Пневматическая шина

 

Использование: в транспортных средствах, в частности в шинах радиальной конструкции. Сущность: кромки деталей выполнены в виде зубчатой линии, состоящей в каждом периоде из двух последовательно соединенных отрезков, один из которых параллелен, а другой перпендикулярен армирующей нити. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к транспортным средствам, в частности к шинам радиальной конструкции.

Известны конструкции шин с брекером, навитым из непрерывной одиночной нити под заданным углом к меридиану шины (см.патенты Великобритании N 3563296 от 18.11.68 г. N 3608605 от 28.05.69 г. N 1380957 от 14.04.72 г.) Такие конструкции шин предложены с целью ликвидировать расслоения в зоне кромок брекера, при этом положительный эффект достигается за счет придания кромкам брекера извилистой формы и увеличения протяженности контакта кромок с обкладочной резиной.

Известна конструкция шины с брекером из обрезиненных слоев армирующих нитей, имеющих зубчатые или синусоидные кромки с шириной зубцов (или волны синусоиды), равной Р/n, где Р радиус плеча шины, n коэффициент в пределах 1-3. При этом стороны зубьев и угол между ними могут выбираться в широком диапазоне и не иметь одинаковой длины, например одна сторона может быть перпендикулярна центральной пинии шины (см.патент США N 3719218, кл.152/361, В 60С 9/18,1973 г. прототип).

Недостатком известной конструкции шины прототипа является наличие в вершинах зубчатых кромок (или волн синусоиды на кромках) отрезков армирующего материала (кордных, металлокордных нитей), что приводит к повышенной концентрации напряжений во время эксплуатации за счет непредсказуемой ориентации этих посторонних включений и выходу шин из эксплуатации. Кроме того, для расчета зубчатой (синусоидной) кромки шины прототипа предлагается один параметр ширина зубчатой кромки, который рекомендуется выбирать исходя из радиуса плечевой зоны, что затрудняет конструкторские расчеты и выбор формы кромки. При этом период зубчатой линии (или волны синусоиды) как параметре рассматривается.

Предлагаемое изобретение направлено на повышение работоспособности и надежности шин в эксплуатации, снижение трудоемкости и повышение технологичности изготовления шин.

Для достижения указанных характеристик кромки слоев шины выполнены в виде пилообразной линии, образуемой последовательно соединенными отрезками, один из которых параллелен, а другой перпендикулярен армирующей нити. При этом амплитуда A пилообразной линии выбрана в пределах 0,01-0,08 высоты заворота слоев каркаса H или ширины B слоев брекера и бортовых лент соответственно. Кроме того, предлагается формула для расчета периода T в зависимости от отношения n длины пилообразной линии к длине слоя: Такая конструкция шины позволяет в рамках традиционных технологий, не повышая трудоемкости изготовления, увеличить длину кромки слоев каркаса, борта и брекера, увеличить поверхность склеивания слоев, исключить расслоения и увеличить работоспособность шины в эксплуатации.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 фрагмент шины, фиг.2 - схема пилообразной кромки брекера пневматической шины, фиг.3 циклы деформаций сдвига в межслойной резине на кромках брекера при качении шины, фиг.4 распределение деформаций сдвига в межслойной резине по ширине брекера при нагружении внутренним давлением.

Известно, что резина в зонах борта и брекера испытывает значительные деформации, причем развитие усталостного разрушения не задерживается армирующими нитями корда. Возникают несколько зон повышенной деформации (фиг.1), на стыках боковины 1 и борта 2; брекера 3 и протектора 4; брекера 3 и каркаса 5. У шин тина Р это утяжеляется тем, что вследствие малого числа слоев в борте 2 нагрузка на кромки слоев передается через малую поверхность склеивания. В предполагаемом изобретении предлагается увеличить поверхности склеивания слоев, армированных нитями, за счет увеличения длины кромок без увеличения длины и количества этих слоев. Так как во всех известных конструкциях шин кромки 6 (см.фиг.1) всех слоев параллельны экватору QQ шины и имеют номинальную длину L_н равную длине слоя L_д то чтобы не затруднять рассмотрение сущности предполагаемого изобретения, дальнейшие рассуждения приводятся на примере брекера 3 шины типа Р (фиг.2).

Как известно, при раскрое обрезиненного, особенно металлокордного, полотна под углом 60 градусов и более наблюдается разлохмачивание нитей на кромках слоев. Разлохмаченные нити являются очагами расслоения кромок слоев в шинах. В то же время, при раскрое полотна под углом О градусов разлохмачивания нитей не бывает. Предлагаем выполнить кромки слоев шин, раскроенных под углом более 0 градусов, пилообразными, то есть заменить прямую кромку, параллельную экватору шины, ломаной линией, в которой периодически (с периодом Т) соединены отрезки, параллельные и перпендикулярные армирующей нити. Построение зубчатой кромки предлагаем выполнять по периоду Т и амплитуде А.

Для выбора значений амплитуды А предлагаем, учитывая опыт эксплуатации шин, который показывает, что расслоения в армированных деталях борта и брекера возникают в зоне кромок на участке, составляющем 0,15 ширины деталей B и что подтверждается распределением деформаций сдвига в межслойной резине по ширине брекера при нагружении шины внутренним давлением, задавать А 0,01-0,08 (см.фиг.3 и В.Л.Бидерман и др.Автомобильные шины, М. Госхимиздат, 1963, с.384).

Для расчета периода Т в зависимости от задаваемого конструктором шины отношения n длины пилообразной кромки L_к к длине слоя L_д рассмотрим два треугольника AOC и BOС (фиг.2). В этих треугольниках общая сторона ОС равна амплитуде A, а остальные стороны равны AС+ВС L_кi длина зубчатого участка i; AО+BOL_дi длина детали L_дi на участке или период Т.

Из определения: и, следовательно, На фиг. 2 нанесены меридиальные сечения K-K, M-M и N-N с обозначением соответствующих им деформациям сдвига (γ,%) по фиг.3. Как видно из фиг.2, предлагаемая конструкция брекера с зубчатой кромкой L_к позволяет вывести из опасной зоны деформаций до 75% длины кромки L_н.

Варьируя значениями Т и A, конструктор шины может задавать требуемую длину кромки слоя L_к большую, чем номинальная джина L_н и тем самым увеличить работоспособность шины за счет увеличения площадки контакта и прочности связи между поверхностями резиновых деталей в n раз, а также за счет уменьшения количества очагов напряжения, какими являются выходящие на торцы кромок разлохмаченные нити 7.

Проведены испытания опытных шин размера 165/70R13, содержащие по два слоя металлокордного брекера. Были испытаны два варианта шин с зубчатыми кромками брекера: первый вариант: A 5 мм, T 15 мм; второй вариант: A 9 мм; T 28 мм.

Наилучшие результаты показали шины с брекером, имеющим более крупный шаг зубчатой кромки (второй вариант), при котором до 70% кромки выведено за пределы опасных напряжений.

Таким образом, использование предлагаемого изобретения дало положительный результат при испытаниях опытных шин.

Формула изобретения

1. Пневматическая шина, включающая армированные нитями слои брекера, кромки которых выполнены зубчатыми, отличающаяся тем, что кромки слоев каркаса и бортовых лент, армированных нитями, выполнены также зубчатыми, а все упомянутые зубья образованы сторонами, одни из которых параллельны, а другие перпендикулярны направлению армирующих нитей корда в слое, в котором образованы зубья.

2. Пневматическая шина по п. 1, отличающаяся тем, что амплитуда "А" зубчатой кромки выбрана в пределах 0,01-0,08 высоты заворота "Н" для слоев каркаса и 0,01-0,08 ширины "В" для слоев брекера и бортовых лент.

3. Пневматическая шина по п.1, отличающаяся тем, что период "Т" зубчатой кромки рассчитывается по формуле
,
где n=Lk/Lg,
Lk длина зубчатой кромки слоя, мм,
Lg длина слоя детали, мм,
a угол наклона кордных нитей к меридиану шины, в градусах.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4