может измерять давление сжатого воздуха, которым заполнена шина, внутреннюю температуру шины, степень износа шины и т.п. и передавать результаты измерений на устройство средства связи, может хранить идентификационную информацию, такую как идентификационный номер шины и передавать идентификационную информацию по запросу на внешнее устройство средства связи и может использоваться для различных целей. В электронном устройстве может отсутствовать измерительный элемент, используемый для измерения внутренних параметров шины, таких как внутреннее давление шины, и может отсутствовать накопительный элемент, используемый для хранения идентификационной информации о шине. Информация о внутренних параметрах шины, собранная измерительным элементом, включает в себя давление воздуха в шине, температуру в шине, скорость вращения шины и идентификационную информацию, такую как идентификационный номер шины.
В качестве внешнего устройства средства связи может использоваться устройство, принимающее и передающее информацию с/на электронное устройство; устройство средства связи, являющееся частью СКДШ; сервер, на котором хранится информация о внутренних параметрах шины; терминал дилера, который занимается продажами транспортных средств или шин; и терминал пользователя (навигатор транспортного средства или мобильный терминал).
Фиксирующий элемент 8, при помощи которого электронное устройство 7 может быть установлено на внутренней поверхности шины, может быть изготовлен, например, из каучука на основе сополимера этилена, пропилена и диенового мономера (EPDM), бутилкаучука, натурального каучука, смеси из неопренового каучука и натурального каучука, смеси из хлорбутилкаучука и натурального каучука, смеси из бутадиен-стирольного каучука (SBR) и натурального каучука и т.п. Более предпочтительно фиксирующий элемент 8 может быть изготовлен из смеси хлорбутилкаучука и натурального каучука и смеси из бутадиен-стирольного каучука (SBR) и натурального каучука.
Фиксирующий элемент может крепиться к внутренней поверхности шины посредством фиксирующего зажима, клея и может быть адаптирован для различных конструкций.
Например, в одной из конкретных конструкций фиксирующий элемент может иметь основной корпус, включающий в себя нижнюю поверхность, контактирующую с внутренней поверхностью шины, верхнюю поверхность, расположенную по направлению к нижней поверхности, и боковые поверхности, расположенные сбоку от верхней и нижней поверхностей и имеющие углубление. Крепеж включает в себя прижимной участок, удерживающий стороны электронного устройства, расположенного на верхней поверхности основного корпуса, зажимной участок, вставляемый в углубление; и винтовой участок для фиксации крепежа.
Установка электронного устройства на внутренней поверхности шины при помощи фиксирующего элемента подобной конструкции осуществляется следующим образом: сначала нижнюю поверхность основного корпуса фиксируют на внутренней поверхности шины при помощи клея или аналогичного вещества. Затем зажимной элемент крепежа вставляют в углубление в основном корпусе, а электронное устройство размещают на верхней поверхности основного корпуса, за счет чего поверхность противолежащей стороны электронного устройства сцепляется с прижимным участком. После этого крепеж фиксируют при помощи резьбового элемента. Это позволяет зафиксировать электронное устройство на внутренней поверхности шины. При этом электронное устройство может быть снято с фиксирующего устройства путем удаления резьбового элемента и крепежа. Электронное устройство устанавливается на шине с возможностью отсоединения и при необходимости может быть заменено.
В данном варианте только электронная часть электронного устройства и фиксирующий элемент могут быть сняты с шины, однако конструкция может быть и другой. Например, конструкция может быть такой, что только фиксирующий элемент может быть снят с шины либо такой, что с шины могут сниматься как электронное устройство, так и фиксирующий элемент.
Далее со ссылками на фиг. 1 и 2 будет рассмотрено установленное положение электронного устройства. После установки на внутренней поверхности шины электронное устройство 7 выступает над внутренней поверхностью шины. В сечении шины, перпендикулярном окружному направлению и проходящем вдоль направления twd по ширине протектора, внешний в радиальном направлении край (верхний край на фигурах 1 и 2) электронного устройства находится с внутренней в радиальном направлении шины стороны от исходной точки, которая расположена в радиальном направлении шины снаружи внешней в радиальном направлении шины зоны края 2b обода на расстоянии, равном толщине Т1 закраины в указанной зоне, причем эта зона расположена на наружном в радиальном направлении шины краю поверхности 2а контакта закраины с ободом. На фиг. 1 и 2 исходная точка обозначена Р1.
Толщина Т1 закраины в зоне края 2b обода является толщиной закраины 2 на первой воображаемой линии L1, которая проходит через внешний край 2b обода перпендикулярно внешней поверхности шины. Исходная точка Р1 расположена с внешней в радиальном направлении шины стороны от внешнего края 2b обода на расстоянии, равном толщине Т1 закраины в зоне внешнего края 2b обода. Вторая воображаемая линия, обозначенная на фиг. 2 позицией L2, проходит через исходную точку Р1 вдоль направления twd по ширине протектора. Точка на второй воображаемой линии L2 будет обозначать исходное положение.
Электронное устройство 7 расположено с внутренней в радиальном направлении шины стороны от исходной точки P1. При расположении электронного устройства 7 вышеуказанным образом можно устранить как повреждение, так и отсоединение этого устройства, когда боковина деформирована из-за прокола шины или резкого падения давления в ней.
На фиг. 3 показано положение, когда боковина деформирована в результате прокола шины или резкого падения внутреннего давления в шине. При проколе шины происходит сжатие шины в радиальном направлении trd. Закраина 2 и боковина 9 деформируются таким образом, что они опускаются с внешней в направлении twd по ширине протектора стороны. При этом закраина 2, контактирующая поверхностью 2а с ободом, изготовленным из металла или аналогичного материала, в области контакта с ободом почти не деформируется, т.к. обод имеет более высокую жесткость по сравнению с закраиной. Однако поскольку часть закраины 2, находящаяся с внешней в радиальном направлении шины стороны от внешнего края 2b обода, не вступает в контакт с ободом, она легко деформируется. Аналогичным образом боковина 9, расположенная с внешней в радиальном направлении шины стороны от закраины, не вступает в контакт с ободом, поэтому она также легко деформируется.
При сжатии шины в радиальном направлении происходит деформация закраины 2, так что она огибает внешний край 2b обода. Части боковины и закраины, расположенные с внешней в радиальном направлении шины стороны от внешнего края 2b обода, деформируется так, что они, выступая наружу в направлении по ширине протектора, контактирует друг с другом своими внутренними поверхностями. Эта ситуация изображена на фиг. 3.
В то же время, не учитывая деформацию сжатия резины, точка, где внутренние поверхности шины вступают в контакт друг с другом, находится на второй воображаемой линии L2, проходящей через исходную точку, расположенную с внешней в радиальном направлении шины стороны от внешнего края 2b обода на расстоянии, равном толщине закраины. Следовательно, внутренние поверхности шины вступают в контакт друг с другом на части боковины, которая до деформации расположена с внешней в радиальном направлении шины стороны от исходной точки P1. Таким образом, если электронное устройство до деформации (до прокола) находилось с внешней в радиальном направлении шины стороны от исходной точки Р1, оно может быть повреждено внутренней поверхностью шины и может выйти из строя, либо электронное устройство может столкнуться с внутренней поверхностью шины, обращенной в сторону электронного устройства, в результате чего оно может отсоединиться от внутренней поверхности шины.
Однако если электронное устройство расположено в шине в соответствии с изобретением, т.е. с внутренней в радиальном направлении шины стороны от исходной точки Р1, то столкновение электронного устройства с внутренней поверхностью шины может быть предотвращено, устранив тем самым проблему поломки или отсоединения электронного устройства даже при деформирования шины из-за ее прокола, когда внутренние поверхности шины соприкасаются друг с другом.
Кроме того, в сечении шины, перпендикулярном окружному направлению шины и проходящем вдоль направления twd по ширине протектора, внешний в радиальном направлении шины край 8b фиксирующего элемента 8 находится с внутренней в радиальном направлении шины стороны от исходной точки P1. Поскольку фиксирующий элемент 8 находится с внутренней в радиальном направлении шины стороны от исходной точки Р1, можно предотвратить столкновение фиксирующего элемента 8 с внутренней поверхностью шины, устранив тем самым проблему его поломки или отсоединения при проколе шины, в результате чего внутренние поверхности шины соприкасаются друг с другом.
На фиг. 2 показаны третья воображаемая линия L3, которая проходит через внешний в радиальном направлении шины край 12а обода 12 перпендикулярно радиальному направлению шины; четвертая воображаемая линия L4, проходящая через внешний в радиальном направлении шины край 7b электронного устройства перпендикулярно внутренней поверхностью шины; и пятая воображаемая линия L5, которая проходит через внутренний в радиальном направлении шины край 7а электронного устройства 7 перпендикулярно внутренней поверхности шины. Точка пересечения линии L3 с внутренней поверхностью шины обозначена буквой «X», точка пересечения линии L4 с внутренней поверхностью шины обозначена буквой «А», точка пересечения линии L5 с внутренней поверхностью шины обозначена буквой «В», а внутренний в радиальном направлении шины край закраины 2 обозначен буквой «С». Расстояние А-Х между точками А и X в радиальном направлении шины предпочтительно составляет не более 50.8 мм (величина является положительной, если точка А находится с внешней в радиальном направлении шины стороны от точки X). Например, электронное устройство 7 может быть установлено так, чтобы выполнялось условие А-Х=0. Как вариант, электронное устройство 7 может быть установлено таким образом, чтобы точка А находилась с внутренней в радиальном направлении шины стороны от точки X. Расстояние С-В между точками С и В в радиальном направлении шины предпочтительно составляет не менее 76.2 мм. Например, электронное устройство 7 может быть установлено так, чтобы расстояние С-В составляло 101.6 мм. Кроме этого, внешний в радиальном направлении шины край 12а обода 12 соответствует внешнему в радиальном направлении шины краю реборды, которая будет описана ниже.
Если величина является положительной, т.е. точка А находится с внешней в радиальном направлении шины стороны от точки X (величина является отрицательной, если точка А находится относительно точки X со стороны закраины), электронное устройство устанавливают так, чтобы расстояние А-Х составляло не более 50.8 мм, чтобы реборды обода 12 могли контактировать с поверхностью протектора, а закраина 2, боковина 9 и т.п. находились между ними, воспринимая нагрузку, воздействующую на шину и предотвращая тем самым контакт между электронным устройством 7 и внутренней поверхностью шины, когда внутреннее давление шины снизится в результате прокола и т.п. Соответственно, можно избежать таких повреждений, как отсоединение электронного устройства 7 от фиксирующего элемента 8 или повреждение непосредственно самого электронного устройства 7.
На фиг. 4, 5а и 5b схематично показаны варианты установки шины на обод. В отличие от ободов легковых автомобилей обод для шин большой грузоподъемности обычно выполнен из нескольких элементов. В дальнейшем будут описаны шины 1 большой грузоподъемности и обода 12 для этой шины.
Как показано на фиг. 4, обод 12 включает в себя основание 20, на которое опирается крайняя внутренняя в радиальном направлении шины поверхность закраины 2, реборда 30, на которую опирается внешняя поверхность закраины 2, и буртик посадочного кольца 40, который крепит реборду 30 к основанию 20. Основание 20 обода включает в себя желобковый поясок 21 с канавкой 21а и торец борта 22. Реборда 30 включает в себя реборды 30А и 30В. В данном случае реборда 30А прикреплена к основанию 20 обода при помощи буртика посадочного кольца 40, а реборда 30В зафиксирована на основании 20 обода торцом борта 22. Электронное устройство 7 установлено на внутренней поверхности шины при помощи фиксирующего элемента 8 на закраине 2 со стороны реборды 30В. Обод 12 соединяется с шиной 1 в следующем порядке: реборда 30 (реборды 30А и 30В), буртик посадочного кольца 40 и основание 20 обода.
При установке шины 1 на обод 12 буртик посадочного кольца 40 устанавливают с внешней стороны реборды 30А в направлении twd по ширине протектора, как это показано на фиг. 5а, после установки реборды 30 (реборд 30А и 30В) на внешнюю поверхность закраины 2. В частности, буртик посадочного кольца 40 устанавливают на шине 1 так: его проталкивают в направлении к поверхности другой стороны шины (к стороне, на которой установлена реборда 30В) до положения, в котором буртик посадочного кольца 40 находится на поверхности одной стороны шины, на которой установлена реборда 30А. При этом если буртик посадочного кольца 40 вставляется не ровно в направлении twd по ширине протектора (например, если буртик посадочного кольца 40 вставляется в направлении стрелки, показанной на фиг. 5b), то конец буртика посадочного кольца 40 соприкасается с электронным устройством 7, установленным на противолежащей закраине 2. Однако если электронное устройство 7 находится с внешней стороны от внутреннего в радиальном направлении шины края закраины 2 (края С), то соприкосновения между буртиком посадочного кольца 40 и электронным устройством во время монтажа можно избежать, устранив тем самым проблему поломки электронного устройства или его отсоединения.
Кроме этого, внутренний в радиальном направлении шины конец закраины 2 является самой внутренней в радиальном направлении частью внутренней поверхности шины (на которой установлено электронное устройство), и на фиг. 1 и 2 обозначен как край С.
В частности, в момент сборки обода 12 внутренний в радиальном направлении шины край электронного устройства 7 находится с внешней стороны от внешнего края буртика посадочного кольца. Более конкретно, при сборке обода буртик посадочного кольца 40 вступает в контакт с внутренней поверхностью шины, удаленной от края С на расстояние не более 76.2 мм в радиальном направлении шины. Соответственно, за счет установки электронного устройства 7 таким образом, чтобы расстояние С-В составляло не менее 76.2 мм, можно избежать соприкосновения между ободом 12 и электронным устройством 7, устранив тем самым такие поломки, как отсоединение электронного устройства 7 от фиксирующего элемента 8 или повреждение непосредственно самого электронного устройства 7.
Кроме этого, фиксирующий элемент 8 может находиться с внешней сторон от внутреннего в радиальном направлении шины края закраины (края С). Можно избежать соприкосновения между ободом (буртиком посадочного кольца 40) и фиксирующим элементом 8 во время сборки обода и предотвратить тем самым поломку фиксирующего элемента 8 или его отсоединение.
Установленное положение электронного устройства и фиксирующего элемента указано для положения, когда пневматическая шина 1 установлена на стандартный обод в определении JATMA YEAR BOOK за 2009 год (стандарты Ассоциации производителей автомобильных шин Японии), давление воздуха внутри шины доведено до 100% (максимального давления), соответствующего максимальной нагрузке (величина допустимой нагрузки выделена жирным шрифтом в таблице соотношений давление-нагрузка) в JATMA YEAR BOOK для шин соответствующего размера/количества слоев, и имеет максимальную нагрузку. В зависимости от региона использования или местонахождения производства действуют соответствующие стандарты TRA (Ассоциации автошин и колесных дисков США) или ETRTO (Европейской технической организации по шинам и ободам).
Для дополнительного пояснения результатов, достигаемых настоящим изобретением, будут рассмотрены сравнительные примеры. Следует отметить, что изобретение не ограничено этими примерами.
1. Способ оценки
Электронное устройство было установлено по-разному для трех шин, и была проведена проверка наличия неисправностей электронного устройства и крепежного элемента при проколе шины.
В шине по первому образцу электронное устройство было установлено так, что ΑΧ=0 мм, а С-В=101.6 мм (4 дюйма).
В шине для сравнительного образца 1 электронное устройство было установлено так, что А-Х=406.4 мм (16 дюймов), а С-В=355.6 мм (14 дюймов).
В шине для сравнительного образца 2 электронное устройство было установлено так, что А-Х=-76.2 мм (3 дюйма), а С-В=25.4 мм (1 дюйм).
2. Оценка результатов
В шине по первому образцу и в шине по сравнительному образцу 2 неисправностей у электронного устройства 7 и фиксирующего элемента 8 после прокола шины обнаружено не было, и использование электронного устройства 7 после ремонта проколотой шины можно было продолжить. Между тем в шине по сравнительному образцу 1 электронное устройство 7 и фиксирующий элемент 8 при проколе шины были повреждены, а после ремонта проколотой шины в ней пришлось устанавливать новое электронное устройство.
Кроме этого, в шине по первому образцу и в шине по сравнительному образцу 1 неисправностей электронного устройства 7 и фиксирующего элемента 8 при сборке обода обнаружено не было, и использование электронного устройства можно было продолжить. Между тем, примерно у половины шин по сравнительному образцу 2 обод (буртик посадочного кольца) и электронное устройство соприкасались друг с другом, в результате чего электронное устройство или фиксирующий элемент оказались поврежденными после установки шины на обод.
Было установлено, что в рассматриваемом варианте выполнения результат, достигаемый изобретением, позволяет избежать повреждений электронного устройства как при проколе шины, так и при установке шины на обод.
Следует понимать, что настоящее изобретение включает в себя различные варианты его осуществления, которые не были рассмотрены, поэтому объем изобретения должен определяться исключительно формулой изобретения с учетом представленного выше описания.
Промышленная применимость
Шина в соответствии с изобретением позволяет не допустить поломку электронного устройства или его отсоединение при деформации боковых стенок в результате прокола или резкого падения внутреннего давления. Наилучший эффект достигается при использовании шин в строительной технике, грузовиках или автобусах.