Всесезонная пневматическая шина автомобильного колеса

Изобретение относится к области автомобилестроения, в частности к конструкции пневматических шипованных шин автомобильных колес, предназначенных для эксплуатации в различных погодных и/или дорожных условиях. Пневматическая шипованная шина выполнена с возможностью изменения характера опорной площади беговой дорожки путем изменения внутреннего рабочего давления, в которой шипы установлены по краям беговой дорожки протектора в один ряд в каждом ряду плечевых шашек протектора. При пониженном рабочем давлении в шине на 0,03 МПа относительно среднего уровня номинального давления шипы находятся в зоне контакта беговой дорожки протектора с дорожным покрытием и входят в зацепление с ним. При создании внутри шины повышенного рабочего давления на 0,03 МПа от среднего уровня номинального давления характер опорной площади беговой дорожки изменяется, и шипы выведены из зоны контакта с дорогой. Достигается надежность сцепления беговой дорожки шины с поверхностью дороги в любых погодных условиях, безопасность и эффективность шин как в зимних, так и в летних условиях эксплуатации. 2 ил.

 

Изобретение относится к области автомобилестроения, в частности, к конструкции пневматических шипованных шин автомобильных колес, предназначенных для эксплуатации в различных погодных и/или дорожных условиях.

Известны пневматические шипованные шины, конструкции которых направлены на решение задачи обеспечения надежного сцепления автомобильных колес с дорогой при любых изменениях погодных и/или дорожных условий за счет выполнения в них шипов выдвигающимися из протектора шины или убирающимися внутрь протектора.

Так известна шина (RU №2403151, 2010 г.), в которой каждый шип установлен внутри корпуса, имеющего эластомерный отсек и пружину, взаимодействующую с эластомером, содержащим, например, воду, которая должна, застывая при отрицательной температуре окружающей среды и расширяясь, воздействовать на тыльную сторону шипа, выдвигая его наружу для взаимодействия с дорогой. В случае же положительных температур окружающей среды имеет место обратный эффект, и шипы выходят из зацепления с дорогой, углубляясь внутрь протектора.

Используемый в этом аналоге принцип регулирования положения шипа недостаточно надежен, поскольку при работающей шине температура воды может существенно отличаться от ожидаемой даже при отрицательной температуре окружающей среды, сводя на нет регулирующий фактор.

Известна шина (RU №2457117, 2012 г.), в которой металлические шипы завулканизированы в полиуретановой волнообразной пружине, и выдвижение шипов осуществляется при воздействии на пружину давления расположенной внутри шины резиновой камеры с изменяемым вручную или автоматически давлением. Недостаток такой шины состоит в том, что, во-первых, жесткость полиуретановых пружин весьма зависима от температуры окружающей среды, и может нарушать требуемый режим работы, а во-вторых, наличие скользящих пар «корпус шипа - втулка в шине», как показывает практика эксплуатации, будет закоксовываться, нарушая работу этого соединения.

Известная из описания к патенту RU №2472635, 2013 г. шина имеет два ряда размещенных в кольцевых углублениях резинового протектора выдвижных шипов специальной конструкции: с раздвоенными и поперечными окончаниями. Шипы каждого ряда установлены над специальной внутренней пневматической камерой, и изменением давления с помощью механизма синхронного изменения объема и давления в камерах осуществляется синхронное выдвижение шипов. Такая конструкция шины отличается конструктивной сложностью, что в итоге ведет к усложнению конструкции колеса в целом. К тому же кольцевые пневматические камеры не в состоянии обеспечить достаточно жесткую опору для выдвинутых шипов, что снижает эффективность их работы.

В качестве наиболее близкого аналога (прототипа) изобретения определена шина, выполненная с возможностью изменения характера опорной площади беговой дорожки путем изменения внутреннего рабочего давления, содержащая протектор и установленные в нем шипы (RU №2055750, 1996 г).

В прототипе шипы противоскольжения установлены в центральной части протектора (беговой дорожки) на несущем элементе, выполненном в виде гибкого и нерастяжимого в окружном направлении кольца из прочного материала, расположенного в кольцевой продольной канавке протектора по окружности шины, диаметр которой меньше диаметра дна кольцевой канавки ненакачанной шины. После размещения кольца с шипами противоскольжения в канавке ненакачанной шины и последующего ее накачивания до величины максимально допускаемого рабочего давления диаметр шины будет увеличиваться, тогда как диаметр кольцевой канавки, несущей нерастяжимое кольцо с шипами, остается неизменным - в результате шипы выходят из зацепления с дорожным покрытием. Снижение же давления воздуха в шине до минимального допустимого значения обеспечивает изменения характера опорной площади беговой дорожки (перемещение контакта в центр беговой дорожки шины) и шипы входят в зацепление с дорогой, обеспечивая сцепление шин со скользким дорожным покрытием.

К недостатку прототипа следует отнести то обстоятельство, что использование кольца, надеваемого на протектор, уже само по себе содержит негатив, исключающий надежную работу такого соединения из-за повышения температуры при езде и, соответственно, интенсивного трения между кольцом и протектором в зоне контакта катящейся шины с дорожным основанием. Это приводит к выходу из строя шин, что подтвердили испытания, проведенные в свое время, радиальных шин PC, у которых имел место массовый разрыв протекторных колец.

К тому же установка кольца с шипами в средней части беговой дорожки шины ведет к снижению эффективности работы шипов по причине малой радиальной жесткости этой зоны протектора, что делает не безопасным использование такой шины в зимний сезон (сезон гололедиц на дорогах).

Задача, решаемая изобретением, направлена на создание всесезонной шипованной пневматической шины.

Технический результат, получаемый от реализации изобретения, заключается в повышении эффективности шины и снижении денежных затрат.

Технический результат достигается тем, что во всесезонной пневматической шине, содержащей протектор и шипы противоскольжения и выполненной с возможностью изменения характера опорной площади беговой дорожки путем изменения внутреннего рабочего давления, шипы установлены по краям беговой дорожки протектора в один ряд в каждом ряду плечевых шашек протектора с возможностью обеспечения контакта с поверхностью движения при пониженном рабочем давлении относительно среднего уровня номинального давления по меньшей мере на 0,03 МПа и выведены из зоны контакта при повышении рабочего давления по меньшей мере на 0,03 МПа от среднего уровня номинального давления.

В предлагаемой в соответствии с формулой изобретения конструкции пневматической шины, устранены недостатки, указанных выше аналогов и прототипа. Ее конструкция отличается простотой, не содержит никаких дополнительных деталей и механизмов, кроме шипов противоскольжения, которые вступают в зацепление с поверхностью дороги при пониженном значении рабочего диапазона давления, и при повышенном значении диапазона рабочего давления выходят из зацепления с покрытием дороги, обеспечивая сохранность шипов и дорожного полотна и надежность сцепления беговой дорожки шины с поверхностью дороги, свободной от ледяного и снежного слоя, обеспечивая таким образом безопасность эксплуатации как в зимних, так и в летних условиях и не требуя сезонной перестановки шин, что исключает дополнительные финансовые затраты на приобретение комплекта зимних шин и расходы на перестановку зимних и летних шин.

На представленных чертежах: на фиг. 1 дан общий вид предлагаемой шины (сечение); на фиг. 2 - схема взаимодействия шипов с дорогой: а) при максимальном значении рабочего диапазона давления воздуха; б) при минимальном значении рабочего диапазона давления воздуха.

Предлагаемая пневматическая шина (фиг. 1) содержит протектор 1, универсальный рисунок которого имеет по бокам ряд плечевых шашек 2. В каждой из плечевых шашек 2 установлены шипы 3, так, что по каждому краю беговой дорожки протектора образуют ряд.

При создании внутри шины пониженного рабочего давления на уровне по меньшей мере на 0,03 МПа относительно среднего уровня номинального давления, предусмотренного для конкретного вида шины, беговая дорожка протектора 1 имеет максимальное значение, шипы 3 взаимодействуют с дорожным покрытием по краевым зонам (фиг. 2б) и способствуют увеличению степени сцепления автомобильного колеса с дорогой. При увеличении рабочего давления внутри шины относительно среднего уровня номинального давления, предусмотренного для конкретного вида шины по меньшей мере на 0,03 МПа беговая дорожка формируется в центральной части протектора и шипы 3 выведены из зоны контакта колеса с дорогой (фиг. 2а).

Механизм избирательного режима работы шипов в предлагаемой настоящим изобретением шине обеспечивается свойством пневматических шин, состоящим в изменении характера взаимодействия, который зависит от величины внутреннего давления воздуха: при снижении давления воздуха равнодействующая силового контакта смещается к крайним плечевым зонам, а при повышенном - силовой контакт переходит в центральную область беговой дорожки. Это свойство общеизвестно и описано в различных источниках литературы, например в монографии Й. Раймпеля «Шасси автомобиля», (М.: Машиностроение, 1986 г., с.157, рис. 5.2), из которой заимствована указанная на фиг. 2 схема.

Работа шипов, расположенных в крайних зонах, является наиболее эффективной, что и подтверждается мировой практикой эксплуатации.

Пневматическая шина, содержащая протектор и шипы противоскольжения, выполненная с возможностью изменения характера опорной площади беговой дорожки путем изменения внутреннего рабочего давления, отличающаяся тем, что в ней шипы установлены по краям беговой дорожки протектора в один ряд в каждом ряду плечевых шашек протектора с возможностью обеспечения контакта с поверхностью движения при пониженном рабочем давлении по меньшей мере на 0,03 МПа относительно среднего уровня номинального давления и выведены из зоны контакта при повышении рабочего давления по меньшей мере на 0,03 МПа от среднего уровня номинального давления.