СМЕННЫЙ ПРОТЕКТОР ДЛЯ ПНЕВМАТИЧЕСКОЙ ШИНЫ

Настоящая полезная модель относится к протекторам пневматических шин, а более точно касается сменного протектора для пневматической шины, который может применяться в качестве заменяемого протектора для пневматических шин автотранспортных средств различной категории и различной грузоподъемности в зависимости от дорожной ситуации и условий эксплуатации автомобиля.
В настоящее время существует множество типов приспособлений для повышения ходовых свойств транспортных средств, которые устанавливают на пневматические шины транспортных средств для использования в экстремальных условиях, например, при езде по снежным и обледенелым дорогам, а также в условиях бездорожья.
Особенно остро названная проблема стоит для грузового транспорта, для которого не используются зимние шины, так как они имеют высокую стоимость. Такая же ситуация имеет место и для спортивных автомобилей. В случае возникновения экстремальной погодной ситуации спортивные автомобили становятся практически неуправляемыми.
Наряду с проблемой создания приспособлений, направленных на повышение ходовых качеств пневматических шин в зимних условиях, существует проблема разработки приспособлений, способных защитить от износа зимние шины при кратковременной эксплуатации в условиях положительных температур окружающего воздуха, при которой, как известно, происходит сильный износ зимних шин.
Еще одной проблемой является разработка сменных протекторов, которые используются для установки на изношенные протекторы пневматических шин с целью их восстановления.
В настоящее время одном из путей решения названных задач является создание сменных протекторов в форме колец, которые устанавливаются на пневматические шины. Особенно важное значение имеет крепление кольцеобразных протекторов на шинах при поворотах или по езде по неровной дороге, когда имеют место высокие боковые усилия.
Известны пневматические шины со съемным протектором для транспортных средств, содержащие корпус и установленное на нем с натягом протекторное кольцо с нерастяжимым поясом, у которых, посадочные поверхности корпуса шины и съемного протекторного кольца выполнены плоскими, а протекторное кольцо удерживается от смещения боковыми выступами корпуса шины.
Недостатком такой конструкции является то, что при эксплуатации шин под действием поперечных сил возникают большие напряжения на боковых поверхностях, что приводит к ускоренному разрушению выступов и ослаблению посадки протекторного кольца на корпусе шины.
В большинстве случаев взаимодействующие поверхности шины и протекторного кольца специально подготовлены с целью надежного крепления кольца на протекторе шины.
В патенте US 3557858 описана конструкция шины со съемным протектором, представляющая собой единое изделие, состоящее из двух деталей - шины и съемного кольца. Для повышения надежности крепления съемного кольца шина по коронной части имеет продольные канавки. Съемное кольцо на внутренней поверхности имеет ответные выступы, которые при монтаже располагаются внутри канавок шины.
Такая конструкция требует точного совмещения канавок на шине с выступами на съемном кольце, в противном случае при поворотах может иметь место соскальзывание кольца с шины.
Недостатком шин, в которых крепление съемного протектора обеспечивается с использованием пазов по короне каркаса, является возможность их забивания грязью, следствие чего является неудобство монтажа и демонтажа протектора и ухудшение эластичности шины.
Для повышения надежности посадки протекторного кольца на шине и увеличения боковой жесткости предложена конструкция сменного протектора, описанная в патенте RU 253603, согласно которому посадочные поверхности корпуса и съемного протекторного кольца выполнены в виде ответных ступенчатых конических поверхностей. Диаметры центральных частей шины и протекторного кольца выполнены уменьшающимися к оси симметрии профиля шины, а их боковые конические поверхности выполнены со взаимно обратным наклоном.
В отличие от описанных выше конструкций, в которых съемный протектор монтируется в пазы или иные конструктивные приспособления, расположенные в каркасе, в патенте RU 2245797 съемный протектор выполнен таким образом, что охватывает наружную и большую часть боковой поверхности основной шины. Внутренняя поверхность протектора имеет ворсяной покров, внутренний диаметр которого меньше наружного диаметра основной шины на 1-2%. Отличие данной конструкции от всех предыдущих состоит также в том, что съемный протектор монтируется на стандартную шину, а не на каркас специальной конструкции, содержащий пазы, канавки и т.п.Такие шины не могут эксплуатироваться без надеваемых на них протекторных колец и потому круг их применения становится весьма ограниченным.
К недостаткам данной конструкции можно отнести то, что описанный съемный протектор практически полностью повторяет конфигурацию, структуру и габариты пневматической шины, что делает его стоимость сопоставимой со стоимостью самой шины.
Известно еще одна конструкция сменного протектора для пневматической шины, принятая за прототип, RU 96064, в которой сменный протектор монтируется на каркас пневматической шины без специальной доработки протектора шины, то есть на эксплуатируемую шину при необходимости придания шине специальных свойств, отвечающих создавшимся дорожным условиям. К таким условиям можно отнести резкую смену погодных условий, изменением рельефа местности и другие.
Согласно данной конструкции сменный протектор выполнен виде кольцеобразной оболочки, имеющей внутренний диаметр, по существу равный наружному диаметру пневматической шины. Кольцевая оболочка имеет рисунок протектора на наружной поверхности и структуру, сходную со структурой пневматической шины, и выполнена с возможностью фиксации на беговой дорожке пневматической шины за счет повышения давления в шине до номинального. Надевание и снятие кольцеобразной оболочки с шины осуществляется путем снижения давления в шине ниже атмосферного, а фиксация на беговой дорожке осуществляется посредством увеличения давления в шине до номинального значения.
Из всех рассмотренных выше конструкций данная конструкция является наиболее простой и удобной, однако является эффективным в том случае, если все шины, установленные на автомобиле, имеют одинаковый износ. При меньшем диаметре съемный протектор оказывается слабо закрепленным на шине, а при большем диаметре могут возникнуть проблемы с его монтажом.
Кроме того, при поворотах, резком торможении и езде по неровной местности удержание сменного протектора на шине только посредством давления в шине является не достаточно надежным, что может привести к сползанию сменного протектора с шины.
В основу полезной модели положена задача создать сменный протектор для пневматической шины, конструктивное выполнение которого обеспечивает простое и надежное соединение сменного протектора с шиной.
Согласно полезной модели, сменный протектор для пневматической шины выполнен в виде кольцеобразной оболочки из эластомерного материала, содержащей протекторный слой, армирующий пояс и внутренний слой, на котором размещен дополнительный слой из эластомерного материала, приспособленный для взаимодействия с протектором пневматической шины и имеющий коэффициент трения больше коэффициента трения материала внутреннего слоя кольцеобразной оболочки и твердость меньше твердости названного слоя. В качестве материала дополнительного слоя использована резина или полиуретан с коэффициентом трения, лежащем в пределах от 0,5 до 1,0 и твердостью от 20 до 45 ед. Шор А.
Патентуемый сменный протектор является простым и надежным в эксплуатации среди всех описанных выше устройств аналогичного назначения и может быть использован многократно в течение длительного времени. Фиксация кольцеобразной оболочки на шине осуществляется посредством взаимодействия дополнительного слоя с элементами протектора, а именно, вдавливания мягкого дополнительного слоя в рисунок протектора шины при ее накачивании до номинального значения.
Важным преимуществом полезной модели является то, что надежное соединение сменного протектора с шиной достигается даже при отличии диаметров комплекта шин одного размерного ряда, обусловленным неравномерностью износа шин.
Описанная конструкция сменного протектора обеспечивает надежное крепление оболочки на шине при езде по ровной дороге, а также на поворотах, когда имеет место значительная нагрузка под действием поперечных сил.
В соответствии с одним вариантом выполнения заявленной полезной модели дополнительный слой выполнен заодно целое с внутренним слоем кольцеобразной оболочки или соединении с ней посредством клеевого или механического соединения. Для механического соединения дополнительного слоя с внутренним слоем кольцеобразной оболочки на последней выполнено множество выступов, а в дополнительном слое выполнено множество ответных прорезей.
В соответствии с еще одним вариантом выполнения полезной модели дополнительный слой состоит из нескольких слоев. Такое выполнение сменного протектора позволяет его использовать для шин одного размерного ряда, значительно отличающихся диаметром.
Во всех вариантах выполнения сменного протектора толщина дополнительного слоя лежит в пределах от 2 до 12 мм.
Патентуемый сменный протектор компактен, имеет невысокую стоимость и может иметь маркировку, включающую марку, модель и технические характеристики.
Кроме того, сменный протектор может быть установлен на изношенный протектор пневматической шины и успешно эксплуатироваться в течение длительного времени.
Монтаж и демонтаж съемного протектора осуществляется быстро и легко одним человеком в дорожных условиях с использованием компрессора двойного действия.
Техническим результатом настоящей полезной модели является простота конструкции и повышение надежности крепления сменного протектора на шине и возможность многократного использования.
Другим техническим результатом является возможность использования сменного протектора на шинах одного размерного ряда, диаметр которых может различаться, например, вследствие неравномерного износа.
Полезная модель описывается детально в нижеприведенном примере, не являющемся при этом исключительным и единственным в рамках патентуемой полезной модели, со ссылкой на прилагаемые фигуры, на которых:
Фиг. 1 изображает сменный протектор, установленный на пневматической шине в поперечном сечении, согласно полезной модели;
Фиг. 2 - один вариант выполнения сменного протектора;
Фиг. 3 - другой вариант выполнения сменного протектора.
Сменный протектор для пневматической шины выполнен в виде кольцеобразной оболочки 1 (фиг. 1), предназначенной для установки на пневматической шине 2. Кольцеобразная оболочка 1 выполнена из эластомерного материала и содержит протекторный слой 3, армирующий пояс 4 и внутренний слой 5, на котором размещен дополнительный слой 6 из эластомерного материала с коэффициентом трения, большим коэффициента трения материала внутреннего слоя 5 оболочки 1, и твердостью, меньшей твердости названного слоя 5. При соблюдении таких характеристик материала дополнительного слоя 6 обеспечивается высокое «сцепление» сменного протектора с пневматической шиной.
В качестве материала дополнительного слоя 6 целесообразно использовать резину с коэффициентом трения, лежащем в пределах от 0,5 до 1,0, и твердостью от 20 до 45 ед. Шор А. Указанный диапазон коэффициента трения установлен экспериментально и соответствует коэффициенту трения резина-асфальт. Минимальная твердость материала должна быть не меньше 20 ед. Шор А, так как при меньшей твердости материал теряет свои прочностные свойства и не может удержать съемный протектор при боковом воздействии на шину. Для обеспечения «податливости» дополнительного слоя 6 твердость материала не должна превышать 45 ед. Шор А. В качестве эластомерной основы может выбрана комбинация изопреновых каучуков -натурального НК SIR-20, и синтетического СКИ-3, обладающих наиболее высоким коэффициентом трения и наибольшей эластичностью из каучуков общего назначения. Изопреновые каучуки имеют хорошие технологические свойства: хорошо смешиваются с другими каучуками общего назначения и ингредиентами, прекрасно обрабатываются на оборудовании, не требуют пластикации.
Дополнительный слой 6 изготавливают толщиной не менее 2 мм, так как при меньшей толщине этот слой не позволит достичь желаемых результатов, и не более 12 мм, так как при большей толщине неоправданно увеличивается вес съемного протектора и возрастает диаметр колеса, что не позволяет его устанавливать в арку автомобиля.
Сменный протектор может быть установлен как на стандартную «рабочую» шину, так и на частично изношенную шину, что может продлить срок ее эксплуатации.
На фиг. 1 условно изображено внедрение (вдавливание) дополнительного слоя 6 в канавки 7 протектора пневматической шины 2, обеспечивающее надежное сцепление с протектором.
Дополнительный слой 6 из мягкой резины может быть выполнен за одно целое со сменным протектором 1 при одновременной их вулканизации, с применением клеевого соединения 8 (фиг. 2) или механического соединения фиг. 3. В последнем случае на внутреннем слое 5 сменного протектора выполнены выступы 9, а в дополнительном слое 6 выполнены отверстия 10, в которые входят выступы 9.
В соответствии с еще одним вариантом выполнения полезной модели дополнительный слой 6 может быть составлен из нескольких слоев с аналогичными характеристиками, отличающимися по толщине.
Такое выполнение целесообразно, когда сменные протекторы монтируются на шины с различной степенью износа шин, что позволит обеспечить оптимальную величину натяга на каждую шину.
Монтаж сменного протектора осуществляют путем снижения давления в пневматической шине до давления ниже атмосферного, свободного надевания кольцеобразной оболочки и повышения давления в шине до номинального значения.
Патентуемый сменный протектор компактен, имеет невысокую стоимость, может быть изготовлен на современном оборудовании для производства шин и использован многократно в течение нескольких сезонов.