"УПРУГИЕ" ("КЛИНОВЫЕ") ШИНЫ Российский патент 2016 года по МПК B60C11/16 B60C11/00 B60C1/00 

1. Область техники, к которой относится изобретение

Нижеприведенную конструкцию предлагается использовать для экипировки резино-кордовых шин, применяющихся в автомототехнике, авиации и других отраслях транспорта.

2. Технические характеристики применяемых в настоящее время резино-кордовых шин

В применяемых в настоящее время резино-кордовых шинах, независимо от наружного рисунка протектора, контакт внешней поверхности шины с дорогой ведется в виде линии (если нет деформации колеса от нагрузки) или площадки незначительной длины, зависящей от величины давления в шинах и общей массы транспорта, давящей на шину (если есть деформации колеса от нагрузки).

При этом место контакта располагается на одинаковом расстоянии от оси вращения колеса (для контакта в виде линии оно равно наружному радиусу шины; при деформированности шины оно равно следующей величине: наружный радиус шины минус высота деформированного участка).

Для повышения силы сцепления (уменьшения проскальзывание шины на дороге) с полотном дороги применяются усовершенствования рисунков протекторов, позволяющие увеличить силу трения в месте контакта резины шины с покрытием дороги.

Упругие свойства резины (при многообразии рисунков протекторов) для повышения сцепления шин с дорогой и улучшения эксплуатационных и скоростных характеристик транспорта практически не используются.

3. Описание работы предлагаемого варианта наружной поверхности шины

Предлагаемый внешний вид наружной поверхности шины позволяет обеспечить более длительный контакт ее с дорогой, так как этот контакт осуществляется плоской площадкой, специально примененной на наружной поверхности шины («клин»).

Принципиальное изображение наружной поверхности шины с некоторыми математическими пояснениями приведено на фигурах №2-15.

В предлагаемом варианте рисунок наружной поверхности шины состоит из последовательно чередующихся элементов: криволинейных (с кривизной, равной внешнему радиусу колеса) и прямолинейных (определенной длины), которые расположены (в месте контакта с дорогой недеформированной шины) по касательной к радиусу в точке контакта.

Во время движения транспорта при вращении колеса (в месте контакта примененных плоских площадок с дорогой) происходит сжатие резины этих площадок («клиньев») с последующим выпрямлении их в начальное положение.

При этом достигается следующий технический эффект:

3.1 увеличивается «сцепление» шин с дорогой по сравнению с обычными шинами, так как площадь контакта шины с дорогой увеличивается на площадь «клина»;

3.2 обеспечивается более надежный контакт наружной поверхности шины с дорогой в дождливую погоду и при обледенении дороги, так как в процесс увеличения «сцепления» шины с дорогой включаются силы упругости, выпрямляющие резину шины в сторону дороги;

3.3 при выпрямлении сжатого участка шины («клина») вращающегося колеса создается «реактивная» сила, разгружающая нагрузку на шину в месте контакта и направленная в сторону прямолинейного движения транспорта, что повышает эксплуатационные (грузоподъемность) и скоростные характеристики его;

3.4 вследствие уменьшения давления на единицу площади контакта шины снижается нагрузка на шину, что увеличивает срок службы шины;

3.5 уменьшается тормозной путь ввиду увеличения площади участка шины, контактирующей с дорогой при торможении;

3.6 при стирании «клина» шины во время эксплуатации ее рисунок протектора становится идентичным аналогу, то есть технические характеристики шины получаются одинаковыми с аналогом.

4. Отличие предлагаемых шин от аналога

В качестве аналога взята грузовая шина модель 10.00/R20 И-281, У4, выпускаемая ОАО «Нижнекамскшина».

Краткие технические характеристики аналога приведены на фигуре №1.

Сравнение характеристик аналога и предлагаемого варианта приведено в сравнительной таблице.

5. Диапазон применения предлагаемых шин

Предлагаемый принцип изменения наружной контактирующей поверхности с радиально расположенного относительно оси вращения колеса участка контакта на дополнительный контакт плоскостного участка наружной поверхности шины, специально введенный в конструкцию шины («клин») с целью использования упругих сил резины для повышения эксплуатационных характеристик шин, может быть применен на резино-кордовых шинах с любым рисунком протектора.

При этом максимальный эффект достигается при наибольших размерах высоты «клина» и длины его (фигура №6).

Размеры клина ограничиваются лишь физическими свойствами резины (максимальная величина смятия клина без ухудшения параметров резины) и расстояния от поверхности (наивысшей точки «клина») рисунка шины до крыла кузовной части транспорта.

Сравнительная таблица параметров аналога и предлагаемого варианта шины № п/п Наименование характеристики Аналог Предлагаемый вариант 1 Расстояние от оси вращения колеса до места контакта протектора с полотном дороги     1.1 Без учета деформации шины от нагрузки (контакт шины с дорогой в виде линии) Радиус шины (лист 5; 8 графической части) Радиус шины плюс высота «клина» в месте контакта шины с дорогой (лист 6 графической части) 1.2 С учетом деформации шины от нагрузки (контакт шины с дорогой осуществляется в виде площадки) Радиус шины минус высота деформированного участка (лист 9; 10 графической части) Радиус шины минус высота деформированного участка плюс высота клина» (лист 11 графической части) 2 Площадь контакта шины с дорогой     2.1 Без учета деформации шины от нагрузки Линейный контакт по ширине шины (лист 5; 8 графической части) Линейный контакт по ширине шины (в местах, где нет «клина») плюс площадь контактирующих участков «клиньев» (лист 6 графической части) 2.2 С учетом деформации шины от нагрузки Площадь деформированного участка (лист 10 графической части) Площадь деформированного участка плюс площадь контактирующих участков «клиньев» (лист 11 граф. части) 3 Давление на элемент шины, контактирующий с дорогой     3.1 Без учета деформации шины от нагрузки Полная масса транспорта, приходящаяся на ось, деленная на количество шин и ширину их (лист 12; 13 графической части) Полная масса транспорта, приходящаяся на ось, деленная на количество шин, ширину их и площадь контактирующих участков «клиньев» (лист 14; 15 графической части) 3.2 С учетом деформации шины от нагрузки Полная масса транспорта приходящаяся на ось деленная на количество шин, ширину их и площадь деформированного участка Полная масса транспорта, приходящаяся на ось, деленная на количество шин, ширину их и площадь деформированного участка плюс площадь контактирующих участков «клиньев» 4 Сила движущая транспорт Сила тяги двигателя (лист 13 графической части) Сила тяги двигателя плюс реактивная сила от распрямляющихся «клиньев» (лист 15 графической части) 5 Использование упругих свойств резины для повышения эксплуатационных характеристик шин     5.1 Износ шины Практически нет Износ уменьшается ввиду снижения нагрузки на элемент шины 5.2 Эксплуатационные характеристики транспорта (грузоподъемность и скорость движения транспорта) Практически нет Повышаются, так как в работу по обеспечению движения включаются реактивные силы сжатых участков «клиньев» (лист 15 графической части)

Краткое описание чертежей

Фигура №1 - общий вид шины аналога. Обозначения на фигуре:

1 - резино-корд шины;

2 - диск колеса;

3 - рисунок наружной поверхности шины, контактирующей с дорогой;

4 - отдельный элемент наружной поверхности шины, контактирующей с дорогой;

Фигура №2 - общий вид шины с «клиновыми» площадками;

Фигура №3 - поверхность шины с «клиновыми» площадками и без них;

заштрихованный - участок с «клиновыми» площадками;

незаштрихованный - участок без «клиновых» площадок;

Фигура №4 - расположение «клиновых» площадок по окружности шины;

Фигура №5 - схема контакта шины с дорогой у аналога (деформация шины от нагрузки отсутствует);

Фигура №6 - схема контакта шины с дорогой при наличии «клиновых» участков на поверхности шины (деформация шины от нагрузки отсутствует);

Фигура №7 - конструктивные варианты острых углов «клиновых» участков;

Фигура №8 - вариант бездеформационного контакта шины с дорогой у аналога;

Фигура №9 - вариант контакта шины с дорогой при наличии деформации от действующей на шину нагрузки у аналога;

Фигура №10 - схема контакта шины с дорогой у аналога (при наличии деформации от действующей на шину нагрузки);

Фигура №11 - схема контакта шины с дорогой при наличии «клиновых» участков на поверхности шины (в случае деформации шины от действующей на нее нагрузки);

Фигура №12 - принципиальная схема основных сил, действующих на участок шины, контактирующий с дорогой у аналога (трением качения пренебрегаем) при отсутствии деформации шины от нагрузки;

Фигура №13 - принципиальная схема основных сил, действующих на участок шины, контактирующий с дорогой у аналога (трением качения пренебрегаем) в осях координат:

ось z - вертикальная;

ось x - горизонтальная;

Фигура №14 - принципиальная схема основных сил, действующих на участок шины, контактирующий с дорогой при наличии специальных участков «клиньев» на поверхности шины (трением качения пренебрегаем) при отсутствии деформации шины от нагрузки;

Фигура №15 - принципиальная схема основных сил, действующих на участок шины, контактирующий с дорогой при наличии специальных участков «клиньев» на поверхности шины (трением качения пренебрегаем) в осях координат:

ось z - вертикальная;

ось x - горизонтальная.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к шинам для транспортных средств. Шина включает резино-кордовое основание с рисунком наружной поверхности, контактирующей с полотном дороги, и содержащим на своей наружной поверхности сжимающиеся и распрямляющиеся при вращении колеса площадки. Рисунок наружной поверхности шины выполнен в виде клиньев. Достигается повышение эксплуатационных и скоростных характеристик за счет нагрузки на шину в месте контакта и направления транспорта в сторону прямолинейного движения. 15 ил., 1 табл.

Шина, включающая резино-кордовое основание с рисунком наружной поверхности, контактирующей с полотном дороги, и содержащим на своей наружной поверхности сжимающиеся и распрямляющиеся при вращении колеса площадки, позволяющие вовлечь в механику прямолинейного движения транспорта силы упругости резины шины, при этом рисунок наружной поверхности выполнен в виде клиньев, образующих площадки, изменяющие наружную контактирующую поверхность относительно оси вращения колеса.