Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_11374
.pdf
Настоящее изобретение включает в себя усовершенствование конструкции и изготовления каркасов
пневматических шин, в котором значительно снижается изгиб боковины под заданной нагрузкой при низком
давлении накачки; напряжения, возникающие в части корпуса шины, непосредственно прилегающей к земле,
выгодно распределяются таким образом, чтобы отдельные корды были защищены от чрезмерного натяжения
и чрезмерного изгиба, особенно в плечевой зоне шин; благодаря чему при накачивании шин до очень низкого
давления сильные ударные нагрузки в значительной степени поглощаются шинами, что обеспечивает
комфортную езду по неровным дорогам со значительно улучшенной устойчивостью; и благодаря чему шины
не повреждаются при эксплуатации при низком давлении накачки.
В шинных каркасах, созданных с использованием данного изобретения, натяжение кордов, возникающее из-за
давления накачки, значительно снижается по той причине, что давление накачки низкое, а внутренняя
площадь поперечно-гибкой части каркаса значительно меньше, чем в шинах обычной конструкции и
соответствующего объема.
Важной целью настоящего изобретения является создание каркаса шины такой формы, которая обеспечивает
стабильную опору для колеса даже при очень низком давлении накачки и эффективно противодействует
боковым перемещениям колеса относительно шины, обеспечивая надлежащее сцепление, устранение
бокового раскачивания и легкое управление транспортным средством даже на неровных дорогах и на высоких
скоростях. Еще одной целью изобретения является создание шины, обладающей превосходными
амортизирующими свойствами благодаря тому, что большая часть ударного давления поглощается
хрустальной частью каркаса шины, и имеющей значительно меньший отскок, чем шины традиционной
конструкции, в которых большая часть нагрузки приходится на воздух внутри шины.
Еще одной целью изобретения является создание каркаса шины, конструкция которого обеспечивает
больший диапазон радиального прогиба, чем у шины обычной конструкции с тем же объемным объемом, так
что шина может эффективно поглощать удары при проезде относительно высоких неровностей или гребней
на дорожном покрытии, не повреждая каркас шины ударом о обод или резким изгибом при проезде
препятствий.
Еще одной целью изобретения является создание автомобильной шины, которая имеет значительно
большую радиальную глубину, чем шина обычной конструкции с той же номинальной грузоподъемностью, и
которая также имеет значительно большую ширину у основания, чем соответствующая шина обычной
конструкции, что обеспечивает более глубокую амортизацию и более устойчивое колесо. Еще одной целью
изобретения является создание шины, которая не только имеет широкий диапазон радиального отклонения,
но и имеет протектор, расположенный дальше, чем обод, на который установлена шина, так что относительно
жесткие внутренние части боковин шины, прилегающие к борту, расположены таким образом, чтобы
принимать удары в протекторной части шины и смягчать удар, когда шина прижата к ободу, благодаря чему
сильные ударные нагрузки поглощаются более эффективно, значительно уменьшается повреждение стенок
шины, а каркас шины становится более устойчивым к проколам.
Еще одна цель состоит в создании шины с протектором, в котором напряжения, возникающие из-за
накачивания, сбалансированы таким образом, чтобы увеличить эластичность и гибкость протектора и
плечевой зоны шины, позволяя этим участкам шины растягиваться и изгибаться обратно при проезде
неровностей дорожного покрытия без чрезмерного натяжения кордов и постоянно поддерживать
эффективное фрикционное сцепление с дорожной поверхностью, благодаря чему достигается равномерный
износ протектора и шина будет плотнее прилегать к неровностям дорожного покрытия при проезде по ним, а
также будет наноситься меньший ущерб армирующему слою ткани при проезде по острым неровностям.
-7 410,923 -S Еще одной целью изобретения является создание каркаса пневматической шины, который в
ненакачанном состоянии имеет практически прямые боковые стенки, сужающиеся от широкого основания к
более узкому протектору, и который в накачанном состоянии имеет более округлую форму в поперечном
сечении, но которому большой диаметр протектора препятствует принять округлую форму, к которой он
стремится под действием внутреннего давления воздуха, поскольку протектор подвергается окружному
сжатию и уменьшается в диаметре под действием давления накачки, но обладает достаточной жесткостью,
чтобы удерживать накачанную шину в овальной форме в поперечном сечении.
В пневматических шинах традиционной конструкции, имеющих внутреннее круглое поперечное сечение, все
внутреннее давление воздуха стремится растянуть каркас шины, чему противодействуют армирующие корды
и эластичность резины. В течение срока службы шины постоянное натяжение постепенно удлиняет корды, а
резина постепенно теряет свою эластичность, в результате чего со временем шина увеличивается в
размерах.
Одной из целей настоящего изобретения является уменьшение износа шин с течением времени, и эта цель
достигается за счет уменьшения растягивающего эффекта сжатого воздуха внутри шины путем
использования более низкого давления накачки, за счет создания шины такой формы и характеристик, при
которых меньшая часть расширяющего давления воздействует на стенки каркаса, и за счет вулканизации
шины до такой формы, что значительная часть выталкиваемого воздуха внутри шины расходуется на каркас
таким образом, что резина протекторной части шины подвергается сжатию, корды во внешней части шины
сближаются и сжимают резину между кордами, так что протектор представляет собой упругую среду,
распределяющую ударные нагрузки по значительной части каркаса шины и тем самым ограничивающую
натяжение, которому подвергаются отдельные корды в процессе эксплуатации.
Еще одной целью изобретения является создание каркаса шины, конструкция которого предусматривает, что
зона максимального изгиба в гибких боковых стенках расположена снаружи от участка максимальной ширины,
так что внутренние части боковых стенок каркаса шины удерживаются в почти вертикальном положении при
деформации протектора под нагрузкой, благодаря чему поперечная жесткость каркаса сохраняется при
деформации протектора под нагрузкой, и в условиях экстремальной деформации часть протектора
перемещается вниз между почти вертикальными боковыми стенками и входит в зацепление с бортом, так что
относительно жесткие части борта и протектор каркаса шины образуют амортизирующую арку, которая
поглощает удары необычных нагрузок, достаточных для полного разрушения шины.
Стабильность, податливость, а также амортизирующие и цепкие характеристики современных шин.
Изобретение значительно снижает опасность при движении на высоких скоростях по крутым поворотам и
неровным дорогам, а также значительно уменьшает боковое скольжение и смещение вперед колес,
заблокированных тормозами автомобиля.
В соответствии с данным изобретением предлагается каркас пневматической шины большого объема низкого
давления типа 8 (с практически нерастяжимыми бортами, поперечно изогнутой относительно жесткой
эластичной частью протектора и гибкими боковыми стенками между бортами и частью протектора), который
имеет радиальную глубину 85 и основание, значительно шире, чем часть протектора, и отлит и
вулканизирован таким образом, что, когда шина установлена на обод и не накачана, внешний диаметр
протектора значительно превышает внешний диаметр, который имел бы протектор, если бы шина была
придана круглой формы в поперечном сечении внутренним давлением воздуха, при этом боковые стенки
ненакачанной шины практически прямые в осевых плоскостях и сужающиеся от основания к протектору, при
этом указанная шина, накачанная до рабочего давления, удерживается в радиально вытянутой овальной
форме в поперечном сечении своим жестким эластичным протектором увеличенного размера, который
расположен по окружности. Сжимаемая поверхность, достаточно устойчивая к окружному сжатию и
поперечному сплющиванию, чтобы удерживать каркас в поперечном сечении в целом в овальной форме в
ненакачанном состоянии, при этом внутренняя часть протектора накачанной шины изогнута поперечно
радиусом 1a меньше того, к которому шина прижимается внутренним давлением воздуха, а боковые стенки
110 каркаса шины имеют срединные участки значительной ширины, которые являются тонкими и гибкими, и в
которых происходит практически весь изгиб, вызванный нагрузками и ударными воздействиями. 115 В
соответствии с еще одной особенностью изобретения предусмотрено усовершенствованное обтекаемое
колесо для использования с усовершенствованным каркасом пневматической шины, которое имеет корпус,
поддерживающий 12 (поверхность шины), снабженный внутренней и внешней поверхностями, имеющими
форму продолжения боковых стенок накачанной шины.
Для того чтобы данное изобретение было ясно понято и легко реализовано, оно будет подробно описано со
ссылкой на прилагаемые чертежи, иллюстрирующие, в качестве примера, несколько вариантов
осуществления изобретения, в которых: 130 ( 4 ' 410, Рис. 1 — поперечное сечение шины, пригодной для
использования в самолетах, показывающее ее установленной на одном из типов ступичных элементов,
которые могут использоваться в связи с ней; Рис. 2 — схематическое изображение, показывающее
сплошными линиями поперечное сечение, в которое отлита шина, имеющая характеристики, показанные на
Рис. 1, и пунктирными линиями — форму при установке на ступичный элемент, в ненакачанном состоянии,
форму при накачанном состоянии и форму, которую принимает контактирующая с дорогой часть шины под
нагрузкой; Рис. 3 — поперечное сечение модифицированной формы шины, пригодной для использования в
самолетах, показывающее сплошными линиями поперечное сечение каркаса шины в отлитом виде и
пунктирными линиями — форму каркаса шины в отлитом состоянии ненакачанная и установленная на ступице
колеса, а также пунктирными линиями показан накачанный контур каркаса шины, причем диаметр борта
каркаса пропорционально совпадает с диаметром борта обтекателя шины, показанного на рисунке 1; рисунок
4 представляет собой фрагментарный поперечный разрез протекторной части модифицированной формы
каркаса шины, пригодной для использования в самолетах, и иллюстрирует модифицированную форму
средств поперечного упрочнения для протекторной части; рисунок 5 представляет собой схематическое
изображение, показывающее форму контактной поверхности с дорогой в уменьшенном размере для каркасов
шин общего характера, показанных на рисунках с 1 по 4 включительно; рисунок 6 представляет собой
поперечный разрез каркаса шины и колесного узла, показывающий дальнейшую модификацию изобретения;
рисунок 7 представляет собой поперечный разрез элемента шины и колеса, пригодного для использования в
связи с автотранспортными средствами и подобными устройствами; рисунок 8 представляет собой
полноразмерный поперечный разрез каркаса шины, показанного на рисунке 7, иллюстрирующий форму
вулканизации обтекателя шины. Надутая форма и нагруженный контур; Рисунок 9 представляет собой
схематическое изображение в уменьшенном размере контура каркаса шины, показанного на Рисунке 7, в
ненакачанном, накачанном состоянии и под различными нагрузками; Рисунок 10 представляет собой
схематическое изображение в уменьшенном размере, показывающее зоны контакта каркаса с дорогой,
показанного на Рисунке 7, при различных нагрузках:
Рисунок 11 представляет собой фрагментарное изображение, показывающее наложенные друг на друга слои
армирующих кордов и их относительное угловое положение в различных частях каркаса шины; Рисунок 12
представляет собой схематическое изображение шины с частью, контактирующей с землей,
деформированной под действием нагрузки, и иллюстрирует, как расположение кордов в каркасе препятствует
боковому отклонению радиально внутренних частей боковых стенок; Рисунок 13 показывает одну из форм, в
которую может быть отлита автомобильная шина; Рисунок 14 представляет собой полноразмерный
поперечный разрез каркаса шины, воплощающего изобретение и поперечно упрочненного с помощью полос
кордовой ткани различной ширины, нанесенных внутри каркаса; Рисунок 15 представляет собой
полноразмерный поперечный разрез дальнейшей модификации каркаса шины, воплощающей изобретение;
Рисунок 16 представляет собой полноразмерный поперечный разрез дополнительной модификации
изобретения № 80, демонстрирующий использование полос кордовой ткани различной ширины,
расположенных между слоями каркаса в зоне протектора, а также применение кольцевого резинового
арочного элемента для повышения предела текучести № 85.
Поперечное упрочнение протекторной части каркаса шины.
Пневматическая шина, описанная в настоящем изобретении, пригодна для использования как в авиации, так и
в транспортных средствах, и многие из ее общих характеристик в значительной степени совпадают.
Каркас шины, описанный в настоящем изобретении, в целом по сравнению с обычными шинами-баллонами
того же общего диаметра 95 и предназначенными для перевозки соответствующей нагрузки, характеризуется
тем, что он имеет большую радиальную глубину и меньший диаметр борта, большую вместимость воздуха,
более низкое рабочее давление накачки, широкое основание 10 O и протектор, значительно уже основания,
при этом внутренняя часть протектора имеет малый радиус кривизны в поперечном сечении, когда шина не
накачана 105. Каркас шины, описанный в настоящем изобретении, вулканизирован таким образом, что в
ненакачанном состоянии и установленный на ободе, шина имеет в поперечном сечении в целом треугольную
форму, сужающуюся от широко расположенных бортов или от близко расположенных к бортам до более
узкого протектора, который поперечно изогнут на радиусе, малом по сравнению с радиусом кривизны боковых
стенок при накачивании и значительно меньшем, чем половина расстояния между бортами. При накачивании
внешнее давление на боковые стенки втягивает протектор внутрь, уменьшая его диаметр и располагая шина
под окружным сжатием 120. По мере увеличения внутреннего давления шина постепенно приближается к
округлой форме, но сохраняет овальную форму поперечного сечения благодаря жесткому протектору. Шина
установлена на широком ободе, и ее основание шире, чем протектор. Боковые стенки имеют участки,
прилегающие к протектору и борту, жесткость которых постепенно увеличивается по направлению к
протектору и к борту, причем более жесткая часть боковых стенок, прилегающая к борту, 130 410,92 Рисунок 4
чертежей. Эти слои также имеют большую толщину резины 7 между ними, чем используется в боковинах.
Надутый корпус имеет наибольшую осевую ширину 70, практически поперек шариков 23, которые
предпочтительно снабжены относительно нерастяжимыми сердечниками из стальной проволоки 29. Носок и
пятка 30 и 31, соответственно, сердечников из 75 шариков предпочтительно имеют гибкую структуру.
Легко сжимаемый материал = заготовка, а пяточная часть 31 каждого борта имеет в целом форму буквы «О»,
с выступающим плечом 32, образованным как продолжение 80 боковой стенки заготовки, которая входит в
зацепление с краем обода 33, препятствует движению наружу части боковой стенки непосредственно над
бортом и обеспечивает уплотнение, предотвращая попадание грязи и влаги 85 к бортам. Это выступающее
плечо 32 также служит для обтекания поверхности корпуса относительно поверхности ступицы.
Каркас А, описанный ранее, имеет боковые стенки 22, расходящиеся на 90 градусов по направлению к бортам
23, и иногда вулканизируется в этой форме, хотя предпочтительнее вулканизировать каркас шины в форму,
показанную сплошной линией 34 на рисунке 2. Для каждой вулканизированной формы шина обычно
принимает треугольную форму, подобную показанной пунктирной линией 35 на рисунке 2, когда она
установлена на ступице B и внутреннее давление воздуха сбрасывается. Приблизительные контуры
накачанной и нагруженной шины показаны пунктирными контурными линиями 36 и 37 соответственно.
Преимущество вулканизации каркаса в форму 34, показанную сплошной линией на рисунке 2, с относительно
близко расположенными бортами по сравнению с положением бортов при установке, заключается в том, что
на ткань каркаса оказывается существенное натяжение, когда шина установлена на ступице B и до ее
накачивания, и что каркас сильнее сопротивляется выпячиванию наружу вблизи бортов. Кроме того, блоки
ipold имеют меньшую глубину, что позволяет добиться определенной экономии при производстве, корпус Th B
A; Вследствие своей треугольной формы, шина существенно уменьшает диаметр в средней зоне протектора
при накачивании, как показано контурной линией 36 на рисунке 2. Внутреннее давление накачивания,
действующее на гибкие боковые стенки, выгибает их наружу и заставляет оказывать боковое и внутреннее
натяжение на протектор, что увеличивает радиус кривизны протектора и уменьшает его диаметр, в результате
чего средняя часть протектора подвергается как окружному, так и осевому сжатию. Значительное утолщение
шины, расположенной почти в вертикальном положении при накачивании, препятствует движению боковых
стенок наружу, допуская лишь небольшое выпячивание наружу при накачивании, а также эффективно
препятствуя боковому смещению протектора относительно основания шины. Таким образом, шина образует
очень стабильную опору для колеса даже при низком давлении накачивания. что колесо удерживается от
бокового смещения относительно протектора шины.
Обращаясь к прилагаемым чертежам, на которых одинаковые номера обозначают одинаковые детали на всех
видах, и в частности к конструкции каркаса шины, показанной на рисунке 1, которая иллюстрирует
конструкцию, подходящую для использования в авиации, каркас шины А может быть изготовлен из любого
желаемого количества слоев кордовой ткани 20, расположенных таким образом, что корды проходят по
диагонали от борта к борту, а корды последовательных слоев пересекаются друг с другом обычным образом.
Между слоями в зоне протектора 21 находится больший слой резины, чем на боковых стенках 22 каркаса. Это
более наглядно показано на четырехслойной шине, изображенной на рисунке 2. Хотя этот каркас шины имеет
несколько иные размеры, чем каркас, показанный на рисунке 1, в остальном он имеет ту же конструкцию и
будет в целом упоминаться в связи с описанием конструкции, показанной на рисунке 1. Каркас А имеет
относительно узкую часть протектора 21 и относительно длинные боковые стенки 22, которые расходятся от
Протектор 21 направлен к бортам шины 23; Протектор 21 каркаса авиационной шины имеет толщину в
средней зоне, которая существенно превышает толщину боковых стенок 22 за счет увеличения толщины
резины 24 между слоями корда 20 и за счет подходящего протекторного материала, нанесенного снаружи
кордовой ткани. Протектор также может быть дополнительно утолщен путем вулканизации относительно
толстого окружного слоя резинового материала 25, такого как более устойчивая к сжатию резина, внутри
каркаса в средней зоне, как показано на рисунке 3. Протектор 21 также может быть утолщен и поперечно
упрочнен путем использования одной или нескольких подходящих узких полос кордовой ткани 26, 27 и 28 в
его средней части, как показано на увеличенном фрагменте на рисунке 4, или путем перекрытия слоев ткани в
зоне протектора.
Упрочняющие полосы могут иметь корды, проходящие по диагонали или поперечно через протекторную
часть, и предпочтительно имеют разную ширину, как показано на рисунке 410 j 92 u$. Покрытие,
расположенное над протекторной частью, увеличивает сопротивление протекторной части окружному сжатию
и ограничивает сжатие протектора под действием давления накачки, так что внешний диаметр накачанного
каркаса шины остается значительно больше, чем был бы, если бы покрытие имело круглое поперечное
сечение. Увеличенный протектор вместе с широко расположенными бортами шины 23 приводит к тому, что
каркас принимает в целом дельтовидную овальную форму в поперечном сечении при накачивании.
Утолщенная часть протектора, сжатая по окружности под действием внутреннего давления воздуха при
накачивании, эффективно укрепляет каркас и служит жестким упругим несущим элементом, через который
значительная часть нагрузок, воздействующих на каркас во время эксплуатации, передается по окружности на
участки каркаса в дополнение к тому участку, который непосредственно находится над зоной соприкосновения
с дорожным полотном, 2 расширяющиеся участки протектора на противоположных сторонах зоны
соприкосновения с грунтом.
и подвергание боковых стенок дополнительному натяжению, в результате чего значительная часть
приложенных нагрузок воспринимается конструкцией каркаса. Таким образом, уменьшается прогиб каркаса
под нагрузкой, каркас может выдерживать большую нагрузку при заданном давлении накачки, и для шины с
заданной грузоподъемностью требуется меньшее давление накачки.
В целом дельтовидная овальная форма каркаса А, в отличие от обычных авиационных шин типа «пончик»,
обеспечивает обтекаемый эффект, который значительно снижает сопротивление воздуха.
Как будет отмечено позже, эта оптимизация применяется и в конструкции колесного узла.
Когда авиационная шина этого типа находится в эксплуатации и принимает на себя часть веса самолета, она
принимает форму в области контакта с землей, несколько похожую на форму, показанную в уменьшенном
размере контурными линиями 38 и 39 на рисунке 5. Очевидно, что вокруг зоны контакта образуется вытянутая
овальная область, которая расширяется в поперечном и продольном направлениях по мере увеличения
нагрузки. Относительно узкая центральная часть протектора 21 каркаса передает значительную часть
поддерживаемого веса по окружности, а участки, прилегающие к центральной части протектора, также
увеличивают площадь контакта с землей с увеличением деформации и, таким образом, поглощают удар при
посадке с минимальным отскоком и толчком.
Относительно низкое давление воздуха и относительно большой объемный расход воздуха, относительно
большая радиальная глубина шины и сжатое состояние протектора способствуют увеличению диапазона
деформации, существенному снижению отскока и повышению несущей способности, что дает очевидные
преимущества. На воздушной 70-градусной плоскостной шине, показанной на рисунке 2, внешняя радиальная
глубина каркаса шины составляет около 6 дюймов над основанием борта, радиус основания борта составляет
около 6 дюймов, а внешние поверхности бортов расположены на расстоянии около 71 дюйма друг от друга
при установке на обод.
Показанный на рисунке 3 каркас шины имеет практически те же пропорциональные размеры, что и каркас
шины, показанный на рисунках 1 и 2. Этот каркас отличается от каркаса, показанного на рисунках 1 и 2, тем,
что включает в себя кольцевой резиновый арочный элемент 25, который вулканизирован в носовую или
протекторную часть 21 каркаса. Кроме того, каркас вулканизирован до общей формы 40, показанной
сплошной линией на рисунке 3, при этом борта 23 расположены несколько ближе друг к другу, чем когда шина
установлена на обод, для которого она предназначена. Пунктирная линия 41 каркаса показывает его
состояние в ненакачанном состоянии и установленным на ступице B, а пунктирная линия 42 показывает его
приблизительный накачанный контур 95. Кольцевой резиновый арочный элемент 25 имеет сужающиеся
концевые участки 43, которые простираются на значительное расстояние вдоль внутренней стороны каркаса
шины, так что резиновый арочный элемент не оторвется от каркаса шины по краям арки. Когда шина
накачана, этот резиновый арочный элемент выполняет очень важную функцию в связи с каркасами шин,
воплощающими изобретение. Во-первых, он помогает предотвратить окружное сжатие или уменьшение
размеров протекторной части 21 шины, а также способствует поддержанию более полного контакта с
поверхностью 110 всей деформированной части каркаса, когда каркас находится под нагрузкой.
Дополнительная функция этой резиновой вставки заключается в предотвращении расслоения плечевых
частей каркаса шины при накачивании шины 115 и в распределении нагрузки от деформированной области
каркаса на остальную часть конструкции каркаса. Она также придает шине несколько более обтекаемую
форму, чем это происходит при использовании каркасов 120 без этой арочной резиновой вставки.
В ранее предложенных шинах низкого давления для использования в авиации центральная часть,
контактирующая с землей, имеет тенденцию к изгибанию вверх, тем самым уменьшая эффективную площадь
контакта с землей и создавая большее контактное давление вдоль краев или плеч контактной зоны, чем
вдоль средней части бортов шины. 410,923 бортов могут быть использованы для обеспечения герметичности.
Для обеспечения герметичности можно использовать любой подходящий клей. При желании,
герметизирующий борт 57 ступицы может быть сформирован на внешнем удерживающем кольце борта 58, в
этом случае на внешней поверхности бортов шины образуется соответствующий слой мягкой резины. Это
очевидное изменение, которое не показано.
Описанные выше каркасы шин, согласно пункту 75, специально адаптированы для использования в авиации.
Однако тот же самый тип шины также подходит для использования в автомобилях с некоторыми
необходимыми модификациями. Один из таких каркасов шины C и подходящий обод и крепление колеса D
показаны на рисунках 7 и 8. Поскольку шина автомобиля находится в постоянном контакте с землей и
постоянно подвергается ударам от дороги, предпочтительно формировать каркас, показанный на рисунках 4 и
5, с протекторной частью 70, которая значительно тяжелее и толще, чем протекторная часть ранее описанной
авиационной шины, и сконструирована таким образом, что она становится практически плоской при
накачивании каркаса.
Кроме того, протекторная часть 70 имеет несколько большую ширину, чем соответствующая часть ранее
описанной авиационной шины, но предпочтительно никогда не имеет поперечной ширины, превышающей
расстояние между внешними поверхностями бортов 71. Внутренняя поверхность каркаса шины C, как и у
авиационной шины A, показанной на рисунке 3, также предпочтительно снабжена кольцевым слоем
эластичной резины 72, вулканизированной на ней, которая усиливает срединную зону каркаса, обеспечивает
сопротивление силе внутреннего давления воздуха, стремящегося сгладить поперечную кривизну за счет
кольцевого сжатия протектора, и способствует передаче значительной части нагрузки на конструкцию
каркаса, особенно после того, как протектор каркаса несколько изношен.
Резиновый слой 72 предпочтительно сливается с внутренними сторонами боковых стенок 73 в точках,
значительно выходящих за пределы плеч протекторной части 70, как показано на рисунке 7 и 8. Резиновый
слой 72, кроме того, способствует поддержанию поперечной жесткости и несущей способности протекторной
части даже после значительного износа протектора. Сжатый по окружности протектор вместе с треугольной
формой шины при установке на обод и в ненакачанном состоянии обеспечивает шине амортизирующее
действие, которое существенно уменьшает отскок после деформации каркаса под действием
кратковременной нагрузки.
Изменение поперечной кривизны протектора от круглой формы в ненакачанном состоянии до практически
плоской зоны в накачанном состоянии происходит тогда, когда в шине, созданной по настоящему
изобретению, эта тенденция в значительной степени устраняется благодаря жесткости протектора,
обусловленной его сжатием.
-5 Станет очевидно, что шина такой формы, помимо преимуществ обтекаемой формы, будет оказывать
гораздо меньшее сопротивление воздуха, чем ранее использовавшиеся шины, при складывании в крыло или
фюзеляж самолета с убирающимся шасси.
На рисунке 1 показан один из подходящих типов крепления колеса B для описанного выше каркаса шины A.
Это крепление в основном выполнено из легких металлических штампованных деталей, расположенных
таким образом, чтобы обеспечить очень жесткую конструкцию.
Колесо малого диаметра B имеет провисающий центральный обод 43, который облегчает установку шины на
колесо и существенно увеличивает воздушное пространство внутри шины, улучшая амортизацию.
Эффект обтекаемости, достигаемый за счет параболической формы поперечного сечения каркаса,
дополнительно обеспечивается за счет наличия выпуклых наружу обтекателей, крышек или дисков 46 и 47
соответственно, расположенных на противоположных сторонах колеса и образующих изогнутые поверхности,
которые непрерывно переходят в боковины шины 22.
Каждая из обтекаемых пластин герметизируется резиновыми кромками 48, которые соединяются с фланцем
49 обода. Обтекаемая пластина тормозной системы 46 имеет часть 50, которая крепится к колесу и
герметизируется с частью обтекаемой пластины 51, которая крепится к тормозной пластине момента 52.
Подходящий конус 53 помогает снизить сопротивление воздуха оси 54.
На рисунке 6 показана дополнительная модификация обтекателя шины для использования в самолетах,
воплощающая изобретение. В ранее описанных конструкциях каркаса для накачивания использовались
внутренние камеры 55, тогда как в конструкции, показанной на рисунке 6, внутренняя камера не требуется, что
приводит к экономии веса. Внутренняя поверхность каждой из бортовых частей 56 каркаса имеет слой мягкой
резины, который контактирует с бортом 57 соответствующего внутреннего фланца ступицы, удерживающего
борт. Наружные бортовые кольца 58 зажимаются к бортам шины соответствующими выступами 59.
Противоположно конусная конструкция этого колесного узла обеспечивает очень прочную и легкую
конструкцию колеса и шины. Подходящая обтекаемая пластина 60, которая удерживается на месте защелкой
4; пружины 61, и обтекаемая пластина 62, которая удерживается на месте защелкой 63 или другим
подходящим способом, служат для обтекания колесного узла и шины.
Относительно низкое используемое давление воздуха позволяет герметизировать каркас шины вокруг формы
протектора 4110,923 8 419 ó 923, а сжатие резины протектора значительно снижает быстрый износ плечевых
зон шины, вызванный трением о плечи, характерным для шин низкого давления с поперечно закругленными
поверхностями протектора. Это свойство повышенного износа особенно характерно для каркасов шин, в
которых используется поперечно изогнутое кольцевое тело из резины 72 для сопротивления тяговому
расхождению ножек дуги при накачивании шины, и это относится не только к показанным здесь шинам, но и к
другим типам шин низкого давления. В шинах низкого давления с поперечно закругленными протекторами
разница радиусов между плечевыми зонами протектора и средней зоной протектора в накачанной шине
приводит к тому, что плечевые зоны «извиваются» или тянутся по земле под действием сил, действующих на
резину протектора на участке дороги. контакт, и считается, что именно это действие приводит к быстрому
износу плечевой зоны, характерному для шин низкого давления.
Боковые стенки 73 образованы наложенными друг на друга слоями кордовой ткани 74, имеют относительно
большую длину и расходятся от утолщенной части протектора 70 к бортам 71, которые снабжены
относительно нерастяжимыми сердечниками 75 из стальной проволоки или другого подходящего материала.
Борта шины 71 по контуру похожи на обычные прямые боковые борта, но их основания 76 предпочтительно
выполнены так, чтобы располагаться на конических поверхностях, которые сходятся внутрь под углом,
практически таким же или немного большим, чем часть обода, прилегающая к фланцам крепления головки,
так что, когда борта выталкиваются наружу к фланцам обода под давлением накачки, основания бортов будут
плотно прилегать к основанию обода, которое предпочтительно имеет наклон около семи с половиной
градусов. Наложенные друг на друга слои кордовой ткани 74 имеют более толстые слои резины 77 между
ними над частью протектора, чем в боковой стенке.
На рисунке 8 особенно заметно, что толщина протекторного слоя, покрывающего слой материала, в
срединной плоскости несколько меньше, чем в плечевых зонах. Боковые поверхности плечевых зон
протектора практически перпендикулярны оси шины, когда она не накачана, а части протекторного слоя,
образующие плечевые зоны, переходят в боковину практически по тем же окружным линиям, что и боковые
кромки внутренней части резиновой рамы 72, обеспечивая таким образом относительно толстую и жесткую
часть протектора, которая является эластичной и сжимаемой, но устойчивой к боковому изгибу 4 и окружному
сжатию.
Для улучшения внешнего вида корпуса и защиты от истирания боковых стенок о бордюры и тому подобное на
наружных поверхностях боковых стенок могут быть сформированы соответствующие кольцевые ребра или
гофры 78.
Покрытие шины C, как и авиационное покрытие A, вулканизируется до такой формы, что при установке на
обод оно принимает в целом треугольную форму 75. Форма покрытия шины C в ненакачанном состоянии,
установленного на обод, показана на сплошном линейном рисунке S. Следует отметить, что покрытие шины
C, установленное на обод и ненакачанное, имеет максимальную осевую ширину 80, в основном поперек
бортов 71.
Накачивание каркаса до необходимого давления приводит к тому, что боковые стенки 73 слегка выгибаются
наружу за плоскости 85 бортов, чтобы защитить фланцы обода от ударов о бордюры, но внутренние части
боковых стенок под давлением накачки располагаются под относительно небольшим углом к вертикали,
чтобы эффективно противостоять сжатию шины о фланцы обода, как будет более подробно объяснено ниже.
Внутреннее давление воздуха, действующее через гибкие боковые стенки 73, оказывает боковое и
внутреннее 95 натяжение на протекторную часть, что уменьшает поперечную кривизну протектора, а также
уменьшает его диаметр, сжимая резину протектора как по оси, так и по окружности. Накачанный контур 100
каркаса шины показан пунктирными линиями на рисунке 8. Как показано на рисунках 7 и 8, внутренние части
боковых стенок, прилегающие к бортам шины, расположены почти в плоскостях, перпендикулярных оси 105
шины, когда шина накачана. Расстояние между Размеры внутренних боковых стенок 79, которые расходятся
наружу под небольшим углом, в некоторой степени зависят от радиальной глубины каркаса и давления
накачки, для которого предназначена шина, но в конкретном каркасе, выбранном для этой демонстрации, эти
участки составляют от одной трети до половины.
Радиальная глубина каркаса 115. Благодаря сопротивлению усиленной и утолщенной части протектора
боковому изгибу и окружному сжатию, а также благодаря расходящимся боковым стенкам и широко
расположенным бортам, каркас 120 не может при накачивании принять обычную круглую форму поперечного
сечения, к которой его стремится внутреннее давление воздуха.
Шина C, благодаря своей широкой основе 125 и более узкому протектору, обладает высокой устойчивостью,
обеспечивая эффективное сопротивление боковым нагрузкам, стремящимся сместить колесо вдоль оси
относительно той части протектора, которая соприкасается с землей. 130 410,923 Может быть использовано
столько слоев армирующей ткани, сколько необходимо. Для иллюстрации на рисунке 7 показана
четырехслойная шина, в которой четыре слоя армирующей ткани 74 расположены от борта до борта. Два
внутренних слоя проходят вокруг бортового кольца и имеют концы, которые выступают наружу на небольшое
расстояние с внешней стороны самого внешнего слоя. Предпочтительно также используются одна или
несколько обычных откидных полосок, которые выступают наружу по боковым стенкам шины на большее
расстояние, чем концы слоев. 74 Подходящие откидные полоски также используются на внешней и нижней
поверхностях бортов. Откидные полоски служат для придания жесткости частям боковых стенок,
прилегающим к бортам, и концам армирующей ткани. Слои и концы боковых полос расположены в шахматном
порядке, так что в боковых стенках образуется упрочненная зона борта 80, гибкость которой постепенно
уменьшается по направлению к бортам. Внешние участки 81 боковых стенок имеют постепенно
увеличивающуюся толщину и постепенно уменьшающуюся гибкость по направлению к протектору. Между
относительно жесткими внутренними и внешними участками 80 и 81 боковых стенок находится относительно
тонкий участок 82, усиленный только непрерывными по окружности слоями кордовой ткани. Участки 82
боковых стенок обладают наибольшей гибкостью и обеспечивают зоны максимального изгиба на
значительном расстоянии от основания каркаса шины. Относительно жесткие внутренние участки боковых
стенок сходятся наружу от основания шины, когда шина не накачана, и смещаются под небольшим углом
относительно вертикального положения под действием внутреннего давления воздуха.
Пунктирные линии с 83 по 87 включительно на рисунках 8 и 9 показывают приблизительные контуры каркаса
шины для нагрузок 800, 950, 1300, 2000 и 2500 фунтов соответственно. Эти контуры показывают способность
шины выдерживать чрезвычайно большие перегрузки без резкого изгиба боковин и при давлении накачки
около 14 фунтов на квадратный дюйм.
Шина, описанная в настоящем изобретении, при использовании на автомобилях имеет внешний диаметр в
накачанном состоянии, который практически совпадает с диаметром пневматических шин, являющихся
стандартным оборудованием для данного автомобиля. Ввиду большей радиальной глубины шин, описанных в
настоящем изобретении, по сравнению с обычными шинами с шаровым подшипником, для них требуются
колеса меньшего диаметра. Соотношение радиальной глубины каркаса к ширине борта или ширине
основания шины имеет важное значение, поскольку глубина каркаса определяет эффективный диапазон
прогиба, а соотношение ширины основания шины к ее радиальной глубине является важным фактором в
контроле бокового прогиба боковых стенок.
Ширина основания каркаса шины должна быть приблизительно равна максимальной ширине каркаса в
накачанном состоянии, так чтобы боковые стенки располагались таким образом, чтобы их основная часть
сужалась к протектору, благодаря чему шина обеспечивала бы стабильную опору для колеса и эффективно
противодействовала бы боковым нагрузкам, стремящимся сместить колесо вбок относительно протектора
шины.
Было установлено, что наилучшие характеристики достигаются, когда внутренняя радиальная глубина борта
шины составляет менее 80, что практически равно внешней ширине его основания. Соотношение радиальной
глубины шины к радиусу борта в значительной степени определяется стандартами диаметра шин и
тормозных барабанов, установленными автопроизводителями.
При диаметре колеса, достаточном для установки стандартных тормозных барабанов, удовлетворительный
объемный объем воздуха и диапазон прогиба достигаются, когда радиальная глубина шины примерно равна
радиусу борта. Следует понимать, что вариации в размерах автомобильных колес могут быть результатом
вариаций в вышеупомянутых стандартах. Однако соотношение глубины каркаса к его ширине основания
будет сохраняться, в то время как соотношение радиальной глубины шины к радиусу борта может в некоторой
степени изменяться, если изменятся диаметры тормозного барабана и протектора. Для заданного диаметра
протектора следует понимать, что если соотношение глубины к ширине сохраняется, шины будут постепенно
уменьшаться в размерах с увеличением радиуса борта, поскольку потребуется сузить основание и уменьшить
глубину, чтобы сохранить желаемый угол устойчивости и характеристики прогиба каркаса. Однако
максимальный размер шины желателен в силу большей емкости воздуха и большего диапазона прогиба.
Крайне важно, чтобы ширина протектора не превышала Ширина протектора должна быть больше ширины
основания шины, чтобы обеспечить устойчивость и ограничить боковое отклонение боковых стенок.
Протектор должен иметь достаточную ширину для обеспечения достаточного контакта с дорогой для
эффективного сцепления и надлежащей грузоподъемности. В настоящее время считается, что ширина
протектора для шины наземного транспортного средства должна быть не менее 35% от ширины обода между
бортами и не более 90% от ширины обода для удовлетворительной работы.
Расположение армирующих кордов в каркасе шины, изготовленном в соответствии с настоящим
изобретением и имеющем пропорции размеров, аналогичные показанным здесь шинам 130 1 O 410,923,
существенно способствует ограничению бокового расширения боковых стенок, прилегающих к протектору, и
благоприятным характеристикам деформации каркаса, поскольку они служат для придания жесткости
внутренним частям боковых стенок. Как показано на рисунке 11, угловатость отдельных кордов относительно
радиусов увеличивается от борта к плечевой части шины, и, учитывая, что окружность борта составляет лишь
немногим более половины окружности плечевой части, корды располагаются гораздо плотнее у борта и
придают большую жесткость боковым частям боковых стенок, позволяя внутренним частям боковых стенок
более эффективно противостоять боковому прогибу из-за внутреннего давления.
Как показано на рисунке 12, часть шины, контактирующая с дорожной поверхностью, несколько сплющена, что
снижает натяжение армирующих кордов, пересекающих сплющенную часть протектора, так что боковые
стенки по обе стороны от сплющенной части будут отклоняться вбок под действием внутреннего давления
воздуха, образуя выпуклость. Сплющивание сжатого резинового протектора вызывает удлинение протектора
вперед и назад относительно сплющенной части, как показано в преувеличенной форме в точках a и b на
рисунке 12, создавая дополнительное натяжение кордов 88 и 89, которые простираются от расширенных
частей a и b до части борта, радиально выровненной со сплющенной частью, так что корды 88 и 89 служат
для удержания внутренних частей боковых стенок в их почти вертикальном положении и ограничивают
основную зону изгиба областью около плеч шины. Эффективность кордов в сдерживании бокового
отклонения внутренних частей боковых стенок в значительной степени обусловлена их почти вертикальным
положением. Эти боковые стенки, а также относительный диаметр борта и расстояние между бортами,
поскольку образование существенного внешнего выпячивания в вертикально расположенных внутренних
частях боковых стенок потребовало бы внешнего воздействия, достаточного для чрезмерного растяжения
кордов. Повреждение кордового усиления при чрезмерных ударах предотвращается благодаря тому, что
натяжение кордов 88 и 89 постепенно снижается по мере увеличения прогиба протектора. По мере
дальнейшего прогиба шины под действием увеличенной нагрузки, увеличенный прогиб протектора
постепенно ослабляет корды, и треугольная область боковой гибкости между противоположно
расположенными кордами 88 и 89 постепенно увеличивается, так что боковые стенки достаточно изгибаются,
чтобы позволить движение протектора внутрь без чрезмерного натяжения каких-либо кордов. Сопротивление
боковому выпячиванию, обеспечиваемое армирующими кордами, служит для поддержания зоны
максимального изгиба в боковых стенках, обращенных наружу, той части шины, которая имеет максимальную
ширину 70, когда шина Накачанная шина защищает внутренние части боковой стенки от износа из-за
чрезмерного изгиба, а также от ушибов и порезов, например, вызванных ударами о фланцы обода 75. Как
показано на рисунке 9, корпус C в ненакачанном состоянии имеет внешний контур, обозначенный сплошной
линией 90, а в накачанном состоянии принимает контур, обозначенный пунктирной линией 91. Сгиб C при
нормальных условиях нагрузки 80 принимает форму, показанную пунктирной линией контура 83 на рисунке 9.
Закругленная часть протектора 70 выравнивается и по всей своей ширине соприкасается с землей 85. Части
79 боковых стенок, прилегающие к бортам, из-за своей жесткости отклоняются наружу лишь незначительно и
сохраняют свое в целом радиальное положение. Промежуточные части 82 боковых стенок, из-за внешнего
давления относительно жестких внешних частей 81 боковых стенок, которые переходят в протектор,
выгибаются в боковом направлении в большей степени.
Площадь контакта с землей для каркаса шины 95, нагруженного до размеров, показанных контурной линией
83 на рисунках 8 и 9, обозначена на рисунке 10 прямыми пунктирными линиями 92, которые представляют
собой линии контакта боковых кромок протектора, и 100 пунктирными линиями 93 на концах зоны контакта.
Соседние файлы в папке патенты