RU2564790C1

RU2564790C1 - All-weather pneumatic tire of car wheel

Info

Publication number: RU2564790C1
Application number: RU2014141585/11A
Authority: RU
Inventors: Игорь Венедиктович Балабин
Original assignee: Игорь Венедиктович Балабин
Priority date: 2014-10-16
Filing date: 2014-10-16
Publication date: 2015-10-10

Abstract

FIELD: automotive industry.

SUBSTANCE: pneumatic spiked tire is implemented with a possibility of change of the nature of the bearing area of the tire tread by change of internal working pressure where nails are provisioned at the edges of the protector tread in one row in each row of shoulder sets of the protector. At the working pressure in the tire lowered by 0.03 MPa compared with the average level of nominal pressure the nails are located in the zone of contact of the protector tread with the paving and adhere it. When creating in the tire of the working pressure increased by 0.03 MPa from the average level of nominal pressure the nature of the bearing area of the tire tread changes, and the nails are brought out of the zone of contact with the road.

EFFECT: reliability of road adherence of the tire tread in any weather conditions, safety and efficiency of tires both in winter, and in summer service conditions.

2 dwg

Description

Изобретение относится к области автомобилестроения, в частности, к конструкции пневматических шипованных шин автомобильных колес, предназначенных для эксплуатации в различных погодных и/или дорожных условиях.The invention relates to the field of automotive industry, in particular, to the construction of pneumatic studded tires for automobile wheels intended for use in various weather and / or road conditions.

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.Known pneumatic studded tires, the designs of which are aimed at solving the problem of ensuring reliable adhesion of automobile wheels to the road under any changes in weather and / or road conditions due to the implementation of studs extending from the tread of the tire or retracting into the tread.

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.Thus, a tire is known (RU No. 2403151, 2010), in which each stud is installed inside a housing having an elastomeric compartment and a spring interacting with an elastomer containing, for example, water, which must freeze at a negative ambient temperature and expand, acting on the back of the spike, pushing it out to interact with the road. In the case of positive ambient temperatures, the opposite effect takes place, and the spikes disengage from the road, going deeper into the tread.

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.The principle of regulating the position of the stud used in this analogue is not reliable enough, since with a working tire the water temperature can differ significantly from that expected even at a negative ambient temperature, negating the regulatory factor.

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.A tire is known (RU No. 2457117, 2012), in which the metal spikes are vulcanized in a polyurethane wave-like spring, and the spikes are pulled out when the pressure of the rubber chamber located inside the tire with manually or automatically changing pressure is exerted on the spring. The disadvantage of such a tire is that, firstly, the stiffness of polyurethane springs is very dependent on the ambient temperature, and can violate the required operating mode, and secondly, the presence of sliding pairs "stud body - sleeve in the tire", as practice shows operation, will coke, disrupting the operation of this compound.

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.Known from the description of the patent RU No. 2472635, 2013, the tire has two rows of retractable studs of a special design located in the annular recesses of the rubber tread: with forked and transverse ends. The spikes of each row are mounted above a special internal pneumatic chamber, and by changing the pressure by means of a mechanism for synchronously changing the volume and pressure in the chambers, the tenons are simultaneously extended. This design of the tire is structurally complex, which ultimately leads to complication of the design of the wheel as a whole. In addition, annular pneumatic chambers are not able to provide a sufficiently rigid support for extended spikes, which reduces the efficiency of their work.

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).As the closest analogue (prototype) of the invention, a tire is defined that is capable of changing the nature of the supporting area of the treadmill by changing the internal working pressure, comprising a tread and studs installed therein (RU No. 2055750, 1996).

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.In the prototype, the anti-skid spikes are installed in the central part of the tread (treadmill) on the supporting element, made in the form of a flexible and inextensible in the circumferential direction rings of durable material located in the annular longitudinal groove of the tread around the tire circumference, the diameter of which is less than the diameter of the bottom of the annular groove of the inflated tire . After placing the ring with anti-skid spikes in the groove of the non-inflated tire and its subsequent inflation to the maximum allowable working pressure, the tire diameter will increase, while the diameter of the annular groove carrying the inextensible ring with spikes remains unchanged - as a result, the spikes disengage from the road surface. Reducing the air pressure in the tire to the minimum acceptable value provides changes in the nature of the treadmill bearing area (moving the contact to the center of the tire's treadmill) and the studs mesh with the road, providing traction of the tires with a slippery road surface.

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.The disadvantage of the prototype should include the fact that the use of a ring worn on the tread, in itself, contains a negative that excludes the reliable operation of such a connection due to the increase in temperature during driving and, accordingly, intense friction between the ring and the tread in the contact zone of the rolling tire with a road base. This leads to tire failure, which was confirmed by tests carried out at the time of PC radial tires, in which there was a massive rupture of the tread rings.

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).In addition, the installation of a ring with spikes in the middle of the tire treadmill reduces the efficiency of the studs due to the low radial stiffness of this tread zone, which makes it unsafe to use such a tire in the winter season (icy season on the roads).

Задача, решаемая изобретением, направлена на создание всесезонной шипованной пневматической шины.The problem solved by the invention is aimed at creating an all-weather studded pneumatic tire.

Технический результат, получаемый от реализации изобретения, заключается в повышении эффективности шины и снижении денежных затрат.The technical result obtained from the implementation of the invention is to increase the efficiency of the tire and reduce cash costs.

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.The technical result is achieved in that in an all-weather pneumatic tire containing a tread and anti-skid spikes and configured to change the nature of the treadmill bearing area by changing the internal working pressure, the spikes are installed along the edges of the tread tread in one row in each row of tread shoulder blocks with the possibility providing contact with the surface of the movement at a reduced working pressure relative to the average level of nominal pressure by at least 0.03 MPa and from the contact area by increasing the operating pressure of at least 0.03 MPa from the average level of the nominal pressure.

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.In the proposed in accordance with the claims the design of the pneumatic tire, the disadvantages of the above analogues and prototype are eliminated. Its design is simple, does not contain any additional parts and mechanisms, except for anti-skid studs, which engage with the road surface at a lower value of the working pressure range, and at an increased value of the working pressure range, mesh with the road surface, ensuring the safety of the studs and road the webs and the reliability of the grip of the tire treadmill with the road surface, free from the ice and snow layer, thus ensuring the safety of operation in winter and in summer conditions and without the need for seasonal tire rotation, eliminating the additional expenses for the purchase of a set of winter tires and the cost of a permutation of winter and summer tires.

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.In the drawings: in FIG. 1 shows a general view of the proposed tire (section); in FIG. 2 - diagram of the interaction of studs with the road: a) at the maximum value of the working range of air pressure; b) with a minimum value of the working range of air pressure.

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.The proposed pneumatic tire (Fig. 1) contains a tread 1, the universal pattern of which has a row of shoulder blocks 2 on each side. Spikes 3 are installed in each of the shoulder blocks 2, so that a row is formed on each edge of the treadmill.

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).When creating a reduced working pressure inside the tire at a level of at least 0.03 MPa relative to the average level of the nominal pressure provided for a particular type of tire, the treadmill 1 has a maximum value, the studs 3 interact with the road surface along the edge zones (Fig. 2b ) and contribute to an increase in the degree of traction of the car wheel with the road. When the working pressure inside the tire increases relative to the average level of the nominal pressure provided for a particular type of tire by at least 0.03 MPa, the treadmill is formed in the central part of the tread and the spikes 3 are removed from the zone of contact of the wheel with the road (Fig. 2a).

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.The mechanism of the selective operation of the studs in the tire of the present invention is ensured by the property of pneumatic tires, which consists in changing the nature of the interaction, which depends on the value of the internal air pressure: when the air pressure decreases, the resultant force contact shifts to the extreme shoulder zones, and when it is increased, the force contact goes into The central area of the treadmill. This property is well-known and described in various literature sources, for example, in the monograph by J. Reimpel “Automobile Chassis,” (M .: Mashinostroenie, 1986, p. 157, Fig. 5.2), from which the one shown in FIG. 2 circuit.

Работа шипов, расположенных в крайних зонах, является наиболее эффективной, что и подтверждается мировой практикой эксплуатации.The work of the spikes located in the extreme zones is the most effective, which is confirmed by the world practice of operation.

Claims

A pneumatic tire containing a tread and anti-skid spikes, configured to change the nature of the treadmill bearing area by changing the internal working pressure, characterized in that the spikes are installed along the edges of the tread tread in one row in each row of tread shoulder blocks with the possibility of contact with a movement surface at a reduced working pressure of at least 0.03 MPa relative to the average level of the nominal pressure and removed from the contact zone with increasing Operating pressure is at least 0.03 MPa from the average level of the nominal pressure.