ШИНА СВЕРХНИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ Российский патент 1997 года по МПК B60B9/22 

Изобретение относится к шинной промышленности и может быть использовано для постройки вездеходов легкового класса с полезной нагрузкой 200 300 кг, могущих найти применение у электромехаников связи железных дорог, осмотрщиков линий высокого напряжения, почты, скорой помощи, рыбаков, охотников, жителей севера и др.

Все шины автомобилей, выпускаемые шинным и заводами, имеют традиционную конструкцию, не изменяемую с начала века до наших дней, а именно: силовой каркас (скелет) этих шин, удерживающий давление воздуха, состоит из двух бортовых колец стальной проволоки, скрепленных между собой одним или несколькими слоями корда. Эти детали завулканизированы внутри покрышки, а обод удерживает своими бортами усилия вдоль оси колеса и несет нагрузку от давления воздуха на него.

Новинки в конструкции шины, опубликованные в патентной литературе, касаются изменения рисунка протектора, слойности корда и угла расположения его нитей, варьирования размерами ширины и высоты профиля и т.д. но не касаются изменения конструкции силового каркаса, заваренного внутри покрышки. Традиционная конструкция шины оправдывает себя при давлении внутри шины от 7 до 0,7 атм. При дальнейшем снижении давления, особенно ниже 0,3 атм. появляются новые негативные свойства шины, ставящие под сомнение эксплуатационную пригодность шины (проворачивание и истирание шины вследствие ее слабого прижатия к борту обода, большой вес на единицу нагрузки, низкая боковая жесткость и др).

Предлагаемая конструкция отличается тем, что весь силовой каркас перенесен из внутренней области покрышки на наружную поверхность шины и не скреплен с ней ничем, ни вулканизацией, ни клеем, а прижимается к ней только давлением воздуха в шине. Таких аналогов в патентной литературе нет. Известны технические решения по созданию легких шин для вездеходов.

Например, авторское свидетельство N 2005083, кл. B 60 C 5/00 28.12.91 "Бескамерная пневматическая шина", авторы Князьков и др.

Шина представляет собой традиционную конструкцию с проволочными бортовыми кольцами и металлическим ободом колеса. Отличительной особенностью являются утонченная стенка шины и измененная форма профиля: поджатая беговая часть.

Более близкое техническое решение дано в авторском свидетельстве N 1303440, кл. B 60 B 9/22 1987, где диаметр профиля шины задают стягивающие профиль концевые ленты, к которым прикреплены эластичные спицы. Никакого конструктивного решения не приводится. Даны лишь сложные математические выкладки и формулы для определения внутреннего давления в шине, при котором устанавливаются ее расчетные размеры. Снижение давления в шине недопустимо, так как при этом изменяются все габариты шины, а эластичные спицы разгружаются и теряют жесткость.

В предлагаемой конструкции вынесение силового каркаса на поверхность шины разграничило функции традиционной шины на две отдельные части, которые в новой шине распределены так:
1. статические и динамические нагрузки воспринимает (фиг. 1 и 2) наружная кордная оплетка 5 с грунтозацепами 6, бортовые кольца 7 и их перемычки 8. Нагрузки не передаются шине 15 (в дальнейшем тексте именуемой "шина-трубка");
2. сама шина-трубка лишь герметизирует внутреннюю полость и противостоит проколам.

Снятие нагрузки с шины-трубки (они уменьшились в 10 12 раз) позволило отказаться от кордного каркаса и заменить его одним слоем более легкого чефера. Нити чефера расположены под углом 45^o к криволинейной оси тора 14 (фиг. 2). Соседние нити чефера образуют элементарные квадратики, что позволяет несколько растягивать материал в направлении одной диагонали квадратика с одновременным сокращением размеров материала по другой диагонали. Это свойство при угле 45^o выгодно: спущенная шина-трубка позволяет растянуть посадочный диаметр и она легко одевается на обод при монтаже, а при накачивании растягивается диаметр профиля, при этом посадочный диаметр сокращается и шина плотно обтягивает обод.

На четырех колесах с предлагаемыми шинами изготовлен легковой вездеход, который проходил двухгодичные производственные испытания на Северной железной дороге и три года работал у автора. Вот некоторые его характеристики:
1. вес колеса с втулкой и подшипниками 28 кг,
2. размер шины-трубки наружный диаметр 1620 мм, диаметр профиля 450 мм,
3. давление воздуха в шине-трубке 0,12 ати 0,02 ати,
4. вес вездехода 210 кг,
5. вес полезной нагрузки 200 210 кг,
6. отношение веса полезной нагрузки к весу вездехода 1:1,
7. погружение колес нагруженного вездехода в воду (фиг. 4) 300 мм,
8. скорость на дороге макс 50 км/ч, на глубокой воде 7 км/ч.

Шина сверхнизкого давления состоит из двух отдельных элементов (частей): шины-трубки 15 (фиг. 2) и кордной оплетки 5 с грунтозацепами 6 (фиг. 1 и 2). Шина-трубка представляет собой правильный полый тор из резины и резино-тканевых материалов, стенки которого четырехслойны в беговой части и трехслойны в остальной части. Слои, образующие стенки шины-трубки, следующие: 1. внутренний слой из камерной резины 1 (фиг. 1); 2. средний слой из обрезиненого чефера косой нарезки (2); 3. для лучшей сопротивляемости проколам только в беговорй части шины-трубки на чефер положена в один слой лента капронового корда 3 косой нарезки (60^o к нитям). 4. наружный слой выполнен из протекторной резины 4.

Шина-трубка вулканизируется в совершенно гладкой пресс-форме и рисунка не имеет.

Силовой каркас пневматической шины любой конструкции должен быть замкнут по всему периметру профиля шины. В традиционных конструкциях на беговой части периметра профиля силовой каркас выполняется из кордных слоев, закрепленных на обоих концах к бортовым кольцам, а на тыльной части шины роль силового каркаса выполняет металлический обод.

В предлагаемой конструкции силовой каркас на тыльной части периметра профиля выполняют трубчатые перемычки 8 фиг. 1 и 2) и прикрепленные к ним бортовые кольца 7. Остальная часть периметра силового каркаса выполнена в форме кордной оплетки 5 (фиг. 1 и 2) из целиковой ленты неразреженного обрезиненного корда и монтируется от одного бортового кольца 7 к другому в зигзаг. Зигзаги кордной оплетки по ередине беговой дорожки скреплены (привулканизированы) между собой такой же лентой 10 (фиг. 1) по всему наружному диаметру шины.

На наружной стороне кордной оплетки к ней привулканизированы грунтозацепы 6 (фиг. 1 и 2) трапециедального профиля из микропористой резины. Кордная оплетка крепится к бортовым кольцам жестко с помощью быстросъемных креплений (фиг. 3). Крепление состоит из штифта 12, приваренного к бортовому кольцу, и штифта 11, заложенного в кордную оплетку в каждой вершине зигзага, то есть в перегибе кордной ленты. На кордной ленте в вершине зигзага сделан разрыв между нитями корда 13 (фиг. 3) для прохода штифта 12. Вершины зигзага пропущены между шиной-трубкой и бортовым кольцом, огибают его и одеваются через разрез 13 на штифт 12. Затяжка крепления осуществляется сама собой при накачке шины-трубки.

Использование: для вездеходов. Сущность: шина представляет собой тор обвитый в меридиональном направлении эластичной плоской лентой. Ободная часть выполнена в виде двух бортовых металлических колец, соединенных металлическими перемычками. Стенки тора трехслойны. 3 ил.

Шина сверхнизкого давления, включающая герметичный тор в сечении, имеющий правильную окружность, к наружной поверхности которого прикреплена в меридиональном направлении оплетка в виде эластичной плоской ленты, наложенной на беговую и боковые части шины, отличающаяся тем, что она снабжена ободной частью в виде двух бортовых металлических колец, соединенных металлическими перемычками, а лента выполнена из кордной ткани и расположена зигзагообразно от одного бортового кольца к другому, при этом стенки тора трехслойны, средний слой из которых выполнен из чефера типа прорезиненной ткани квадратного переплетения с расположением нитей под углом 45^o к меридиональному направлению шины.