Пневматическая шина для автомобилей и способ ее изготовления

 

Изобретение относится к шинной промышленности . Цель изобретения - улучшение эксплуатационных качеств за счет уменьшения веса и повышения эластичности бортов. Резиновая пневматическая шина для автомобилей имеет два борта, прилегающие к ободу колеса. В каждом борту уложен имеющий профильное кольцо кольцевой сердечник 1, вокруг которого уложен помещенный в резиновый материал шины каркасный вкладыш 5 для его фиксирования . Каждое профильное кольцо состоит из материала, химически соединяющегося с резиновым материалом, и содержит уложенную в него обмотку 3 из высокопрочных волокон, стягивающую и усиливающую профильное кольцо 2. 2 с. и 16 з.п. ф-лы, 7 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з В 60 С 11/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

, О | |,2

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

| |»„:,)(!" "|

К ПАТЕНТУ (21) 4202507/11 (22) 30.04.87 (31) P 3615138,6 (32) 03,05.86 (33) DE (46) 15.04.92. Бюл. № 14 (71) Джонни Янус (DE) (72) Джонни Янус, Герт Ваубель, Штефан

Клатцер и Гюнтер Бекманн (DE) (53) 629.113 (088.8) (56) Патент США ¹ 4557307, кл. 152 — 362, .1 985. (54) ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ ШИНА ДЛЯ АВТОМОБИЛЕЙ И СПОСОБ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к шинной промышленности. Цель изобретения — улучше Я2 1727526 АЗ ние эксплуатационных качеств за счет уменьшения веса и повышения эластичности бортов. Резиновая пневматическая шина для автомобилей имеет два борта, прилегающие к ободу колеса. В каждом борту уложен имеющий профильное кольцо кольцевой сердечник 1, вокруг которого уложен помещенный в резиновый материал шины каркасный вкладыш 5 для его фиксиоования. Каждое профильное кольцо состоит из материала, химически соединяющегося с резиновым материалом, и содержит уложенную в него обмотку 3 из высокопрочных волокон, стягивающую и усиливающую профильное кольцо 2. 2 с. и 16 з.п. ф-лы, 7 ил, 1727526

Изобретение относится к резиновым пневматическим шинам для автомобилей, имеющим два прилегающих к ободу колеса борта, в которых соответственно уложено по одному кольцевому сердечнику, вокруг 5 которого помещен уложенный в резину каркасный вкладыш для его фиксирования, а также к способу изготовления такого рода пневматических шин.

Цель изобретения — улучшение эксплу- 10 атационных качеств за счет уменьшения веса и повышения эластичности бортов.

На фиг. 1 изображен кольцевой сердечник, поперечное сечение (вариант осуществления); на фиг. 2 — сечение А — А на фиг. 1; 15 на фиг. 3 — 6 кольцевой сердечник, поперечное сечение(варианты выполнения); на фиг.

7 — резиновая пневматическая шина, внешний вид, Кольцевой сердечник 1 (фиг. 1 и 2) состо- 20 ит из наружного стабильного по форме профильного кольца 2, уложенной в это кольцо обмотки 3 из тонкого моткового материала, образующего в поперечном сечении гомогенную массу, и покрывающего 25 кольца 4 в форме бандажа. Вокруг кольцевого сердечника 1 намотан каркасный вкладыш 5, конец 6 которого удерживается между покрывающим кольцом 4 и обмоткой

3. Причем каркасный вкладыш 5 прилегает 30 на полной поверхности как к наружной стороне профильного кольца 2, имеющей закругленные боковые поверхности, так и к находящейся в профильном кольце 2 обмотке, а покрывающее кольцо 4 с определен- 35 ным предварительным напряжением оказывает давление снаружи на вставленный в профильное кольцо 2 конец 6 каркасного вкладыша 5, фиксируя этот конец на кольцевом сердечнике 1. 40

Профильное кольцо 2 на стороне вхождения каркасного вкладыша 5 снабжено расположенной вверху стенкой 7 в форме изогнутого рога, защищающей вставленный конец 6 каркасного вкладыша 5 и обеспечи- 45 вающей навивку каркасного вкладыша вокруг кольцевого сердечника без опасности перегиба.

Находящаяся в профильном кольце 2 обмотка 3 в значительной степени заполня- 50 ет мульду 8, образованную профильным кольцом 2, так что конец 6 каркасного вкладыша 5 плоско прилегает к обмотке 3 и проходит до рогообразной стенки 7 (фиг. 1).

Кольцевой сердечник, изображенный 55 на фиг. 3, отличается от кольцевого сердечника, показанного на фиг. 1, тем, что содержит обмотку 3, которая заполняет мульду 8 профильного кольца 2 таким образом, что вставленный в кольцевой сердечник 1 конец

6 каркасного вкладыша 5 проходит в кольцевом сердечнике 1 плоско с легким наклоном в направлении рогообразной стенки 7 профильного кольца 2, а также тем, что покрывающее кольцо 4 выполнено коническим и имеет профилирование 9 в виде выступа, которое согласуется по типу заскакивающего соединения с наружным концом стенки 7 профильного кольца 2 и тем самым образует соединение с геометрическим замыканием между профильным кольцом 2 и покрывающим кольцом 4, В кольцевом сердечнике, показанном на фиг. 4, профильное кольцо 2 в зоне рогообразной стенки 7 снабжено захватывающим сверху удлинением 10, которое по типу заскакивающего фиксатора может захватывать сверху коническое зажимное кольцо 4, имеющее для этой цели расположенную вверху стенку 11. При этом профильное кольцо 2 имеет радиальные вырезы или шлицы 12 для того, чтобы улучшить его гибкость, Образованная профильным кольцом 2 мульда 8 так же, как и в варианте, представленном на фиг, 3, заполнена обмоткой 3.

Обмотка 3 наматывается преимущественно из единственной нити или мотка, который может быть образован из нескольких нитей.

Практически получают бесконечную обмотку, которая является свободной от растяжений и вследствие сверхтонких поперечных сечений отдельных филаментов исключительно гибкой, так что опасность обрыва очень мала, а стабильность и надежность кольцевого сердечника очень высоки, В связи с тем, что обмотка 3 является практически бесконечной, отсутствуют места соединений, которые могли бы приводить к ослаблениям материала и дисбалансу.

Кольцевой сердечник 1, изображенный на фиг. 5, выполнен аналогично кольцевому сердечнику согласно фиг. 1, однако покрывающее кольцо 4 имеет выступающий за верхний конец рогообразной стенки 7 профильного кольца 2 выступ 13 и на нижней стороне одно или несколько выступающих предохранительных утолщений 14, так что покрывающее кольцо 4 в полностью надвинутом на профильное кольцо 2 состоянии в направлении стрелки А не образует заскакивающего соединения с геометрическим замыканием с профильным кольцом 2 и, соответственно, зафиксировано от сползания.

При. монтаже сначала конец навитого вокруг кольцевого сердечника 1 каркасного вкладыша (не показан) надвигают в направлении стрелки Б на находящуюся в мульде 8 профильного кольца 2 обмотку 3 до тех пор, пока его конец не оказывается вблизи от

1727526

20

50

I внутренней стороны стенки 7 профильного кольца 2. Затем зажимное кольцо 4 надвигают в противоположном направлении согласно стрелке А на профильное кольцо 2 и уложенный конец каркасного вкладыша для того, чтобы по типу зажимного кольца прижать конец каркасного вкладыша к обмотке

3 и тем самым зафиксировать его на профильном кольце.

Согласно варианту исполнения, приведенному на фиг. 6, кольцевой сердечник 1 имеет профильное кольцо 2, выполненное аналогично изображенному на фиг. 1 профильному кольцу и образующее мульду 8, в которой находится обмотка 3 из высокопрочного нитяного или прядильного материала. На входной стороне каркасного вкладыша 5 находится рогообразно выполненная стенка 7 с изогнутым или арочным контуром, так что каркасный вкладыш 5 может укладываться вокруг кольцевого сердечника 1 с соразмерным изгибом и, таким образом, его введенный конец 6 ложится на выполненную плоскую верхнюю сторону обмотки 3, На наружной стороне кольцевого сердечника 1 находится покрывающее кольцо

4, прижимающее введенный конец 6 каркасного вкладыша 5 с определенным предварительным напряжением к находящейся в мульде 8 профильного кольца 2 обмотке 3 и тем самым фиксирующее этот конец. Между покрывающим кольцом 4 и находящейся вверху стенкой 7 профильного кольца 2 находится отверстие 15, через которое проходит наружный конец 16 введенного конца 6 каркасного вкладыша 5. Наружный конец16 направляется через отверстие 15 таким образом, что он проходит параллельно выходящему из боковой поверхности шины участку 17 каркасного вкладыша 5 и проходит в непосредственной близости от него, как показано на фиг. 6.

При выполнении кольцевого сердечника согласно фиг. 6 введенный конец 6 каркасного вкладыша 5 особенно надежно удерживается на кольцевом сердечнике.

Поли-(2,6-диметил-1,4-фен иленэфир) проявил себя как особенно пригодная для профильного кольца пластмасса. .На фиг. 7 показана готовая резиновая пневматическая шина 18, имеющая наружную кольцевую беговую дорожку 19, переходящую на обеих сторонах в арочные боковые поверхности 20, кольцевым бортом

21, который предназначен для прилегания к ободу колеса автомобиля и в котором уложен предлагаемый кольцевой сердечник.

Применение изобретения позволяет создать резиновую пневматическую шину для автомобилей, имеющую в ее бортах кольцевые сердечники, которые хорошо и долговечно соединяются с материалом шины.

Кольцевые сердечники более легкие и имеют более равномерную форму, чем известные.

Кроме того, за счет улучшения гибкости бортов упрощается манипулирование пневматической шиной во время монтажа, а за счет уменьшения необходимой конструктивной высоты каркасной опоры при одинаковой высоте поперечного сечения шины обеспечивается большая комфортность амортизации при езде или при неизменной комфортности амортизации при езде снижается высота поперечного сечения шины в пользу большего диаметра обода, соответственно, тормоза.

Для решения этой задачи предлагается в резиновой пневматической шине испольэовать профильное кольцо, состоящее из химически соединяющегосяс резиной пневматической шины материала и содержащее уложенную в нем обмотку из высокопрочных волокон.

Профильное кольцо выполнено из совместимого с резиной пневматической шины вязкого материала, т.е. из такого, который может долговечно соединяться с резиной так, что можно не опасаться отделения и разрывов материала между материалом шины и кольцевыми сердечниками под влиянием возникающей при эксплуатации работы деформации шины при прогибе.

П рофильное кол ьцо содержит обмотку из моткового материала, который намотан бесконечно, т.е. не имеет места стыка, которое может вызывать дисбаланс шины, так как обмотка из преимущественно сверхтонкого моткового материала или волокон при использовании сначала жидкого и позднее желирующего вяжущего средства, такого как жидкий каучук, укладывается в стабильное по форме профильное кольцо таким образом, что это кольцо стянуто с образованием нерастяжимого кольца без необходимости долговечного соединения концов образующего профильное кольцо материала в месте стыка, Эта упругая, но не сжимаемая матрица предотвращает смещение филаментов друг относительно друга и обеспечивает, таким образом, достаточную внутреннюю прочность пучка волокон.

Образующий обмотку волокнистый или мотковый материал может быть нитью, сводом нитей, пряжей, моноволокном или же комплексной нитью (из 6 — 20 нитей), а также нитью, скрученной из нескольких мотков, или лентой, Обмотка должна состоять из сравнительно большзго количества самых

1727526 тонких филаментов и витков для придания кольцевому сердечнику необходимой прочности, гибкости и надежности. Стабильное по форме жесткое на изгиб профильное кольцо сообщает кольцевому сердечнику желаемую внешнюю форму и защищает намотанный в него мотковый материал от прямой нагрузки на перегиб как в радиальном, так и в осевом направлении пневматической шины, а мотковый материал обеспечивает стягивание профильного кольца и необходимую стабильность против растяжений.

Преимущественно кольцевой сердечник снабжен покрытием, охватывающим сторону профильного кольца, сначала открытую для наматывания моткового материала, например, в форме кольца, которое может иметь форму ленты. Это покрытие помещается на кольцевой сердечник после того, как мотковый материал намотан в профильное кольцо. При этом покрытие преимущественно находится на таком радиальном расстоянии от расположенной в профильном кольце обмотки, что фиксируется предусмотренный между ними каркасный вкладыш пневматической шины с тем, чтобы заворот каркасного вкладыша при изготовлении шины, а именно при бомбаже и вулканизации, не мог отделяться от кольцевого сердечника, При этом покрытие может соединяться с профильным кольцом с геометрическим замыканием, например, за счет определенного профилирования покрытия и/или профильного кольца. Покрытие может иметь профилирование, проходящее в направлении находящейся в профильном кольце обмотки, для обеспечения соединения с геометрическим замыканием между покрытием и уложенным под него каркасным вкладышем.

Профильное и покрывающее кольца, состоящие преимущественно из цельного плоского материала, могут иметь также пропускные отверстия, через которые может проходить резиновый материал. При этом покрывающее кольцо может состоять из тканевой или ситообразной ленты, Преимущественно профильное и покрывающее кольца состоят из пластмассы плотностью 1,0-1,5 г/см, особенно предз почтительно 1,0-1,2 г/см . В соответствии с з этим можно полностью отказаться от такого металла для кольцевого сердечника, как сталь.

Намотанный в профильное кольцо мотковый материал является преимущественно высокопрочным на растяжение нитяным или прядильным материалом, состоящим например, полностью или преимуществен15

55 но из углеродных или арамидных волокон, и должен иметь плотность 1,3 — 2,6 r/ñì, преимущественно 1,5 г/см, В соответствии с этим благодаря использованию тонких филаментов при сравнительно малой затрате материалов получают высокопрочную и одновременно гибкую обмотку в кольцевом сердечнике, которая придает последнему необходимую стабильность против нежелаемых растяжений. Охватывающее эту обмотку профильное кольцо, а также покрывающее кольцо защищают такого рода нитяной или мотковый материал, который может быть в высокой степени чувствительным к перегибу, от неблагоприятных нагрузок, которые могут исходить от навитого вокруг кольцевого сердечника каркасного вкладыша, в частности при бомбаже пневматической шины, при вулканизационной обработке в мульде пресса для формовки шин или при монтаже.

Если отдельные составляющие кольцевого сердечника состоят из названных выше материалов, то кольцевой сердечник имеет аналогичную или почти такую же плотность, что и резина пневматической шины. В соответствии с этим кольцевой сердечник может не только фиксироваться в соответствующем борте шины прочно в отношении отделения, но также вводиться в материал шины, не вызывая нежелательного дисбаланса, который все время устанавливается в известных кольцевых сердечниках вследствие концентраций массы, соответственно центров тяжести, ввиду увеличенной плотности, Согласно предпочтительному варианту осуществления профильное кольцо образует тип мульды или углубления для приема намотанного в нем волокнистого или моткового материала, В результате мотковый материал может почти полностью охватываться профильным кольцом, соответственно, в значительной степени экранируется последним от непосредственного контакта с обернутым вокруг кольцевого сердечника каркасным вкладышем.

Исходящая от каркасного вкладыша сила растяжения или т.п. в значительной степени переносится на профильное кольцо, которое вследствие его мульдообразной формы предотвращает создаваемые этими силами вредные нагрузки на перегиб в намотанном волокнистом или мотковом материале. При этом профильному кольцу придана такая форма, что каркасный вкладыш может складываться вокруг его наружной стороны, т.е. профильное кольцо не имеет острых краев или углов, которые могут привести к неблагоприятным нагрузкам

1727526

10 каркасного вкладыша, его контур обеспечивает мягкое вхождение, Кроме того, кольцевой сердечник может быть выполнен таким образом, что он может в достаточной степени фиксировать уложенный вокруг него конец каркасного вкладыша, что надежно препятствует обратному восстановлению формы заворота каркасного вкладыша во время вулканизации в прессе для формования шин. Особенно предпочтителен этот вариант для каркасов из стального корда, таких, например, какие используются в шинах грузовых автомобилей, где покрывающее кольцо, образующее вид бандажа, оказывает определенное зажимное воздействие на конец каркасного вкладыша, вставленный в кольцевой сердечник, что достигается за счет соответствующего назначения размеров даиметра покрывающего кольца и при известных условиях определенного профилирования поверхности покрывающего кольца, воздействующей на каркасный вкладыш.

Формула изобретения

1. Пневматическая шина для автомобилей, выполненная из резины, включающая два борта для установки на обод колеса, каждый из которых содержит кольцевой сердечник в виде профильного кольца из . пластмассы плотностью 1,0 — 1,5 г/см в поз перечном сечении, выполненного U-образным или L-образным, в углублении которого размещена обмотка из высокопрочного волокна, и каркас, края которого обернуты вокруг профильных колец, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с целью улучшения эксплуатационных качеств за счет уменьшения веса и повышения эластичности бортов, волокна выполнены углеродными или арамидными, профильное кольцо выполнено из поли-(2,6диметил-1,4-фен илэфира), 2. Шина по п. 1, отличающаяся тем, что части каждого кольцевого сердечника выполнены из материала той же плотности, что и резина пневматической шины.

3. Шина по и. 1, отличающаяся тем, что над профильным кольцом расположен покрывающий элемент.

4. Шина по и, 3, отличающаяся тем, что покрывающий элемент выполнен в виде кольца плоского или с изгибом в поперечном сечении.

5. Шина по п. 4, отличающаяся тем, что покрывающий элемент связан с профильным кольцом с образованием замкнутой полости.

6. Шина по пп.2 — 5, отл и чаю ща яся тем, что между покрывающим элементом и обмоткой размещен с зажатием край каркаса.

7. Шина по пп.2 —.6, отл и ч а ю ща я ся тем, что профильное кольцо и/или покрывающий элемент имеют одинаковую толщину стенки до 2 мм.

8, Шина по пп.2 — 7, отл и ч а ю ща я с я тем, что профильное кольцо и/или покрывающий элемент выполнены с отверстиями для пропуска резины, 9, Шинэпоп,,8,отличающаяся тем, что покрывающий элемент выполнен из ткани или сита.

10. Шина по пп. 1 — 9, отличающаяся тем,что волокна выполнены из ровницы, нити, пряжи, плетеной тесьмы, моноволокна, скрученной из нескольких прядей нити или ленты.

11. Шина по пп. 1-10, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что профильное кольцо выполнено с закругленными боковыми поверхностями и со стороны начала области контакта с каркасом снабжено направленным кверху выступом.

12. Шина попп, 1,3,5 — 9,отличающ а я с я тем, что между покрывающим кольцом и выступом профильного кольца расположен с изменением направления край каркаса, 13. Способ изготовления пневматической шины для автомобилей, выполненной из резины, при котором изготавливают каркас, помещают его в резиновый материал и два прилегающих к ободу колеса, кольцеобразных борта, устанавливают в них профильные кольца, размещают в последних обмотку и обертывают вокруг профильных колец каркас, полученную заготовку заделывают в резину и вулканизуют, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью улучшения эксплуатационных качеств за счет уменьшения веса и повышения эластичности бортов, обмотку выполняют из синтетического волокнистого материала, волокно которого перед наматыванием в профильное кольцо пропитывают вначале жидким, а потом желирующим и вулканизируемым не дающим усадки материалом с образованием матрицы.

14. Способ по и;13, отличающийся тем, что, с целью предотвращени взаимного смещения волокон или филаментов пропиты вающего материала, в качестве последнего используют функционализированный полибутадиен.

15, Способ по и. 13, отличающийся тем, что поверхность профильного кольца перед обертыванием каркаса покрывают материалом, содержащим стирал-бутадиенкаучук.

16. Способ по и. 13, отличающийся тем, что каркас выполняют с материалом, содержащим стирол-бутадиен-каучук.

12

1727526

17. Способ по п. 13, отличающийся тем, что после размещения в профильном кольце обмотки на нее устанавливают покрывающее кольцо.

А А

18. Способ по п. 17, отличающийся тем, что покрывающее кольцо устанавливают на профильное кольцо со стороны начала области контакта с наружным концом его стенки.

1727526

1727526

17

/ ! гз бр

Pgz. 7

Составитель С. Белоусько

Редактор Л. Веселовская Техред М.Моргентал Корректор О. Кравцова

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1284 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5