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  RU №52774, МПК В60С 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°.
Указанный выше рисунок протектора шины недостаточно обеспечивает проходимость на грунтах с низкой несущей способностью, т.к. не создает 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 плечевых граней грунтозацепов с наклоном к основанию протектора делает грунтозацеп обтекаемым, что значительно препятствует.
Задача предлагаемой полезной модели заключается в создании рисунка протектора шины, позволяющего увеличить силу тяги колеса транспортного средства на грунтах с малой несущей способностью за счет конфигурации протекторов шины, обеспечивающих надежное сцепление с опорной поверхностью, а также уменьшение заглубления шины в мягких грунтах при буксовании и улучшение самоочистки протектора.
Технический результат заключается в повышении 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, выемки и канавки, ориентированные 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 n-угольных фигур, расположенных на одной оси и разделенных канавками, большая n -угольная фигура имеет вид условно равнобедренного треугольника с симметрично расположенными «сторонами», выполненными в виде ломаных линий относительно центральной оси и смыкающимися в вершине n-угольника, а «основание» имеет по оси симметрии «V»-образный излом, направленный внутрь n-угольника, конечные части «основания» преломлены к боковым сторонам в сторону «вершины» условного треугольника, изломы на обеих «боковых сторонах» образуют выступ в виде треугольника, а малая n-угольная фигура выполнена в форме буквы «V» с двумя симметричными выступами в виде четырехугольника, при этом большие и малые n-угольные n-угольные фигуры ориентированы треугольными выступами вперед по направлению вращения шины, а все передние грани обоих грунтозацепов, направленные в сторону вращения шины, имеют скос к основанию протектора под углом 50-65°, а их задние грани расположены под углом 90° к основанию протектора, кроме того, в основаниях «V» образных изломов большого и малого грунтозацепов выполнены канавки в виде прямоугольного желоба со скосом к основанию протектора под углом 45-60°, плечевые грунтозацепы, расположенные на овальной части плеча с заступом от края беговой дорожки на боковую часть шины, ориентированы по направлению вращения колеса и выполнены с уклоном от беговой дорожки на 20-45°, а их верхняя часть скошена в направлении внутренней передней грани на 5-25°, а скос внутренней передней грани к основанию шины составляет 50-65°.
При этом
- 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 ребро жесткости плавно сопряжено с частью плечевого грунтозацепа, которая переходит на боковую часть шины;
- на грунтозацепах в форме большой n-угольной фигуры, относящихся к одному ребру, с чередованием через один, на верхних гранях выполнены зигзагообразные щелевые ламели, расположенные в форме «елочки» относительно оси симметрии фигуры, причем грунтозацепы с щелевыми ламелями на верхних гранях на беговой дорожке расположены в шахматном порядке.
Сущность полезной модели поясняется следующими чертежами:
фиг. 1 - рисунок протектора шины , общий вид;
фиг. 2 - вид в плане грунтозацепа в форме большой и малой n-угольных фигур на ребре беговой дорожки и плечевого грунтозацепа;
фиг. 3 - вид профиля грунтозацепа в форме большой n-угольной фигуры по сечению 1-1 на фиг. 2;
фиг. 4 - вид профиля плечевого грунтозацепа от края беговой дорожки;
фиг. 5 - схематическое изображение профиля плечевого грунтозацепа с примыкающей частью беговой дорожки;
фиг. 6 - схематическое изображение расположения плечевых грунтозацепов с боковой стороны шины.
Протектор шины содержит расположенные в шахматном порядке грунтозацепы 1, 2 и 3, разделенные канавками 4. Грунтозацепы 1 и 2 образуют на беговой дорожке по меньшей мере три параллельных ребра 5, ориентированных в продольном направлении шины. Каждое ребро 5 состоит из чередующихся большого 1 и малого 2 грунтозацепов, расположенных на одной оси.
Грунтозацеп 1 (фиг. 1., фиг. 2) выполнен в виде n-угольника со сторонами, симметрично расположенными относительно оси ребра 5 (далее по тексту грунтозацеп 1 называется большим). Большой грунтозацеп 1 в плане имеет вид условно равнобедренного треугольника, каждая из «сторон» которого представлена ломаной линией. «Основание» 6 условного треугольника имеет по оси симметрии «V»-образный излом 7, направленный внутрь фигуры, а конечные части 8 «основания» 6 преломлены в сторону «вершины» условного треугольника. «Боковая сторона» условного треугольника содержит прямую линию 9, которая преломляется к прямой линии 10, приближенной к конечной части «основания» 8, с образованием выпуклости наружу фигуры, а в области «вершины» условного треугольника изломы обеих «боковых сторон» образуют угол. В основании излома 7 выполнена выемка 11 в виде прямоугольного желоба с наклоном 45-60° к основанию протектора.
Грунтозацеп 2 выполнен в виде симметричной относительно оси ребра 5 n-угольной фигуры (далее малый грунтозацеп), имеющей в плане букву «V» с выступами в виде четырехугольников 12 с «V»-образным изломом со стороны встречно расположенной вершины условного треугольника большого грунтозацепа 1. Малый грунтозацеп 2 ориентирован треугольным выступом 13 по направлению вращения шины. Передние грани 14 большого 1 и передние грани 15 малого 2 грунтозацепов имеют скос по отношению к основания протектора 50-65°(α), а задние грани (не показаны), включая грани «V»-образных изломов большого 1 и малого 2 грунтозацепов, основания 6 и его конечных частей 8 большого грунтозацепа, а также сопряженные с «V»-образным изломом грани малого 2 грунтозацепа (не показано) расположены перпендикулярно к основанию протектора.
На верхних гранях отдельных больших грунтозацепов 1 выполнены прерывистые зигзагообразные щелевые ламели 16 (фиг. 1), расположенные в форме «елочки» относительно оси симметрии фигуры, причем ламели 16 грунтозацепов 1 содержатся на одном ребре с чередованием через один, а на беговой дорожке - в шахматном порядке.
Большие 1 и малые 2 грунтозацепы ориентированы треугольными выступами вперед по направлению вращения шины.
Поскольку большие 1 и малые 2 грунтозацепы смежных ребер 5 расположены в шахматном порядке, то выемки 4 между фигурами смежных ребер 5 образуют зигзагообразные канавки 17 переменной ширины.
Расположение ребер 5 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 щелевых ламелей 16 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, 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 6 и 8, а «вершины» 18 - в виде треугольника, позволяет создать хорошую обтекаемость грунтозацепу 1 и обеспечить сдвиг грунта вперед и в стороны, увеличивая тем самым путь сдвига грунта, что позволяет при пробуксовке повысить силу тяги, обеспечив тем самым более высокую проходимость.
Выполнение малого грунтозацепа 2 с выступом 13 в виде треугольника также увеличивает путь сдвига грунта, что позволяет при пробуксовке также повысить силу тяги.
Выполнение передних граней большого 1 и малого 2 грунтозацепов со скосом 50-65° к основанию протектора обеспечивает высокую проходимость по мягким грунтам, так как последние будут придавливать и уплотнять грунт, тем самым затруднять сдвиг грунта, что также будет способствовать усилению тяги, и, следовательно, повышению проходимости транспортного средства.
Выполнение задних граней протекторов перпендикулярно к их основанию способствует разряжению плотности грязи при увеличении числа оборотов.
Наличие канавок 11, выполненных в виде прямоугольного желобка, способствует поступлению грязи к основанию шины, начиная от передней верхней части протекторов, что обеспечивает наиболее полную работу передним граням протекторов, тем самым значительно увеличивая тягу.
Выполнение желобка 11 прямоугольным позволяет тем самым использовать незначительную площадь от поверхности протектора, что является очень важным для обеспечения большей площади протектора.
Расположение желоба по отношению к основанию протектора под углом менее 45° уменьшит рабочую площадь протектора.
Расположение желоба по отношению к основанию протектора под углом более 60° не обеспечит полного поступления грязи к основанию шины, следовательно, передняя грань в области вершины каждого последующего протектора не полностью будет задействована в создании тяги.
Расположение передних граней под углом α, равным 50-65° к основанию протектора большого 1 и малого 2 грунтозацепов, является оптимальным для создания в зоне контакта с опорной поверхностью необходимого для надежной фиксации грунта. При выполнении угла более 65° грунт будет сдвигаться в сторону, что будет затруднять его продвижение по канавке при буксовании колеса, а выполнение угла менее 50° не даст надежной фиксации грунта из-за уменьшения количества зигзагов канавки.
Расположение плечевых грунтозацепов 3 на овальной части плеча с заступом от края беговой дорожки на боковую часть шины по направлению вращения колеса обеспечивает плотность грунта при пробуксовке, что создает подъемную силу и увеличивает тягу.
Уклон плечевых грунтозацепов по плечевой зоне на боковую часть шины под углом 20-45° является наиболее оптимальным.
При уклоне менее 20° плотность грунта будет незначительной, что снизит тягу, а при уклоне свыше 45° угол атаки большой и подъемная сила уменьшится.
Верхняя часть плечевого грунтозацепа скошена в направлении внутренней грани на 5-25° (угол (β).
При скосе мене 5° плечевого грунтозацепа угол атаки будет незначителен и при пробуксовке будет наблюдаться нежелательный срез грунта, а при скосе более 25° последний будет подвержен деформации.
Расположение боковых граней 14 большого грунтозацепа 1 с наклоном под углом С 50°-65° к основанию протектора позволяет уплотнять мягкий грунт, предотвращая его смещение, а в случае буксования колеса будет уменьшать его заглубление. При угле менее 50° эффект уплотнения будет недостаточным и будет наблюдаться проскальзывание грунта, что вызовет уменьшение силы тяги, а при угле более 70° возможен срез и сдвиг мягкого грунта.
Наличие «V»-образного излома 7 у большого грунтозацепа 1 вызвано расположением рядом с ним треугольного выступа 13 малого грунтозацепа 2. При этом треугольный выступ 13 создает такой же эффект, что и пятиугольный выступ 18 большого грунтозацепа 1.
Выполнение боковых граней 14 большого грунтозацепа 1 и боковых 15 малого грунтозацепа 2 с наклоном под углом 50-65° 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 6 у большого грунтозацепа 1, увеличивая тем самым тягу колеса.
Канавки 4, разделяющие большие 1 и малые 2 грунтозацепы, отводят воду из зигзагообразных канавок, чем способствуют более эффективному уплотнению твердого грунта, а также смягчают удары при наезде на препятствие или рытвину.
Плечевые грунтозацепы 3 и большие грунтозацепы 1 расположены в шахматном порядке, в результате чего выемки 4 между плечевыми грунтозацепами 3 и выемки 4 между большими 1 и малыми 2 грунтозацепами образуют крайнюю зигзагообразную канавку переменной ширины с выступающими наружу шины участками, образованными выемками. Неодинаковая ширина выемок исключает застревание 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 за пределы шины, но и способствуют дополнительному захвату мягкого грунта и подаче его в крайнюю зигзагообразную канавку. В результате мягкий грунт уплотняется, причем этот эффект дополнительно усиливает наклонная боковая грань. 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.
Боковая часть шины содержит ребра жесткости (фиг. 5) 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 качение 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, создания зигзагообразных канавок переменной ширины, в которых мягкий грунт уплотняется наклонными боковыми гранями, и его сдвиг затруднен. При поступательном движении указанные выше признаки грунтозацепов обеспечивают присутствие в зоне контакта с опорной поверхностью количества зигзагов канавок, необходимого для надежной фиксации грунта. Канавки 4 между большими 1 и малыми 2 грунтозацепами отводят воду, освобождая тем самым шину от аквапланирования в луже. Надежное сцепление протектора шины с опорной поверхностью обеспечивает увеличение тяги колеса транспортного средства. При этом увеличению тяги колеса в некоторой степени будут способствовать ламели 16 на верхних гранях больших грунтозацепов 1.
При буксовании наклонные боковые грани уменьшают заглубление колеса, а переменная ширина зигзагообразных канавок, обусловленная контурами фигур грунтозацепов, облегчает прохождение грунта по этим канавкам, т.к. в пределах одного зигзага канавок отсутствуют участки с одинаковой шириной или параллельные грани, что исключает застревание в них грунта. Обтекаемая форма грунтозацепов 1и 2 и наличие у грунтозацепов наклонных боковых граней также способствуют 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 уплотненные грязь и мягкий грунт будут выпадать из канавок при вращении колеса.
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 высокопрофильных, 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, придавливаются, при этом наклонные грани грунтозацепов уплотняют грунт, тем самым затрудняя его сдвиг. Одновременно плечевые грунтозацепы 3 захватывают мягкий грунт и подают его в крайнюю зигзагообразную канавку, где он также уплотняется, что увеличивает зону надежного сцепления с опорной поверхностью. Вода из зигзагообразных канавок выходит через канавки между большими 1 и малыми 2 грунтозацепами и далее удаляется за пределы шины. При выходе из контакта с опорной поверхностью оставшиеся в зигзагообразных канавках уплотненные грязь и мягкий грунт будут выпадать из канавок при вращении шины.
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 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.
Предлагаемый рисунок протектора шины соответствует критерию «новизна», т.к. из уровня техники не выявлены технические решения с предложенной совокупностью признаков.
Предлагаемое решение соответствует критерию «промышленная применимость».