Результат интеллектуальной деятельности: БОРТ ПОКРЫШКИ ПНЕВМАТИЧЕСКОЙ ШИНЫ

Изобретение относится к автомобильной промышленности, а именно к пневматическим шинам радиальной конструкции с каркасом из обрезиненного текстильного корда.

Борт покрышки пневматической шины - наиболее сложная и жесткая ее часть. Борт предназначен для устойчивой посадки и герметизации (в случае бескамерной) шины на ободе колесного диска. Основой прочности служит закольцованный стальной стержень, состоящий из проволоки, покрытой слоем резины, и исключающий возможность растяжения. В зависимости от назначения покрышки и нагрузки в бортовой ее части используется одно или два кольца прочности. Борт составляют слои каркасного корда, оборачивающего стальное кольцо от середины шины наружу, и внутреннего защитного слоя, заполняющего пространство между стальным стержнем и кордом. Стальной кольцевой стержень придает борту необходимую жесткость и прочность, наполнительный слой - монолитность и плавный переход от жесткого кольца к эластичной резине боковины. На наружной части борта располагается т.н. чефер или пятка - плотный тканевый или металлизированный слой, закрывающий отворот корда и предохраняющий борт от истирания об обод и повреждения при монтажных работах.

В борте покрышки пневматической шины присутствуют окончания ряда деталей - наполнительного шнура, слоев каркаса и бортовых лент (см. В.В. Рагулин «Технология шинного производства». Химия, 1970, В.Л. Бидерман и др. «Автомобильные шины», Госхимиздат, 1963). Каждое из этих окончаний деталей является зоной концентрации напряжений и деформаций, поэтому от выбора взаимного положения деталей зависит долговечность данной зоны в эксплуатации и соответственно шины в целом. Для многослойных покрышек часто применяется такая схема борта, когда часть слоев заворачивается вокруг кольца, а часть накладывается сверху, закрывая окончания завернутых слоев (так называемая "закрытая" схема борта), что позволяет существенно снизить уровень напряжений и деформаций в зоне заворотов слоев и повысить долговечность конструкции. Для снижения концентрации напряжения и деформации увеличивают также количество наносимой резины на слои каркаса, однако это ведет к утяжелению шины и снижению ее рабочих характеристик. С появлением высопроизводительного оборудования одностадийной («плоской») сборки шин становится актуальным поиск конструктивного решения для так называемой "открытой" схемы борта, когда все слои заворачиваются вокруг кольца. Наиболее актуальна эта задача для легко-грузовых шин с типичной двухслойной конструкцией каркаса из текстильного корда. Кроме того, с целью повышения экономичности конструкций покрышек и уровня сопротивления качению шин существует тенденция снижения толщины обрезинки каркаса, либо применения тонких кордных материалов, что также снижает толщину каркаса. Критичным в этом случае становится зона верхней части наполнительного шнура и окончания первого слоя каркаса, поскольку перечисленные выше изменения приводят к росту удельных сдвиговых деформаций. То есть необходимость наличия минимально необходимого слоя резины между армирующими материалами в зоне заворота слоев ограничивает возможность снижения количества резины в каркасе в целом. Известные решения, направленные на обеспечение работоспособности бортовой зоны в условиях высокой нагруженности, имеют два основных направления - использование наполнительного шнура сложной конструкции, составленного из двух резин с разными модулями (US patent 4046183, US patent 6543504), либо применение специальной конструкции бортовой зоны и бортового кольца (патент РФ 2087324, патент РФ 2198795, патент РФ 2133676). Оба этих решения возможно использовать только в новом изделии, поскольку они требуют существенных изменений в геометрии покрышки и распределении материалов и соответственно новых пресс-форм для изготовления. Основным недостатком первого направления является необходимость изменения технологического оборудования для производства наполнительного шнура и существенное изменение конструкции покрышки в целом. Кроме того, в случае модернизации уже существующего изделия изменение жесткости и соответственно модуля резины наполнительного шнура приведет к изменению боковой, угловой и окружной жесткостей покрышки, что влияет на устойчивость и управляемость автомобиля. Второе направление требует использования специального сборочного оборудования и применения специальной конструкции колес, что неприемлемо для изделий массового производства для существующего парка автомобилей. Борта указанных шин являются сложносоставными узлами, состоящими из ряда деталей. Каждое из окончаний деталей борта - наполнительного шнура, слоев каркаса и бортовых лент деталей является зоной концентрации напряжений и деформаций, что снижает долговечность данной зоны в эксплуатации и соответственно шины в целом.

Техническим результатом, на получение которого направлено предложенное изобретение, является повышение долговечности бортовой зоны шины, повышение экономичности конструкции, снижение материалоемкости изготовления покрышки без изменения технологического оборудования и изменения выходных характеристик шины, применимое как при создании новых конструкций покрышки, так и при модернизации существующих.

Технический результат, достижение которого обеспечивается реализацией всей заявляемой совокупности признаков, состоит также в возможности снижения толщины обрезинки каркаса и/или применении тонких кордных материалов, что обеспечивает повышение экономичности конструкции, снижение сопротивления качению.

Поставленный технический результат достигается тем, что покрышка пневматической шины радиальной конструкции, включающей каркас из обрезиненного текстильного корда, имеющей как минимум одно бортовое кольцо с каждой стороны бортовой части, согласно предложенному изобретению дополнительно содержит резиновую полосу, наложенную на внутренний слой каркаса, при этом конец наполнительного шнура расположен на резиновой полосе и окончание первого слоя каркаса покрышки наложено на резиновую полосу выше кромки наполнительного шнура. Размещение окончания первого (наружного) слоя каркаса и конца наполнительного шнура на мягкой резине демпфирует переход напряжений, возникающих между слоями каркаса. Это позволяет снизить уровень деформаций в локальной зоне окончаний наполнительного шнура и заворота первого слоя и обеспечить необходимую работоспособность конструкции. Ширина и толщина полосы определяются на основе расчета конструкции покрышки по допустимому уровню деформаций для применяемой резины.

Изобретение поясняется чертежами, где:

- на фиг. 1 представлена схема бортовой зоны шины 215/60R16C с "закрытой" схемой бортовой части;

- на фиг. 2 представлена схема бортовой зоны шины 215/60R16C прототипа ("открытая" схема);

- на фиг. 3 представлена схема бортовой зоны шипы 215/60R16C предлагаемого технического решения;

Чертежи на фиг. 1-3 содержат следующие позиции:

1 - первый слой каркаса

2 - второй слой каркаса

3 - наполнительный шнур

4 - бортовое кольцо

5 - резиновая полоса

В Таблице 1 приведены результаты, полученные при испытаниях покрышки 215/60R16C с двухслойным каркасом и различной конструкцией бортовой зоны.

Предложенное конструктивное выполнение бортовой зоны покрышки пневматической шины позволяет осуществить серийное производство без изменения существующей технологии; в том числе и при модернизации готовых изделий и достигнуть получения экономического эффекта, обеспеченного выигрышем в массе покрышки без ухудшения ее технических показателей.