Шины автомобильные. Типы шин. Конструкция шин

Шина автомобиля воспринимает вертикальную нагрузку от веса автомобиля и все усилия, возникающие в пятне контакта шины с дорогой при ускорении, торможении и повороте автомобиля, смягчая силовые воздействия на автомобиль.

На легковых автомобилях применяются пневматические камерные и бескамерные шины, при этом последние имеют преимущественное использование. Внутреннее покрытие бескамерной шины изготавливается из слоя воздухонепроницаемой резины толщиной 2…3 мм, а на наружную поверхность борта наносят эластичную резину, которая обеспечивает герметичность при посадке шины на обод. Вентиль бескамерной шины образует герметичное соединение при установке его в отверстие обода колеса. При проколе бескамерной шины небольшим предметом, растягивается воздухонепроницаемый внутренний слой резины шины и обволакивается ею. При этом воздух из бескамерной шины выходит очень медленно, в отличие от камерной, поэтому бескамерные шины более безопасны.

В случае прокола шины, не позволяющего продолжить движение в комплекте автомобиля должно находится обычное колесо, или колесо уменьшенного объема «докатка».

В течение многих лет ведущие производители шин делали попытки создания шин, которые не боятся проколов. Некоторые производители (Goodyear, Michelin) выпускали бескамерные шины с несколькими герметизирующими слоями, которые очень медленно выпускали воздух в случае небольших повреждений. Другие (Dunlop, Continental) устанавливали внутри шин специальные капсулы, которые при смятии шины в результате выхода воздуха разрушались и выделяли герметизирующий состав и газ, который накачивал шину.

Безопасная шина «PAX»

Существуют и другие варианты безопасных конструкций шин и устройств для быстрого ремонта поврежденных шин. Компания Michelin разработала безопасную шину «PAX».

В конструкцию колеса входят:

• диск с ободом
• опорное кольцо
• шина
• датчик давления в шине

Опорное кольцо закреплено в середине обода посредством элементов с геометрическим замыканием. Это кольцо изготовляется из прочного синтетического материала, которому придается сотовая структура. Борта шины не зажимаются закраинами обода, а устанавливаются в посадочные канавки на нем.

Рис. Конструкция колеса аварийной системы PAX:
1 – опорное кольцо; 2 – шина; 3 – глицериновый гель; 4 – обод колеса.

Геометрия и конструкция шины PAX существенно отличаются от традиционных, в особенности в области ее боковин и бортов. На внутреннюю поверхность беговой части шины нанесен глицериновый гель. Этот гель должен снижать трение покрышки об опорное кольцо при движении на спущенной шине.

Принцип действия шины заключается в следующем. При полной или частичной потере воздуха покрышка опирается об опорное кольцо. При этом шина удерживается на ободе благодаря особой форме посадочных канавок. Наиболее опасным является движение автомобиля на поворотах, при котором на боковины шины действуют растягивающие усилия. Сила растяжения Fz вызывает поворот борта шины вокруг его сердечника. В результате создается сила Fw, действующая во внешней зоне борта и прижимающая его к посадочной канавке.

Система PAX позволяет продолжать движение полностью загруженного автомобиля на спущенных шинах со скоростями до 88 км/ч и на расстояние до 200 км. Несмотря на применение смазочного геля, трение покрышки об опорное кольцо вызывает повышение температуры и соответствующую интенсификацию износа в соприкасающихся зонах. При движении на спущенных шинах сохраняется достаточно высокая комфортабельность. Потеря давления в шинах не всегда ощущается сразу. По этой причине автомобиль с шинами PAX всегда оснащают системой контроля давления в них. Предупреждение об аварийном состоянии шин выводится на центральный дисплей комбинации приборов.

Рис. Силы, действующие в посадочных канавках обода

Рис. Колесо с шиной «PAX»:
1 – шина; 2 – плоское металлическое кольцо; 3 – обод:
а – форма шины при полном давлении; б – форма шины при проколе

Шины повышенной мобильности

Компании Goodyear и Bridgestone выпускает шины повышенной мобильности. Эти шины внешне мало отличаются от обычных шин и могут устанавливаться на стандартный обод. При проколе воздух из шины выходит, но она поддерживается в рабочем состоянии за счет особой конструкции. В боковине шины имеют специальные вставки из синтетического материала и в них применяются новые сорта теплостойких резиновых смесей, что не позволяет шине складываться и разрушаться от нагрева. На спущенных шинах этого типа автомобиль может проехать до 250 км со скоростью до 80 км/ч.

Рис. Состояние шины при проколе:
А – стандартная шина; Б – шина с несущими бортами; А1 – форма стандартной шины при полном давлении; А2 – форма стандартной шины при потере давления; Б1 – форма шины повышенной мобильности при полном давлении; Б2 – форма шины повышенной мобильности при потере давления; 1 – усиленная боковина

Водитель автомобиля, оборудованного безопасными шинами, может не заметить прокола, поэтому совместно с такими шинами должны устанавливаться системы контроля давления воздуха в шинах.

Шины с универсальными покрышками

Корейская фирма «Кумхо» предлагает конструкцию шин с универсальными покрышками, которые устраняют извечное противоречие между требованиями к проходимости и шоссейным качествам. Такие покрышки могут трансформироваться: когда дорожное покрытие представляет собой бездорожье, из резинового протектора выходят стальные пластины-грунтозацепы, на хорошей дороге они прячутся. Изменение глубины протектора происходит благодаря скрытым в его толще полостям, в которые закачивается воздух. Раздуваясь, протектор приподнимается над грунтозацепами, которые остаются на месте, поскольку жестко укреплены на внутренней стальной оболочке. По бездорожью автомобиль движется при небольшом давлении и грунтозацепах. Боковины шины заполнены не воздухом, а пенополиуретаном, что и придает им эластичность.

Рис. Конструкция универсальной шины:
1 – колесный диск; 2 – оболочка полости для закачки воздуха; 3 – металлокорд; 4 – грунтозацеп; 5 – полость для закачки воздуха; 6 – стальная основа; 7 – пенополиуретан