ПРОТЕКТОР ПНЕВМАТИЧЕСКОЙ, АКТИВНОЙ, РЕВЕРСИВНОЙ ШИНЫ Российский патент 1998 года по МПК B60C11/04 

Изобретение относится к шинной промышленности и может быть использовано при протектировании рисунков протекторов различных шин для всех видов автомототракторной техники.

Известен протектор пневматической шины, который можно принять за ближайший аналог [1]. Но он не обеспечивает достаточной сцепкости с дорогой.

Например, протекторы, изображенные на фиг. 1а,б, имеют рабочие выступы, которые при взаимодействии с дорогой от дороги не получают сил, перпендикулярных направлению движения; такие протекторы являются нейтральными.

Протекторы, изображенные на фиг. 1в,д, являются нейтральными, только когда пятно контакта шины с дорогой симметрично линии экватора покрышки. При наезде одной стороной покрышки на выступ (движение по колее и выезд из нее) в пятне контакта преобладают выступы, которые при взаимодействии с дорогой получают от нее силы, перпендикулярные направлению движения. При одном крутящем моменте эти силы способствуют выезду из колеи, а при смене крутящего момента на противоположный на рабочих выступах возникнут силы противоположного направления, препятствующие выезду из колеи.

Аналогично работает протектор, изображенный на фиг. 1г, но он никогда не бывает нейтральным. При одном крутящем моменте выступы от дороги получают силы, перпендикулярные направлению движения, которые способствуют выполнению заданного направления движения, а при смене крутящего момента на противоположный выступы от дороги получают силы, препятствующие выполнению заданного направления движения.

Протектор пневматической, активной, реверсивной шины обладает положительными показателями, которыми обладают протекторы, изображенные на фиг. 1 в, г, д, и в то же время не имеет отрицательных показателей, которые присущи им.

Сущность предлагаемого протектора заключается в том, что выступы выполнены в виде двух форм: в форме равнобедренного треугольника, а также в виде равносторонней трапеции. Основания треугольников и трапеций расположены параллельно экваториальной линии покрышки, а углы, прилегающие к основаниям треугольников и трапеций, в каждом отдельном выступе равны между собой и составляют от 45 до 85^o, вершины треугольников и трапеций направлены в сторону линии симметрии рисунка протектора, при этом линия симметрии рисунка протектора преимущественно смещена относительно экваториальной плоскости покрышки к наружной боковой поверхности шины. Величина смещения линии симметрии рисунка протектора зависит от вида транспортного средства, для которого предназначен данный протектор. Выступы, имеющие достаточно большие размеры, могут иметь несколько канавок или впадин (см. фиг.5, дополнительные выносы выступов в увеличенном виде).

На фиг. 1 изображены схемы основных рисунков протекторов, выпускаемых в шинной промышленности в прошлое и настоящее время; на фиг. 2: а - схема ориентации рабочих выступов протектора относительно линии симметрии рисунка протектора; б - рабочий выступ протектора и силы, возникающие при подаче на него крутящего и тормозного момента; в - схема заполнения торовой поверхности покрышки протектором, а также экваториальная плоскость покрышки A и линия симметрии рисунка протектора Б, параллельная экваториальной плоскости покрышки; на фиг. 3: а - мотоциклетный протектор для бездорожья; б - боковой протектор этой же шины; в - протектор для двухколесного транспортного средства для дорог общего назначения; на фиг. 4: а - схема отпечатков четырех протекторов гоночного автомобиля; б - схема заполнения поверхности покрышки протектором у гоночного автомобиля; в, г - схема правого поворота и силы, возникающие при этом на протекторах колес левой и правой сторон автомобиля; на фиг. 5: а - протектор пневматической, активной, реверсивной шины гоночного автомобиля дорог с усовершенствованным покрытием (в развертке с двумя боковыми поверхностями покрышки, так же имеющими протектор); б - фрагмент протектора (крупным планом показан рабочий выступ с впадинами в виде равнобедренных треугольников, при этом вершины треугольных впадин ориентированы в противоположную сторону от линии симметрии рисунка протектора); на фиг. 6 - протектор шины для наиболее распространенных транспортных средств с двумя осями и более; на фиг. 7 - схема установки колес на грузовой двускатный автомобиль.

Пример 1. Протектор для двухколесного транспортного средства в отличие от других транспортных средств имеет линию симметрии рисунка протектора, совмещенную с плоскостью экватора покрышки. При движении по прямой и ровной дороге пятно контакта шины с дорогой расположено симметрично относительно линии симметрии рисунка протектора. При наезде на выступ одной стороной шины или при наклоне в повороте в пятне контакта шины с дорогой преобладает выступы одной ориентации, так как они находятся по одну стороны от линии симметрии рисунка протектора. Каждый выступ работает так, как это показано на фиг.2б. Крутящий момент воспринимает только грань CB и, воздействия на дорогу, в ответ от дороги получает силу F, которая при разложении на составляющие дает F_g - силу, двигающую транспортное средство вперед и F_y - силу, направленную перпендикулярно направлению движения, и главное - эта сила направлена всегда от линии симметрии рисунка протектора.

Тормозной момент M' передается грани CA, которая воздействует на дорогу и в ответ получают силу F_i. При разложении этой силы на составляющие получается F_т - сила торможения и F_у - сила того же направления, что и при положительном крутящем моменте. Суммирование всех F_у от всех выступов, находящихся в пятне контакта, по силе и направлению всегда дает силу, способствующую устойчивости двухколесного транспортного средства, так как эта сила при любом знаке крутящего момента всегда препятствует боковому скольжению колеса.

Протекторы для двухколесных транспортных средств показаны на фиг.3.

Пример 2. Протектор для гоночного автомобиля по дорогам с усовершенствованным покрытием.

Главным отличием высокоскоростного протектора является то, что линия симметрии рисунка протектора находится на наружной боковой поверхности шины, а это значит, что протектор при движении всегда дает силу, перпендикулярную направлению движения и направленную от колеса в сторону центра автомобиля независимо от знака крутящего момента. При движении по прямой, ровной дороге эти силы, получаемые с левой и правой сторон автомобиля, равны между собой, но противоположного направления и поэтому нейтрализуют друг друга. Но ситуация меняется при перераспределении веса автомобиля за счет инерционных нагрузок или простого поперечного наклона полотна дороги. На фиг. 4 показана схема четырех протекторов и их ориентации, также показан правый поворот и силы, возникающие на протекторах левой и правой сторон автомобиля, независимо от того, в каком режиме автомобиль входит в поворот (фиг.4г). Сила F_у больше силы F_у ^', поэтому суммирование по силе и направлению всегда дает в результате силу, удерживающую автомобиль от бокового скольжения.

Высокоскоростной протектор показан на фиг.5а.

Пример 3. Протекторы для шин грузовых и легковых автомобилей, колесных тракторов и т. д. представляют основную массу протекторов, объединенных по одному общему признаку - это положение линии симметрии рисунка протектора, которая находится на основной рабочей поверхности покрышки между линией экватора покрышки и наружной боковой поверхностью покрышки.

Работает такой протектор на ровном покрытии дороги так же как и высокоскоростной протектор, но при перераспределении веса из-за уклона дороги или инерционного перепада давлений шин на дорогу с левой и с правой сторон транспортного средства возникают силы, удерживающие транспортное средство от бокового скольжения, но меньшие по величине, чем у высокоскоростного протектора, так как часть основной поверхности шины занята выступами противоположной ориентации по отношению к основной массе выступов. Чем ближе линия симметрии рисунка протектора к наружной боковой поверхности шины, тем большие силы, удерживающие транспортное средство на вираже, возникают на протекторах колес. Но в то же время, чем ближе линия симметрии рисунка протектора к экваториальной плоскости, тем лучше транспортное средство управляется в колее, легче пересекает ее под острым углом, при наезде на скользкие выступы одной частью протектора всегда возникают силы, способствующие удержанию от соскальзывания с этого выступа всей шины как в режиме торможения, так и в режиме разгона за счет двигателя.

"Джип", оснащенный шинами с протекторами по третьему примеру, будет более устойчив в повороте, а также будет более управляем на прямой, но скользкой дороге, испещренной различными впадинами и колеями, и во время движения можно свободней обращаться с педалью газа, и тормоза, так как возникающие удерживающие транспортное средство силы не зависят от знака крутящего момента.

Протектор предназначен для использования в автотранспорте. Он содержит два типа выступов, одни из которых в форме равнобедренного треугольника, а другие в форме равносторонней трапеции. 3 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Протектор пневматической, активной, реверсивной шины, содержащий два типа выступов, отличающийся тем, что одни из выступов выполнены в форме равнобедренного треугольника, а другие выступы выполнены в форме равносторонней трапеции и расположены, например, равномерно по обе стороны от экваториальной плоскости покрышки, а основания треугольников и трапеций расположены параллельно экваториальной плоскости покрышки, углы, прилегающие к основаниям треугольников и трапеций, соответственно равны между собой и составляют 45 - 85^o, а их вершины направлены в сторону линии симметрии рисунка протектора, при этом линия симметрии рисунка протектора, как правило, смещена относительно экваториальной плоскости покрышки, на обеих боковых поверхностях покрышки выполнены выступы, расположенные в несколько рядов по окружности, аналогичные по форме выступам, расположенным на основной рабочей поверхности покрышки и также ориентированным своими вершинами на линию симметрии рисунка протектора. 2. Протектор по п.1, отличающийся тем, что для шин основных транспортных средств, например, грузовых и легковых автомобилей, колесных тракторов, протектор выполнен со смещением линии симметрии рисунка протектора от экваториальной плоскости покрышки в сторону наружной боковой поверхности покрышки, при этом линия симметрии рисунка протектора шины находится на основной рабочей поверхности покрышки. 3. Протектор по п.1, отличающийся тем, что для легковых высокоскоростных шин линия симметрии рисунка протектора смещена относительно экваториальной плоскости покрышки в плоскость, образуемую наружной боковой поверхностью покрышки. 4. Протектор по п.1, отличающийся тем, что у протектора шины для двухколесного транспортного средства линия симметрии рисунка протектора совмещена с экваториальной плоскостью покрышки.