ПОКРЫШКА ПНЕВМАТИЧЕСКОЙ ШИНЫ

Покрышка пневматической шины относится к автомобильной промышленности, а именно к покрышкам пневматических грузовых шин радиальной конструкции с многослойным каркасом из обрезиненного текстильного корда.
Пневматические шины представляет собой торообразную оболочку вращения, силовой основой которой является система обрезиненных слоев кордной ткани - каркас, защищенный от внешних воздействий покровными резиновыми деталями - протектором и боковинами, образующими покрышку. Фиксация покрышки на ободе колеса осуществляется жесткими, практически нерастяжимыми бортами, основой которых служат кольца, навиваемые из проволоки.
Известны конструкции бортовой части покрышек грузовых радиальных шин с многослойным каркасом из обрезиненного текстильного корда с различными схемами борта и различными конструктивными вариантами усиления бортовой части шины для повышения долговечности (патенты РФ №2022806, МПК В60С 15/00, №2022807, МПК В60С 15/00, №2022808, МПК В60С 15/00).
Недостатком известных конструкций покрышек пневматической шины является большое число специальных усиливающих деталей бортовой части шины с целью повышения долговечности. Это приводит к существенному усложнению конструкции борта. Изготовление таких шин имеет значительные трудоемкость и энергоемкость, в эксплуатации таких шин существенным становится вопрос недостаточной долговечности.
Известно техническое решение покрышки пневматической шины радиальной конструкции по патенту РФ №2359841, МПК В60С 9/08, опубл. 27.06.2009 г.
Известная покрышка пневматической шины радиальной конструкции содержит протектор, брекер, боковины, каркас, состоящий из наружной и внутренней групп слоев обрезиненного корда, бортовые кольца. Каркас выполнен из трех слоев обрезиненного корда и содержит одну внутреннюю и одну наружную группу слоев корда, причем количество слоев корда каркаса внутренней и наружной групп не менее одного и не более двух, при этом каркас выполнен из слоев корда с разрывной прочностью нити не менее 20 и не более 35 кГс/нить и суммарной частотой нитей корда не менее 225 и не более 336 штук на длине 100 мм, при этом не менее одного слоя внутренней группы каркаса завернуто на бортовое кольцо и не менее одного слоя наружной группы каркаса завернуто под бортовое кольцо, причем количество бортовых проволок в сечении бортового кольца не менее 85 и не более 100 шт.
Недостатком прототипа является недостаточная долговечность конструкции надбортовой зоны шины, а также повышенная материалоемкость, энергоемкость и трудоемкость изготовления покрышки пневматической шины.
Наиболее близким к заявляемому является техническое решение по заявке РФ №2011148025 дата публикации 10.06.2012 для шин с одним бортовым кольцом в каждом борте и числом слоев каркаса не менее трех, при этом количество слоев корда наружной группы слоев каркаса, заворачиваемых под бортовое кольцо, превышает количество слоев корда внутренней группы слоев каркаса, заворачиваемых на бортовое кольцо. Недостатком данной конструкции является наложение окончаний слоев корда либо на внутренний слой, либо на наполнительный шнур, что приводит к наличию зон концентрации напряжений и деформаций, как и в предыдущих конструкциях, однако в существенно меньших количествах. Наличие зон концентраций снижает долговечность конструкции в эксплуатации. Кроме того реализация данной конструкции покрышки на ряде моделей поточных сборочных линий радиальных шин (ЛСПР) представляется затруднительной без их существенной модернизации в связи с ограниченным количеством питателей на позициях сборки обеспечивающих наложение наружных слоев корда в конструкции каркаса.
Технической задачей, на решение которой направлено предложенная полезная модель, является минимизация зон концентрации напряжений и деформаций в каркасе, обусловленных наличием окончаний слоев выше бортового кольца, в частности налагаемых друг на друга, при обеспечении долговечности надбортовой зоны шины и снижении трудоемкости и материалоемкости изготовления покрышки с возможностью производства на поточных линиях сборки шин с ограниченным количеством питателей (ЛСПР). Технический результат, достижение которого обеспечивается реализацией всей заявляемой совокупностью признаков, состоит в упрощении конструкции путем снижения количества деталей бортовой зоны покрышки при сохранении эксплуатационных свойств шины, что обеспечивает повышение долговечности надбортовой зоны шины при снижении материалоемкости и трудоемкости изготовления покрышки
Поставленная техническая задача решается тем, что покрышка пневматической шины радиальной конструкции включает брекер, протектор, боковины, многослойный каркас, состоящий не менее чем из четырех слоев обрезиненного текстильного корда, бортовых колец и наполнительных шнуров с каждой стороны бортовой части. При этом первый внутренний слой каркаса завернут вокруг бортового кольца, второй следующий слой, а в случае технической необходимости и третий соединяются с концами первого слоя с (минимальным) зазором от 0 до 30 мм, и фактически являются его продолжением, визуально образуя замкнутую кольцеобразную фигуру. Таким образом, минимизируется количество зон окончаний слоев в зоне выше бортового кольца, а имеющаяся выполнена с минимальным изменением толщины каркаса, что минимизирует количество зон концентрации деформаций и их величину. Последующие слои (наружной группы) текстильного корда размещены на первых двух (или трех) слоях корда, при этом концы их завернуты под бортовое кольцо поверх кордной ткани первого слоя.
Количество слоев корда наружной группы слоев каркаса заворачиваемых под бортовое кольцо, выполняется максимально возможным для данной модификации оборудования.
В предлагаемой конструкции имеется только одна зона концентрации, расположенная в месте сопряжения первого и второго слоя кордной ткани, причем она сведена к минимуму за счет минимального изменения толщины в данной зоне благодаря наличию стыковки слоев с минимальным промежутком, между ним, составляющим от 0 до 30 мм. Если промежуток будет составлять меньше 0, т.е. слои будут находить друг на друга, это будет вести к увеличению концентрации напряжений и деформации в каркасе.
Последующие (наружные) слои текстильного корда выполнены размещенными на первых слоях корда при этом концы их завернуты вокруг части бортового кольца поверх кордной ткани первого слоя), и могут быть наложены на первой стадии сборки линий ЛСПР на стандартном оборудовании без его модернизации.
Таким образом, покрышка пневматической шины имеет многослойный каркас из обрезиненного текстильного корда, состоящий не менее, чем из четырех слоев и одного бортового кольца с каждой стороны бортовой части, один слой внутренней группы слоев каркаса заворачивается на бортовое кольцо, второй слой (и если необходимо третий) выполняется узким, переходящим в первый слой, при этом зазор между концами первого и второго слоев выполняется минимальным от 0 до 30 мм, остальные слои относятся к так называемым наружным слоям каркаса закрывают места сопряжения первого и второго «внутренних» слоев каркаса и завершаются на бортовом кольце. Количество слоев корда наружной группы слоев каркаса, заворачиваемых под бортовое кольцо, выбирают исходя их возможностей конкретной модификации оборудования, но не менее двух. Тем самым минимизируется количество окончаний слоев, располагающихся выше бортового кольца и соответственно, минимизируется количество зон изменения толщины, в которых образуются концентраторы деформаций и напряжений при качении шины, что благоприятно сказывается на циклической долговечности конструкции. Количество слоев каркаса наружной группы одной ширины ограничено двумя также из-за существенного снижения долговечности в зоне окончания слоев при большем их количестве.
Полезная модель поясняется рисунками, где:
на фиг.1а представлена схема надбортовой зоны шины 11,00R20 прототипа
на фиг.1б представлена схема надбортовой зоны шины 11,00R20 предлагаемого технического решения;
на фиг.2 представлены характеристики деформированного состояния (а), температуры разогрева (б) и долговечности (в) прототипа и конструкции шины 11,00R20 с предлагаемым техническим решением при имитации стендовых испытаний на работоспособность борта (удвоенная нагрузка, скорость 50 км/ч).
Рисунок на фиг.1 содержит следующие позиции:
1 - боковина
2 - бортовые кольца
3 - наполнительный шнур
4 - крыльевые кордные ленты
5 - усилительные боковые ленты
6 - первый внутренний слой обрезиненного корда многослойного каркаса
7 - второй внутренний слой обрезиненного корда многослойного каркаса
8 - наружные слои обрезиненного корда многослойного каркаса
Прототип (фиг.1а) имеет 3 внутренних слоя корда каркаса (6), и несколько наружных слоев корда каркаса (8).
Покрышка пневматической шины (фиг.1б) в надбортной зоне включает боковины 1, многослойный каркас с бортовыми кольцами 2, наполнительным шнуром 3, крыльевыми кордными лентам 4, усилительными боковыми лентами 5, первым внутренним слоем обрезиненного корда многослойного каркаса 6, вторым внутренним слоем обрезиненного корда многослойного каркаса 7 и наружными слоями 8. Предлагаемое решение (фиг.1б) имеет два наружных слоя каркаса (8) накладываемых спирально одной ширины на слой каркаса внутренней группы (7) и один внутренний слой каркаса (6), обвивающий бортовые кольца и наполнительные шнуры, сглаживающими перепад толщины бортовых колец. Узкий второй внутренний слой каркаса наложен таким образом, что является продолжением заворота первого внутреннего слоя (6) (Фиг.1).
Данное решение позволяет снизить величины амплитуд деформации в деталях борта покрышки, что в свою очередь снижает рабочую температуру в данной зоне. Это в совокупности позволяет увеличить долговечность бортовой зоны покрышки в эксплуатации (фиг.2). Кроме того, данное решение позволяет снизить количество бортовых лент или исключить их вообще, что снижает материалоемкость и трудоемкость покрышки. Так же меньшее количество слоев внутренней группы заворачиваемых на кольцо снижает количество материала каркаса, необходимого для изготовления одной покрышки (к примеру, для шины 11,OOR20 на 4,3 кг).
Примеры конкретного выполнения грузовых пневматических шин с многослойным каркасом даны в таблице.
Конструктивные параметры прототипов и предлагаемых технических решений изготавливаемых на поточных линиях сборки радиальных шин (ЛСПР) представлены в таблице 1:
Таблица 1
Прототип
Пример выполнения предлагаемого технического решения
Размер шины
Количество слоев корда внутренней группы слоев каркаса
Количество слоев корда наружной группы слоев каркаса
Долговечность по методике работоспособности борта, тыс. км
Количество слоев корда внутренней группы слоев каркаса
Количество висячих слоев
Количество слоев корда наружной группы слоев каркаса
Долговечность по методике работоспособности борта, тыс. км
1
2
3
4
5
6
5
12,00R20
3
2
3
1
7,1
1
1
2
17,0
2
2
11,00R20
3
2
3
1
3,3
1
1
2
13,0
2
2
5,5
10,00R20
3
2
6,4
3
1
4,2
1
1
2
12,2
2
2
9,00R20
3
1
2
2
5,9
1
1
2
9,0
2
1
Сопоставительный анализ предложенного технического решения с прототипом (см. таблицу) показывает, что масса слоев обрезиненного корда каркаса снижается, к примеру, для 11.00R20 на 4,3 кг и масса покрышки на 4,2.кг меньше, чем у прототипа, а общая работоспособность выше, чем у прототипа. При этом энергоемкость и трудоемкость производства каркасов покрышки снижается пропорционально снижению площади обрезиненных кордных материалов. Общая трудоемкость производства покрышки также снижается за счет сокращения времени на производство меньшей площади обрезиненных материалов (каркасных слоев и бортовых лент).
Предложенное конструктивное выполнение надбортовой зоны покрышки пневматической шины позволяет осуществить серийное производство, в том числе и на поточных линиях сборки радиальных шин без изменения существующей технологии, достигнуть получения экономического эффекта, обеспеченного существенным выигрышем в массе шины, без повышения трудоемкости и энергоемкости производства, а также повысить долговечность шин в эксплуатации.