Результат интеллектуальной деятельности: Грузовая цельнометаллокордная пневматическая шина с усиливающим бандажом

Изобретение относится к области автомобильных шин, в частности к конструкции грузовой цельнометаллокордной пневматической радиальной шины с протектором, металлокордным каркасом, брекерной конструкцией с тремя слоями металлокордного брекера и усиливающим бандажом, который располагается между брекером и протектором и сформирован посредством непрерывного и спирального наматывания нейлоновой ленты в направлении вдоль окружности шины.

Известны технические решения по применению в конструкции грузовых цельнометаллокордных шин четырех слоев брекера без усиливающего бандажа, а также описанные в патентных документах конструкции с усиливающим бандажом, которые представлены ниже.

Известна пневматическая шина, покрышка которой включает экранирующий слой брекера, выполненный из необрезиненного текстильного материала, покрытого клейким к невулканизированной резине составом, при этом текстильный материал выполнен из одиночных крученых нитей, соединенных в ленту клейким веществом (RU №118251 U1, МПК B29D 30/06 (2006.01), дата публ. 20.07.2012).

Известна пневматическая шина, покрышка которой включает экранирующий слой брекера, выполненного из покрытого клейким к невулканизированной резине составом необрезиненного текстильного материала, нити основы которого выполнены из крученых одиночных нитей и соединены в местах пересечения с нитями утка повивочной нитью (RU №118919 U1, МПК B29D 30/06 (2006.01), дата публ. 10.08.2012).

Также известна пневматическая шина для транспортных средств, содержащая два или более пересекающихся под углом и содержащих армирование кордных слоя и усиливающий бандаж, состоящий из одного или более слоев и содержащий армирование, причем армирования кордных слоев выполнены исключительно из стали, расположены внутри каждого кордного слоя по существу параллельно и на расстоянии друг от друга и заделаны в резиновый материал, в которой каждый кордный слой обладает напряжением <17500 Н на дм ширины при предварительно заданном растяжении, равном 1% в направлении продольной протяженности армирования, причем армирования кордных слоев образуют угол от 18° до 45° с окружным направлением шины, армирования усиливающего бандажа выполнены из неметаллического материала, расположены внутри армирующего слоя по существу параллельно и на расстоянии друг от друга приблизительно в окружном направлении шины и обладают термоусадкой, а усиливающий бандаж в целом обладает напряжением >2000 Н на дм ширины при предварительно заданном растяжении, равном 1% (RU №2527868 С2, МПК В60С 9/20 (2006.01), В60С 9/12 (2006.01), В60С 9/22 (2006.01), В60С 17/00 (2006.01), дата публ. 10.09.2014).

Недостатком вышеуказанных конструкций является невысокая прочность шины при высоких скоростях, небольшой срок службы, большой вес шины.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению по назначению, совокупности существенных признаков и достигаемому техническому результату является пневматическая шина транспортного средства радиального типа с протектором, радиальным каркасом, брекерной конструкцией по меньшей мере с двумя брекерными слоями и по меньшей мере с одним брекерным наружным слоем, который расположен радиально снаружи брекера и сформирован посредством непрерывного и спирального обматывания РЕТ-корда в направлении вдоль окружности шины, при этом РЕТ-корд обладает при силе 1,56 сН/децитекс расширением от 3% до 5% при 20°С и расширением от 7% до 9% при 160°С, сумма удлинения РЕТ-корда при разрыве и усадки при нагреве, определенных при 180°С, при силе предварительного натяжения 0,01 сН/децитекс и при длительности действия две минуты, составляет более чем 20%, также РЕТ-корд обладает усадкой при нагреве, определенной при 180°С, при силе предварительного натяжения 0,01 сН/децитекс и при продолжительности действия две минуты, более чем 2,5% (RU 2527878, МПК В60С 9/22 (2006.01), В60С 9/00 (2006.01), дата публ. 10.09.2014).

Недостатком прототипа является сложность изготовления, высокая стоимость.

Задачей данного изобретения является разработка конструкции грузовой цельнометаллокордной пневматической радиальной шины, обладающей повышенной максимальной скоростью и прочностью, увеличенным сроком службы, сниженным весом, низким коэффициентом сопротивления качению, топливной экономичностью.

Для достижения поставленной технической задачи разработана грузовая цельнометаллокордная пневматическая радиальная шина (фиг. 1) с протектором (1), металлокордным каркасом (2), брекерной конструкцией с тремя слоями металлокордного брекера (3) из высокопрочных стальных кордов со структурой (3×0,20+6×0,35) и плотностью 65 нитей на дециметр, образующими угол от 18 до 50 градусов с окружным направлением шины, и усиливающим бандажом (4), который расположен между брекером и протектором и сформирован посредством непрерывного спирального обматывания нейлоновой ленты со структурой 1100×7 и плотностью 78 нитей на дециметр по основе и 8 нитей на дециметр по утку, в направлении вдоль окружности шины, причем нейлоновый материал имеет нагрузку при удлинении 3% равную 55 Н, разрывную нагрузку более 440 Н, термическую усадку при температуре 160 градусов в течении двух минут и натяжении 0,5 сН/текс менее 4%, при этом суммарное усилие в бандаже в целом составляет более 25000 Н.

В сравнении с прототипом данная конструкция отличается тем, что в слоях брекера используется армирование со сниженным весом, уменьшенный модуль которого компенсируется сравнительно большим увеличением усилия при растяжении усиливающего бандажа. Все это позволит уменьшить проседание на шине, исключить движение кромок брекера относительно друг друга, снизить сопротивление качению, повысить жесткость шины на поворотах, оптимизировать площадь динамического контакта с дорогой при качении. Снижение массы обеспечивается применением более легкого материала, что в свою очередь повышает топливную экономичность, увеличение срока службы достигается за счет предотвращения коррозии металлических элементов шины при проколах протектора, что позволяет сохранить металлокордный каркас для последующего восстановления протектора.

Так как шина согласно данному изобретению обладает уменьшенным весом, данное изобретение пригодно для применения в самонесущих шинах. Самонесущие шины (SSR) являются шинами с усиленным профилем плечевой зоны, с помощью чего шина может проехать некоторое расстояние даже на пониженном давлении.

Заявителю не известны грузовые цельнометаллокордные пневматические шины, обладающие указанной совокупностью существенных признаков, и заявленная совокупность существенных признаков не вытекает явным образом из современного уровня техники, следовательно, заявляемое техническое решение соответствует условиям патентоспособности «новизна» и «изобретательский уровень».

Изобретение иллюстрируется чертежом, где изображено поперечное сечение грузовой цельнометаллокордной пневматической радиальной шины с усиливающим бандажом со следующими позициями:

1 - протектор;

2 - металлокордный каркас;

3 - брекерные слои;

4 - усиливающий бандаж.

Пример исполнения грузовой шины размера 365/80R20 согласно изобретению содержит 3-слойный брекер из высокопрочных стальных кордов со структурой (3×0,20+6×0,35) и плотностью 65 нитей на дециметр.

Данные высокопрочные стальные корды образуют угол от 18 до 50 градусов с окружным направлением шины. Жесткость нити на растяжение составляет 127000 Н. Шина также содержит усиливающий бандаж из нейлона со структурой 1100×7 и плотностью 78 нитей на дециметр по основе и 8 нитей на дециметр по утку. При этом материал имеет нагрузку при удлинении 3% равную 55 Н, разрывную нагрузку более 440 Н, термическую усадку при температуре 160 градусов в течении двух минут и натяжении 0,5 сН/текс менее 4%. Усиливающий бандаж в целом обладает напряжением более 25000 Н. Нейлоновое полотно обрезинено и раскроено на ленту шириной 20 мм, которая навивается на третий слой брекера в окружном направлении и перекрывает брекерные слои. При эксплуатации шины получается достаточная площадь динамического контакта с дорогой.

В нижеследующей таблице приведены результаты испытаний шин размера 365/80R20, изготовленных существующей и предлагаемой конструкции.

Техническое решение реализуется в условиях промышленного производства с использованием стандартного оборудования.

Таким образом, данное изобретение позволяет повысить максимальную скорость и прочность шины, увеличить срок службы за счет предотвращения коррозии металлических элементов шины при проколах и повреждениях подканавочного слоя протектора, что обеспечит сохранение каркаса для последующего восстановления протектора, а также снизить вес за счет применения более легкого материала, что позволит повысить топливную экономичность и уменьшить коэффициент сопротивления качению.