RU2104167C1 - Автомобильная шина - Google Patents

Abstract

Использование: изобретение относится к шинной промышленности. Сущность: шина для колесных транспортных средств выполнена с выпуклыми блоками, выполняющими функцию грунтозацепов, равномерно расположенными на всей поверхности протекторной части. По крайней мере часть блоков выполнена с по крайней мере одной боковой гранью, наклоненной в окружном направлении под острым углом к касательной к поверхности шины и в направлении против направления вращения шины. 4 ил.

Description

Изобретение относится к шинной промышленности и касается конструкции протекторной части пневматических камерных или бескамерных шин для колесных транспортных средств.

На поверхности протекторной части пневматических шин предусмотрены фигурные выпуклые блоки, именуемые грунтозацепами, для обеспечения надежного сцепления колес с опорной поверхностью. Указанные фигурные блоки расположены в радиальном направлении по всей поверхности шины относительно оси вращения последней и перпендикулярно к касательной к поверхности шины, где расположены эти блоки. При этом боковые грани каждого блока имеют положительный угол наклона с тем, чтобы обеспечить самоочищение шины, выдавливание воды и ряд других функций. В связи с этим и как правило каждый блок представляет собой усеченную пирамиду с большим по площади основанием на поверхности шины. Радиальные блоки такого типа широко применяются, но имеют следующие недостатки, проявляющиеся при эксплуатации на колесных транспортных средствах:
- увеличенный тормозной путь,
- для трогания с места транспортного средства требуется увеличенный крутящий момент, так как, чтобы средство передвижения начало двигаться, момент трогания, прикладываемый к ведущему колесу, используется не только для преодоления инерции трогания, но и для преодоления момента сопротивления качению шины; а прямые фигуры традиционного типа, расположенные радиально, не способствуют преодолению момента сопротивления вращению,
- слабое участие шины в амортизационном процессе для повышения комфортабельности передвижения.

Для устранения этих недостатков была разработана пневматическая шина с наклонными эластичными грунтозацепами, включающая в себя эластичные выпуклые блоки, выполненные в виде единого целого с шинной поверхностью и равномерно расположенные на протекторной части последней под острым углом к касательной к шинной поверхности, определяемым в направлении вращения шины или в направлении линейной скорости перемещения поверхности шины.

Исполнение блоков наклонными под острым углом к направлению вращения шины позволило обеспечить повышенную плавность передвижения транспортного средства и упругость шины при некотором повышении сцепных качеств. Последнее определяется существенной по отношению к традиционным шинам деформацией блоков при их входе в контакт с опорной поверхностью. При этом, как следует из описания патента, основной задачей, решаемой известным предложением, являлось повышение сцепных свойств шины за счет того, что при входе блоков в контакт с опорной поверхностью часть этих блоков как бы смещается по направлению вращения шины, формируя увеличенное пятно контакта. Однако известное решение не учитывает действительную картину поведения наклонных блоков в зоне формирующегося пятна контакта. Не было учтено то обстоятельство, что при повышении упругости блоков за счет их наклонной установки деформация последних обусловлена проявлением упругих сил, действие которых при таком наклоне приводит к эффекту подтормаживания вращающегося колеса. В связи с этим данная конструкция не получила дальнейшего развития.

В настоящем изобретении решается техническая задача по созданию шины с наклонными выпуклыми блоками на внешней поверхности протекторной части шины, наклон которых обеспечивал бы не только увеличенное пятно контакта и проявление упругодемпфирующих свойств, но и оказывал бы дополнительное вращающее воздействие на вращающееся колесо. Достигаемый при этом технический эффект заключается в повышении эксплуатационных качеств пневматической шины при использовании ее для колесных транспортных средств.

Указанный технический эффект достигается тем, что предлагается шина с опорными выпуклыми блоками на внешней поверхности протекторной части, которые определенно и однородно распределены и разделены на внешней периферийной части шины, при этом по крайней мере одна боковая грань каждого выпуклого блока или части блоков не расположена в радиальном направлении относительно шины, а отклонена в направлении, противоположном направлению вращения шины под острым углом.

Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического эффекта.

Так, выполнение по крайней мере части выпуклых блоков с боковыми гранями или по меньшей мере с одной боковой гранью, расположенных под острым углом к касательной к шинной поверхности и с наклоном в сторону, противоположную направлению линейной скорости перемещения шинной поверхности (направлению вращения), позволяет не только сохранить упругодемпфирующие свойства как в прототипе, но и обеспечить при эксплуатации менее длинный тормозной путь за счет увеличения пятна контакта вследствие повышенной деформируемости блоков и меньший момент при трогании с места и перемещении колесного транспортного средства.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется конкретным примером, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения приведенной совокупностью признаков требуемого технического эффекта.

На фиг. 1 изображена предлагаемая шина, вид сбоку; на фиг. 2 - схема для анализа сил для традиционной шины; на фиг. 3 - схема для анализа сил для традиционной шины под действием крутящего момента M_о во время трогания; на фиг. 4 - схема для анализа сил для шины на фиг. 1 под действием крутящего момента M_о во время начала движения, демонстрирующая, что силы реакции S, созданные упругой восстанавливающей силой выпуклого блока на заднем участке контактной зоны (пятно контакта) между шиной и поверхностью дороги, не направлены к центру O колеса.

Автомобильная шина (фиг. 1) включат в себя выполненные на ее внешней поверхности выпуклые блоки 1, взаимодействующие с опорной поверхностью 2, например полотном дороги. Особенностью выполнения блоков 2 является то, что все блоки или только часть блоков имеет боковые грани 3, выполненные наклонно под острым углом (альфа) к касательной 4 к внешней поверхности шины 5. При этом указанный угол выполнен в направлении, противоположном направлению вращения шины. Грани блоков могут быть плоскими или криволинейными, выпуклыми, вогнутыми или рельефными.

Конкретное конструктивное выполнение блоков, выполняющих функцию грунтозацепов, равно как и их форма в плане, а также конкретный рисунок беговой дорожки шины в рамках данной заявки не рассматриваются, так как не являются существенными для решения поставленной задачи. В связи с этим изображенный на чертежах пример реализации шины представлен схематично. В этом примере поперечное сечение упомянутых блоков является прямоугольным, а его вертикальное сечение также является в целом прямоугольным.

Так как часть или все выпуклые блоки протекторной части шины отклонены в направлении, противоположном направлению линейной скорости поверхности шины, т. е. выпуклые блоки, контактирующие с поверхностью дороги, наклонены в направлении движения транспортного средства, то во время торможения транспортного средства выпуклые блоки, контактирующие с поверхностью дороги, будут испытывать повышенное трение о поверхность дороги, обусловленное существенной деформацией наклонных блоков. В связи с этим пятно контакта будет больше по площади взаимодействия, чем у традиционной шины, где пятно контакта формируется только площадью торцов блоков. При этом наклонная установка выпуклых блоков вызовет их большую деформацию, благодаря чему частично уменьшатся соударения при торможении и вибрации, появляющиеся из-за некоторой шероховатости дороги. Указанные особенности положительно влияют на безопасность и комфортабельность передвижения колесного транспортного средства.

Транспортное средство, оборудованное шинами по предлагаемому изобретению, требует меньшего крутящего момента для начала своего движения. Рассмотрим схемы на фиг. 2 и 3. Когда транспортное средство, оборудованное традиционными шинами, находится в неподвижном состоянии, сила реакции между поверхностью дороги и шиной, создаваемая силой тяжести, однородно распределена (см. фиг. 1), а результирующая сила P направлена к центру O колеса. Когда момент трогания M_о возникает на ведущем колесе, сила реакции между шиной и поверхностью дороги будет меняться, а именно сила реакции на переднем участке пятна контакта будет большей, чем сила реакции на заднем участке пятна контакта. Следовательно, результирующая сила указанных сил реакции передвинется вперед и не будет направлена к центру O колеса, благодаря чему образуется момент M_г сопротивления вращению (M_г = PL, где L - расстояние между центром O шины и вектором результирующей силы между шиной и поверхностью дороги при начале движения). Только потому, что момент трогания M_о больше сопротивления качению M_г, колесо способно вращаться. Во время процесса трогания транспортного средства фигурный выпуклый блок на заднем участке выпуклой зоны будет восстанавливать форму благодаря силе упругости, так как сила реакции между указанным фигурным блоком и поверхностью дороги уменьшается, а восстанавливающая сила упругости указанного выпуклого блока действует на поверхность дороги. В то же время поверхность дороги создает силу реакции S, действующую на указанный выпуклый блок. Поскольку фигурный выпуклый блок традиционного типа расположен радиально, упругая восстанавливающая сила указанного выпуклого блока также является радиальной. В связи с этим сила реакции поверхности дороги на указанный выпуклый блок также радиальна и направлена к центру O шины. Следовательно, упругая восстанавливающая сила фигурного выпуклого блока не способствует вращению колеса транспортного средства.

На поверхности шины по настоящему изобретению выполнены определенные наклонные эластичные опорные блоки с направлением отклонения этих блоков под острым углом против направления вращения колеса. Следовательно, сила реакции S (фиг. 4) поверхности дороги на выпуклый блок на заднем участке пятна контакта, созданная упругой восстанавливающей силой указанного выпуклого блока, действует по осевой линии указанного блока. Поэтому сила реакции S, результирующая от сил упругости, не направлена к центру O шины. Таким образом, момент, созданный силой реакции S, способствует вращению шины, и шина по настоящему изобретению может уменьшить момент трогания и способствует качению колеса.

С другой стороны, когда транспортное средство колеблется вверх-вниз, давление шины на поверхность дороги во время движения транспортного средства вниз может вызывать деформацию упомянутого опорного элемента, а упругая восстанавливающая сила указанного выпуклого блока, действующая на поверхность дороги, также способствует вращению колеса и частично преобразует энергию колебательного процесса транспортного средства в движущую силу этого средства.

Настоящее изобретение позволяет повысить эксплуатационные характеристики шины и повысить безопасность и комфортабельность передвижения транспортного средства, оборудованного этими шинами.

Claims (1)

1. Автомобильная шина, содержащая упругодеформируемые выпуклые блоки, выполненные в виде единого целого с шинной поверхностью протекторной части и равномерно расположенные на последней, при этом по меньшей мере одна из боковых граней по крайней мере части блоков расположена под острым углом к касательной к шинной поверхности в окружном направлении, отличающаяся тем, что указанный угол наклона выполнен в сторону, противоположную направлению линейной скорости перемещения поверхности шины.

Images