Конструкции колес с упругими опорами

Значительное упрощение в конструкцию безопасных шин внесли опоры, изготовленные или из одной резины, или, в целях повышения жесткости, комбинированные (резина-металл), выполняющие роль распорных колец для фиксации бортов и опор.

Большая группа безопасных шин сконструирована по схеме «шина в шине», т.е. шины с пневматическими эластичными вставками. В конструкции TGS-1 (для легкового автомобиля среднего класса) боковая стенка основной шины усилена специальным слоем из упругой резины для обеспечения необходимой жесткости шины при падении внутреннего давления. Упругая вставка, помещаемая во внутреннюю полость шины, выполнена по типу пневматической камеры, но с протектором и брекером. Она служит только для закрепления бортов основной шины на ободе при падении внутреннего давления. По утверждению фирмы, при проколе автомобиль может продолжать движение без замены шины на расстояние 200 км со скоростью 80 км/ч.

Второй вариант исполнения системы безопасности «Бриджстоун» TGS-2 (для легкового автомобиля представительского класса), собственно «шина в шине», состоит из основной шины обычной конструкции и камерной шины-вставки. Борта шины-вставки усилены одним бортовым кольцом с каждой стороны. При проколе основной шины всю нагрузку на колесо воспринимает шина-вставка с камерой. При этом протектор шины-вставки проскальзывает (за счет разницы в длинах окружности шин) по внутренней поверхности основной шины. Для снижения трения между ними на внутреннюю поверхность основной шины нанесена специальная смазка.

Аналогичную конструкцию имеет система безопасности «Лайфгард» фирмы «Гудьер». Система представляет собой пневматическую шину-вставку с двухслойным каркасом диагональной конструкции с камерой, снабженной специальным вентелем, позволяющим заполнять воздухом также и основную шину. Масса шины-вставки с камерой равна 3,3 кг при массе основной шины 16,8 кг. Камера шины-вставки накачивается воздухом до давления на 40% выше, чем основная шина. Протектор шины-вставки имеет рисунок в виде сот. На протекторе имеется плоский участок без рисунка, так называемый «сигнал безопасности». При каждом обороте колеса плоский участок беговой части шины-вставки сообщает подвеске автомобиля определенный импульс, воспринимаемый водителем как сигнал о падении давления воздуха в основной шине. Лабораторно-дорожные испытания данной конструкции системы безопасности показали ее недостаточную надежность и работоспособность при отсутствии давления воздуха в основной шине. Так, при движении на полностью спущенной основной шине после 9-километрового пробега произошло разрушение шины-вставки и камеры.

В институте разрабатывалась конструкция системы безопасности «вставка-опора», представлявшей собой пневматическую камеру с каркасом диагональной конструкции и протектором без рисунка, которая занимала часть объема внутренней полости шины. Вставка-опора являлась опорным элементом для беговой части поврежденной шины, осуществляла прижатие бортов шины к закраинам обода, предотвращая тем самым сход их с полок обода, и полностью воспринимала нагрузку на колесо только при значительном падении давления воздуха в шине. Вставка работала при более высоком, по сравнению с основной шиной, избыточном давлении воздуха.

Испытание опытных образцов вставки-опоры показало их невысокую работоспособность при движении на полностью спущенной основной шине. Пробег составил 16 км до разрушения вставки.

Современным примером безопасной шины с регулируемым давлением и упругой опорой является 16-дюймовая шина фирмы «Гудьер» (США), применяемая на военных полноприводных автомобилях Hummer. Шина представляет собой конструкции с радиальным расположением корда в каркасе. Конструкции каркаса, брекера и борта шины не имеют принципиальных отличий от конструкций отечественных радиальных шин с регулируемым давлением. Шина содержит внутреннюю эластичную опору (со смазкой), ограничивающую деформацию шины при потере давления. Опора представляет собой несимметричную резинокордную конструкцию, обладающую определенной противоминной защитой. Обод разъемный, с уплотнительным шнуром. При номинальном режиме испытаний на стенде (Q = 1550 кгс, p = 2,9 кгс/см2) наибольшая температура в шине по центру беговой дорожки составила 115 ºС, при скорости обкатки 120 км/ч; при нулевом давлении и скорости обкатки 20 км/ч наибольшая температура по углу беговой дорожки не превысила 120 ºС. Увеличить скорость обкатки при нулевом давлении в шине не позволили технические возможности стенда. Работоспособность шины определялась по методике «Определение общей работоспособности шин, допускающих кратковременное движение при атмосферном внутреннем давлении при испытании на стенде».

Таблица 2

Режимы испытаний по методике