Способ повышения коэффициента сцепления шин мобильной машины с опорной поверхностью
METHOD OF INCREASING GRIP COEFFICIENT OF TIRES OF A MOBILE MACHINE WITH A SUPPORT SURFACE

Изобретение относится к машиностроению, а именно к производству безрельсовых колесных транспортных средств, в частности к производству автомобилей, колесных тракторов и других колесных мобильных машин.
Взаимодействие колесной мобильной машины при движении происходит в контакте пневматических шин с опорной поверхностью. При этом передаются реакции дороги, тяговые, тормозные силы, силы сопротивления качению. Тягово-скоростные и тормозные эксплуатационные свойства мобильной машины зависят от силы сцепления шины колеса с опорной поверхностью, определяемой произведением нормальной нагрузки на коэффициент сцепления. Величина коэффициента сцепления зависит как от вида опорной поверхности, так и от конструкции пневматических шин, а также от температуры внешней поверхности протектора и влияет на безопасность движения.
Известен способ повышения коэффициента сцепления шин мобильной машины с опорной поверхностью, включающий установление зависимости между рисунком протектора и коэффициентом сцепления шин и выбор рисунка протектора, в наибольшей степени соответствующего виду опорной поверхности (Иларионов В.А. Теория конструкции автомобиля / В.А. Иларионов, М.М. Морин, Я.Е. Фаробин, А.А. Юрчевский. - М.: Машиностроение, 1985 - С. 229-231; Осепчугов В.В. Автомобиль: Анализ конструкций, элементы расчета / В.В. Осепчугов, А.К. Фрумкин. - М.: Машиностроение, 1989. - С. 278-279).
Недостатком такого способа является невысокая эффективность, так как, во-первых, число рисунков протектора ограничено по сравнению с разновидностями опорных поверхностей, во-вторых, одна и та же опорная поверхность может менять свои характеристики.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является способ повышения коэффициента сцепления шин мобильной машины с опорной поверхностью путем изменения температуры протектора шины в сторону ее повышения во время движения мобильной машины в режиме ручного управления включением и выключением питания, то есть, нагрева протектора шины, или в режиме автоматического управления включением и выключением нужного режима, то есть, нагрева протектора шины, для достижения заданного диапазона температуры, или в режиме автоматического экстренного включения нужного режима, то есть, нагрева протектора шины, для быстрого достижения оптимальной повышенной температуры посредством электрического нагревательного элемента, который устанавливают на шине под протектором, соединенного с электрической цепью мобильной машины регулятором установки уровня температуры, то есть нагрева протектора шины, связанным с блоком управления, предназначенным для подачи питания от электрической цепи мобильной машины, блоком экстренного включения регулирования температуры протектора шины, то есть, нагрева протектора шины, и с датчиком температуры через токосъемник (патент RU 2652872, МПК (51) В60С 27/06 (2006.01), В60В 39/00(2006.01), В60С 11/00(2006.01)).
Недостатком данного способа является ограниченные возможности по регулированию температуры протектора, так как обеспечивается только повышение температуры, в то время как возможны потребности по снижению его температуры.
Техническая проблема, решение которой обеспечивается при осуществлении изобретения, заключается в создании способа повышения коэффициента сцепления шин мобильной машины с опорной поверхностью с расширенными функциональными возможностями за счет обеспечения не только нагрева протектора, но и его охлаждения, и расширения за счет этого рабочего диапазона температур, обеспечивающих повышенные значения коэффициента сцепления.
Решение настоящей технической проблемы достигается тем, что в способе повышения коэффициента сцепления шин мобильной машины с опорной поверхностью путем изменения температуры протектора шины в режиме ручного управления включением и выключением питания, или в режиме автоматического управления включением и выключением нужного режима для достижения заданного диапазона температуры, или в режиме автоматического экстренного включения нужного режима для быстрого достижения оптимальной температуры посредством элемента, который устанавливают на шине под протектором, соединенного с электрической цепью мобильной машины регулятором установки уровня температуры протектора шины, связанным с блоком управления, блоком экстренного включения регулирования температуры протектора шины и с датчиком температуры через токосъемник, согласно изобретению в качестве элемента, который устанавливают на шине под протектором, используют термоэлектрический преобразователь, преимущественно из последовательно включенных элементов Пельтье, с одним видом спаев, размещенным под протектором, и другим видом спаев, размещенным в полости шины, соединенного с электрической цепью мобильной машины блоком управления, предназначенным для изменения направления движения электрического тока в цепи на обратное при необходимости обеспечения нагрева или охлаждения протектора.
Эффективное регулирование температуры шин с повышенным удобством реализации процесса обусловлены использованием в качестве элемента, который устанавливают на каждой шине под протектором, термоэлектрического преобразователя, преимущественно из последовательно включенных элементов Пельтье, с одним видом спаев, размещенным под протектором, и другим видом спаев, размещенным в полости шины, с присоединением термоэлектрического преобразователя к автономной электрической цепи мобильной машины блоком управления, предназначенным для изменения направления движения электрического тока в цепи на противоположное при необходимости обеспечения нагрева или охлаждения протектора и осуществлением прогрева или охлаждения протектора шины в режиме либо ручного управления включением и выключением термоэлектрического преобразователя, либо автоматического управления для достижения заданного диапазона температур, либо автоматического экстренного включения от соответствующего датчика температуры, например в режиме экстренного торможения или разгона. При этом спаи термоэлектрического преобразователя, являющегося теплообменным элементом, находятся в одном из трех состояний: нагревание, охлаждение и без теплообмена с окружающей средой. Для регулирования температурного режима при выходе температуры протектора шины из допустимого диапазона включают посредством блока управления питание термоэлектрического преобразователя, преимущественно из последовательно включенных элементов Пельтье, соответственно на нагрев или охлаждение спаев, находящихся в протекторе, причем вид спаев, размещенный в полости шины, соответственно охлаждается или нагревается, производя теплообмен с внешней средой, например воздухом во внутренней полости шины. За счет такой регулировки температура протектора находится в заданном диапазоне, обеспечивая повышенное значение коэффициента сцепления.
Предлагаемое изобретение поясняется чертежом, на котором изображена схема использования способа повышения коэффициента сцепления шины колеса автомобиля с опорной поверхностью.
Способ повышения коэффициента сцепления шин мобильной машины с опорной поверхностью осуществляется следующим образом.
Устанавливают в соответствии с типом опорной поверхности 1 уровень температуры протектора 2 шины 3 колеса 4, находящегося на этой поверхности. Затем производят изменение температуры протектора 2 каждой шины 3 до установленного уровня термоэлектрическим преобразователем 5, связанным через токосъемник 6 с датчиком 7 температуры и блоком 8 управления, предназначенным для изменения направления движения электрического тока в цепи на обратное при необходимости обеспечения нагрева или охлаждения протектора, подключенным к регулятору 9 установки уровня температуры протектора шины и блоку 10 экстренного включения регулирования температуры протектора шины, причем термоэлектрический преобразователь 5 устанавливают под протектором 2 шины 3. Термоэлектрический преобразователь 5 используют преимущественно из последовательно включенных элементов Пельтье, с одним видом спаев, размещенным под протектором 2, и другим видом спаев, размещенным в полости шины 3.
Изменение температуры протектора 2 шины 3 производят в режиме ручного управления включением и выключением питания, или в режиме автоматического управления включением и выключением нужного режима для достижения заданного диапазона температуры, или в режиме автоматического экстренного включения нужного режима для быстрого достижения оптимальной температуры, который используют в критических ситуациях, например, при экстренном торможении.
Таким образом, предложенный способ обеспечивает установленный уровень температуры протектора 2 шины 3 на основании сигнала датчика 7 температуры посредством включения и выключения нагрева или охлаждения, реализуемого блоком 8 управления, предназначенным для изменения направления движения электрического тока в цепи на обратное при необходимости обеспечения нагрева или охлаждения протектора. При экстренном торможении предложенный способ обеспечивает переход на повышенный нагрев или охлаждение, несмотря на возможный увеличенный износ шин. При выключении зажигания регулирование температуры отключается.
Следовательно, предложенный способ повышения коэффициента сцепления шин автомобиля с опорной поверхностью позволяет обеспечить эффективный нагрев или охлаждение шин до требуемой температуры в соответствии с условиями движения мобильной машины и типом опорной поверхности.