РИСУНОК ПРОТЕКТОРА ШИНЫ ПОВЫШЕННОЙ ПРОХОДИМОСТИ

Полезная модель относится к шинам направленного действия, предназначенным для использования на транспортных средствах, передвигающихся по бездорожью и по грунтам с малой несущей способностью, а также по дорогам с твердым покрытием.
Известен рисунок протектора шины сверхнизкого давления (патент на полезную модель №52774 RU, МПК B60C 11/03, опубл. 27.04.2006), содержащий грунтозацепы типа «елочка», направленные под углом к экваториальной плоскости и разделенные выемками и/или канавками с образованием на беговой дорожке ребер U-образной формы. Канавки протектора между ребрами, прилегающие к центральным грунтозацепам в каждом ребре, ориентированы в меридиональном направлении под углом в 45°, а канавки протектора между ребрами, прилегающие к боковым грунтозацепам, ориентированы в меридиональном направлении под углом 90° к экваториальной плоскости. Рисунок выполнен из чередующихся в окружном направлении ребер. Одни ребра выполнены с центральным грунтозацепом в виде прямоугольника с выступающей в виде дуги нижней гранью и выемкой со стороны верхней грани и двумя боковыми грунтозацепами с каждого края беговой дорожки, крайний из которых выполнен прямоугольным в плане и дугообразно скошен к краю, а второй выполнен в виде прямоугольника, часть одной стороны которого выполнена наклонной под углом 45° к экваториальной плоскости. Другие ребра выполнены с двумя центрально расположенными грунтозацепами параллелограммной формы в плане, разнесенными относительно экваториальной плоскости, и с одним боковым грунтозацепом прямоугольной формы в плане с каждого края беговой дорожки. Грунтозацепы одних ребер расположены напротив впадин между грунтозацепами других ребер на расстоянии в окружном направлении от них, не менее ширины в меридианальном направлении грунтозацепа в этом ряду, а ширина выемок и/или канавок между смежными грунтозацепами в каждом ряду в меридианальной плоскости равна ширине грунтозацепа этого ряда в этой же плоскости. Кроме того, боковые стенки грунтозацепов выполнены наклонными к основанию протектора под углом, близким к 5°.
Известный рисунок протектора шины недостаточно увеличивает проходимость на грунтах с низкой несущей способностью, т.к. не обеспечивает необходимой для этого тяги колеса из-за слабого сцепления с опорной поверхностью ввиду конструктивных особенностей:
- расположенные в шахматном порядке грунтозацепы удалены друг от друга на значительное расстояние, что способствует сдвигу мягкого грунта в выемках и канавках, при этом наклон боковых граней грунтозацепов к основанию протектора под углом, близким к 5°, недостаточен для уплотнения грунта;
- у грунтозацепов рабочими являются только передние (по отношению к направлению движения) боковые грани, а левые и правые боковые грани не несут рабочей нагрузки, т.к. расположены в продольном направлении шины параллельно экваториальной линии;
- плечевые (боковые) грунтозацепы, ориентированные под углом 90° к продольному направлению шины, будут срезать мягкий грунт, вызывая буксование транспортного средства;
- дугообразный скос к краю шины у плечевого грунтозацепа не обеспечивает уплотнение мягкого грунта при передвижению по неровной поверхности, что также может привести к буксованию транспортного средства;
- выполнение боковых граней грунтозацепов с наклоном к основанию протектора делает грунтозацеп обтекаемым, что снижает сцепление шины с опорной поверхностью.
Задачей предлагаемой полезной модели является увеличение тяги колеса транспортного средства на грунтах с малой несущей способностью за счет создания рисунка протектора шины, обеспечивающего надежное сцепление с опорной поверхностью, а также уменьшение заглубления шины в мягких грунтах при буксовании и улучшение самоочистки протектора.
Технический результат - повышение проходимости транспортного средства.
Технический результат достигается тем, что рисунок протектора шины повышенной проходимости, включающий ребра, образованные из грунтозацепов, расположенных в шахматном порядке на беговой дорожке и в плечевых зонах, выемок и канавок, ориентированных под углом в поперечном направлении шины, согласно полезной модели беговая дорожка содержит по меньшей мере три параллельных ребра, расположенных в продольном направлении шины, при этом каждое ребро состоит из чередующихся больших и малых симметричных n-угольных фигур, расположенных на одной оси и разделенных канавками шириной не менее 3 мм. Большая n-угольная фигура имеет вид условно равнобедренного треугольника, каждая из «сторон» которого представлена ломаной линией, а именно, «основание» имеет по оси симметрии «V»-образный излом, направленный внутрь фигуры, конечные части «основания» преломлены в сторону «вершины» условного треугольника, «боковая сторона» содержит основную прямую линию, расположенную под углом A, составляющим 55°-65° относительно оси симметрии условного треугольника, при этом на участке, приближенном к «основанию» условного треугольника, основная прямая линия преломляется с образованием выпуклости наружу фигуры, а в области «вершины» условного треугольника изломы на обеих «боковых сторонах» образуют выступ в виде пятиугольника. Малая n-угольная фигура выполнена в форме буквы «Y» с двумя выступами в виде четырехугольника и третьим выступом в виде пятиугольника, аналогичного пятиугольнику у «вершины» условного треугольника большой n-угольной фигуры. Большие и малые n-угольные фигуры ориентированы пятиугольными выступами вперед по направлению вращения шины. Каждая плечевая зона содержит ребро из грунтозацепов в виде вытянутой фигуры дугообразной формы с торцевой стороной, первой по направлению движения шины, выполненной прямолинейной, при этом плечевые грунтозацепы расположены дугообразной выгнутой стороной наружу от шины с образованием угла B не менее 3° между прямолинейной торцевой стороной и линией поперечного направления шины, а верхняя грань плечевых грунтозацепов наклонена к основанию протектора шины в направлении внутрь шины на угол Д не менее 3°, причем плечевой грунтозацеп частью прямолинейной торцевой стороны переходит на боковую часть шины. Смежные ребра по своей ширине частично перекрывают друг друга так, что выемки между фигурами смежных ребер образуют зигзагообразную канавку переменной ширины с минимальным размером не менее 10 мм, причем крайняя зигзагообразная канавка в плечевой зоне имеет выступающие наружу шины участки, образованные выемками между плечевыми грунтозацепами. Боковые грани с основной прямой линией вместе с преломленным вблизи «основания» ее участком у грунтозацепов в форме большой n-угольной фигуры, а также боковые грани с примыкающими к пятиугольному выступу сторонами четырехугольников у грунтозацепов в форме малой n-угольной фигуры и боковые грани с вогнутой дугообразной стороной у плечевых грунтозацепов выполнены с наклоном под углом C 50°-70° к основанию протектора.
Кроме того, боковая часть шины содержит ребра жесткости узкой удлиненной формы и с высотой, уменьшающейся к центру шины, причем ребра выполнены наклонно относительно радиального направления шины и направлены вперед по направлению ее вращения, при этом каждое ребро жесткости плавно сопряжено с частью плечевого грунтозацепа, которая переходит на боковую часть шины. Грунтозацепы в форме большой n-угольной фигуры, относящиеся к одному ребру, с чередованием через один, имеют на верхних гранях насечку в виде зигзагообразных линий, расположенных в форме «елочки» относительно оси симметрии фигуры, причем грунтозацепы с насечкой на верхних гранях на беговой дорожке расположены в шахматном порядке. Грунтозацепы выполнены с закругленными углами.
Сущность полезной модели поясняется следующими фигурами:
фиг. 1 - рисунок протектора шины;
фиг. 2 - вид в плане грунтозацепа в форме большой n-угольной фигуры на ребре беговой дорожки;
фиг. 3 - вид в плане грунтозацепа в форме малой n-угольной фигуры на ребре беговой дорожки;
фиг. 4 - вид в плане грунтозацепа ребра плечевой зоны;
фиг. 5 - вид профиля грунтозацепа в форме большой n-угольной фигуры по сечению 1-1 на фиг. 2;
фиг. 6 - вид профиля грунтозацепа в форме большой n-угольной фигуры по сечению 2-2 на фиг. 2;
фиг. 7 - вид профиля грунтозацепа в форме малой n-угольной фигуры по сечению 3-3 на фиг. 3;
фиг. 8 - вид профиля грунтозацепа ребра плечевой зоны по сечению 4-4.
Протектор шины содержит расположенные в шахматном порядке грунтозацепы 1, 2 и 3, разделенные выемками 4 и 5. Грунтозацепы 1 и 2 образуют на беговой дорожке по меньшей мере три параллельных ребра 7, ориентированных в продольном направлении шины. Каждое ребро 7 состоит из чередующихся грунтозацепов 1 и 2, расположенных на одной оси и разделенных канавками 6.
Грунтозацеп 1 (фиг. 2) выполнен в виде симметричной относительно оси ребра 7 большой n-угольной фигуры, которая в плане имеет вид условно равнобедренного треугольника, каждая из «сторон» которого представлена ломаной линией (далее по тексту грунтозацеп 1 называется большим). «Основание» 9 условного треугольника имеет по оси симметрии «V»-образный излом 10, направленный внутрь фигуры, а конечные части 11 «основания» 9 преломлены в сторону «вершины» условного треугольника. «Боковая сторона» условного треугольника содержит основную прямую линию 12, которая на участке 13, приближенном к «основанию» 9, преломляется с образованием выпуклости наружу фигуры, а в области «вершины» условного треугольника изломы на обеих «боковых сторонах» образуют выступ 14 в виде пятиугольника. Основная прямая линия 12 расположена под углом A в 55°-65° к оси симметрии фигуры (фиг. 1). У большого грунтозацепа 1 боковые грани 21 (фиг.5) с основными прямыми линиями 12 и боковые грани 22 (фиг. 6) с участками 13 выполнены с наклоном под углом C 50°-70° к основанию протектора.
В частных случаях выполнения рисунка протектора на верхних гранях отдельных больших грунтозацепов 1 нанесена насечка 29 (фиг. 1, 2) в виде зигзагообразных линий, расположенных в форме «елочки» относительно оси симметрии фигуры, причем грунтозацепы 1 с насечкой 29 содержатся на одном ребре с чередованием через один, а на беговой дорожке - в шахматном порядке.
Грунтозацеп 2 (фиг. 3) выполнен в виде симметричной относительно оси ребра 7 малой n-угольной фигуры, которая в плане имеет вид буквы «Y» с двумя выступами в виде четырехугольника 15 и третьим выступом в виде пятиугольника 16, аналогичного пятиугольнику 14 большого грунтозацепа 1 (далее по тексту грунтозацеп 2 называется малым). Боковые грани 23 (фиг. 7) грани с примыкающими к пятиугольному выступу 16 сторонами 17 четырехугольников 15 выполнены с наклоном под углом C 50°-70° к основанию протектора.
Большие 1 и малые 2 грунтозацепы ориентированы пятиугольными выступами 14 и 16 вперед по направлению вращения шины.
Поскольку большие 1 и малые 2 грунтозацепы смежных ребер 7 расположены в шахматном порядке, а смежные ребра 7 по своей ширине частично перекрывают друг друга, то выемки 4 между фигурами смежных ребер 7 образуют зигзагообразную канавку 26 переменной ширины с минимальным размером не менее 10 мм. Выполнение зигзагообразной канавки 26 с меньшей шириной может приводить к застреванию грунта в узких участках канавки.
Расположение ребер 7 беговой дорожки в продольном направлении шины позволяет избежать потерь скорости при перемещении по асфальтовому покрытию, при этом малые грунтозацепы 2 будут снижать уровень шума, а наличие насечки 29 на верхних гранях отдельных больших грунтозацепов 1 будет способствовать мягкости хода шины и повышению ее устойчивости на обледенелой и мокрой дороге.
При перемещении по грунтам с малой несущей способностью зигзагообразные канавки 26, благодаря предлагаемой форме больших 1 и малых 2 грунтозацепов, не допускают смещения мягкого грунта и способствуют его уплотнению.
Выполнение большого грунтозацепа 1 в форме условного равнобедренного треугольника, у которого области острых углов при «основании» срезаны линиями 11 и 13, а «вершина» представлена пятиугольником 14, позволяет создать хорошую обтекаемость грунтозацепа 1 и исключает наличие в зигзагообразной канавке 26 участков с шириной, не обеспечивающей необходимого сцепления-с опорной поверхностью из-за смещения грунта, или, наоборот, слишком узких участков, где грунт будет застревать. Расположение основной прямой линии 12 под углом A в 55°-65° к оси симметрии большого грунтозацепа 1 является оптимальным для создания в зоне контакта с опорной поверхностью количества зигзагов канавки 26, необходимого для надежной фиксации грунта. При выполнении угла A более 65° грунт будет сдвигаться в сторону, что будет затруднять его продвижение по канавке при буксовании колеса, а выполнение угла A менее 55° не даст надежной фиксации грунта из-за уменьшения количества зигзагов канавки 25 в зоне контакта с опорной поверхностью и недостаточного угла наклона основной прямой линии 12.
Расположение боковых граней 21 и 22 большого грунтозацепа 1 с наклоном под углом C 50°-70° к основанию протектора позволяет уплотнять мягкий грунт, предотвращая его смещение, а в случае буксования колеса будет уменьшать его заглубление. При угле C менее 50° эффект уплотнения будет недостаточным, а при угле C более 70° возможен срез и сдвиг мягкого грунта.
Наличие «V»-образного излома 10 у большого грунтозацепа 1 вызвано расположением рядом с ним пятиугольного выступа 16 малого грунтозацепа 2. При этом пятиугольный выступ 16 и четырехугольные выступы 15 создают такой же эффект, что и пятиугольный выступ 14 большого грунтозацепа 1. Кроме этого, четырехугольные выступы 15 малого грунтозацепа 2 защищают пятиугольный выступ 14 большого грунтозацепа 1 от деформации при больших нагрузках.
Выполнение боковых граней 23 малого грунтозацепа 2 с наклоном под углом C 50°-70° к основанию протектора дополнительно уплотняет мягкий грунт, а при буксовании способствует уменьшению заглубления колеса и позволяет подавать уплотненный грунт к вертикальной боковой грани со стороной 9 у большого грунтозацепа 1, увеличивая тем самым тягу колеса.
Канавки 6, разделяющие большие 1 и малые 2 грунтозацепы отводят воду из зигзагообразных канавок 26, чем способствуют более эффективному уплотнению грунта, а также смягчают удары при наезде на препятствие или рытвину, при этом указанный результат обеспечивается при ширине канавок 6 не менее 3 мм.
Каждая плечевая зона содержит ребро 8 из грунтозацепов 3 (фиг. 1, 4) в виде вытянутой фигуры дугообразной формы, у которой торцевая сторона 19, первая по направлению движения шины, выполнена прямолинейной. Плечевые грунтозацепы 3 расположены дугообразной выгнутой стороной 18 наружу от шины с образованием угла В не менее 3° (фиг. 1) между прямолинейной торцевой стороной 19 и линией поперечного направления шины, при этом плечевой грунтозацеп 3 частью 28 прямолинейной торцевой стороны 19 переходит на боковую часть шины. Верхняя грань 25 (фиг. 8) наклонена к основанию протектора шины в направлении внутрь шины на угол Д не менее 3°, а боковая грань 24 с вогнутой дугообразной стороной 20 выполнена с наклоном под углом C 50°-70° к основанию протектора.
Плечевые грунтозацепы 3 и большие грунтозацепы 1 расположены в шахматном порядке, при этом плечевые ребра 8 и смежные с ними ребра 7 беговой дорожки частично перекрывают друг друга, в результате чего выемки 5 между плечевыми грунтозацепами 3 и выемки 4 между большими 1 и малыми 2 грунтозацепами образуют крайнюю зигзагообразную канавку 27 переменной ширины с выступающими наружу шины участками, образованными выемками 5. Минимальная ширина зигзагообразной канавки 27 должна быть не менее 10 мм для исключения застревания грунта в узких местах канавки.
Предлагаемая дугообразная форма плечевого грунтозацепа 3 и его расположение не только не допускают выдавливание мягкого грунта из крайней зигзагообразной канавки 27 за пределы шины, но и в совокупности с острым углом B, частичным переходом плечевого грунтозацепа 3 на боковую часть шины и наклоненной в сторону основания протектора верхней гранью 25 способствуют дополнительному захвату мягкого грунта и подаче его в крайнюю зигзагообразную канавку 27. В результате мягкий грунт уплотняется, причем этот эффект дополнительно усиливает наклонная боковая грань 24. Для достижения указанного эффекта необходимо соблюдать условия по величине углов B и Д (не менее 3°), обоснование величины угла C в 50°-70° приведено выше. Указанные признаки плечевых грунтозацепов 3 не только надежно фиксируют мягкий грунт и уменьшают заглубление колеса при буксовании, но и позволяют транспортному средству выйти из глубокой колеи под любым углом.
В отдельных случаях боковая часть шины содержит ребра жесткости (на фиг. не показано) узкой удлиненной формы и с высотой, уменьшающейся к центру шины, которые плавно сопряжены с частью плечевого грунтозацепа 3, переходящей на боковую часть шины. Ребра жесткости выполнены наклонно относительно радиального направления шины и направлены вперед по направлению ее вращения. На неровных грунтах с малой несущей способностью и на поворотах ребра жесткости предотвращают скольжение шины, чем повышают ее устойчивость, а также частично увеличивают тягу колеса.
Таким образом, благодаря предлагаемому рисунку протектора шины достигается ее надежное сцепление с грунтами с малой несущей способностью за счет формы грунтозацепов и их взаимного расположения, создающих зигзагообразные канавки переменной ширины, в которых мягкий грунт уплотняется наклонными боковыми гранями 21, 22, 23 и 24, его сдвиг затруднен. При поступательном движении указанные выше признаки грунтозацепов обеспечивают присутствие в зоне контакта с опорной поверхностью количества зигзагов канавок 26 и 27, необходимого для надежной фиксации грунта. Канавки 6 между большими 1 и малыми 2 грунтозацепами отводят воду из канавок 26, облегчая тем самым уплотнение грунта. Надежное сцепление протектора шины с опорной поверхностью обеспечивает увеличение тяги колеса транспортного средства. При этом увеличению тяги колеса в некоторой степени будет способствовать насечка 29 на верхних гранях больших грунтозацепов 1.
При буксовании наклонные боковые грани 21, 22, 23 и 24 уменьшают заглубление колеса, а переменная ширина зигзагообразных канавок 26 и 27, обусловленная контурами фигур грунтозацепов, облегчает прохождение грунта по этим канавкам, т.к. в пределах одного зигзага канавок 26 и 27 отсутствуют участки с одинаковой шириной, что исключает застревание в них грунта. Обтекаемая форма грунтозацепов 1 и наличие у грунтозацепов наклонных боковых граней 21, 22, 23 и 24 также способствует процессу продвижения грунта.
В результате, при буксовании одновременно с уменьшением заглубления колеса обеспечивается эффективная очистка протектора от грязи и мягкого грунта, что позволит транспортному средству снова перейти на поступательное движение, при котором протектор будет самоочищаться, т.к. при выходе из зоны контакта с опорной поверхностью оставшиеся в зигзагообразных канавках 26 и 27 уплотненные грязь и мягкий грунт будут выпадать из канавок под весом собственной тяжести благодаря форме зигзагообразных канавок.
В частном случае грунтозацепы выполнены с закругленными углами (на фиг. не показано) для дополнительного облегчения прохождения грунта по зигзагообразным канавкам.
Таким образом, предлагаемое техническое решение выполняет поставленную задачу и имеет в качестве технического результата повышение проходимости транспортного средства.
Предлагаемый рисунок протектора целесообразно использовать на всесезонных шинах, причем как низкопрофильных, так и на средне- и широкопрофильных.
Рисунок протектора шины повышенной проходимости работает следующим образом.
При входе шины в контакт с мягким грунтом его части, попавшие в зигзагообразные канавки 26 и 27, придавливаются, при этом наклонные грани 21, 22, 23 и 24 уплотняют грунт, тем самым затрудняя его сдвиг. Одновременно плечевые грунтозацепы 3 захватывают мягкий грунт и подают его в крайнюю зигзагообразную канавку 25, где он также уплотняется, что увеличивает зону надежного сцепления с опорной поверхностью. Вода из зигзагообразных канавок 26 выходит через канавки 6 между большими 1 и малыми 2 грунтозацепами и далее, через зигзагообразную канавку 27 удаляется за пределы шины. При выходе из контакта с опорной поверхностью оставшиеся в зигзагообразных канавках 26 и 27 уплотненные грязь и мягкий грунт будут выпадать из канавок под весом собственной тяжести.
При буксовании, когда существует опасность забивания протектора мягким грунтом или грязью, что ведет к снижению сцепных свойств вплоть до полной их потери и заглублению колеса в грунт, наклонные грани 21, 22, 23 и 24 уменьшают заглубление колеса, а также способствуют продвижению грунта вдоль зигзагообразных канавок, которые благодаря своей форме обеспечивают эффективную очистку протектора и дальнейшее поступательное движение транспортного средства.