шина с усовершенствованным бортом

Формула изобретения

1. Шина (10), содержащая:

корону (25), содержащую усиление (80, 90) короны, увенчанную протектором (40);

две боковины (30), продолжающие корону радиально внутрь;

два борта (20), радиально внутренние относительно боковин, каждый из которых содержит, по меньшей мере, одну кольцевую усиливающую структуру (70) с максимальным аксиальным размером L;

усиление каркаса, закрепленное в каждом из бортов посредством заворота вокруг кольцевой усиливающей структуры с возможностью образования входящего участка (61), продолжающегося от короны через боковину до борта, и завернутого участка (62);

брекерную резину (112), которая, в любом радиальном сечении, окружает кольцевую усиливающую структуру;

удерживающее усиление (121), завернутое вокруг узла, образованного посредством кольцевой усиливающей структуры и брекерной резины, причем удерживающее усиление расположено, в любом радиальном сечении, аксиально между входящим участком и завернутым участком усиления каркаса,

причем в любом радиальном сечении, когда шина установлена на соответствующем ободе и накачана до своего рабочего давления:

поперечное сечение SE узла, образованного посредством кольцевой усиливающей структуры (70) и брекерной резины (112), больше или равно 1,6 поперечного сечения ST кольцевой усиливающей структуры;

поперечное сечение SU того участка брекерной резины (112), который образован такими точками участка брекерной резины (112), для которых имеется, по меньшей мере, одна точка на кольцевой усиливающей структуре (70), которая имеет такое же аксиальное положение, но меньшую радиальную высоту, больше или равно 20% поперечного сечения ST кольцевой усиливающей структуры;

поперечное сечение SD того участка брекерной резины (112), который образован такими точками участка брекерной резины (112), для которых имеется, по меньшей мере, одна точка на кольцевой усиливающей структуре (70), которая имеет такое же аксиальное положение, но большую радиальную высоту, больше или равно 20% поперечного сечения ST кольцевой усиливающей структуры;

поперечное сечение SO того участка брекерной резины (112), который образован такими точками участка брекерной резины (112), для которых имеется, по меньшей мере, одна точка на кольцевой усиливающей структуре (70), которая имеет такое же радиальное положение, но расположена аксиально с внутренней стороны, больше или равно 20% поперечного сечения ST кольцевой усиливающей структуры;

поперечное сечение SI того участка брекерной резины (112), который образован такими точками участка брекерной резины (112), для которых имеется, по меньшей мере, одна точка на кольцевой усиливающей структуре (70), которая имеет такое же радиальное положение, но расположена аксиально с внешней стороны, больше или равно 10% поперечного сечения ST кольцевой усиливающей структуры;

при этом удерживающее усиление (121) содержит первый участок (123) удерживающего усиления, продолжающийся из радиально самой внешней точки (122) удерживающего усиления радиально внутрь с возможностью закрытия, по меньшей мере, части (113) брекерной резины аксиально с внешней стороны радиального направления (210), проходящего через радиально самую внешнюю точку (122) удерживающего усиления, и второй участок (124) удерживающего усиления, продолжающийся из радиально самой внешней точки (122) удерживающего усиления радиально внутрь с возможностью закрытия, по меньшей мере, части (114) брекерной резины аксиально с внутренней стороны радиального направления (210), проходящего через радиально самую внешнюю точку (122) удерживающего усиления, причем первый (123) и второй (124) участки удерживающего усиления сходятся с возможностью образования перекрытия (160), при этом, по меньшей мере, часть перекрытия находится радиально с внутренней стороны кольцевой усиливающей структуры (70).

2. Шина по п.1, в которой поперечное сечение SU того участка брекерной резины (112), который образован таким точками участка брекерной резины (112), для которых имеется, по меньшей мере, одна точка на кольцевой усиливающей структуре (70), которая имеет такое же аксиальное положение, но меньшую радиальную высоту, больше или равно 50% поперечного сечения ST кольцевой усиливающей структуры.

3. Шина по п.1 или 2, в которой, в любом радиальном сечении, два конца (171, 172) линии (Т) перекрытия (160) расположены радиально с внутренней стороны радиально самой внешней точки кольцевой усиливающей структуры (70).

4. Шина по п.3, в которой, в любом радиальном сечении, два конца (171, 172) линии (Т) перекрытия (160) расположены радиально с внутренней стороны аксиально самой внутренней точки кольцевой усиливающей структуры (70).

5. Шина по п.1, в которой линия (Т) перекрытия (160) продолжается на длину R между двумя концами (171, 172), причем длина R удовлетворяет условию L/4 R 3L/2.

6. Шина по п.5, в которой длина R удовлетворяет условию L/2 R L.

7. Шина по п.1, в которой средняя радиальная толщина поперечных сечений SU и SD и средняя аксиальная толщина поперечных сечений SI и SO больше 2 мм.

8. Шина по п.7, в которой средняя радиальная толщина поперечного сечения SU больше 4 мм.

9. Шина по п.1, в которой минимальная радиальная толщина поперечных сечений SU и SD и минимальная аксиальная толщина поперечных сечений SI и SO больше 0,5 мм.

10. Шина по п.1, в которой, в зоне перекрытия (160), в каждом аксиальном положении, второй участок (124) удерживающего усиления расположен радиально с внешней стороны первого участка (123) удерживающего усиления.

11. Шина по п.1, в которой удерживающее усиление (121), завернутое вокруг узла, образованного посредством кольцевой усиливающей структуры (70) и брекерной резины (121), содержит, по меньшей мере, одно множество взаимно параллельных нитевидных усиливающих элементов, образующих с окружным направлением угол альфа, причем угол альфа больше или равен 45° и меньше или равен 90°.

12. Шина по п.11, в которой угол альфа больше или равен 65°.

13. Шина по п.11, в которой угол альфа больше или равен 80°.

14. Шина по п.1, выполненная с возможностью установки на ободе (5) с наклонной полкой.

Описание изобретения к патенту

Область техники

Настоящее изобретение относится к шинам и, в частности, к шинам, предназначенным для установки на «тяжелых» транспортных средствах со средней или высокой грузоподъемностью, таких как грузовые автомобили, автобусы или трейлеры.

Уровень техники

Большинство шин, в частности шин, предназначенных для установки на транспортных средствах «тяжелого» типа, содержат:

- корону, содержащую усиление короны, увенчанную, радиально снаружи, протектором, предназначенным для обеспечения контакта с поверхностью дороги во время движения;

- две боковины, продолжающие корону радиально внутрь;

- два борта, радиально внутренних по отношению к боковинам, каждый из которых содержит, по меньшей мере, одну кольцевую усиливающую структуру, часто в виде бортовой проволоки, причем борта выполнены с возможностью взаимодействия с монтажным ободом шины;

- усиление каркаса, содержащее множество усиливающих элементов, причем усиление каркаса закреплено в каждом из бортов посредством заворота вокруг кольцевой усиливающей структуры с возможностью образования «входящего участка», продолжающегося от короны через боковины до борта, и «завернутого участка», который соответствует завороту усиления каркаса, причем завернутый участок часто расположен аксиально с внешней стороны входящего участка.

Борта шины являются участками высоких напряжений. Когда на шину действуют силы, усиление каркаса может сдвигаться относительно бортовой проволоки. Контакт между усилением каркаса и бортовой проволокой может повреждать или даже разрушать усиление каркаса.

В патенте США № 6820670 предлагается решение данной проблемы посредством размещения между бортовой проволокой и усилением каркаса композиционного материала, образованного из резиновой смеси, армированной волокном.

Хотя данное решение обеспечивает значительное повышение срока службы борта, оно оставляет некоторый риск разматывания усиления каркаса. В данном случае понятие «размотанный» означает, что усиление каркаса становится частично или полностью отсоединенным от, по меньшей мере, одной из кольцевых усиливающих структур, вокруг которой он закреплен. В экстремальных случаях данное разматывание может приводить к тому, что шина теряет давление или даже лопается. Повреждение, вызванное разматыванием усиления каркаса, связано с комбинированным действием высокого напряжения кручения вокруг кольцевой закрепляющей структуры в сочетании со значительной термической деградацией эластомерных компонентов борта в данном участке между кольцевой структурой и усилением каркаса.

Краткое описание изобретения

Одной задачей настоящего изобретения является повышение срока службы борта шины, предназначенной для установки на «тяжелом» транспортном средстве со средней или высокой грузоподъемностью, и, в частности, повышение способности данного борта противостоять разматыванию усиления каркаса.

Данная задача решается посредством создания шины, содержащей:

корону, содержащую усиление короны, увенчанную протектором;

две боковины, продолжающие корону радиально внутрь;

два борта, радиально внутренние по отношению к боковинам, каждый из которых содержит, по меньшей мере, одну кольцевую усиливающую структуру с максимальным аксиальным размером L;

усиление каркаса, закрепленное в каждом из бортов посредством заворота вокруг кольцевой усиливающей структуры с возможностью образования входящего участка, продолжающегося от короны через боковину до борта, и завернутого участка;

брекерную резину, которая, в любом радиальном сечении, окружает кольцевую усиливающую структуру;

удерживающее усиление, завернутое вокруг узла, образованного посредством кольцевой усиливающей структуры и брекерной резины, причем удерживающее усиление расположено в любом радиальном сечении, аксиально между входящим участком и завернутым участком усиления каркаса,

причем в любом радиальном сечении, когда шина установлена на соответствующем ободе и накачана до своего рабочего давления:

поперечное сечение SE узла, образованного посредством кольцевой усиливающей структуры и брекерной резины, больше или равно 1,6 поперечного сечения ST кольцевой усиливающей структуры;

поперечное сечение SU того участка брекерной резины, который образован такими точками данного участка брекерной резины, для которых имеется, по меньшей мере, одна точка на кольцевой усиливающей структуре, которая имеет такое же аксиальное положение, но меньшую радиальную высоту, больше или равно 20% поперечного сечения ST кольцевой усиливающей структуры;

поперечное сечение SD того участка брекерной резины, который образован такими точками данного участка брекерной резины, для которых имеется, по меньшей мере, одна точка на кольцевой усиливающей структуре, которая имеет такое же аксиальное положение, но большую радиальную высоту, больше или равно 20% поперечного сечения ST кольцевой усиливающей структуры;

поперечное сечение SO того участка брекерной резины, который образован такими точками данного участка брекерной резины, для которых имеется, по меньшей мере, одна точка на кольцевой усиливающей структуре, которая имеет такое же радиальное положение, но расположена аксиально с внутренней стороны, больше или равно 20% поперечного сечения ST кольцевой усиливающей структуры;

поперечное сечение SI того участка брекерной резины, который образован такими точками данного участка брекерной резины, для которых имеется, по меньшей мере, одна точка на кольцевой усиливающей структуре, которая имеет такое же радиальное положение, но расположена аксиально с внешней стороны, больше или равно 10% поперечного сечения ST кольцевой усиливающей структуры.

Удерживающее усиление содержит первый участок удерживающего усиления, продолжающийся из радиально самой внешней точки удерживающего усиления радиально внутрь с возможностью закрытия, по меньшей мере, части брекерной резины аксиально с внешней стороны радиального направления, проходящего через радиально самую внешнюю точку удерживающего усиления, и второй участок удерживающего усиления, продолжающийся из радиально самой внешней точки удерживающего усиления радиально внутрь с возможностью закрытия, по меньшей мере, части брекерной резины аксиально с внутренней стороны радиального направления, проходящего через радиально самую внешнюю точку удерживающего усиления, причем первый и второй участки удерживающего усиления сходятся с возможностью образования перекрытия. Предпочтительно, по меньшей мере, часть перекрытия расположена радиально с внутренней стороны кольцевой усиливающей структуры. Данная конфигурация имеет преимущество улучшения предохранения перекрытия посредством размещения его в пределах плотности посадки между кольцевой усиливающей структурой и монтажным ободом, на котором установлена шина.

Шина в соответствии с изобретением позволяет одновременно повысить: (1) срок службы усиления каркаса посредством размещения эластомерной «подушки», положение которой поддерживается со временем посредством удерживающего усиления, и (2) способность борта противостоять разматыванию усиления каркаса посредством распределения скручивающих нагрузок по брекерной резине, а также посредством ограничения перемещения эластомерных компонентов борта в результате их термической деградации.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления поперечное сечение SU того участка брекерной резины, который образован такими точками данного участка брекерной резины, для которых имеется, по меньшей мере, одна точка на кольцевой усиливающей структуре, которая имеет такое же аксиальное положение, но меньшую радиальную высоту, больше или равно 50% поперечного сечения ST кольцевой усиливающей структуры. Данный тип варианта осуществления соответствует увеличению объема, занимаемого брекерной резиной, за счет объема, занимаемого кольцевой усиливающей структурой, которая часто более жесткая и более плотная, чем брекерная резина. Это имеет преимущество уменьшения массы борта при одновременном сохранении такой же внешней геометрии для узла, образованного посредством бортовой проволоки и брекерной резины, облегчая сгибание усиления каркаса, когда шина находится в эксплуатации.

В соответствии с одним предпочтительным вариантом осуществления, в любом радиальном сечении, два конца линии перекрытия расположены радиально с внутренней стороны радиально самой внешней точки кольцевой усиливающей структуры. Еще более предпочтительно в любом радиальном сечении, два конца линии перекрытия расположены радиально с внутренней стороны радиально аксиально самой внутренней точки кольцевой усиливающей структуры. Концы усилений часто являются источником появления трещин в смежных эластомерных компонентах. Данные типы варианта осуществления позволяют данным концам быть расположенными в зоне, которая находится под слабым напряжением.

В соответствии с одним предпочтительным вариантом осуществления линия перекрытия продолжается на длину R между двумя концами, причем длина R удовлетворяет условию L/4 R 3L/2 и более предпочтительно удовлетворяет условию L/2 R L. Данный вариант осуществления является разумным компромиссом для получения длины R, которая является достаточной, чтобы обеспечить надежное удерживание на концах, но не настолько большой, чтобы затруднять загибание их вокруг кольцевой усиливающей структуры.

В соответствии с одним предпочтительным вариантом осуществления средняя радиальная толщина поперечных сечений SU и SD и средняя аксиальная толщина поперечных сечений SI и SO больше 2 мм. Предпочтительно предусмотреть среднюю радиальную толщину поперечного сечения SU больше 4 мм, чтобы обеспечить эффективную защиту между кольцевой структурой с одной стороны и удерживающим усилением и усилением каркаса с другой.

В соответствии с одним предпочтительным вариантом осуществления минимальная радиальная толщина поперечных сечений SU и SD и минимальная аксиальная толщина поперечных сечений SI и SO больше 0,5 мм. При этом исключен любой контакт между кольцевой структурой с одной стороны и удерживающим усилением и усилением каркаса с другой.

В соответствии с одним предпочтительным вариантом осуществления, в зоне перекрытия, в каждом аксиальном положении, второй участок удерживающего усиления находится радиально с внешней стороны первого участка удерживающего усиления. В данной конфигурации усиление каркаса шины во время движения создает напряжение на удерживающем усилении, которое стремится поддерживать перекрытие.

Предпочтительно удерживающее усиление, завернутое вокруг узла, образованного посредством кольцевой усиливающей структуры и брекерной резины, содержит, по меньшей мере, одно множество взаимно параллельных нитевидных усиливающих элементов, образующих угол альфа с окружным направлением, причем угол альфа больше или равен 45° и меньше или равен 90°, более предпочтительно больше или равен 65° и меньше или равен 90° и еще более предпочтительно больше или равен 80° и меньше или равен 90°. Усиление с данным признаком имеет преимущество высокого модуля упругости на растяжение в направлении максимального напряжения.

Признаки шины в соответствии с изобретением предпочтительны для использования в шинах, предназначенных для установки на ободах с наклонной полкой. Это объясняется тем, что данные шины, имеющие меньшее отношение профиля шины к его ширине (Н/В), имеют более короткий заворот усиления каркаса, что делает их более чувствительными к повреждению в результате разматывания.

Конечно, можно комбинировать два или более вариантов осуществления изобретения, для того чтобы оптимизировать стойкость борта к разматыванию.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 схематично изображает шину в соответствии с известным уровнем техники.

Фиг.2 схематично изображает частичный вид в перспективе шины в соответствии с известным уровнем техники.

Фиг.3 изображает, в радиальном сечении, одну четвертую часть шины в соответствии с известным уровнем техники.

Фиг.4 показывает, как определяется высота Н шины.

Фиг.5 изображает, в радиальном сечении, борт шины в соответствии с известным уровнем техники.

Фиг.6 изображает, в радиальном сечении, борт шины в соответствии с изобретением.

Фиг.7А-7С показывают, как определяется поперечное сечение кольцевой усиливающей структуры, когда данная структура образована из множества нитей с покрытием.

Фиг.8А-8Е изображают различные поперечные сечения, упомянутые в определении шины в соответствии с изобретением.

Фиг.9 соответствует детали фиг.6.

Фиг.10 иллюстрирует идею «линии перекрытия».

Фиг.11 и 12 изображают заворачивание и спиральную обмотку удерживающего усиления вокруг узла, образованного посредством кольцевой усиливающей структуры и брекерной резины.

Подробное описание изобретения

При использовании термина «радиальный» необходимо отметить различие между некоторыми разными применениями данного слова специалистами в данной области техники. Прежде всего, данный термин относится к радиусу шины. Когда говорят, что точка А находится «радиально внутри» точки В (или «радиально с внутренней стороны» точки В), это означает, что она расположена ближе к оси вращения шины, чем точка В. И наоборот, когда говорят, что точка С находится «радиально снаружи» точки Е (или «радиально с внешней стороны» точки Е), это означает, что она расположена дальше от оси вращения шины, чем точка Е. Когда говорят, что движение осуществляется «радиально внутрь (или наружу)», это означает, что оно осуществляется в направлении меньшего (или большего) радиусов. Там где упоминаются радиальные расстояния, данное слово применяется именно в данном смысле.

В отличие от этого, когда говорят, что нить или усиление является «радиальным», это означает, что нить или усиливающие элементы усиления образуют с окружным направлением угол, который больше или равен 80° и меньше или равен 90°. Необходимо уточнить, что используемый в данном документе термин «нить» следует понимать в его самом общем смысле, который включает нити в виде моноволокон, совокупностей из множества нитей, шнуров, скрученных нитей или эквивалентных узлов, независимо от материала, из которого данная нить изготовлена, или от поверхностной обработки, которая усиливает ее сцепление с резиной.

Наконец, используемые в данном документе термины «радиальное сечение» или «радиальное поперечное сечение» означают сечение и поперечное сечение в плоскости, которая содержит ось вращения шины.

«Аксиальное» направление представляет собой направление, параллельное оси вращения шины. Когда говорят, что точка Е находится «аксиально внутри» точки F (или «аксиально с внутренней стороны» точки F), это означает, что она расположена ближе к средней плоскости шины, чем точка F. И наоборот, когда говорят, что точка G находится «аксиально снаружи» точки Н (или «аксиально с внешней стороны» точки Н), это означает, что она расположена дальше от средней плоскости шины, чем точка Н. «Средняя плоскость» шины представляет собой плоскость, которая перпендикулярна оси вращения шины и которая находится на одинаковых расстояниях от кольцевых усиливающих структур каждого борта.

«Окружное» направление представляет собой направление, которое перпендикулярно как радиусу шины, так и аксиальному направлению.

Когда в данном документе говорят, что два усиливающих элемента являются «параллельными», это означает, что угол, образованный между данными двумя элементами, меньше или равен 20°.

В данном документе выражение «резиновая смесь» обозначает резиновую смесь, содержащую, по меньшей мере, эластомер и наполнитель.

Необходимо понимать, что «протектор» шины означает количество резиновой смеси, ограниченное двумя основными поверхностями, одна из которых выполнена с возможностью вхождения в контакт с грунтом, когда шина катится, и боковыми поверхностями.

Используемое в данном документе выражение «внутренняя поверхность шины» означает ту поверхность шины, которая выполнена с возможностью вхождения в контакт с газами накачки, когда шина установлена на ободе и накачана.

На фиг.1 схематично показана бескамерная шина 10 в соответствии с известным уровнем техники. Шина 10 содержит корону, содержащую усиление короны (не видимое на фиг.1), увенчанную протектором 40, и две боковины 30, продолжающие корону радиально внутрь, два борта 20, расположенные радиально внутри боковин 30.

Фиг.2 изображает частичный вид в перспективе другой бескамерной шины 10 в соответствии с известным уровнем техники и показывает различные компоненты шины. Шина 10 содержит «внутреннюю оболочку» 50, выполненную из резиновой смеси, непроницаемую для газа накачки и покрывающую внутреннюю поверхность шины 10, усиление 60 каркаса, выполненное из нитей 61, заключенных в резиновую смесь, и два борта 20, каждый из которых содержит кольцевые усиливающие структуры 70, которые удерживают шину 10 на ободе (не показанном). Усиление 60 каркаса закреплено в каждом из бортов 20. Шина 10 дополнительно содержит усиление короны, содержащее два слоя 80 и 90. Каждый из слоев 80 и 90 усилен нитевидными усиливающими элементами 81 и 91, которые являются параллельными в пределах каждого слоя и перекрещивающимися от одного слоя к другому, образующими с окружным направлением углы в пределах от 10 до 70°. Шина дополнительно содержит кольцевое усиление 100, расположенное радиально с внешней стороны усиления короны, причем данное кольцевое усиление образовано из усиливающих элементов 101, ориентированных в окружном направлении и обмотанных в виде спирали. На кольцевом усилении расположен протектор 40, который обеспечивает контакт шины 10 с дорогой.

На фиг.3 схематично и в радиальном сечении показана одна четвертая часть шины 10 в соответствии с известным уровнем техники. Шина 10 содержит два борта 20, выполненные с возможностью вхождения в контакт с монтажным ободом (не показанным), причем каждый борт 20 содержит одну кольцевую усиливающую структуру, в данном случае бортовую проволоку 70. Две боковины 30 продолжают борта 20 радиально наружу и сходятся в короне 25, содержащей усиление короны, образованное из первого слоя усилений 80 и второго слоя усилений 90, и увенчанной радиально протектором 40. Каждый слой усилений содержит нитевидные усиления, заключенные в матрицу, выполненную из резиновой смеси. Усиления каждого слоя усилений по существу взаимно параллельны, при этом усиления двух слоев перекрещиваются от одного слоя к другому под углом примерно 20°, как известно специалистам в данной области техники так называемых радиальных шин.

Шина 10 дополнительно содержит усиление 60 каркаса, которое продолжается из бортов 20 через боковины 30 до короны 25. Причем данное усиление 60 каркаса содержит нитевидные усиления, ориентированные по существу радиально, то есть образующие с окружным направлением угол, который больше или равен 65° и меньше или равен 90°.

Усиление 60 каркаса содержит множество усиливающих элементов каркаса, которые закреплены в двух бортах 20 посредством заворота вокруг бортовой проволоки 70 с возможностью образования, в пределах каждого борта, входящего участка 61 и завернутого участка 62. Завернутый участок продолжается радиально наружу до конца 63, расположенного на радиальном расстоянии HBR от радиально самой внутренней точки 71 кольцевой усиливающей структуры борта. Радиальное расстояние от экватора до радиально самой внутренней точки 71 кольцевой усиливающей структуры борта обозначено НЕ. Применительно к данному документу термин «экватор» шины обозначает радиальную высоту точки максимального аксиального удлинения усиления каркаса, когда шина установлена на ободе и накачана до своего рабочего давления.

«Радиальная высота» Н шины определяется как радиальное расстояние между радиально самой внутренней точкой 71 кольцевой усиливающей структуры 70 борта 29 и радиально самой внешней точкой 41 (фиг.4) протектора, когда шина 10 установлена на монтажном ободе 5 (как показано на фиг.4) и накачана до своего рабочего давления.

Каждый борт дополнительно содержит наполнитель 110 борта, причем наполнитель борта расположен радиально с внешней стороны бортовой проволоки 70 и предпочтительно между входящим участком 61 и завернутым участком 62 усиления 60 каркаса.

На фиг.5 в радиальном поперечном сечении показан борт шины в соответствии с известным уровнем техники, описанный в патенте США № 6820670. Борт 20, который выполнен с возможностью установки на ободе 5 с наклонной полкой, содержит кольцевую усиливающую структуру 70, образованную посредством множества окружных металлических нитей. Усиление каркаса закреплено в борте 20 посредством заворота вокруг кольцевой усиливающей структуры 70 с возможностью образования входящего участка 61, продолжающегося от короны через боковину до борта, и завернутого участка 62. Удерживающее усиление 120 охватывает узел, образованный посредством кольцевой усиливающей структуры 70 и некоторого количества 111 резины, имеющей более высокую твердость по сравнению с резиной наполнителя 110 борта. Удерживающее усиление 120 расположено аксиально между входящим участком 61 и завернутым участком 62 усиления каркаса. Патент США № 6820670 не содержит информации о том, каким образом удерживающее усиление 120 наносится вокруг узла, образованного посредством кольцевой усиливающей структуры 70 и некоторого количества 111 резины, однако тот факт, что оно обмотано более чем один раз вокруг бортовой проволоки, предполагает спирально намотанную структуру, а не обернутую структуру.

Такой борт имеет долгий срок службы, однако опыт показывает, что остается все же некоторый риск разматывания усиления каркаса. Фактически усиление жесткости кольцевой усиливающей структуры с использованием данного типа решения увеличивает силы сдвига в эластомерных компонентах, расположенных между данной структурой и усилением каркаса.

На фиг.6 в радиальном сечении показан борт 20 шины в соответствии с изобретением, выполненный с возможностью установки на ободе с наклонной полкой (не показанном). Борт 20 содержит бортовую проволоку 70. Усиление каркаса закреплено в борте 20 посредством заворота вокруг бортовой проволоки 70 с возможностью образования входящего участка 61, продолжающегося от короны через боковину до борта, и завернутого участка 62. Некоторое количество резиновой смеси, обычно называемое «брекерной резиной» 112, окружает бортовую проволоку 70. Брекерная резина 112 «окружает» бортовую проволоку 70, если имеются участки резиновой смеси как радиально с внутренней стороны, так и радиально с внешней стороны, а также как аксиально с внутренней стороны, так и аксиально с внешней стороны бортовой проволоки 70. Идея «окружения» не обязательно означает, что брекерная резина закрывает всю поверхность бортовой проволоки, но включает данный предпочтительный вариант. Шина также содержит дополнительное усиление 140, называемое «элементом жесткости». Данное усиление, которое защищает борт от разрушения и ограничивает раскручивание усиление каркаса в зоне контакта между шиной и грунтом, во всяком случае не является существенным признаком шины в соответствии с изобретением.

Удерживающее усиление 121 заворачивают вокруг узла, образованного посредством бортовой проволоки 70 и брекерной резины 112, причем удерживающее усиление 121 расположено аксиально между входящим участком 61 и завернутым участком 62 усиления каркаса. Когда говорят, что удерживающее усиление 121 «заворачивают» вокруг упомянутого узла, это означает, что его сворачивают наподобие сигаретной бумаги, как показано на фиг.11: удерживающее усиление 121 размещают полностью вокруг узла, образованного посредством бортовой проволоки 70 и брекерной резины 112, и сворачивают по окружности. Данный способ сворачивания является предпочтительным по сравнению со спиральной обмоткой, по сути известной и показанной на фиг.12, при которой удерживающее усиление 121 наматывают спиралью на полный оборот узла, образованного посредством бортовой проволоки 70 и брекерной резины 112, поскольку он гораздо быстрее для осуществления и предполагает более низкую стоимость изготовления.

В любом радиальном сечении, когда шина установлена на соответствующем ободе (не показанном) и накачана до своего рабочего давления, поперечное сечение SE узла, образованного посредством бортовой проволоки 70 и брекерной резины 112 (или другими словами поперечное сечение, ограниченное удерживающим усилением 121), больше или равно 1,6 поперечного сечения ST кольцевой усиливающей структуры. В данном конкретном примере SE/ST = 2,8.

Предположим, что когда кольцевая усиливающая структура 70 образована из множества нитей, заключенных в резиновую смесь (как показано на фиг.5), поперечное сечение ST кольцевой усиливающей структуры определяется так, как показано на фиг.7А-7С. Покрывающей резиной пренебрегают, и внешняя граница нитей 72 образует рассматриваемую кольцевую усиливающую структуру в радиальном сечении (фиг.7А). Вокруг кольцевой усиливающей структуры размещают воображаемую упругую ленту 150 (фиг.7В), затем обеспечивают сжатие данной воображаемой упругой ленты 150 (показано стрелками на фиг.7В). Поперечное сечение ST кольцевой усиливающей структуры соответствует поперечному сечению, ограниченному воображаемой упругой лентой 150, когда данная лента сжата настолько, насколько возможно (то есть, когда длина контура уменьшена до ее минимальной возможной величины, с учетом кольцевой усиливающей структуры), как показано на фиг.7С.

Поперечное сечение SU того участка брекерной резины 112, который образован теми точками участка брекерной резины 112, для которых имеется, по меньшей мере, одна точка на кольцевой усиливающей структуре, которая имеет такое же аксиальное положение, но меньшую радиальную высоту, больше или равно 20% поперечного сечения ST кольцевой усиливающей структуры. Для варианта осуществления, показанного на фиг.6, SU/ST = 0,9.

Поперечное сечение SD того участка брекерной резины 112, который образован теми точками участка брекерной резины 112, для которых имеется, по меньшей мере, одна точка на кольцевой усиливающей структуре, которая имеет такое же аксиальное положение, но большую радиальную высоту, больше или равно 20% поперечного сечения ST кольцевой усиливающей структуры. Для варианта осуществления, показанного на фиг.6, SD/ST = 0,36.

Поперечное сечение SO того участка брекерной резины 112, который образован теми точками участка брекерной резины 112, для которых имеется, по меньшей мере, одна точка на кольцевой усиливающей структуре, которая имеет такое же радиальное положение, но расположена аксиально с внутренней стороны, больше или равно 20% поперечного сечения ST кольцевой усиливающей структуры. Для варианта осуществления, показанного на фиг.6, SO/ST = 0,36.

И наконец, поперечное сечение SI того участка брекерной резины 112, который образован теми точками участка брекерной резины 112, для которых имеется, по меньшей мере, одна точка на кольцевой усиливающей структуре, которая имеет такое же радиальное положение, но расположена аксиально с внешней стороны, больше или равно 10% поперечного сечения ST кольцевой усиливающей структуры. Для варианта осуществления, показанного на фиг.6, SI/ST = 0,18.

Чтобы не усложнять фиг.6, различные поперечные сечения на нем не показаны, а показаны на фиг.8А-8Е для произвольной кольцевой усиливающей структуры 70 и произвольной брекерной резины 112. На данных чертежах предполагается, что средняя плоскость 130 соответствующей шины находится справа, так что точка Р1, которая расположена правее, чем другая точка Р2, расположена аксиально дальше к внутренней стороне, чем точка Р2. Предполагается, что ось шины расположена в нижней части чертежей, так что точка Р3, которая выше, чем другая точка Р4, расположена радиально дальше к внешней стороне, чем точка Р4.

По определению, поперечное сечение SU данного участка брекерной резины 112 образовано точками сечения участка брекерной резины 112, для которых имеется, по меньшей мере, одна точка на кольцевой усиливающей структуре, которая имеет такое же аксиальное положение, но меньшую радиальную высоту. Таким образом, данное сечение получено посредством изображения радиальных направлений 201 и 202, которые проходят через аксиальные концы кольцевой усиливающей структуры 70, и посредством выбора поперечного сечения той части брекерной резины 112, которая содержится как между радиальными направлениями 201 и 202, так и радиально с внешней стороны кольцевой усиливающей структуры 70 (фиг.8В). По аналогии, SD соответствует той части сечения брекерной резины 112, которая расположена как между радиальными направлениями 201 и 202, так и радиально с внутренней стороны кольцевой усиливающей структуры 70 (фиг.8С).

Аналогичным образом, по определению, поперечное сечение SO данного участка брекерной резины 112 образовано точками сечения участка брекерной резины, для которых имеется, по меньшей мере, одна точка на кольцевой усиливающей структуре, которая имеет такое же радиальное положение, но расположена аксиально с внутренней стороны. Таким образом, данное поперечное сечение получается посредством изображения аксиальных направлений 203 и 204, которые проходят через радиальные концы кольцевой усиливающей структуры 70, и посредством выбора поперечного сечения той части брекерной резины 112, которая расположена как между аксиальными направлениями 203 и 204, так и аксиально с внешней стороны кольцевой усиливающей структуры 70 (фиг.8D). По аналогии, SI соответствует части сечения брекерной резины 112, которая расположена как между радиальными направлениями 203 и 204, так и аксиально с внутренней стороны кольцевой усиливающей структуры 70 (фиг.8E).

На фиг.9 показано удерживающее усиление 121, бортовая проволока 70 и брекерная резина 112 борта в соответствии с фиг.6. Удерживающее усиление содержит первый участок 123 удерживающего усиления, продолжающийся из радиально самой внешней точки 122 удерживающего усиления радиально внутрь с возможностью закрытия, по меньшей мере, части 113 брекерной резины аксиально с внешней стороны радиального направления 210, проходящего через радиально самую внешнюю точку 122 удерживающего усиления, и второй участок 124 удерживающего усиления, продолжающийся из радиально самой внешней точки 122 удерживающего усиления радиально внутрь с возможностью закрытия, по меньшей мере, части 114 брекерной резины аксиально с внутренней стороны радиального направления 210, проходящего через радиально самую внешнюю точку удерживающего усиления, причем первый 123 и второй 124 участки удерживающего усиления сходятся таким образом, чтобы образовать перекрытие 160 радиально с внутренней стороны кольцевой усиливающей структуры 70.

В данном конкретном примере два конца 171 и 172 линии перекрытия 160 расположены радиально с внутренней стороны радиально самой внешней точки кольцевой усиливающей структуры. Предпочтительно предусмотреть, чтобы два конца 171 и 172 были расположены с внутренней стороны радиально самой внутренней точки кольцевой усиливающей структуры.

На фиг.10 показано, как получается «линия перекрытия»: начинаем от радиально самого внутреннего конца 125 удерживающего усиления. Определяем направление 220, перпендикулярное данной точке 125 удерживающего усиления, и рассмотрим точку 171, находящуюся посредине между двумя участками удерживающего усиления. Данная точка 171 образует один из концов линии перекрытия. Затем проходим участок удерживающего усиления, содержащий радиально самый внутренний конец 125 удерживающего усиления (в данном случае участок 123). Для каждой точки данного участка удерживающего усиления в зоне перекрытия определяем точку, расположенную посредине между двумя участками удерживающего усиления в направлении, перпендикулярном упомянутому участку удерживающего усиления. В результате получаем линию или кривую перекрытия.

Предпочтительно линия перекрытия продолжается на длину R между двумя концами, причем длина R удовлетворяет условию L/4 R 3L/2 и более предпочтительно удовлетворяет условию L/2 R L, где L - максимальный аксиальный размер кольцевой усиливающей структуры 70 (см. фиг.9). В данном конкретном примере R/L = 0,65.

Средняя радиальная толщина поперечных сечений SU и SD и средняя аксиальная толщина поперечных сечений SI и SO предпочтительно больше 2 мм. В варианте осуществления, показанном на фиг.6, средняя радиальная толщина поперечного сечения SU равна 5 мм, средняя радиальная толщина поперечного сечения SD равна 2 мм; средняя аксиальная толщина поперечного сечения SO равна 2 мм, и средняя аксиальная толщина поперечного сечения SI равна 1 мм.

Предпочтительно иметь минимальные радиальные толщины поперечных сечений SU и SD и минимальные аксиальные толщины поперечных сечений SI и SO, которые больше 0,5 мм, однако не всегда можно полностью исключить контакт между бортовой проволокой 70 и удерживающим усилением 121; в борте, показанном на фиг.6, имеются две точки контакта.

Как можно видеть на фиг.9, в зоне перекрытия, в каждом аксиальном положении, второй участок 124 удерживающего усиления расположен радиально с внешней стороны первого участка 123 удерживающего усиления. Данное конкретное расположение имеет преимущество в том, что нагрузки, прикладываемые усилением каркаса к кольцевой структуре, имеют тенденцию вызывать смыкание удерживающего усиления 121.

Удерживающее усиление 121, завернутое вокруг узла, образованного посредством кольцевой усиливающей структуры 70 и брекерной резины 112, содержит, по меньшей мере, одно множество нитевидных усиливающих элементов, параллельных друг другу и образующих угол альфа с окружным направлением, причем угол альфа больше или равен 45° и меньше или равен 90°, в данном конкретном примере он равен 80°.

Шина, показанная на фиг.6, имеет высокую стойкость данного борта к разматыванию усиления каркаса. Проведенные испытания данного решения с использованием шины типа 295/80R22.5 с рисунком протектора, известным под наименованием «XZA1», и контрольной шины с обычным бортом показали улучшение на 20% в расстоянии, пройденном на нагретом ободе, прежде чем каркас стал размотанным и разделенным. Кроме того, данные испытания смогли продемонстрировать, что время, затраченное на изготовление бортовой проволоки при решении посредством заворачивания, уменьшилось на 50% по сравнению с решением типа наматывания в спираль. И наконец, в результате сравнительных вычислений методом конечных элементов, при одинаковом размере шины, борт, описанный в патенте США № 6820670, с предложенным решением продемонстрировал уменьшение сдвигающих нагрузок в зоне, расположенной между усилением каркаса и удерживающим усилением, на 30%.