Результат интеллектуальной деятельности: КОМПЛЕКСНЫЙ РЕМОНТ УЧАСТКА ШИНЫ

Область техники

Изобретение относится к способу и устройству для ремонта поврежденных участков шин.

Уровень техники

Общеизвестно, что шины могут подвергаться повреждениям. Повреждение может быть обусловлено столкновениями с дорожными препятствиями и обломочным материалом или может быть результатом монтажа или демонтажа шины или аварии. В некоторых случаях повреждение может включать абразивный износ, разрывы или проколы.

Один способ ремонта поврежденных слоев каркаса шины согласно предшествующему уровню техники включает удаление поврежденного материала, наложение на участок вдоль внутренней поверхности шины заплаты, содержащей проволоку или шинный корд, и заполнение поврежденного участка резиной. При этом способе ремонтные армирующие элементы смещаются относительно исходных армирующих элементов на расстояние, отделяющее армирующий элемент шины от армирующего элемента, размещенного внутри заплаты. Поэтому армирующие элементы заплаты отдалены от внутренней поверхности шины, что может иметь результатом расстояние, по меньшей мере, 5-6 мм или более от армирующих элементов заплаты до армирующих элементов шины. Когда существуют увеличенные расстояния между армирующими элементами заплаты и армирующими элементами шины, возрастают амплитуды сдвиговых напряжений, действующих между армирующими элементами заплаты и армирующими элементами шины, что может привести к отслоению заплаты и выходу из строя шины. Это ограничивает масштабы и надежность ремонтных работ.

Еще один способ ремонта включает удаление крупной трапециевидной секции из боковой стенки шины с предварительно заданными размером и формой соответственно заменяющей секции заплаты, причем армирующие элементы заплаты по существу выровнены в пределах той же плоскости, что и армирующие элементы шины. Способ является сложным и трудоемким в выполнении, так как он требует точного приготовления трапециевидного отверстия в шине для соответствия размерам заплаты, которое главным образом производят изнутри шины. Он также является негибким, поскольку шину готовят в соответствии с заданными размерам и формой заплаты.

Краткое описание изобретения

Конкретные варианты осуществления настоящего изобретения включают способы ремонта участков шин. Такой ремонт участков шин выполняют после повреждения шины, которое вызвано, например, взаимодействием с дорожным препятствием. Конкретные варианты выполнения способов согласно настоящему изобретению, которые представляют собой способы ремонта участков шины, включают этапы, на которых удаляют, по меньшей мере, часть поврежденного участка шины с образованием сквозного отверстия в шине; формируют одну или более выемок в шине, соседствующих с отверстием и проходящих от него; помещают, по меньшей мере, один ремонтный армирующий элемент внутри каждой из одной или более выемок; помещают заплату на шину для закрывания отверстия и каждого ремонтного армирующего элемента; и наносят материал для заполнения остальной части отверстия.

Другие варианты выполнения ремонта поврежденных участков шины включают этапы, на которых идентифицируют шину, имеющую множество армирующих элементов, проходящих через шину, причем шина имеет поврежденный участок в, по меньшей мере, одном месте из боковой стенки, протектора или закраины; удаляют, по меньшей мере, часть поврежденного участка шины с образованием полости; формируют одну или более выемок в шине, соседствующих с полостью и проходящих от нее; помещают, по меньшей мере, один ремонтный армирующий элемент внутри каждой из одной или более выемок; и помещают заплату на шину для закрывания полости и каждого ремонтного армирующего элемента.

Другие варианты выполнения ремонта поврежденных участков шины включают этапы, на которых удаляют, по меньшей мере, часть поврежденного участка шины с образованием проема или отверстия сквозь шину или полости в шине; формируют одну или более выемок во внутренней поверхности шины, соседствующих с отверстием или полостью и проходящих от них; наносят клеевое средство на одну или более выемок; помещают, по меньшей мере, один ремонтный слой внутри каждой из одной или более выемок, причем ремонтный слой включает резину с введенными в нее одним или более армирующими элементами; помещают заплату на внутреннюю поверхность шины для закрывания отверстия и каждого ремонтного слоя; и наносят материал для заполнения остальной части отверстия или полости.

Вышеизложенные и другие цели, признаки и преимущества изобретения будут очевидными из нижеследующих более подробных описаний конкретных вариантов осуществления изобретения, проиллюстрированных на прилагаемых чертежах, на которых одинаковыми ссылочными позициями обозначены идентичные элементы.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 - вид в перспективе шины с поврежденным участком, нуждающимся в ремонте;

Фиг. 2а - вид сбоку наружной части шины, показанной на Фиг. 1, который показывает шину с удаленным поврежденным участком;

Фиг. 2b - вид сбоку наружной части шины, имеющей многочисленные слои армирующих элементов, также показывающий шину с удаленным поврежденным участком;

Фиг. 3 - вид сбоку внутренней части шины, показанной на Фиг. 2а, иллюстрирующий выемки, сформированные в шине и в прошлифованной или очищенной зоне, окружающей проем;

Фиг. 4а - перевернутый вид в перспективе Фиг. 3;

Фиг. 4b - вид в перспективе внутренней части шины, показывающий повреждение, возникшее в области протектора шины, и полость, сформированную в шине после удаления поврежденного участка;

Фиг. 5а - вид в разрезе по линии А-А с Фиг. 3 и 4;

Фиг. 5b - вид в разрезе, подобный Фиг. 5а, показывающий клеевое средство и ремонтный слой, помещенные в выемку;

Фиг. 6 - вид в перспективе участка шины с Фиг. 3 и 4, иллюстрирующий армирующие элементы, помещенные внутри выемок;

Фиг. 7а - вид в перспективе участка шины, показанной на Фиг. 6, иллюстрирующий заплату, нанесенную для закрывания проема;

Фиг. 7b - вид в перспективе участка шины, показанной на Фиг. 6, иллюстрирующий армированную заплату, нанесенную для закрывания проема;

Фиг. 8 - вид сбоку наружной части шины с Фиг. 7;

Фиг. 9 - вид сбоку участка шины с Фиг. 8, показывающий материал заполнителя, помещенный внутри проема;

Фиг. 10а - поперечное сечение ремонтного слоя, имеющего проходящий через него единичный армирующий элемент;

Фиг. 10b - поперечное сечение ремонтного слоя, имеющего проходящие через него многочисленные армирующие элементы;

Фиг. 10с - поперечное сечение ремонтного слоя, имеющего проходящие через него многочисленные армирующие элементы, которые смещены от центра армирования;

Фиг. 10d - поперечное сечение ремонтного слоя, имеющего пять армирующих элементов, покрытых тонким слоем резины;

Фиг. 11 - схематический вид, иллюстрирующий отверстие с выемками, протяженными в радиальном направлении;

Фиг. 12 - схематический вид, иллюстрирующий отверстие с армирующими элементами, содержащимися в ремонтном слое, имеющем проложенные в нем многочисленные армирующие элементы;

Фиг. 13 - схематический вид, иллюстрирующий отверстие с выемками, проходящими параллельно друг другу; и

Фиг. 14 - катушка с ремонтным армирующим элементом, намотанным на катушку.

Подробное описание изобретения

Конкретные варианты осуществления настоящего изобретения представляют способы ремонта поврежденных участков шины.

Конкретные варианты осуществления настоящего изобретения включают один или более этапов ремонта шины 10, имеющей поврежденные боковую стенку 12, протектор 14 или закраину 16. Этапы могут включать операции, на которых идентифицируют шину 10, имеющую многочисленные армирующие элементы 22, проходящие через шину 10, причем шина 10 имеет поврежденный участок 18 в, по меньшей мере, одном месте из боковой стенки 12, протектора 14 или закраины 16. Армирующие элементы 22 шины могут включать один или более слоев металлических тросов, включающих стальные тросы; текстильного корда, в том числе найлонового корда, арамидного корда или любого другого текстильного корда, известного в технологии; или любого другого армирующего элемента, известного в технологии, и их любых комбинаций. Если шина 10 включает два или более слоев армирующих элементов 22, то слои могут быть расположены либо с диагональной, либо с радиальной ориентацией. Кроме того, слои могут быть уложены в виде стопы, как проиллюстрировано на Фиг. 2b, или могли бы быть размещены в перемежающемся или смещенном порядке.

Этапы могут дополнительно включать операцию, в которой удаляют или вырезают, по меньшей мере, часть поврежденного участка или части 18 шины 10. В основном количество удаляемого поврежденного материала не превышает количества, требуемого для ремонта повреждения, или незначительно превышает его. В одном конкретном варианте выполнения этап может включать операцию, при которой удаляют или вырезают, по меньшей мере, часть поврежденного участка или части 18 шины 10 с образованием проема или отверстия 20 сквозь шину 10. В еще одном варианте выполнения этап может включать операцию, при которой удаляют или вырезают, по меньшей мере, часть поврежденного участка или части 18 шины 10 с образованием в шине 10 скорее полости 21, а не отверстия 20.

В одном конкретном варианте выполнения материал вырезают из шины 10 вокруг поврежденного участка 18 в достаточном количестве настолько, чтобы оставшийся материал на шине 10 вокруг отверстия 20 был неповрежденным. Другими словами, поврежденный участок удаляют, по меньшей мере, до места, где армирующие элементы 22 плотно покрыты неповрежденной резиной. В еще одном конкретном варианте выполнения корд или трос 22 удаляют на расстоянии, по меньшей мере, двух миллиметров за пределами явно видимого повреждения корда или троса. Однако если поврежденный участок расположен на внутренней части 14 шины 10, например, под протектором 14, как иллюстрировано на Фиг. 4b, способ может включать операцию, при которой удаляют, по меньшей мере, часть поврежденного участка шины с формированием в шине скорее полости 21, а не отверстия 20 сквозь шину 10.

Поврежденный участок 18 может быть вырезан, вышлифован, выжжен или иным образом удален со стороны наружной поверхности шины 10, или, при желании, может быть удален со стороны внутренней поверхности шины 10. В одном конкретном варианте выполнения удаление поврежденного участка включает не только удаление части резины из шины, но и вырезание и удаление также части одного или более поврежденных армирующих элементов 22 в шине. В процессе удаления могут быть использованы стандартные инструменты и проверенные способы, такие как шлифовальные станки, шлифовальные инструменты или рашпили.

В конкретном варианте выполнения, после удаления любого поврежденного участка 18 шина 10 включает проем или отверстие 20, которое проходит сквозь шину 10. В варианте выполнения согласно Фиг. 2а проем 20 проходит через боковую стенку 12 шины. Как было упомянуто ранее, предполагается, что во время удаления поврежденного участка 18 могут быть удалены части поврежденных армирующих элементов 22, и поэтому по периметру отверстия 20 могут быть видимыми концы оставшихся армирующих элементов 22. В одном конкретном варианте выполнения величину проема 20 не подгоняют для соответствия конкретным размерам заплаты. Скорее размеры проема 20 главным образом соотносят с размерами поврежденного участка 18; при этом чем больше величина поврежденного участка 18, тем больше размеры проема 20. Подобным образом, предполагается, что может быть сформировано отверстие 20 с любой формой, поскольку форму отверстия 20 также не обязательно согласуют с конкретной формой заплаты.

В одном варианте выполнения, как иллюстрировано в Фиг. 2-4b, отверстие 20 имеет по существу постоянную ширину сверху донизу так, что в верхней части проема 20 вскрыто такое же число нитей или тросов 22 корда, как и в нижней части проема 20. Если шина 10 представляет собой радиальную шину 10, и повреждение находится в боковой стенке 12 или в закраине 16 шины, отверстие 20 может иметь в основном трапециевидную форму, с более короткой стороной трапеции ближе к закраине шины, поскольку проходящие радиально армирующие элементы 22 разнесены все дальше друг от друга по мере протяжения армирующих элементов 22 радиально наружу.

Способы дополнительно могут включать этап, на котором формируют одну или более выемок или проточек 24 в шине 10, соседствующих с проемом 20 или полостью 21 и проходящих от них. В конкретном варианте выполнения выемки 24 формируют путем удаления материала из шины рядом с отверстием 20 или полостью 21. Типично выемки 24 формируют вдоль внутренней части или внутренней поверхности шины 10, как иллюстрировано в Фиг. 3 и 4. Однако выемки 24 могут быть также сформированы в наружной поверхности шины 10.

Выемки 24 могут быть проведены в любом направлении относительно шины 10 и отверстия 20. Например, в Фиг. 3 и 13 выемки проложены параллельно друг другу. Фиг. 11 иллюстрирует еще один вариант выполнения, в котором выемки проходят в радиальном направлении относительно шины 10 и поэтому имеют сформированный между ними угол α. В одном конкретном варианте выполнения, по меньшей мере, некоторые из выемок 24 проходят в направлении, по существу параллельном соседним армирующим элементам 22 шины. Выемки 24 могут быть также сформированы любым из многочисленных известных способов. В одном конкретном варианте выполнения для формирования выемок 24 применяют инструмент для горячей гравировки протектора, хотя предусматривают также применение других инструментов, таких как ультразвуковые резаки и шлифовальные станки.

Ширина выемок 24 может быть приведена в соответствие с предпочтениями пользователя и с потребностями для конкретных условий. Например, в одном варианте выполнения выемкам 24 придают размеры для соответствия единичному ремонтному армирующему элементу 32 или ремонтному слою 30а, имеющему единичный армирующий элемент 32. В других вариантах выполнения выемкам 24 придают размеры для соответствия множественным армирующим элементам 32 или одному или более ремонтным слоям, таким как 30b и 30d, имеющим множественные армирующие элементы 32. Кроме того, в одном конкретном варианте выполнения вместо множества выемок 24 и армирующих элементов 32 или ремонтных слоев 30 скорее формируют единичную выемку 24, которая приспособлена для единичного ремонтного слоя 30е, имеющего проходящие через него множественные армирующие элементы 32.

Что касается глубины выемок 24, то конкретная глубина не предусматривается. Однако в одном варианте выполнения глубина выемки по существу равна или является слегка меньшей, чем толщина ремонтного армирующего элемента 30 или 32, как более подробно описано ниже. В общем, донная часть выемки 24 находится настолько близко к армирующим элементам 22, насколько это рационально осуществимо по обстоятельствам. Фиг. 5а иллюстрирует вид в поперечном сечении проема 20 по линии А-А с Фиг. 4а. Поперечное сечение участка шины 10 имеет толщину, при которой армирующие элементы 22 располагаются на глубине D_R, измеренной в этом примере от внутренней поверхности шины 10. Выемки 24 также имеют глубину, D_G, также измеренную от внутренней поверхности шины 10 до дна выемки 24. В одном конкретном варианте выполнения разность Δ, измеренная как D_R минус D_G, составляет менее пяти миллиметров. В еще одном варианте выполнения разность Δ, измеренная как D_R минус D_G, составляет от около половины миллиметра до двух миллиметров. Таким образом, можно понять, что плоскость ремонтных армирующих элементов 32 и плоскость армирующих элементов 22 в шине будут находиться в тесной близости, что сводит к минимуму эффекты амплитуды сдвиговой нагрузки, в том числе результирующее выпучивание боковой стенки при накачивании шины 10.

Предполагается, что выемки 24 могут иметь любую длину. В одном конкретном варианте выполнения каждую выемку 24 делают проходящей наружу от отверстия 20 на длину L, составляющую, по меньшей мере, пятьдесят миллиметров. В еще одном варианте выполнения, как иллюстрировано в Фиг. 3-4, по меньшей мере, две из выемок имеют различные длины. В еще одном дополнительном варианте выполнения выемки 24 имеют одинаковые длины, но, по меньшей мере, две из выемок 24 смещены или размещены ступенчато друг относительно друга. Наконец, предполагается, что выемки 24 могут иметь одинаковую длину с концами, которые не смещены или не размещены ступенчато друг относительно друга.

Способ дополнительно может включать этап, на котором внутри каждой из одной или более выемок 24 размещают, по меньшей мере, один ремонтный армирующий элемент. Ремонтные армирующие элементы 32 могут включать любой армирующий элемент, обсуждаемый и рассматриваемый выше со ссылкой на армирующие элементы 22 шины. Альтернативно, один или более ремонтных армирующих элементов 32 могут быть покрыты полимером 34, таким как резина, или встроены внутрь него, с образованием ремонтного слоя 30. В одном конкретном варианте выполнения ремонтный слой включает лист резины, имеющий множество введенных в него армирующих элементов. Фиг. 10а-10d иллюстрируют примерные варианты выполнения ремонтных слоев 30а-30d. Поэтому термин «ремонтный армирующий элемент» подразумевает включающим как армирующие элементы 32, так и ремонтные слои 30.

Ремонтные армирующие элементы 30 или 32 проходят с пересечением или перекрыванием проема 20, будучи размещенными в выемке 24. Фиг. 6 иллюстрирует такое размещение ремонтных слоев 30 в выемках 24. В одном конкретном варианте выполнения, как иллюстрировано на Фиг. 5b, клеевое средство 38, такое как раствор каучука, сначала помещают в выемку 24, как требуется, по меньшей мере, для частичного фиксирования ремонтного армирующего элемента 30 или 32 относительно выемки 24.

Как было упомянуто выше, в одном конкретном варианте выполнения глубина D_G выемки 24 по существу равна или является слегка меньшей, чем толщина ремонтных армирующих элементов 30, 32. Например, на Фиг. 5b показан ремонтный слой 30с в выемке 24. Как иллюстрировано, ремонтный слой 30с проходит слегка выступающим наружу из выемки 24. Однако также предполагается, что глубина D_G выемки 24 является большей, чем толщина ремонтного армирующего элемента. В таком варианте выполнения материал наполнителя, такого как резина или раствор каучука, может быть помещен под или над ремонтным армирующим элементом 30 или 32 так, чтобы толщина вставленного ремонтного армирующего элемента 30 или 32 была по существу равной или большей, чем окружающего материала.

Конкретные варианты выполнения представленных способов включают любой из многочисленных различных типов ремонтных армирующих элементов 30 или 32. В одном конкретном варианте выполнения ремонтный армирующий элемент представляет собой ремонтный слой 30, такой как ремонтные слои 30а, 30b, 30с и 30d, имеющие один или более содержащихся в них армирующих элементов 32. Однако также предполагается, что ремонтный армирующий элемент может представлять собой один или более армирующих элементов 32. Кроме того, ремонтные армирующие элементы 30, 32 не обязательно должны быть такими же, как армирующие элементы 22 в шине, как по числу, так и по составу. Например, если из проема 20 удалены части пяти поврежденных металлических тросов, то для ремонта может быть использовано любое число ремонтных армирующих элементов 30 или 32, и ремонтные армирующие элементы 30 или 32 могут включать как тросы, так и нити корда. Кроме того, такой размер, как величина окружности ремонтных армирующих элементов 30 или 32, может отличаться от армирующих элементов 22 шины.

Ремонтный слой 30а включает единичный армирующий элемент 32, содержащийся внутри полимера, такого как тонкий слой 34 резины. Ремонтные слои 30b, 30c и 30d включают множество армирующих элементов 32, содержащихся внутри резины 34, причем армирующие элементы 32 в основном равномерно распределены по ширине соответствующего армирующего элемента 30b, 30c или 30d. Дополнительно, армирующие элементы 32 могут быть размещены по существу равноудаленно между верхней и нижней частью армирующего элемента, как в армирующих элементах 30 и 30b. Однако, как проиллюстрировано на Фиг. 10с, армирующие элементы 32 могут быть размещены ближе в верхней или нижней части армирующего элемента 30с. В одном конкретном варианте выполнения, как проиллюстрировано на Фиг. 10с, ремонтный слой 30с включает два слоя 34, 36 из резины, которые соединены между собой, например, с помощью невулканизированного каучука или резинового клея. Альтернативно, ремонтный слой может включать единичный кусок резины 34 с тросами или нитями 32 корда, введенными в него вблизи верхней или нижней части резины 34.

Способ дополнительно может включать этап, на котором на шину помещают заплату 28 для закрывания каждого ремонтного армирующего элемента 30 или 32. Типично, если во время процесса ремонта формируют проем 20, то заплату 28 наносят для закрывания проема 20, а также каждого армирующего элемента 30 или 32. При необходимости для обеспечения надежного крепления на заплату и/или шину могут быть нанесены клеевые средства.

В одном конкретном варианте выполнения, как показано на Фиг. 7а, заплата 28 представляет собой неармированную заплату, которая включает первый слой резины, которая совместима с ремонтными армирующими элементами 30 или 32 и поверхностью 26 шины 10, с которыми она контактирует, вместе со вторым слоем резины, которая имеет низкую воздухопроницаемость. Такая заплата 28 рассчитана исключительно на прилипание и удержание воздуха и не должна удовлетворять дополнительным условиям в отношении конструкционного опорного материала. В еще одном варианте выполнения заплата 128 включает множество армирующих элементов 29, введенных внутрь заплаты 128.

Перед нанесением заплаты 28 область 26 около отверстия 20 может быть прошлифована и/или очищена растворителем или подвергнута вакуумной обработке для удаления любых обрывков или смазки для извлечения из формы на поверхности, к которой приклеивают заплату 28. Фиг. 6-8 иллюстрируют вариант выполнения, в котором выемки 24 сформированы во внутренней поверхности шины 10. Более конкретно, Фиг. 6 иллюстрирует внутреннюю поверхность шины 10 с прошлифованной и/или очищенной областью 26, а Фиг. 7а-7b иллюстрируют виды в перспективе внутренней поверхности шины 10 после нанесения заплаты 28 или 128. Наконец, Фиг. 8 иллюстрирует вид снаружи шины 10 после наложения заплаты 28.

Способ дополнительно может включать этап, на котором наносят материал 40 для заполнения остальной части отверстия 20 или полости 21. В общем, материал наносят для заполнения остальной части отверстия 20 на стороне шины, противоположной ремонтным армирующим элементам 30 или 32 и заплаты 28. Как было упомянуто ранее, выемки 24, ремонтные армирующие элементы 30 или 32 и заплату 28 обычно размещают на внутренней поверхности шины 10, и поэтому этап, на котором наносят материал 40, типично будут проводить с наружной стороны шины 10. Фиг. 9 иллюстрирует вид сбоку наружной части шины 10 после нанесения материала 40 заполнителя. Материал заполнителя может включать невулканизированный каучук или любой другой подходящий каучук.

Если удалением поврежденного участка формируют скорее полость 21, нежели проем 20, то, как было упомянуто ранее, способ может включать заполнение остальной части полости 21 материалом 40 заполнителя. Предполагается, что эта стадия может быть выполнена перед наложением заплаты 28 или 128 поверх ремонтных армирующих элементов 30 или 32 и остальной части полости 21 так, чтобы воздух не был захвачен под заплатой 28.

В одном конкретном варианте выполнения материал 40 заполнителя представляет собой резиновый материал 40, и резиновый материал 40 наносят до уровня окружающей области шины. После нанесения материала заполнителя его формуют для сопряжения с наружными структурными элементами шины. В еще одном дополнительном конкретном варианте выполнения один или более из материалов, используемых в представленном ремонте участка, представляет собой невулканизированный каучук. В таком варианте выполнения, по меньшей мере, часть шины, которая включает невулканизированный каучук, затем подвергают вулканизации стандартным способом в камере, в автоклаве или в споттере.

Способ дополнительно может включать этап, на котором перед позиционированием ремонтного армирующего элемента в выемке ремонтный армирующий элемент отрезают от катушки до длины (L) для укладки внутри выемки. При отрезании одного или более ремонтных армирующих элементов от катушки нет необходимости формировать выемки конкретной длины. Более того, возможность отрезать ремонтные армирующие элементы 30 данной длины позволяет пользователю быть в состоянии ремонтировать поврежденные участки различной величины без повышенных расходов или необходимости держать на складе ремонтные армирующие элементы 30 разной длины.

В то время как настоящее изобретение было описано на конкретных вариантах его осуществления, должно быть понятно, что такое описание приведено в качестве иллюстрации, а не в качестве ограничения. Поэтому объем изобретения определяется только прилагаемой формулой изобретения.