МНОГООБЪЕМНАЯ БЕЗОПАСНАЯ ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ ШИНА
MULTIVOLUME SAFE PNEUMATIC TIRE

Настоящее изобретение относится к пневматическим шинам, способным продолжать движение в течение некоторого времени после повреждения, и может быть использовано при их производстве.
Пневматическая шина представляет собой закрепленную на диске колеса упругую оболочку, наполненную воздухом или инертным газом до эксплуатационного давления, она обеспечивает сцепление с дорогой и амортизацию колебаний, вызванных несовершенством дорожного покрытия.
Основным недостатком пневматической шины является то, что в случае повреждения она резко теряет внутреннее давление, что может привести к потере управления транспортным средством и, как следствие, к дорожно-транспортному происшествию с тяжелыми последствиями, включая вылет с проезжей части или опрокидывание автомобиля. Состояние шин транспортного средства имеет важнейшее значение для безопасности движения. При повреждении шины на скорости 160 километров в час и выше смертность составляет 100%. Прокол шины на скорости и последующая резкая потеря воздуха являются одной из основных причин дорожно-транспортных происшествий, что ставит разработку безопасных шин в ряд первоочередных задач.
Известны различные решения, обеспечивающие возможность эксплуатации шины в случае частичной или полной потери давления на достаточно продолжительном расстоянии, позволяющем доехать до места оказания технической помощи без риска аварии, срыва шины с диска и повреждения колесных дисков и самой шины, хотя и на пониженной скорости. Предлагались разработки с заполнением внутреннего объема шины пенистым материалом, пружинными конструкциями, различными опорными устройствами, принимающими на себя функцию колеса при повреждении шины, но такие решения существенно увеличивают массу и момент инерции колеса, снижая ходовые качества в нормальных эксплуатационных условиях.
В патентах US 5535800 (А) от 16.07.1996, В60С 13/00, В60С 17/00, В60С 9/14; RU 2412827 С2 от 27.02.2011, В60С 17/00, В60С 13/00; ЕР 2386430 (А1) от 16.11.2011, В60С 7/14, В60С 7/18; RU 2440251 С2 от 20.01.2012, В60С 17/08, В60С 17/00, В60С 13/00; RU 2467883 С2 от 27.11.2012, В60С 9/00, В60С 9/04, В60С 9/06, В60С 17/00 безопасность поврежденной шины обеспечивается усилением ее боковины. Однако при движении транспортного средства с проколотой шиной опорный слой попеременно деформируется и возвращается в прежнее состояние, из-за чего происходит сильный нагрев, вызывающий расслоение и повреждение материалов шины.
Предлагались варианты конструкции шин, разделенных на отдельные герметичные отсеки. Наличие нескольких независимых отсеков обеспечивает возможность сохранения в шине достаточного давления, позволяющего эксплуатировать ее в случае прокола одного из них и потери части давления. Оставшаяся в работе часть в состоянии поддерживать нормальную работу шины, не требуя ее немедленной замены или ремонта.
Отсеки могут быть как кольцеобразные, так и поперечные. Примеры безопасных шин с использованием поперечных отсеков представлены в патентах WO 9518021 (А1) от 06.07.1995, В60С 5/22, В60С 5/24; DE 19961266 (А1) от 12.07.2001, В60С 5/22, В60С 5/24; RU 2190539 С2 от 10.10.2002, В60С 5/24, В60В 9/22; WO 2009040831 (А1) от 02.04.2009, В60С 17/01, В60С 5/22, В60С 5/24; CN 201353985 (Y) от 02.12.2009, В60С 5/22; RU 2452631 C1 от 10.06.2012, В60С 5/24, В60В 9/00, В60С 17/04. Недостатком такой конструкции является то, что повреждение поперечного отсека образует местный дефект шины, создающий дискомфорт при движении.
Патенты FR 2348066 (А1) от 10.11.1977, B29D 30/08, В60С 3/02, В60С 5/20; GB 2104012 (А) от 02.03.1983, В29С 45/26, В29С 45/44, В29С 65/08, В29С 65/78, В60С 5/20; RU 2019432 C1 от 15.09.1994, В60С 17/00; JP 2002067634 (А) от 08.03.2002, В60С 17/04, В60С 5/04, В60С 5/20, В60С 5/22; RU 2211764 С2 от 10.09.2003, В60С 5/20, В60С 17/01, В29С 69/00; WO 2004043714 (А1) от 27.05.2004, В60В 11/00, В60С 5/22; CN 2832568 (Y) от 01.11.2006, В60С 5/22; JP 2007223477 (А) от 06.09.2007, В60С 5/02, В60С 5/04, В60С 5/08, В60С 5/22; CN 101311007 (А) от 26.11.2008, В60С 5/08, В60С 5/22 описывают варианты кольцеобразных отсеков в виде камер, размещаемых внутри шины, однако опыт эксплуатации выявил существенные недостатки такой конструкции перед бескамерными шинами. Сложившаяся тенденция повсеместного перевода автотранспорта на бескамерные шины позволяет далее не рассматривать шины с внутренними камерами.
Для ограничения утечки воздуха в случае прокола в бескамерных шинах используется герметик, однако с его помощью устраняются лишь небольшие повреждения. В целях преодоления недостатков предшествующего уровня техники, описанных выше, предлагались конструкции бескамерных шин, разделенных на несколько кольцевых отсеков. В случае повреждения одного из них, нагрузку принимает на себя оставшаяся в работе часть шины, позволяя продолжить движение и не требуя немедленной замены поврежденной шины. Но повышение безопасности достигалось либо существенным усложнением конструкции вентилей, либо размещением вентилей на каждом отсеке, накачивание которых производилось отдельно, что не позволяло сбалансировать давление, в результате чего происходил неравномерный износ шины, сокращающий срок ее службы. К тому же, усложнение конструкции вентилей влечет за собой усложнение колесного диска. Патенты FR 2605269 (А1) от 22.04.1988, В60С 5/02, В60С 5/18, В60С 5/20; WO 0053435 (А1) от 14.09.2000, В60С 5/00, В60С 5/12, В60С 5/22; WO 0128787 (А1) от 26.04.2001, В29С 73/22, В60С 15/04, В60С 5/22; DE 19964211 (А1) от 25.24.2002, В60С 5/22; FR 2863201 (А1) от 10.06.2005, В60С 5/00, В60С 5/22; WO 2005084105 (A2) от 15.09.2005, В60В 11/04, В60В 21/02, В60С 5/22; FR 2880301 (А1) от 07.07.2006, В60С 5/22; CN 2803775 (Y) от 09.08.2006, В60С 5/22; CN2808622 (Y) от 23.08.2006, В60С 5/22; ES2264341 (А1) от 16.12.2006, В60В 11/04, В60В 25/22, В60С 17/01, В60С 5/22; CN 2880551 (Y) от 21.03.2007, В60С 5/22; CN 101070946 (А) от 14.11.2007, В60С 5/22, F16K 7/16, F16K 99/00, F17D 5/00; US 2008135153 (А1) от 12.06.2008, В60С 17/00; CN 201446845 (U) от 05.05.2010, В60В 25/02, В60С 29/02, В60С 5/22 приведены в качестве примеров таких конструкций. К тому же, в случае резкого ускорения или замедления транспортного средства может произойти проскальзывание шины по отношению к колесному диску с риском срезания штока вентиля такой конструкции, в результате чего происходит полная разгерметизация шины с потерей устойчивости автомобиля, представляющие серьезную опасность для жизни водителя и пассажиров.
Одним из наиболее близких по технической сущности к заявляемому изобретению является патент CN 2730655 (Y) от 05.10.2005, В60С 5/22, в котором представлена шина с несколькими внешними, прилегающими к протектору, кольцевыми полостями. Однако указанная конструкция снабжена сложным вентилем с подводкой к каждой полости, что в случае проскальзывания шины по отношению к диску грозит срезанием штока вентиля. В качестве прототипа принят патент CN 202573658 (U) от 05.12.2012, В60С 5/22, который также показывает шину с несколькими кольцевыми полостями с использованием отдельных вентилей на каждую полость.
Целью настоящего изобретения является разработка конструкции многообъемной безопасной шины, избавленной от вышеуказанных недостатков.
Поставленная техническая задача решается за счет того, что заявляемым изобретением предложена конструкция шины, состоящей из нескольких независимых кольцевых полостей, позволяющая продолжать движение после повреждения без последствий для безопасности движения и снижения эксплуатационных качеств за счет минимизации или ограничения потерь давления.
Настоящее изобретение поясняется описанием с примерами его предпочтительного выполнения со ссылкой на прилагаемые чертежи. Одинаковые номера позиций используются во всем описании и на всех чертежах для обозначения одинаковых компонентов и деталей.
На фиг.1 показано поперечное сечение предпочтительного варианта выполнения указанной шины. Наиболее часто повреждениям подвергается поверхность шины, непосредственно контактирующая с проезжей частью дороги - протектор, поэтому, в соответствии с изобретением, внутренний объем безопасной шины 1 герметично разделен на основную кольцевую полость 2, занимающую примерно 3/4 внутреннего объема шины, и внешние кольцевые полости 3, прилегающие к протектору. Между внешними кольцевыми полостями 3 и основной полостью 2 размещены нормально закрытые магнитные клапаны 4 полостей. Они открываются при накачивании колеса бесконтактным способом с помощью магнита или электромагнита, подносимого к протекторной части шины, для выравнивания давления в полостях, поэтому все полости шины заполняются воздухом под рекомендованным давлением. На фиг.2 представлен альтернативный вариант выполнения безопасной шины.
Фиг.3 иллюстрирует пример шины, представленной на фиг.1, с поврежденным отсеком 5. В случае повреждения одной из внешних полостей 3 шины, магнитные клапаны 4 остаются закрытыми, надежно изолируя все полости. Объемы внешних полостей практически равны, поэтому в описанных обстоятельствах, общий объем шины уменьшится на 1/12 для предпочтительного варианта, или на 1/16 для альтернативного соответственно. Такая потеря для водителя будет практически не заметна, и управление автомобилем будет поддерживаться на прежнем уровне, а сохранившееся давление в основной полости 2 продолжит надежно удерживать поврежденную шину на колесном диске. При этом стенки, разделяющие поврежденную полость от неповрежденных, подвергаются рабочему давлению шины и деформируются, поэтому их параметры рассчитываются исходя из этих нагрузок. Вследствие малого изменения объема водитель может не определить повреждение шины ни по ходовым качествам, ни по внешнему виду. Исходя из этого, он должен надлежащим образом и своевременно оповещаться о необходимости снижения скорости автомобиля с помощью системы предупреждения.
Заявляемое решение позволяет избежать конструктивных изменений каркаса шины и колесного диска, поэтому указанная шина может использоваться совместно с существующими колесными дисками, позволяя сохранить применение для накачивания основной полости 2 вставного резинометаллического вентиля, герметично устанавливаемого в вентильное отверстие колесного диска. Использование в качестве вентилей внешних кольцевых полостей 3 магнитных клапанов 4 не требует подвода к ним электропитания, а мощность стационарного электромагнита не ограничена. Место размещения магнитных клапанов 4 внутри шины должно быть обозначено на ее поверхности для воздействия электромагнита.
Преимуществами заявляемого решения являются:
- меньшая потеря объема шины в случае повреждения по сравнению с существующими конструкциями,
- автоматическая балансировка давления в полостях шины,
- улучшение управления транспортным средством и снижение аварийности за счет повышения эксплуатационной надежности поврежденной шины,
- исключение вынужденной остановки транспортного средства за счет сохранения работоспособности поврежденной шины,
- отпадает надобность немедленной замены поврежденного колеса, что особенно удобно для женщин-водителей,
- за счет отсутствия необходимости запасного колеса и домкрата снижается масса транспортного средства, увеличивается свободное пространство, снижаются затраты.
Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что для повышения безопасности дорожного движения используется пневматическая шина, защищенная от разрыва при повреждении за счет разделения ее внутреннего объема на несколько независимых кольцевых полостей, позволяющих продолжать движение без последствий для безопасности движения и снижения эксплуатационных качеств за счет минимизации или ограничения потерь давления.
Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение надежности бескамерного колеса и безопасности дорожного движения за счет снижения количества дорожно-транспортных происшествий, вызванных разрывом колеса на скорости из-за его повреждения.
Указанный технический результат достигается за счет того, что используется пневматическая шина, защищенная от разрыва при повреждении за счет разделения ее внутреннего объема на несколько независимых кольцевых полостей, позволяющих продолжать движение после повреждения без последствий для безопасности движения и снижения эксплуатационных качеств за счет минимизации или ограничения потерь давления.
Новыми существенными признаками заявляемого изобретения являются:
- использование защищенной от разрыва при проколе пневматической шины;
- повышение безопасности дорожного движения за счет снижения аварийности из-за разрыва колеса на скорости;
- разделение объема шины на нескольких независимых кольцевых полостей, позволяющих продолжать движение после повреждения за счет минимизации или ограничения потерь давления;
- использование в качестве вентилей внешних кольцевых полостей нормально закрытых магнитных клапанов.
Безопасная шина настоящего изобретения обеспечивает возможность эксплуатации при повреждении, не снижая характеристик комфортного движения. Заявляемая конструкция шины, обладая свойствами пневматической шины, обеспечивает ее простой монтаж и демонтаж, а при повреждении препятствует взрывному характеру выхода воздуха из шины, она применима к любым транспортным средствам, использующим пневматические бескамерные шины.
Данное описание и чертежи не ограничивают объема изобретения и предназначены для достаточного раскрытия информации, являются примером осуществления изобретения, и, хотя выше были представлены предпочтительные варианты его выполнения, следует понимать, что настоящее изобретение не ограничивается вариантами и модификациями, приведенными здесь, настоящее описание носит скорее иллюстративный, чем ограничительный характер.
Сравнение заявленного технического решения с уровнем техники по научно-технической и патентной документации на дату приоритета в основной и смежных рубриках показывает, что совокупность существенных признаков заявленного решения не была известна, следовательно, оно соответствует условию патентоспособности «новизна».
Анализ известных технических решений в данной области техники показал, что предложенное устройство имеет признаки, которые отсутствуют в известных технических решениях, а использование их в заявленной совокупности признаков дает возможность получить новый технический эффект, следовательно, предложенное техническое решение имеет изобретательский уровень по сравнению с существующим уровнем техники.
Предложенное техническое решение промышленно применимо, т.к. может быть изготовлено промышленным способом, работоспособно, осуществимо, воспроизводимо, следовательно, соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость».