АВТОМОБИЛЬНАЯ ШИНА С УПРУГИМИ ДЕФОРМИРУЕМЫМИ СПИЦАМИ

Автомобильная шина с упругими деформируемыми спицами
Решение относится к области транспортного машиностроения, в частности к конструкции безвоздушных шин, выполненных из электроактивных полимеров.
В настоящее время известны конструкции безвоздушных шин из эластичного полиуретана с упругими деформируемыми спицами [1, 2, 3].
Структурно несущая шина [1] включает входящую в контакт с грунтом протекторную часть, армированный кольцевой пояс, расположенный радиально-изнутри от протекторной части, и множество перемычек-спиц, проходящих в поперечном направлении и радиально-внутрь от армированного кольцевого пояса и прикрепленных к колесу или ступице.
Недостатком известной конструкции является отсутствие средства для изменения деформационных характеристик перемычек-спиц и постоянная жесткость шины, что ухудшает проходимость транспортного средства.
Колесо [2] состоит из внутреннего и наружного ободьев, соединенных между собой упругими элементами, расположенными в два ряда. Упругие спицы выполнены из полиуретана переменной толщины, плавно уменьшающиеся от краев к середине. По ширине в поперечном сечении спицы имеют форму кольцевого сектора или полумесяца, вместе с наружным и внутренним ободьями образуют в поперечной плоскости колеса кольцеобразный профиль.
Недостатком технического решения является то, что конфигурация упругих элементов обеспечивает неизменное значение радиальной, тангенциальной, боковой и угловой жесткостей шины.
Наиболее близким из указанных аналогов является патент №2397977РФ [3]. Шина [3] выполнена из эластичного полиуретана с упругими деформируемыми спицами, которые соединяют между собой наружное кольцо с протектором и внутреннее кольцо, закрепленное на металлическом ободе колеса. Протектор изготовлен из эластичного полиуретана с добавлением порошка материала, повышающего сцепление с дорожной поверхностью.
Главным недостатком, конструкции [3], является, отсутствие возможности регулировки жесткостных характеристик шины в процессе эксплуатации, а, следовательно, изменять площадь пятна контакта с опорной поверхностью, что приводит к снижению эффективности транспортного средства при движении по деформируемому грунту.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является повышение опорной проходимости и снижение расхода топлива, и сохранение устойчивости и управляемости транспортных и технологических машин при различных режимах движения.
Технический результат - снижение значения коэффициента сопротивления качению, увеличение коэффициента сцепления и улучшение контакта шины с дорожной поверхностью.
Технический результат достигается тем, что безвоздушная шина с упругими деформируемыми спицами, соединяющими между собой наружное кольцо с протектором и монтажное кольцо, закрепленное на металлическом ободе колеса, имеет спицы, выполненные  из электроактивных полимеров, способных изменять линейные размеры под действием электрического тока, за счет чего изменяется жесткость шины. Спицы имеют боковую защиту от пробоя, а наружное кольцо с протектором, выполненные из диэлектрического эластомера, имеют эллиптическую форму в поперечном сечении, для изменения пятна контакта по ширине, а по длине - за счет деформации шины. Это приводит к снижению значения обобщенной функции сопротивления качению и улучшению контакта шины с опорной поверхностью.
Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображено:
На фиг. 1 - Безвоздушная шина со спицами из электроактивных полимеров;
На фиг. 2 - Безвоздушная шина со спицами из электроактивных полимеров (поперечное сечение);
На фиг. 3 - Безвоздушная шина со спицами из электроактивных полимеров: а) состояние с минимальной площадью пятна контакта (дорожный режим); б) состояние максимального пятна контакта (внедорожный режим).
Безвоздушная шина крепится к металлическому ободу колеса 1 за счет высоких адгезионных свойств эластомера монтажного кольца 2 и представляет собой, соединенное спицами 3 из электроактивных полимеров, наружное кольцо 4 с протектором 5. Внутри наружного кольца находится армирующие элементы 6.
Работает устройство следующим образом: на спицы 3 подается электрический ток, под действием которого линейные размеры спиц увеличиваются, и как следствие, уменьшается жесткость шины и увеличивается площадь пятна контакта. При смене полюсов, происходит обратный эффект - спицы 3 уменьшаются, что приводит к увеличению жесткости и уменьшению площади контакта шины. Во время изменения жесткости шины изменяется форма поперечного сечения шины с эллиптической (при максимально жестком состоянии), до прямоугольного (при минимальной жесткости).
Преимущества данного устройства в том, что оно, кроме исключения возможности прокола и последующего разрушения шины, способно улучшить опорную проходимость по слабо несущим поверхностям движения, снизить расход топлива при движении по твердым поверхностям, значительно улучшить плавность хода и устойчивость  транспортно- технологических машин при различных режимах движения.
Источники информации
1. Патент №2269425 РФ Непневматическая шина/ Сосьете Де Текнолоджи Мишлен (Fr), Мишлен Решерш Э Текник с.а. (ch), Райн Тимоти Б. (Us), Томпсон Рональд Х. (Us), Крон Стивен М. (Us), Демино Кеннет В. (Us) - Приоретет от 24.08.2001
2. Патент №2336178 РФ. Колесо транспортного средства с упругими спицами / Братский государственный университет, В.В.Мазур - Приоритет от 27.02.2007.
3. Патент №2397877 РФ Автомобильная шина из эластичного полиуретана с упругими деформируемыми спицами/ Братский государственный университет, В.В. Мазур, - Приоритет от 08.07.2009