Пневматическая шина
Изобретение относится к автомобильной промышленности. Пневматическая шина включает в себя один или более механических крепежных элементов (А), расположенных на внутренней поверхности шины, соответствующих одному элементу из пары механических креплений, которые могут быть разделены на два элемента (А), (В) и могут взаимодействовать друг с другом, и прикрепленных на стороне полости шины, причем взаимодействие механических крепежных элементов (А), (В) фиксируется механизмом фиксации. Технический результат – повышение прочности крепления элементов к внутренней поверхности шины. 10 з.п. ф-лы, 10 ил., 1 табл.
Область техники
[0001]
Настоящее изобретение относится к пневматической шине.
[0002]
Более конкретно, настоящее изобретение относится к пневматической шине, выполненной таким образом, что один элемент из пары механических крепежных элементов для крепления объекта, имеющего определенную функцию, расположен на внутренней поверхности пневматической шины, а другой - на стороне объекта, имеющего определенную функцию. В паре механические крепежные элементы взаимодействуют друг с другом таким образом, чтобы установить объект, имеющий определенную функцию, на внутренней поверхности пневматической шины. В частности, устранение взаимодействия пары механических крепежных элементов является непростой задачей, так что объект, имеющий определенную функцию, может стабильно и прочно удерживаться на внутренней поверхности шины.
Предшествующий уровень техники
[0003]
В последние годы проводятся различные исследования, связанные с размещением объектов, имеющих различные функции, на внутренней круговой поверхности пневматической шины.
[0004]
Например, был предложен способ крепления, в соответствии с которым теги шин (теги радиочастотной идентификации), микросхемы или т. п. прикрепляют к внутреннему слою или т. п. невулканизированной шины с использованием поверхностного крепления, такого как застежка «липучка», крючки и т. п. (патентный документ 1).
[0005]
Кроме того, была предложена пневматическая шина, в которой в процессе вулканизации поверхностное крепление присоединяют к области внутренней поверхности шины, соответствующей части протектора, и шумопоглощающий элемент прикрепляют к внутренней поверхности шины посредством поверхностного крепления (патентный документ 2).
[0006]
Поверхностные крепления, предложенные в патентных документах 1 и 2, имеют предпочтительные конфигурации, в которых при прикреплении достигается достаточно сильная удерживающая сила, а прикрепление к поверхности может обеспечиваться без появления проблем небольшого смещения при прикреплении.
[0007]
Однако при использовании поверхностных креплений состояние, в котором отдельные крепежные элементы поверхностного крепления взаимодействуют друг с другом, не является идеальным из-за того, что внутренняя круговая поверхность пневматической шины представляет собой кольцевую, искривленную поверхность. При использовании поверхностных креплений участки на краях и в центре приподнимаются, а величина удерживающей силы не остается постоянной (в зависимости от положения в шине и отличия одних шин от других). В результате в некоторых случаях может не достигаться ожидаемая удерживающая сила.
[0008]
Кроме того, после начала использования шин для езды на транспортном средстве происходит частичное физическое повреждение в результате повторяющейся деформации и сжатия всей шины в течение длительного периода времени, вызванных вращением на высоких скоростях при относительно повышенных температурах, что сопровождается ухудшением и снижением удерживающей силы по всей поверхности крепления с течением времени. Это приводит к сложности поддержания требуемой удерживающей силы в течение длительного периода времени.
[0009]
Кроме того, указывается, что поверхностные крепления желательны, поскольку могут обеспечивать прикрепление к поверхности без появления таких проблем, как небольшое смещение при расположении. Однако, если прикрепленный функциональный объект представляет собой, например, измерительное устройство, необходимо обеспечить более надежное и точное прикрепление объекта в требуемом положении. Из-за невозможности обеспечения надежного и точного прикрепления существуют функциональные объекты, не подходящие для прикрепления с использованием поверхностного крепления.
[0010]
Кроме того, авторы настоящего изобретения ранее предложили пневматическую шину, в которой требуемая удерживающая сила может поддерживаться в течение длительного периода времени при минимальном физическом износе или снижении удерживающей силы с течением времени за счет экстремальных условий эксплуатации, включая повторяющуюся деформацию и сжатие на протяжении длительного периода времени, вызванные вращением шины на высоких скоростях и при относительно повышенных температурах. Полученная удерживающая сила велика и по существу не претерпевает изменений по величине (в зависимости от положения в шине и отличия одних шин от других). В частности, предложена пневматическая шина, в которой различные типы объектов с требуемыми функциями прикрепляют путем установки механических креплений, также известных как крючки или защелки, на внутренней поверхности шины (см. патентные документы 3, 4, 5 и т. п.).
[0011]
В частности, в качестве типичного примера предложена пневматическая шина, имеющая на своей внутренней поверхности один элемент из пары механических креплений, например крючок, защелку или т. п., которые могут быть разделены на два компонента, как описано в формуле изобретения патентного документа 3 (формула изобретения патентного документа 3 (п. 1)). Более конкретно, предложена пневматическая шина, в которой одно крепление выполнено таким образом, что оно включает в себя по меньшей мере два компонента, причем эти два компонента закреплены с прослойкой из элемента шины или армирующего элемента шины (формула изобретения патентного документа 3 (п. 2)).
Список цитированной литературы
Патентная литература
[0012]
Патентный документ 1: нерассмотренная заявка на патент Японии (перевод заявки в рамках договора о патентной кооперации) № 2005-517581A
Патентный документ 2: нерассмотренная публикация заявки на патент Японии № 2006-44503A
Патентный документ 3: нерассмотренная публикация заявки на патент Японии № 2012-25318A
Патентный документ 4: нерассмотренная публикация заявки на патент Японии № 2012-25319A
Патентный документ 5: нерассмотренная публикация заявки на патент Японии № 2012-240465A
Изложение сущности изобретения
Техническая проблема
[0013]
В соответствии со способами крепления требуемого объекта путем присоединения механического крепления (крючка или защелки) к внутренней поверхности шины, описанного в патентных документах 3-5, объект может взаимодействовать и прикрепляться к внутренней поверхности шины посредством механического крепления. Обычно получаемая удерживающая сила велика, и отсутствует различие по ее величине (в зависимости от положения в шине и отличия одних шин от других). Кроме того, удается получить более совершенную пневматическую шину, позволяющую выполнять установку в требуемом месте с хорошей точностью, в которой требуемая удерживающая сила может поддерживаться на протяжении длительного периода времени при минимальном износе или снижении удерживающей силы с течением времени из-за повторяющихся экстремальных условий использования на протяжении длительного периода времени.
[0014]
В частности, при использовании в качестве первого механического крепления, прикрепленного к внутренней поверхности шины, крепления, включающего в себя по меньшей мере два компонента, прикрепленных друг к другу с прослойкой из элемента шины или армирующего элемента шины, удается получить более совершенное механическое крепление с повышенной прочностью прикрепления и хорошими характеристиками долговечности.
[0015]
Однако даже в случае такого решения, если установленный объект представляет собой большой или тяжелый объект, при определенных условиях дорожного покрытия, по которому движется шина, взаимодействие между механическими креплениями может ослабнуть, а объект с определенной функцией - упасть. В частности, при установке сравнительно крупного и тяжелого объекта с определенной функцией путем взаимодействия пары механических крепежных элементов друг с другом это взаимодействие между ними легко может ослабнуть при движении шины с высокой скоростью вращения, а после этого ослабления удерживающая сила механического взаимодействия может снизиться в результате деформации или т. п., поэтому можно считать, что при восстановлении взаимодействия уже не удастся достигнуть достаточно большой величины удерживающей силы.
[0016]
В свете вышеизложенного цель настоящего изобретения заключается в обеспечении пневматической шины, выполненной таким образом, что один элемент из пары механических крепежных элементов для крепления объекта, имеющего определенную функцию, расположен на внутренней поверхности пневматической шины, а другой элемент - на стороне объекта, имеющего определенную функцию, причем указанная пара механических крепежных элементов взаимодействует друг с другом таким образом, чтобы установить объект, обладающий определенной функцией, на внутренней поверхности пневматической шины, при этом, в частности, устранение взаимодействия пары механических крепежных элементов является непростой задачей, так что объект, имеющий определенную функцию, может стабильно и прочно удерживаться на внутренней поверхности шины.
Решение проблемы
[0017]
Пневматическая шина настоящего изобретения, которая соответствует обозначенной выше цели, имеет конфигурацию, описанную ниже в пункте (1).
(1) Пневматическая шина, содержащая один или более механических крепежных элементов А, расположенных на внутренней поверхности шины, соответствующих одному элементу из пары механических креплений, которые могут быть разделены на два элемента А, В, причем элементы А, В могут взаимодействовать друг с другом, и прикрепленных на стороне полости шины. Механические крепежные элементы A, B включают в себя механизм фиксации для фиксации взаимодействия.
[0018]
Пневматическая шина в соответствии с настоящим изобретением предпочтительно имеет конфигурацию, описанную в любом из приведенных ниже пп. (2)-(9).
(2) Пневматическая шина по п. (1) выше, в которой механический крепежный элемент А из пары механических крепежных элементов, прикрепленный на стороне полости шины, включает в себя часть основания, имеющую выступающий стержень малого диаметра и плоский тарельчатый участок основания, и часть крышки, имеющую отверстие, внутренний диаметр которого больше диаметра выступающего стержня, причем часть основания заделана в шине, часть крышки видна на внутренней поверхности шины, между частью основания и частью крышки находится прослойка из элемента шины, и указанные части прикреплены друг к другу с образованием механического крепежного элемента A.
(3) Пневматическая шина по п. (1) или (2) выше, в которой после введения механического крепежного элемента В, образующего пару с механическим крепежным элементом А, прикрепленным на стороне полости шины, во взаимодействие с указанным механическим крепежным элементом А, прикрепленным на стороне полости шины, механический крепежный элемент А контактирует с механическим крепежным элементом В и прижимается к нему, а зубец выступает из механического крепежного элемента В для установки в канавку на боковой поверхности механического крепежного элемента А, так что механические крепежные элементы A, B взаимодействуют друг с другом с образованием механизма фиксации.
(4) Пневматическая шина по п. (2) выше, в которой выступающий стержень малого диаметра, формирующий часть основания, из которой образован механический крепежный элемент А, имеет цилиндрическую форму, центральное отверстие цилиндрической формы не проходит через стержень цилиндрической формы, а плоский тарельчатый участок основания имеет форму плоской круглой пластины.
(5) Пневматическая шина по п. (2) выше, в которой между частью основания и частью крышки находится прослойка из армирующего элемента, который представляет собой элемент шины, и части соединены друг с другом с образованием механического крепежного элемента A.
(6) Пневматическая шина по п. (5) выше, в которой армирующий элемент включает в себя покрытый каучуком армирующий волокнистый слой.
(7) Пневматическая шина по любому из пп. (1)-(6) выше, в которой прочность прикрепления механического крепежного элемента А к внутренней поверхности шины больше удерживающей силы механических крепежных элементов A, B в состоянии взаимодействия и фиксации.
(8) Пневматическая шина по любому из пп. (1)-(7) выше, в которой прочность прикрепления механического крепежного элемента А к внутренней поверхности шины составляет от 0,5 до 100 Н/мм2, а удерживающая сила механических крепежных элементов A, B в состоянии взаимодействия и фиксации составляет от 0,2 до 50 Н/мм2.
(9) Пневматическая шина по п. (8) выше, в которой прочность прикрепления механического крепежного элемента А к внутренней поверхности шины составляет от 1,0 до 80 Н/мм2, а удерживающая сила механических крепежных элементов A, B в состоянии взаимодействия и фиксации составляет от 0,5 до 30 Н/мм2.
Преимущественные эффекты изобретения
[0019]
Пневматическая шина настоящего изобретения, описанная в п. 1 формулы изобретения, представляет собой пневматическую шину, выполненную таким образом, что один элемент из пары механических крепежных элементов для прикрепления объекта, имеющего определенную функцию, расположен на внутренней поверхности пневматической шины, а другой элемент - на стороне объекта, имеющего определенную функцию. Два механических крепежных элемента взаимодействуют друг с другом таким образом, чтобы установить объект, имеющий определенную функцию, на внутренней поверхности пневматической шины. В частности, устранение взаимодействия пары механических крепежных элементов является непростой задачей, так что объект, имеющий определенную функцию, может стабильно и прочно удерживаться на внутренней поверхности шины.
[0020]
Каждая из пневматических шин настоящего изобретения, описанных в пп. 2-5 формулы изобретения, может демонстрировать эффект, полученный для пневматической шины настоящего изобретения, как более полно описано в п. 1 формулы изобретения. В частности, удается свести к минимуму возможность устранения взаимного зацепления пары механических крепежных элементов, и в результате прикрепленный объект не падает, а может стабильно функционировать в течение длительного периода времени.
[0021]
Для каждой из пневматических шин настоящего изобретения, описанных в пп. 6-9 формулы изобретения, обеспечивается эффект, полученный для пневматической шины настоящего изобретения, описанной в п. 1 формулы изобретения, а также эффект настоящего изобретения, описанный в каждом из пп. 2-5 формулы изобретения. Кроме того, в частности, механический крепежный элемент А сильнее прикреплен к внутренней поверхности шины, и в результате прикрепленный объект падает крайне редко, так что предложена пневматическая шина, в которой объект может стабильно функционировать в течение длительного периода времени.
Краткое описание рисунков
[0022]
На ФИГ. 1 представлен частичный вид в поперечном сечении в перспективе варианта осуществления пневматической шины настоящего изобретения, на котором показана основная часть вокруг механического крепежного элемента, установленного на внутренней поверхности шины.
На ФИГ. 2 представлен вид с пространственным разделением компонентов, на котором показан пример конструкции пары механических креплений, которые могут использоваться в пневматической шине настоящего изобретения, могут быть разделены на два элемента А и В, причем элементы А и В могут взаимодействовать друг с другом.
На ФИГ. 3 представлен вид с пространственным разделением компонентов, на котором показан пример конструкции механического крепежного элемента А, который может использоваться в пневматической шине настоящего изобретения и представляет собой такой же механический крепежный элемент А, как показанный на ФИГ. 2.
На ФИГ. 4 представлен вид с пространственным разделением компонентов, на котором показан пример конструкции пары механических крепежных элементов А, В, которые могут использоваться в пневматической шине настоящего изобретения и представляют собой такие же механические крепежные элементы А, В, как показанные на ФИГ. 2, однако часть основания механического крепежного элемента А не показана.
На ФИГ. 5 представлен вид с пространственным разделением компонентов, на котором показан другой пример конструкции механического крепежного элемента А, который может использоваться в пневматической шине настоящего изобретения, причем отличие от механического крепежного элемента А, показанного на ФИГ. 2 и 3, заключается в том, что он показан прикрепленным к внутренней поверхности шины посредством прослойки из армирующего элемента.
На ФИГ. 6 представлен другой пример конструкции пары механических креплений, которые могут использоваться в пневматической шине настоящего изобретения, могут быть разделены на два элемента А и В, и элементы А и В могут взаимодействовать друг с другом, при этом вид с пространственным разделением компонентов соответствует ФИГ. 2 и 4.
На ФИГ. 7А и 7В представлены виды в перспективе для объяснения способа измерения прочности прикрепления любого из механических крепежных элементов, используемых в настоящем изобретении.
На ФИГ. 8А и 8В представлены схематические виды для объяснения способа измерения прочности прикрепления любого из механических крепежных элементов, используемых в настоящем изобретении. Показан способ, в котором приспособление в форме вала, используемое для испытания на растяжение, взаимодействует с механическим крепежным элементом.
На ФИГ. 9 представлено схематическое изображение для объяснения способа измерения прочности прикрепления механического крепежного элемента, используемого в настоящем изобретении. Схематически показан пример конструкции приспособления в форме вала, используемого для испытания на растяжение, взаимодействующего с механическим крепежным элементом.
На ФИГ. 10 показан вид в поперечном сечении в направлении меридиана шины, на котором схематически показано место прикрепления механического крепежного элемента, используемого в рабочих примерах.
Описание вариантов осуществления
[0023]
Ниже приведено подробное описание пневматической шины настоящего изобретения.
[0024]
Как показано на ФИГ. 1, пневматическая шина 1 настоящего изобретения содержит элемент 3 на внутренней поверхности 2 шины, который является первым элементом из пары механических креплений, разделяемых на два элемента - А и В, которые могут взаимодействовать друг с другом. Один или более механических крепежных элементов А прикреплены на стороне полости шины, и предусмотрен фиксирующий механизм для фиксации взаимного зацепления механических крепежных элементов A, B. На ФИГ. 1 номером 4 обозначен участок протектора; 5 - участок боковины; 6 - участок борта.
[0025]
В настоящем изобретении «механическое крепление» выполнено в виде пары крепежных элементов, выполненных с возможностью разделения механического крепления на два крепежных элемента и повторного физического взаимодействия (зацепления), причем указанное зацепление и разделение могут свободно повторяться. Сам механизм взаимодействия в основном является таким же, как описанный в упомянутых выше патентных документах 3-5.
[0026]
В качестве примеров типов такого механического крепления известны крючки или защелки. Конкретные примеры продукции в швейной промышленности, которые, как правило, рассматривают в качестве механических креплений, представляют собой кнопки-застежки, кольцевые кнопки, кольцевые крючки, американские кнопки, американские крючки, крючки-петельки, карабины и комбинезонные крючки. Такие механические крепления отличаются от поверхностных креплений тем, что у поверхностного крепления площадь взаимодействующей части не ограничена по всей поверхности, тогда как у механического крепления площадь взаимодействующей части невелика (например, предпочтительно от около 1 до 115 мм2, а более предпочтительно - от около 4 до 90 мм2). Такие механические крепления представляют собой так называемые точечные крепления. Иными словами, сильное зацепление обеспечивается даже при небольшой площади взаимодействия от около 1 до 115 мм2, например, за счет механической конструкции с внутренней охватываемой и наружной охватывающей деталью или т. п. Таким образом, может использоваться обычная конструкция механического крепления. Механическое крепление может быть выполнено из таких материалов, как металлы, синтетические смолы, твердые каучуки и т. п.
[0027]
В настоящем изобретении механические крепежные элементы A, B имеют механизм фиксации, обеспечивающий взаимное зацепление механических крепежных элементов A, B. Иными словами, помимо механизма зацепления присутствует и механизм фиксации. За счет этого механизма фиксации сводится к минимуму устранение взаимного зацепления механических крепежных элементов A, B, так что можно предотвратить отсоединение или падение объекта с определенной функцией, установленного в полости шины посредством механических крепежных элементов, и объект может надежно удерживаться в полости шины.
[0028]
В настоящем изобретении выражение «механические крепежные элементы A, B имеют механизм фиксации, обеспечивающий взаимное зацепление механических крепежных элементов A, B» охватывает механизмы, удовлетворяющие всем из следующих требований (а)- (с).
Механические крепежные элементы имеют такую конструкцию, что (а) при взаимодействии механических крепежных элементов A, B прилагается усилие в направлении, обеспечивающем приближение и вступление во взаимодействие элементов А и В,
(b) при расцеплении механических крепежных элементов A, B прилагается усилие в направлении, обеспечивающем расцепление А и В и устранение их взаимодействия, и
(с) присутствует механизм, функционирующий при приложении усилия в направлении, отличном от направления, указанного выше в п. (b), перед этапом расцепления, и после выполнения указанной функции становится возможным выполнение п. (b).
[0029]
Что касается требований (а)-(с), важно, чтобы конструкция отвечала, в частности, требованию (с), а фиксация взаимодействия означает «состояние взаимодействия при выполнении требования (с)».
[0030]
Для достижения состояния фиксации взаимодействия существует два способа: способ, включающий описанное в п. (а) введение во взаимодействие с последующим приложением дополнительного усилия, и способ, предусматривающий достижение этого состояния одновременно с описанным в п. (а) введением во взаимодействие. В настоящем изобретении может использоваться любой из этих способов.
[0031]
В настоящем изобретении пример типичной конструкции механического крепежного элемента А из пары механических крепежных элементов А, В, прикрепленного на стороне полости шины, как показано на ФИГ. 2, включает в себя часть 13 основания, имеющую выступающий стержень 11 с малым диаметром и плоский тарельчатый участок 12 основания, а также часть 15 крышки, имеющую отверстие 14, внутренний диаметр которого больше диаметра выступающего стержня 11. Предпочтительно механический крепежный элемент А выполняют, заделывая часть 13 основания внутри шины (не показано), оставляя часть 15 крышки видимой на внутренней поверхности шины и обеспечивая между частью 13 основания и частью 15 крышки прослойку из элемента шины (не показано). Авторы настоящего изобретения обнаружили, что такая комбинированная конструкция способна закреплять механический крепежный элемент А на внутренней поверхности шины с наибольшей прочностью прикрепления.
[0032]
Кроме того, не ограничиваясь лишь изображенным вариантом, один пример конструкции с механизмом фиксации, фиксирующим механические крепежные элементы А, В с обеспечением взаимного зацепления, предпочтительно выполнен таким образом, что после введения механического крепежного элемента В, образующего пару с механическим крепежным элементом А, прикрепленным на стороне полости шины, во взаимодействие с указанным механическим крепежным элементом А, прикрепленным на стороне полости шины, последний контактирует с механическим крепежным элементом В и прижимается к нему, зубец 17 выступает из механического крепежного элемента В для установки в канавку 16 на боковой поверхности механического крепежного элемента А, так что механические крепежные элементы A, B взаимодействуют друг с другом с образованием механизма фиксации, схематически показанного на ФИГ. 2. В таком решении часть 18 механического крепежного элемента В, прижимаемая к механическому крепежному элементу А после контакта с ним, обладает характеристиками пружины, так что при нажатии она оказывается изогнутой в противоположном направлении (см. рисунок, верхняя часть), а при изгибе в противоположную сторону зубец 17 выступает к центральной оси. При введении во взаимодействие двух элементов А, В выступающий зубец 17 устанавливается в канавку на элементе А, и состояние взаимодействия этих двух элементов оказывается зафиксированным. Указанный механизм фиксации отличается сравнительно простой конфигурацией и надежностью работы, поэтому он является предпочтительным. В настоящем изобретении использование механизма фиксации для взаимодействия механических крепежных элементов A, B позволяет исключить вывод из взаимодействия (отсоединение) механического крепления под действием внешних сил (центробежной силы или воздействий, вызванных дефектами дорожного покрытия).
[0033]
Следует учитывать, что характеристики пружины (упругие свойства), обуславливающие изгиб в направлении нажатия, уже длительное время применяются при изготовлении металлических крышек квадратных банок и т. п., например, для краски и т. п. Для устранения фиксации верхнюю часть механического крепежного элемента В нажимают вниз, она изгибается, и выступающий зубец 17 возвращается в первоначальное состояние, выходит из канавки 16, и фиксация устраняется.
[0034]
На ФИГ. 6 представлен другой пример конструкции пары механических креплений, которые могут использоваться в пневматической шине настоящего изобретения, при этом вид с пространственным разделением компонентов соответствует ФИГ. 2 и 4. Отличие от примеров, показанных на ФИГ. 2 и 4, заключается в том, что по краям поперечного сечения в осевом направлении части 15 крышки крепежного элемента А предусмотрены круговые дуги, образующие выпуклую часть, выступающую к внешней периферийной стороне. Крепежный элемент B также имеет форму, позволяющую установить его на часть 15 крышки. За счет указанной выступающей части установка зубца 17 в канавку 16 обеспечивает очень сильную фиксацию.
[0035]
В настоящем изобретении предпочтительно выступающий стержень 11 малого диаметра, формирующий часть 13 основания, из которой образован механический крепежный элемент А, имеет цилиндрическую форму, центральное отверстие не проходит через стержень цилиндрической формы, а плоский тарельчатый участок основания имеет форму плоской круглой пластины. Если центральное отверстие проходит через стержень цилиндрической формы, невулканизированный каучук, проникающий через отверстие в процессе вулканизации шины, может достигнуть части 15 крышки (стороны полости шины), и эта часть шины будет неправильно сформирована, что нежелательно. Формирование несквозного центрального отверстия в стержне цилиндрической формы может осуществляться путем размещения герметизирующего элемента, например пластинчатой формы, на плоском участке (основании стержня) или установки упора в стержне.
[0036]
Кроме того, плоский тарельчатый участок основания имеет форму круглой пластины, что обеспечивает желательную характеристику - большую равномерность прочности прикрепления механического крепежного элемента А во всех направлениях. Диаметр плоского тарельчатого участка 12 основания больше внешнего максимального диаметра части 15 крышки, и, таким образом, это желательно с точки зрения повышения прочности прикрепления механического крепежного элемента A.
[0037]
Также, как показано на ФИГ. 5, механический крепежный элемент А включает в себя часть 13 основания и часть 15 крышки. Часть 13 основания заделана внутри шины, а часть 15 крышки видна на внутренней поверхности шины. Между частью 13 основания и частью 15 крышки находится прослойка из армирующего элемента 19, который представляет собой элемент шины, и указанные части прикреплены друг к другу с образованием механического крепежного элемента A. Прочность прикрепления механического крепежного элемента А предпочтительно составляет от 0,5 до 100 Н/мм2.
[0038]
Желательным является решение, при котором прочность прикрепления механического крепежного элемента А к внутренней поверхности шины больше удерживающей силы механических крепежных элементов A, B в состоянии взаимодействия и фиксации, поскольку при постепенном ослаблении взаимодействия, например, за счет массы объекта, прикрепленного к внутренней поверхности шины, после начала эксплуатации шины желательно, чтобы сначала устранялось взаимодействие и фиксация механических крепежных элементов А, В, а не крепление механического крепежного элемента А к внутренней поверхности шины, поскольку в этом случае повреждение внутренней части самой шины будет меньше.
[0039]
Разумеется, тем не менее необходимо, чтобы удерживающая сила механических крепежных элементов А, В в состоянии взаимодействия и фиксации находилась на определенном уровне или выше. Насколько известно авторам изобретения, предпочтительная удерживающая сила составляет от 0,2 до 50 Н/мм2.
[0040]
Таким образом, в общей конфигурации прочность прикрепления механического крепежного элемента А к внутренней поверхности шины предпочтительно больше удерживающей силы механических крепежных элементов А, В в состоянии взаимодействия и фиксации, прочность прикрепления механического крепежного элемента А к внутренней поверхности шины составляет от 0,5 до 100 Н/мм2, а удерживающая сила механических крепежных элементов A, B в состоянии взаимодействия и фиксации составляет от 0,2 до 50 Н/мм2.
[0041]
При соблюдении указанных условий в целом объект, прикрепленный к внутренней поверхности шины, может выполнять свои функции в течение длительного периода времени, до устранения взаимодействия между механическими крепежными элементами А, В при сохранении состояния прикрепления механического крепежного элемента А к внутренней поверхности шины. При установке объектов нормальной массы прочность прикрепления механического крепежного элемента А к внутренней поверхности шины более предпочтительно составляет от 1,0 до 80 Н/мм2. Кроме того, удерживающая сила механических крепежных элементов A, B в состоянии взаимодействия и фиксации более предпочтительно составляет от 0,5 до 30 Н/мм2.
[0042]
В настоящем изобретении положение прикрепления механического крепежного элемента 3(А) может находиться, например, поблизости от экватора шины на ее внутренней поверхности, как показано на ФИГ. 1, однако выбор места установки не ограничивается указанным положением. Механический крепежный элемент 3 также может быть расположен на внутренней поверхности шины вблизи от участка 6 борта или участка 5 боковины, где центробежные силы, вызванные вращением шины, и повторяющаяся деформация внутренней поверхности шины при ее качении могут оказывать меньшее влияние, чем на участке 4 протектора. Также может быть предусмотрено множество механических крепежных элементов 3(А), расположенных в нескольких местах. В этом случае, если один из объектов станет непригодным для использования, можно будет воспользоваться другим объектом.
[0043]
Авторы настоящего изобретения полагают, что прочность прикрепления в указанном выше диапазоне (от 0,5 до 100 Н/мм2) является достаточной для механического крепежного элемента 3 в большинстве случаев для прикрепления объекта в полости шины. Механический крепежный элемент 3 с прочностью прикрепления менее 0,5 Н/мм2 не может использоваться для прикрепления тяжелого объекта. Кроме того, для достижения прочности прикрепления механического крепежного элемента 3 выше 100 Н/мм2 потребуется повышение жесткости. При повышении жесткости на локализованном участке конструкции шины в месте прикрепления жесткость в направлении вдоль окружности шины станет неоднородной и, следовательно, однородность уменьшится. В альтернативном варианте осуществления увеличение жесткости по всей окружности шины приведет к неоправданному росту себестоимости ее изготовления. Оба варианта нежелательны.
[0044]
В данном описании термин «элемент шины» означает компонент шины, выполненный из каучука, смолы или т. п. и, в частности, относится к внутренней оболочке, каркасу и т. п. В альтернативном варианте осуществления армирующий слой, такой как слой каучука, покрытый каучуком армирующий волокнистый слой, слой смолы или слоистая структура из множества указанных слоев, который используют для этой цели в качестве прослойки между частью 13 основания и частью 15 крышки крепежного элемента А, может дополнительно располагаться на внутренней поверхности шины в качестве армирующего элемента 19. Такая конфигурация является предпочтительной, поскольку, как правило, улучшает воздухонепроницаемые свойства шины.
[0045]
Объект, имеющий определенную функцию, установленный на внутренней поверхности пневматической шины, может выбираться в соответствии с требуемыми функциями и не имеет конкретных ограничений. Предпочтительные его примеры включают в себя одно или сочетание перечисленных устройств: (а) электронное устройство с датчиком, (b) балансировочный груз, (с) компонент самонесущей шины, (d) объект с установленным/нанесенным поглотителем кислорода, сушильным агентом и/или фиксирующим цвет средством обнаружения ультрафиолетового излучения, (е) шумопоглощающий элемент.
[0046]
Пневматическая шина в соответствии с настоящим изобретением на практике предпочтительно представляет собой шину для строительной техники с внешним диаметром 0,8 м или более, для промышленных транспортных средств или шину для тяжелых условий эксплуатации. Это связано с тем, что, хотя устройства измерения давления воздуха часто устанавливаются на эти шины для контроля и проверки давления воздуха внутри полости шины и т. п., колеса, на которые устанавливаются такие шины, обычно имеют форму, усложняющую прикрепление к ним устройств измерения давления воздуха, так что их обычно прикрепляют к внутренней поверхности шины.
Примеры
[0047]
Ниже приведено описание пневматической шины настоящего изобретения на основе рабочих примеров.
[0048]
Следует учитывать, что в настоящем изобретении измерение прочности прикрепления механического крепежного элемента А и удерживающей силы механических крепежных элементов A, B в состоянии взаимодействия и фиксации осуществляют следующими способами.
[0049]
(A) Способ измерения прочности прикрепления механического крепежного элемента A
Невулканизированную шину с установленным механическим крепежным элементом 3 вулканизировали для получения шины в соответствии с настоящим изобретением. Затем часть шины вокруг механического крепежного элемента 3 вырезали для получения тестового образца S (см. ФИГ. 7А). В механическом крепежном элементе 3 тестового образца выполняли пару отверстий 20 (см. ФИГ. 8А) и протыкающее приспособление 22 в форме стержня вводили через пару отверстий 20. Приспособление в форме вала для испытания 23 на растяжение прикрепляли к тестовому образцу посредством протыкающего приспособления 22 (см. ФИГ. 8B). Приспособление в форме вала для испытания 23 на растяжение имеет конфигурацию, схематически показанную на ФИГ. 9, и включает в себя пару отверстий 21, расположенных вблизи торцевого участка цилиндра.
[0050]
При вытягивании механического крепежного элемента 3 посредством приспособления в форме вала для проведения испытания 23 на растяжение фиксирующую пластину 24 располагали на внутренней поверхности 2 шины вокруг механического крепежного элемента 3, как показано на ФИГ. 7B и 8B, а разрушающее усилие получали, когда механический крепежный элемент 3 вытягивался в вертикальном направлении по отношению к фиксирующей пластине 24. Скорость вытягивания составляла 500±50 мм/мин.
[0051]
Следует учитывать, что используемая в данном случае фиксирующая пластина 24 имеет отверстие диаметром DE, который в 1,30-1,35 раза превышает диаметр d выступающей части механического крепления 3. При вытягивании механического крепежного элемента 3, как описано выше, фиксирующая пластина 24 надежно закреплена таким образом, чтобы не подниматься. Таким образом, приспособление в форме вала для испытания 23 на растяжение вытягивали вертикально, а максимальное значение усилия растяжения, наблюдаемое в момент отделения механического крепления 3 от конструкции шины, принимали за разрушающее усилие.
[0052]
Полученное значение разрушающего усилия делили на максимальную площадь поперечного сечения механического крепежного элемента 3, чтобы получить значение на единицу площади поперечного сечения (Н/мм2). Такое же испытание проводили на трех тестовых образцах, а среднее значение принимали в качестве прочности прикрепления (Н/мм2).
[0053]
Следует учитывать, описанный выше способ измерения представляет собой лишь один подробный пример способов измерения. При использовании описанного выше способа испытания на растяжение в качестве основы его можно модифицировать в соответствии с особенностями формы механического крепления и т. п.
[0054]
(В) Способ измерения удерживающей силы механических крепежных элементов A, В в состоянии взаимодействия и фиксации
Проводили испытание на растяжение в осевом направлении механических крепежных элементов A, B в состоянии взаимодействия и фиксации (скорость растяжения 500±50 мм/мин, по существу такая же скорость растяжения, как в тестовом способе измерения прочности прикрепления механического крепежного элемента А, описанном в п. (А) выше), полученную нагрузку делили на площадь взаимодействующей и зафиксированной части (если взаимодействующая и зафиксированная часть имела форму кольца, также включали площадь охватываемой внутренней части), чтобы получить удерживающую силу (Н/мм2) механических крепежных элементов A, B в состоянии взаимодействия и фиксации. Такое же испытание проводили на трех тестовых образцах и их среднее значение принимали в качестве удерживающей силы (Н/мм2).
[0055]
Рабочий пример 1 и сравнительный пример 1
Пневматические шины настоящего изобретения производили с элементами А и В, выполненными с возможностью взаимодействия и фиксации механизмами, показанными на ФИГ. 2 и 4, в качестве механических крепежных элементов.
[0056]
Фиксацию механических крепежных элементов выполняли с прослойкой из покрытого каучуком армирующего волокнистого слоя (ткани, сотканной с использованием нейлоновой нити в основе и заправленной в уток, заполненной каучуком) 19 между элементом А и элементом B, как показано на ФИГ. 5, а также осуществляли процесс формования и вулканизации.
[0057]
Иными словами, пневматическая шина представляла собой шину для промышленного транспортного средства (диаметром около 2670 мм) с одним механическим крепежным элементом 3, расположенным на экваторе внутренней круговой поверхности участка протектора, как показано на ФИГ. 10, и прикрепленным в процессе вулканизации шины (рабочий пример 1).
[0058]
С другой стороны, производили пневматические шины с таким же механическим крепежным элементом, как в описанном выше рабочем примере 1, за исключением того, что отсутствовал специальный механизм фиксации для взаимодействия элементов А и В (сравнительный пример 1).
[0059]
Для каждой из полученных тестовых шин сравнивали прочность прикрепления механического крепежного элемента и удерживающую силу механических крепежных элементов А и В.
[0060]
Результаты приведены в таблице 1, из которой видно, что удерживающая сила механических крепежных элементов А, В рабочего примера 1 настоящего изобретения явно превосходит значения сравнительного примера 1.
[0061]
В обеих тестовых шинах с помощью соответствующих механических крепежных элементов закрепляли датчик давления воздуха (с передатчиком).
[0062]
Когда обе тестовые шины подвергали испытанию с принудительным вращением (30 км/ч), в случае сравнительного примера 1 через 20 часов датчик давления воздуха (с передатчиком) отсоединился от внутренней поверхности шины из-за расцепления механических крепежных элементов А и В. И напротив, в случае рабочего примера 1 настоящего изобретения не наблюдали каких-либо проблем с прикреплением механического крепежного элемента или взаимодействием механических крепежных элементов А, В даже после 100 часов испытания.
[Таблица 1]
| Рабочий пример 1 | Сравнительный пример 1 | |
| Прочность прикрепления механического крепежного элемента А к внутренней поверхности шины (Н/мм2) | 12 | 12 |
| Удерживающая сила механических крепежных элементов А, В (Н/мм2) | 2,0 | 0,1 |
| Испытание на прочность | Отлично (отсутствует устранение механических крепежных элементов и окружающих их частей на протяжении 100 часов после начала испытания) | Нормально (через 20 часов после начала испытания взаимодействие ослабло до исчезновения) |
Перечень справочных обозначений
[0063]
1 Пневматическая шина
2 Внутренняя поверхность шины
3 Механический крепежный элемент
4 Участок протектора
5 Участок боковины
6 Участок борта
11 Выступающий стержень
12 Плоский тарельчатый участок основания
13 Часть основания
14 Отверстие
15 Часть крышки
16 Канавка
17 Зубец
18 Часть, контактирующая и прижимаемая механическим крепежным элементом А
19 Армирующий элемент
20 Пара отверстий в механическом крепежном элементе тестового образца
21 Пара отверстий приспособления в форме вала для испытания на растяжение
22 Протыкающее приспособление
23 Приспособление в форме вала для испытания на растяжение
24 Фиксирующая пластина
А Механический крепежный элемент, прикрепленный к внутренней поверхности шины
B Механический крепежный элемент, составляющий пару с механическим крепежным элементом А
1. Пневматическая шина, содержащая:
один или более механических крепежных элементов А, расположенных на внутренней поверхности шины, при этом каждый механический крепежный элемент А является одним элементом из пары механических креплений, которые могут быть разделены на два элемента А, В, причем элементы А, В могут взаимодействовать друг с другом, и каждый механический крепежный элемент А прикреплен на стороне полости шины;
при этом механические крепежные элементы A, B включают в себя механизм фиксации для фиксации взаимодействия между ними,
причем механический крепежный элемент А из пары механических крепежных элементов, прикрепленный на стороне полости шины, включает в себя:
часть основания, имеющую
- выступающий стержень малого диаметра и
- плоский тарельчатый участок основания, и
часть крышки, имеющую отверстие для введения, внутренний диаметр которого больше диаметра выступающего стержня,
при этом между частью основания и частью крышки находится прослойка из элемента шины, и указанные части прикреплены друг к другу с образованием механического крепежного элемента A,
причем выступающий стержень малого диаметра, формирующий часть основания, из которой образован механический крепежный элемент А, имеет цилиндрическую форму, центральное отверстие указанной цилиндрической формы не проходит через указанную цилиндрическую форму, и плоский тарельчатый участок основания имеет форму плоской круглой пластины.
2. Пневматическая шина по п. 1, в которой часть основания заделана в шине, а часть крышки видна на внутренней поверхности шины.
3. Пневматическая шина по п. 1, в которой после введения механического крепежного элемента В, образующего пару с механическим крепежным элементом А, прикрепленным на стороне полости шины, во взаимодействие с механическим крепежным элементом А, прикрепленным на стороне полости шины, механический крепежный элемент А контактирует с механическим крепежным элементом В и прижимается к нему, а зубец выступает из механического крепежного элемента В для установки в канавку на боковой поверхности механического крепежного элемента А, так что механические крепежные элементы A, B взаимодействуют друг с другом с образованием механизма фиксации.
4. Пневматическая шина по п. 2, в которой после введения механического крепежного элемента В, образующего пару с механическим крепежным элементом А, прикрепленным на стороне полости шины, во взаимодействие с механическим крепежным элементом А, прикрепленным на стороне полости шины, механический крепежный элемент А контактирует с механическим крепежным элементом В и прижимается к нему, а зубец выступает из механического крепежного элемента В для установки в канавку на боковой поверхности механического крепежного элемента А, так что механические крепежные элементы A, B взаимодействуют друг с другом с образованием механизма фиксации.
5. Пневматическая шина по п. 2, в которой между частью основания и частью крышки находится прослойка из армирующего элемента, который представляет собой элемент шины, и части соединены друг с другом с образованием механического крепежного элемента A.
6. Пневматическая шина по п. 5, в которой армирующий элемент включает в себя покрытый каучуком армирующий волокнистый слой.
7. Пневматическая шина по любому из пп. 1-6, в которой прочность прикрепления механического крепежного элемента А к внутренней поверхности шины больше удерживающей силы механических крепежных элементов А, В в состоянии взаимодействия и фиксации.
8. Пневматическая шина по любому из пп. 1-6, в которой прочность прикрепления механического крепежного элемента А к внутренней поверхности шины составляет от 0,5 до 100 Н/мм2, а удерживающая сила механических крепежных элементов A, B в состоянии взаимодействия и фиксации составляет от 0,2 до 50 Н/мм2.
9. Пневматическая шина по п. 7, в которой прочность прикрепления механического крепежного элемента А к внутренней поверхности шины составляет от 0,5 до 100 Н/мм2, а удерживающая сила механических крепежных элементов A, B в состоянии взаимодействия и фиксации составляет от 0,2 до 50 Н/мм2.
10. Пневматическая шина по п. 8, в которой прочность прикрепления механического крепежного элемента А к внутренней поверхности шины составляет от 1,0 до 80 Н/мм2, а удерживающая сила механических крепежных элементов A, B в состоянии взаимодействия и фиксации составляет от 0,5 до 30 Н/мм2.
11. Пневматическая шина по п. 9, в которой прочность прикрепления механического крепежного элемента А к внутренней поверхности шины составляет от 1,0 до 80 Н/мм2, а удерживающая сила механических крепежных элементов A, B в состоянии взаимодействия и фиксации составляет от 0,5 до 30 Н/мм2.
