Внутренняя опора пневматической шины безопасного колеса

Авторы патента:

Абрамов Вячеслав Николаевич (RU)

Бабакин Александр Николаевич (RU)

Чистов Михаил Павлович (RU)

Веселов Игорь Владимирович (RU)

Сдобнов Константин Сергеевич (RU)

Усов Андрей Тимофеевич (RU)

Стариков Александр Федорович (RU)

Колтуков Андрей Анатольевич (RU)

B60C17/06 - упругих

Владельцы патента RU 2461468:

Федеральное бюджетное учреждение "3 Центральный научно-исследовательский институт Министерства обороны Российской Федерации" (RU)

Изобретение относится к автомобильному транспорту, в частности для колес автомобилей, позволяющих продолжать движение при отсутствии в шинах избыточного давления воздуха. Внутренняя опора пневматической шины безопасного колеса жестко закреплена на разборном ободе резьбовыми соединениями в полости пневматической шины. Опора выполнена расчлененной на зубцы, упругость которых позволяет за счет их эластичности при прохождении через зону контакта шины с дорогой изгибаться на величину, равную разности длин частей окружности опоры и внутренней части шины, находящихся в зоне контакта. Технический результат - повышение устойчивости шины при потере давления. 2 ил.

Изобретение относится к элементам автомобильных колес с пневматическими шинами, предназначенными для автотранспортных средств и позволяющими обеспечить относительную безопасность движения при внезапной потере избыточного давления в шинах автомобиля и сохранение его подвижности при отсутствии этого давления.

Известна упругая внутренняя опора фирмы Хатчинсон, установленная в колесо транспортного средства (патент США №5246050) с пневматической шиной 37×12,5R16,5 фирмы Гудьир.

Безопасная система "CRF" (Composite Run-flat) фирмы Хатчинсон, примененная в данной конструкции, представляет собой внутренний опорный элемент, состоящий из двух, изготовленных литьем под давлением, полусферических деталей из специальной смеси с применением эластичного эфира, выдерживающего температуру свыше 120°С. Обе части опоры соединяются стяжными болтами. Данная конструкция, установленная на автомобиле, снабженном шинами с опорой "CRF", при потере давления в одной и даже нескольких шинах позволяет ему пройти расстояние 50 км.

Недостатком данной опоры является низкая боковая жесткость ее выступа при отсутствии избыточного давления, обусловленная относительно узкой его конфигурацией по ширине опоры, способствующая боковым колебаниям автомобиля и снижающая его курсовую устойчивость и управляемость. Эта конструкция применяется на легковых автомобилях при движении по твердым дорогам и неприемлема для движения по деформируемым (мягким) грунтам из-за потери их подвижности.

Наиболее близким (прототип) из известных технических решений является опорный внутренний элемент фирмы Форверк (Германия) колеса транспортного средства (патент Франции №2695076) с пневматической шиной 13,00R20 фирмы Мишлен (Франция). Опорный элемент фирмы Форверк представляет собой массивное резиновое кольцо особой конфигурации, армированное по основанию, прилегающему к борту, металлокордом. В боковые выемки опорного элемента по окружности вложены рукава (шланги), заполненные антифрикционной смазкой. В случае аварии, когда шина "садится" на опорный элемент, рукава разрушаются и смазка попадает между шиной и кольцом. Смазка способствует снижению теплообразования от трения внутренних частей шины и тем самым повышает ее работоспособность. Опорный элемент фирмы Форверк для шины 13,00R20 позволяет применять регулирование внутреннего давления в шинах в условиях бездорожья и при кратковременном движении без избыточного давления воздуха в шинах, а также гарантирует безаварийную эксплуатацию автомобиля на высоких скоростях движения.

Недостатком данной опоры является вероятность "наката" выступа опоры на боковину шины с последующим ее разрывом корда по боковине. Этот недостаток обусловлен применением в данной конструкции антифрикционной смазки, способствующей не только снижению трения при контакте внутренней полости шины в зоне беговой дорожки и опоры из-за разности их радиусов при одинаковых угловых скоростях качения, но и перемещению опоры по ширине свободного пространства в полости шины и, как следствие, "накату" на боковину.

Такая конструкция не исключает также проскальзывание шины и опоры на ободе при отсутствии давления воздуха и предопределяет невозможность самостоятельного движения автомобиля в таких ситуациях. Кроме того, при движении по деформируемым грунтам с разрушенными шинами на гладких и достаточно жестких в радиальном направлении опорах данной конструкции образуется глубокая колея и существенно возрастает сопротивление качению, усугубляемое еще и недостаточным сцеплением опоры с грунтом. В результате теряется проходимость и подвижность автомобиля на этих грунтах. Наличие же в конструкции неразборной и достаточно жесткой опоры исключает и возможность сборки колеса в полевых условиях.

Предлагаемая внутренняя опора состоит из соединенных торцами оснований двух упругих колец с одногребневыми выступами и размещается между бортами шины (фиг.1). Наружный диаметр опоры не ограничивает радиальную деформацию шины при минимальном давлении воздуха в ней. Суммарная ширина основания опоры выполняется больше расстояния между бортами (в свету) на величину, исключающую взаимное проворачивание шины, опоры и обода стягиваемыми закраинами разъемного обода. В новой конструкции внутренней опоры для снижения упомянутого выше трения (скольжения) в контакте в продольном направлении, а следовательно, и износа контактирующих поверхностей опоры и полости шины, а также температуры разогрева шины вместо смазки на цилиндрической части выступов опоры имеются зубцы, образованные поперечными пилообразными выемками по высоте опоры (фиг.2). При этом отношение толщины зубцов "t" к их шагу "z" должно быть равным примерно отношению наружного диаметра опоры "d_o" к диаметру внутренней полости шины "d_ш"(t/z≈d_o/d_ш). Такое конструктивное решение исключает скольжение в контакте опоры (зубцов) с внутренней полостью шины и компенсируется изгибом зубцов. Число зубцов на опоре определяется экспериментально (в пределах 40-60 шт.). Исключение "наката" выступа опоры на боковину шины, кроме отсутствия смазки, компенсируется двумя гребнями опоры (фиг.1), разведенными по внешнему габариту в верхней их части примерно на ширину беговой дорожки шины. Сохранение проходимости автомобиля по деформируемым грунтам на опорах (при отрыве беговой дорожки шины) обеспечивается увеличением длины контакта опоры с грунтом за счет снижения радиальной жесткости и улучшения сцепления расчлененной зубцами опоры.

Предлагаемая упругая внутренняя опора (фиг.1, поз.2) устанавливается на разборный обод колеса (фиг.1, поз.1) в полость пневматической бескамерной шины (фиг.1, поз.3), которая ограничивает радиальную ее деформацию и обеспечивает необходимую ее работоспособность при полной потере внутреннего давления из-за сквозных повреждений (проколов, порезов, пулевых пробоев и др.).

Сборка и разборка безопасного колеса с заменой его составных частей в полевых условиях обеспечивается возможностью:

- значительного раздельного деформирования двух одногребневых, расчлененных зубцами, упругих колец опоры при монтаже и демонтаже ее в шине;

- стягивания и разъединения бортов разъемного обода с помощью входящих в ЗИП автомобиля инструментов.

Техническим результатом заявленной внутренней опоры пневматической шины является сохранение подвижности транспортного средства после разрушения шин, повышение надежности, курсовой устойчивости, управляемости и проходимости автомобиля, а также ресурса пневматической шины.

Указанный технический эффект по сохранению подвижности транспортного средства достигается следующими решениями в отличие от имеющихся конструкций:

- с целью обеспечения требуемой управляемости транспортного средства опора выполнена с шириной наружной части, равной или уменьшенной на величину до 10% ширины внутренней поверхности шины;

- с целью уменьшения веса она выполнена V-образной конструкции, а упрощения изготовления и сборки она выполнена составной из 2-х частей;

- с целью ликвидации проскальзывания в наружной части опоры относительно внутренней части шины в зоне беговой дорожки и боковин при сниженном давлении опора выполнена расчлененной на зубцы, упругость которых позволяет за счет их эластичности при прохождении через зону контакта шины с дорогой изгибаться на величину, равную разности длин частей окружности опоры и внутренней части шины (находящихся в зоне контакта);

- с целью обеспечения накачки шины в ней имеются сквозные отверстия, соединяющие систему подкачки с внутренней полостью шины;

- с целью исключения проворачивания шины на ободе она в основании вместе с бортовыми частями шины выполнена шире шины на величину, исключающую при зажатии между закраинами обода их взаимное проворачивание при отсутствии избыточного давления воздуха в шине;

- с целью обеспечения необходимой жесткости основание опоры армировано, причем армирование обеспечивается как в окружном, так и поперечном направлении;

- для обеспечения плотной посадки опоры и шины на ободе и необходимой несущей способности зубцов модуль упругости материала основания и зубцов опоры выбирается в пределах от 30 до 120 кг/см при удлинении 100%;

- для обеспечения необходимой несущей способности высота зубцов внутренней опоры выбирается от 0,3 до 0,7 высоты профиля опоры, а толщина зубцов "t" выбирается больше, чем зазор "z" между ними, на величину исходя из соотношения t/z≈d_o/d_ш.

Указанный технический результат достигается также тем, что наружная лепестковая часть внутренней опоры меньше нагревается за счет облегченной ее массы, имеется также лучшая возможность ее замены, в том числе в полевых условиях за счет большей деформации (сжатия) эластичных зубцов опоры.

Учитывая некоторые результаты испытаний [1, 2] предлагаемой внутренней опоры безопасного колеса транспортного средства и предъявляемые требования к шинам регулируемого давления для ВАТ [3], можно утверждать, что применение изобретения позволит повысить надежность, курсовую устойчивость, управляемость, проходимость и подвижность автомобиля, а также ресурс шины.

Источники информации

1. Исследование проблем создания и конструктивных решений боестойких шин и шин повышенной ходимости для перспективных образцов военной автомобильной техники. Отчет о НИР, ФГУ 21 НИИИ МО РФ, инв. №5019, 2008. - 157 с.

2. Разработка шин и ободьев для перспективной военной автомобильной техники. Отчет о НИР, НТЦ НИИШП, инв. №13297, 2008. - 203 с.

3. ГОСТ РВ 52395 - 2005. Шины пневматические с регулируемым давлением для военной автомобильной техники. Общие технические требования (инв. №4017). - М.: Стандартинформ, 2006. - 5 с.

Внутренняя опора пневматической шины безопасного колеса жестко закреплена на разборном ободе резьбовыми соединениями в полости пневматической шины безопасного колеса транспортного средства, ограничивающая радиальную деформацию шины и обеспечивающая необходимую ее работоспособность при полной потере внутреннего давления в шине, отличающаяся тем, что опора выполнена расчлененной на зубцы, упругость которых позволяет за счет их эластичности при прохождении через зону контакта шины с дорогой изгибаться на величину, равную разности длин частей окружности опоры и внутренней части шины, находящихся в зоне контакта.

Изобретение относится к автомобильным шинам для решения проблем, возникающих в пневматических шинах, вызванных ударом о препятствия на дороге, например, при встрече с рытвиной или бордюром тротуара.

Колесо транспортного средства // 2427477

Изобретение относится к шинной промышленности, в частности к конструкциям шин, и может быть использовано в конструкциях военной автомобильной техники. .

Колесо // 2344945

Изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности, касается колеса с моноблочным ободом, пневматической шиной и опорным телом в полости последней. .

Колесо транспортного средства // 2291788

Изобретение относится к области дорожного, строительного, тракторного и сельскохозяйственного машиностроения. .

Система, образованная ободом и усиливающей опорой // 2272715

Изобретение относится к автомобильному транспорту и предназначено для использования в конструкции пневматической шины с кольцевой поддерживающей опорой. .

Защитная опорная подушка и конструкция из подушки и обода для пневматической шины, содержащая балансировочные средства и обеспечивающая облегченный монтаж // 2261180

Изобретение относится к автомобильной промышленности. .

Автомобильное колесо с опорным телом аварийного движения // 2224662

Изобретение относится к автомобильному колесу с опорным телом аварийного движения для укрепленной на ободе колеса пневматической шины, которая имеет в основном протектор, две боковые стенки, каркас, усилительные элементы, а также снабженные бортовыми крыльями борта покрышки, в котором опорное тело аварийного движения выполнено в виде оболочкообразного кольцевого элемента внутри пневматической шины, которое имеет аварийную беговую поверхность для опоры шины в случае повреждения и которое своими обеими наружными в осевом направлении зонами стенки опирается на обод колеса через кольцеобразные опорные элементы, при этом опорные элементы имеют различную упругость в радиальном и осевом направлениях нагрузки.

Колесо (варианты), пневматическая шина, обод (варианты) // 2090374

Колесо транспортного средства с пневматической шиной и регулируемым в ней давлением // 2055749

Изобретение относится к колесному производству, в частности к колесам транспортных средств высокой проходимости. .

Колесо транспортного средства // 2022809

Изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности к колесному производству. .

Шина, способная в ненакачанном состоянии выполнять свои функции // 2513161

Изобретение относится к автомобильным пневматическим шинам. Устройство (10) содержит дугообразные части (12), выполненные с возможностью взаимного соединения для крепления вокруг колеса транспортного средства. Каждая часть (12) содержит резиновый корпус (14), внутри которого расположен стальной поддерживающий элемент, который, будучи установленным на колесе, образует поддерживающее кольцо вокруг колеса. Технический результат - улучшение характеристик движения шины в ненакачанном состоянии. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 12 ил.

Резиновая смесь для усиливающего слоя боковины или для боковины и шина // 2520491

Изобретение относится к резиновой смеси для усиливающего слоя боковины или боковины самонесущей шины. Резиновая смесь для армирующего слоя боковины или боковины включает диеновый каучук, содержащий от 10 до 80 масс.% бутадиенового каучука, и углеродное волокно на основе каменноугольной смолы. Изобретение позволяет получить резиновую смесь для усиливающего слоя боковины или для боковины, которая обладает удовлетворительной теплопроводностью и низким тепловыделением, а также превосходной жесткостью и износостойкостью при эксплуатации шины в спущенном состоянии, а также получить пневматическую шину, такую как самонесущая шина, которая содержит усиливающий слой боковины или боковину, выполненные с применением резиновой смеси. 3 н. и 5 з.п. ф-лы, 4 табл., 7 пр.

Шина колеса шахтного большегрузного автомобиля-самосвала // 2525349

Изобретение относится к конструкции колес большегрузных транспортных средств, эксплуатируемых в шахтах. Шина выполнена с размещенным внутри ее средней части замкнутого контура из листовой пружинной стали или пластмассы с отогнутыми внутрь шины боковыми кромками при их криволинейном профиле. Отогнутые внутрь концы контура связаны между собой разъемным болтовым соединением. Между наружной поверхностью указанного выше контура и внутренней поверхностью шины размещена приклеенная к контуру сплошная по длине прокладка или примыкающие друг к другу отдельные резиновые прокладки. Ширина единственной или примыкающих друг к другу прокладок равны ширине замкнутого контура, которая принята равной 60÷70% ширины шины. Технический результат - повышение допустимой нагрузки на шины колес шахтного большегрузного автомобиля-самосвала и соответствующее увеличение срока их эксплуатации. 2 ил.

Колесо боевой машины (варианты) // 2538842

Изобретение относится к колесным боевым машинам и касается конструкции колеса, сохраняющей несущую способность при повреждении покрышки. По первому варианту изобретения колесо содержит диск, шину и эластичную вставку/вставки внутри шины. При этом периферийная и обращённая к центру колеса поверхности эластичного элемента имеют рельеф для лучшего трения об обод и шину. По второму варианту изобретения эластичные вставки внутри шины чередуются с кольцевыми вставками, выполненными в виде эластичного армированного ремня с наклеенными жесткими сегментами. Технический результат - сохранение несущей способности колеса при больших повреждениях шины без ухудшения ездовых качеств колеса в накачанном состоянии. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Безопасное колесо транспортного средства // 2540037

Изобретение относится к автомобильному транспорту, в частности к колесам автомобилей, позволяющим продолжить движение при отсутствии избыточного внутреннего давления воздуха в шинах. Колесо состоит из разъемного герметичного обода и пневматической бескамерной шины, в полость которой устанавливается упругая внутренняя опора, ограничивающая радиальную деформацию шины и состоящая из сегментов (например, четырех). Сегменты соединены между собой посредством замка типа «пазл». Опора фиксируется от смещений на разъемном ободе в полости пневматической шины посредством внутренних напряжений, возникающих при сборке колеса (стягивании элементов разъемного обода). Технический результат - обеспечение возможности монтажа (демонтажа) внутренней опоры в полевых условиях и сохранение подвижности транспортного средства при повреждении шин при резком падении внутреннего избыточного давления воздуха в них. 4 ил.

Колесо // 2550391

Изобретение относится к транспортному машиностроению. Колесо содержит герметичный обод и пневматическую бескамерную шину, в полости которой установлена упругая разборная поддерживающая опора, выполненная в виде кольцевых фрагментов, дискретно-равномерно установленных и зафиксированных на опорной поверхности диска. Технический результат - повышение надежности, упрощение монтажа колеса. 3 ил.

Трехкольцевая колесная вставка безопасности // 2572486

Изобретение относится к области автомобильного машиностроения, в частности к ходовым системам колесных автомобилей, а именно к средствам, позволяющим машине продолжать движение в течение некоторого времени после потери давления в шинах. Трехкольцевая колесная вставка состоит из демпфирующего кольца и несущего кольцевого основания в виде двух кольцевых опор с проточками на внешних поверхностях со стороны линии сопряжения, которые при сопряжении образуют общую канавку, в которой располагается демпфирующее кольцо. Кольцевые опоры обеспечивают также распор боковин шины. Демпфирующее кольцо может фиксироваться в общей канавке замковым соединением, например, ласточкин хвост, выступ-впадина или шип-паз, а поверхность внешнего диаметра демпфирующего кольца может оснащаться грунтозацепами. Технический результат - простота конструкции, надежность работы, а также упрощение ее технологии сборки на колесе. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Колесо // 2622733

Изобретение относится к транспортному машиностроению. Колесо содержит герметичный обод и пневматическую бескамерную шину, в полости которой установлена разборная поддерживающая опора, зафиксированная на поверхности обода с образованием кольцевого занижения. Опорное тело выполнено в виде эластомерной торообразной оболочки с кольцевым выступом на внутреннем диаметре конгруэнтным кольцевому занижению разборной поддерживающей опоры. Технический результат - простота, надежность, упрощение монтажа колеса. 4 ил.