ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ ШИНА ДЛЯ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ
AUTOMOTIVE AIR TIRE

Изобретение относится к пневматической шине для транспортных средств, содержащей два или более кордных слоев, пересекающихся под углом и содержащих стальное армирование, а также содержат усиливающий бандаж, состоящий из одного или нескольких слоев и содержащий армирование.
Конструкции пневматических шин для транспортных средств довольно хорошо известны специалистам в данной области. Радиальные шины содержат брекер и, часто, усиливающий бандаж.
Брекер, состоящий из двух или более пересекающихся под углом кордных слоев, обеспечивает жесткость протектора шины в продольном и поперечном направлениях. Он служит для передачи усилия при езде, улучшает боковое направление и снижает износ шины. Усиливающий бандаж, состоящий из одного или нескольких ориентированных вдоль окружности слоев, в основном служит для дополнительного восприятия усилий в окружном направлении, например для ограничения расширения шины, вызванного центробежными силами при эксплуатации шины. Усиливающий бандаж может перекрывать брекер, или же весь усиливающий бандаж или отдельные слои бандажа могут располагаться между или под кордными слоями.
В настоящее время известно и распространено использование стальных кордов в качестве армирования в кордных слоях брекера. Стальные корды располагаются в армирующем слое по существу параллельно и на расстоянии друг от друга и заделаны в резиновый материал. Кордные слои, использующиеся в шинах для пассажирских автомобилей, часто содержат стальные корды, обладающие структурой 2×0,30 мм при плотности укладки кордов 80 штук на дм или более. Структура корда 2×0,30 мм означает, что две жилы (волокна) диаметром 0,30 мм переплетены с образованием одного корда, так что корд имеет диаметр примерно 0,60 мм. Корды данного диаметра образуя слой заделаны в резину. Чем больше диаметр корда, тем больше резины необходимо для заделывания корда и тем тяжелее каждый кордный слой, и тем тяжелее шина. Установленный правилами кордный слой создается таким образом, что он обладает напряжением, превышающим 17500 Н на дм ширины при предварительно заданном растяжении, равном 1%. Недостаток кордных слоев, содержащих вышеупомянутые стальные корды, заключается в том, что они сравнительно тяжелые и затратные в отношении материалов.
Подобным образом, в настоящее время известно и распространено использование усиливающих бандажей в сочетании со стальными брекерами. Усиливающие бандажи, использующиеся в шинах для пассажирских автомобилей, часто содержат один или два слоя прорезиненных нейлоновых кордов со структурой 940×2 при плотности укладки 80 штук на дм. Подобный усиливающий бандаж создается таким образом, что при предварительно заданном растяжении, равном 1% в направлении продольной протяженности корда, создается усилие, не превышающее или равное 1500 Н на дм ширины. Часто применяется нейлон, так как данный материал обладает термоусадкой, то есть он сжимается при нагреве. Это является преимуществом как при вулканизации шины, так и при эксплуатации на высоких скоростях, так как усиливающий бандаж помогает удерживать целой сборку брекера. Кроме того, это предотвращает сжатие усиливающего бандажа в ходе эксплуатации, которое является неблагоприятным для его усталостной прочности и может привести к разрывам материала бандажа.
Усилия при развитии шин постоянно направлены на создание шины, обладающей низкой стоимостью и небольшим весом, а также высокими рабочими характеристиками.
Таким образом, целью изобретения является предоставление недорогой пневматической шины для транспортных средств, обладающей низким весом и хорошими рабочими характеристиками.
Данная цель достигается благодаря использованию кордных слоев, каждый из которых обладает напряжением <17500 Н на дм ширины при предварительно заданном растяжении, равном 1% в направлении продольной протяженности армирования, при этом армирования (т.е. армирующие элементы) кордных слоев образуют угол от 18° до 45° с окружным направлением шины, при этом армирования (т.е. армирующие элементы) усиливающего бандажа выполнены из неметаллического материала и обладают термоусадкой, а усиливающий бандаж в целом обладает напряжением >2000 Н на дм ширины при предварительно заданном растяжении, равном 1%.
Эффектом данного изобретения является то, что в кордных слоях используется армирование (т.е. армирующие элементы) со сниженным весом, уменьшенный модуль которых компенсируется сравнительно большим увеличением усилия при растяжении усиливающего бандажа. Снижение стоимости и веса может достигаться, например, путем снижения количества используемых армирующих элементов на дециметр или путем уменьшения диаметра используемого армирования. Армирующие элементы кордных слоев могут состоять из скрученных в корды волокон, при этом каждое волокно имеет, например, диаметр менее 0,24 мм и плотность укладки менее или равную 80 штук на дм, или состоит из отдельных жил с диаметром менее 0,30 мм.
Достигаются высокие рабочие характеристики, так как при эксплуатации шины получается достаточная площадь динамического контакта с землей. Применение в кордных слоях армирующих элементов с уменьшенным диаметром обладает выгодным эффектом снижения веса пневматической шины для транспортных средств. Шина согласно изобретению обладает низкой стоимостью, улучшенным сопротивлением качению благодаря своему сниженному весу и, помимо прочего, имеет улучшенную пригодность для использования на высоких скоростях.
Является предпочтительным, если армирующие элементы кордных слоев представляют собой корды с диапазоном прочности высокопрочный (HT) или ультра-высокопрочный (UHT). Армирующие элементы высокопрочного диапазона обладают, в зависимости от диаметра волокна, прочностью на разрыв примерно от 3000 МПа до 3500 МПа, в то время как соответствующие армирующие элементы ультра-высокопрочного диапазона обладают прочностью примерно на 500 МПа выше.
Предпочтительно армирование усиливающего бандажа выполнено из материалов из классов полиэфира или нейлона. Подобным образом, могут применяться гибридные структуры из вискозы, лиоцелла, поливинилацетата (PVA), полиэтилен нафталата (PEN), полиолефинкетон (POK), Вектрана или арамида с полиэфиром или нейлоном. Важно, чтобы по меньшей мере один из материалов армирования обладал термоусадочными свойствами.
Важно, что структуры армирования кордных слоев и бандажа выполнены таким образом, чтобы подходить друг к другу согласно изобретению, для того, чтобы получить достаточную площадь динамического контакта с землей при эксплуатации шины. Усиливающий бандаж является намотанным и имеет намотанный узор с зазорами, благодаря чему снижается эффективная плотность корда.
Поскольку шина, согласно изобретению, обладает уменьшенным весом, данное изобретение пригодно для использования в сравнительно тяжелых сохраняющих рабочие свойства при повреждении шинах, как самонесущие шины (SSR-шины), или в шинах, содержащих самоклеющийся вязкий герметизирующий слой, расположенный радиально внутри на внутреннем слое шины.
"Избыточный вес" данных шин может выгодно компенсироваться описанной конструкцией кордных слоев и бандажа. Самонесущие шины (SSR-шины = Self - Supporting - Runflat) являются шинами с усиленными профилями в боковых сторонах шин, с помощью которых шина может оставаться самонесущей и проехать некоторое расстояние даже в спущенном состоянии. Шины с герметизирующим слоем, расположенным между плечами шины на внутреннем слое шины под протекторной резиной, отличаются тем, что при проникании инородного тела сквозь протектор пневматической шины для транспортных средств, он окружается герметизирующим слоем и возможная утечка воздуха предотвращается уплотнением, которое образуется практически мгновенно.
Предпочтительный пример структуры шины пассажирского автомобиля с размером 225/45 R 17 согласно изобретению содержит 2-слойный брекер из высокопрочных стальных кордов со структурой 2×0,175 и плотностью укладки примерно 80 штук на дм, данные высокопрочные стальные корды образуют угол 28° с окружным направлением шины, и содержит 1-слойный бандаж с кордами из полиэфира со структурой 1440×2 для укладки примерно 105 штук на дм, данные корды из полиэфира расположены примерно в окружном направлении шины и перекрывают кордные слои. При предварительно заданном растяжении, равном 1% в направлении продольной протяженности армирования, каждый кордный слой обладает напряжением, примерно равным 8700 Н на дм ширины и усиливающий бандаж обладает напряжением, примерно равным 2000 Н на дм ширины при предварительно заданном растяжении, равном 1%. При эксплуатации шины получается достаточная площадь динамического контакта с землей.
Пневматическая шина для транспортных средств согласно изобретению может применяться в пассажирском автомобиле, фургоне или легком грузовом автомобиле.
Пневматическая шина для транспортных средств, согласно изобретению, в самой общей форме содержит два или более пересекающихся под углом и содержащих армирование кордных слоя, а также усиливающий бандаж, состоящий из одного или более слоев и содержащий армирование, при этом армирования кордных слоев и усиливающего бандажа располагаются по существу параллельно и на расстоянии друг от друга и заделаны в резиновый материал, и каждый кордный слой обладает напряжением <17500 Н на дм ширины предварительно заданном при растяжении, равном 1% в направлении продольной протяженности армирования, при этом армирование кордных слоев образует угол от 18° до 45° с окружным направлением шины, при этом армирование усиливающего бандажа расположено внутри армирующего слоя примерно в окружном направлении шины и выполнено из материала, обладающего термоусадкой, а усиливающий бандаж в целом обладает напряжением >2000 Н на дм ширины при предварительно заданном растяжении, равном 1%. Признаки пунктов 1-9 формулы изобретения могут быть выгодными усовершенствованиями объекта по пункту 10.