шина с внутренними кольцами

Формула изобретения

Шина с внутренними кольцами, включающая бортовые кольца, нити корда между ними, протектор, отличающаяся тем, что шина снабжена нерастяжимыми кольцами, расположенными внутри шины, каждое из которых соединено вертикально направленными нитями с нитями корда.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к автомобильной промышленности.

В диагональных шинах нити корд идут от одного бортового кольца к другому, пересекаясь друг с другом, причем одновременно достигается и наименьшая длина нитей корд и соответственно наименьшая нагрузка на каждую нить, влияющая на эластичность шины, и достаточную сопротивляемость сдвиговым напряжениям при торможении, изменении направлений движения автомобиля диагональным расположениям нитей корд, что с другой стороны ведет к увеличению их длины и жесткости.

При изменении направления движения диагональное расположение нитей корд не дает им возможности относительного движения друг друга, поэтому проскальзывание происходит между протектором и дорожным покрытием, что приводит к преждевременному износу протектора. Для частичного избежания этого вводят брекерный слой между протектором и нитями корд, что приводит к неэкономичной эксплуатации автомобиля и повышенному расходу материальных затрат при производстве шин.

[1. Кнороз В. И. Работа автомобильной шины. "Транспорт". 1976 г. с.28, 37, 98.

2. Колесник П.А. Материаловедение на автомобильном транспорте. "Транспорт" 1987 г. с.236]

В радиальных шинах нити корда идут от одного бортового кольца к другому по радиусу шины, а жесткость сдвиговым деформациям обеспечивает окружной нерастяжимый пояс, который:

за счет снятия нагрузки с радиальных нитей корда обеспечивает их меньшее число и более эластичную боковину, равномерную нагрузку на площадь контакта и поэтому более экономичную и долговечную эксплуатацию шин в отношении диагональных;

одновременно в зоне контакта шины и дорожного полотна участвуют в изгибе, находясь под действием сил натяжения, радиальные нити корда и окружной нерастяжимый пояс, который приводит к дополнительной затрате энергии на изгиб и недолговечности из-за усталости материала пояса;

при изменении направления движения автомобиля из-за условия нерастяжимости окружной пояс не позволяет шине в зоне контакта по ширине вращаться с разной скоростью, поэтому возникает трение между протектором и дорожным покрытием, что приводит к преждевременному износу протектора, для избежания которого вводят брекерный слой между ними, который, как и в диагональной конструкции утяжеляет шину, делает ее эксплуатацию неэкономичной и недолговечной вследствие повышенного теплообразования при сгибе и недостаточной теплоотдачи из-за расположения между протектором и каркасом;

шины РС со съемным протектором в виде колец имеют их вместо окружного нерастяжимого пояса радиальной шины и обладают теми же недостатками и к тому же неработоспособны из-за непрочного крепления протектора.

Целью изобретения является повышение экономических и динамических характеристик автомобиля путем снижения сопротивления качения шин, уменьшением жесткости, созданием эластичности на всей поверхности шины долговечности путем работы протектора без проскальзывания по дорожному покрытию и работой части конструкции без изгиба в зоне контакта, снижению материалоемкости при производстве шин, отсутствием необходимости в брекерном слое.

Сущность изобретения состоит в том, что радиальные нити корда, идущие от одного бортового кольца к другому и воспринимающие давление воздуха, в шине соединены дополнительными вертикальными нитями с жесткими нерастяжимыми внутренними кольцами или кольцом.

Внутреннее расположение нерастяжимого жесткого кольца в отличие от наружного внешнего нерастяжимого пояса позволяет конструктивно выполнить его меньшим размером, чем диаметр каркаса шины и не участвовать ему и изгибе в зоне контакта, это происходит в диагональных и радиальных шинах, снижая этим сопротивление качения и повышая долговечность устранением усталости кольца.

При движении автомобиля по окружности на повороте шина в зоне контакта проходит неодинаковое расстояние, достигаемое подвижностью прорезиненных нитей корда между собой, сжимая или растягивания протектор при вхождении шины в зону контакта и занимая свое первоначальное положение при выходе из зоны и изгибом вертикальных нитей при снятом натяжении в зоне контакта, незначительный расход энергии которых зависит от свойств резины, в шинах же известных конструкций незначительный сдвиг происходит в брекерном слое и в основном в зоне контакта, который поглощает значительное количество энергии.

(1. Кнороз В. И. Работа автомобильной шины. "Транспорт", 1976 г. с.29, 187).

Сдвоенные шины, если их рассматривать как одно целое без окружных нерастяжимых поясов и брекерных слоев, имеют два внешних бортовых кольца и два внутренних кольца, для упрощения одного, снимающее натяжение в средней части нитей корд. Изгиб корда, находящегося под напряжением в зоне контакта, будет осуществляться и с внешней стороны как у всех шин, так и с внутренней, в то время как изгиб вертикальных нитей в данной шине осуществляется при снятой нагрузки, т. е. без затраты энергии. Бортовые кольца одного размера при торможении, повороте автомобиля не смогут удержать нити корда в пределе прочности резины между ними, тогда как приближение кольца к каркасу шины решит эту задачу короткими вертикальными нитями, а подвешенное состояние колец при контакте с дорожным покрытием гасит возникшую вибрацию.

При опорной поверхности меньшей площади контакта при качении шины через рельсы и другие неровности нити корда передают давление воздуха на всю опорную поверхность, огибая неровности по профилю, тогда как радиальные и диагональные шины создают чрезмерные давления и сдвиговые деформации в зоне контакта из-за нерастяжимого жесткого окружного пояса и брекерного слоя.

На чертеже изображена шина с ободом 1 под статистической нагрузкой. Радиальные нити 2 корда образуют каркас шины между двумя бортовыми кольцами 3, плотно прилегающими к ободу колеса 1 автомобиля. На внешней стороне каркаса приварен протектор 4, а с внутренней стороны радиальные нити 2 корда соединены вертикальными нитями 5 с жесткими нерастяжимыми кольцами 6. Под действием статической нагрузки между шиной и опорной поверхностью образуется зона 7 контакта с изгибом радиальных 2 и вертикальных 5 нитей.

При создании давления внутри шины нагрузка с радиальных нитей 2 снимается через вертикальные нити 5 внутренними нерастяжимыми кольцами 6, сохраняя эластичность как в боковой части, так и в центральной части между кольцами 6, что недостигаемо в радиальных шинах. Работая на повороте, шина в зоне контакта сжимается и растягивается при эластичности протектора 4 тем, что вертикальные нити 5, огибающие внутренние кольца 6, могут колебаться, сообщая свободу перемещения радиальным нитям до определенного предела, определяемым пределом прочности резины. Внутренние нерастяжимые кольца 6 в зоне контакта 7 несут переменные нагрузки из-за сжатия вертикальных нитей 5 на чертеже вправо от вертикальной оси симметрии, которое может устраниться другим способом навивки вертикальных нитей 5 перемещением их вокруг колец 6 на чертеже слева от вертикальной оси.