[1]Полезная модель относится к автомобильной промышленности, а именно к шипам противоскольжения, которыми оснащены протекторы шин транспортных средств, для повышения их сцепления с дорожным полотном. Кроме того, полезная модель относится к устройствам, предохраняющим обувь от скольжения на льду, расположенным на каблуках и подошвах.
[2]Использование традиционных шипов противоскольжения, которыми оснащены протекторы шин транспортных средств, не позволяет одновременно решить две задачи: обеспечить максимум сцепления колеса транспортного средства с поверхностью дороги, минимизировать разрушающее действие шипов противоскольжения на дорожное покрытие. Непредсказуемость условий проскальзывания шин относительно дорожного полотна ставит задачу обеспечения адаптивности режима изменения коэффициента сцепления шины с дорожным покрытием.
[3]Использование традиционных шипов противоскольжения, которыми оснащены подошвы и каблуки обуви, в большинстве случаев не позволяет одновременно решить две задачи: обеспечить максимум сцепления обуви с поверхностью дороги, минимизировать разрушающее действие шипов противоскольжения на покрытие внутри помещения.
[4]Известны шипы противоскольжения с выдвижными штырями [Патент на изобретение RU 2544907 от 27.10.2014 «Радиоуправляемые шипы противоскольжения с выдвижными штырями, система и способ управления шипами противоскольжения с выдвижными штырями» Пасечникова Ивана Ивановича (RU)]. Изобретение предусматривает использование радиоуправляемых шипов с выдвижными штырями, степень величины выступания которых определяется сигналами радиоуправления.
[5]Недостатком данного устройства является необходимость наличия системы с автоматическим или ручным способом управления шипами и их режимами функционирования на основе применения радиоканалов управления, беспроводной технологии энергообеспечения управляемых шипов, энергопреобразующих устройств в радиоуправляемых шипах и использования объектовой телеметрической информации в целях устойчивого управления транспортным средством в сложных дорожных условиях.
[6]Наиболее близкими к заявляемому устройству являются убирающиеся шипы [Патент на изобретение RU 2403151 С2 от 10.11.2010 «Шины с убирающимися шипами» КЮНИ Андре (BE), СЕВЕРЕН Франк Пьер (BE), КОЛЛЕТТ Жан Жозеф Виктор (BE)], которые включают в себя резервуар текучей среды во взаимодействии с пружиной, причем штырь шипа установлен на упомянутой пружине, при этом смена температуры окружающей среды выдвигает и опускает штырь шипа относительно внешней поверхности протектора пневматической шины.
[7]Недостатком данного устройства является то, что убирающиеся шипы значительно усложняют конструкцию основания (шины или подошвы), на которых они установлены: предпочтительным является размещение конца резервуара текучей среды в пазу протектора, то есть вне основного материала основания, чтобы определять температуру окружающей среды. При этом во время эксплуатации резервуар может быть поврежден. Кроме того, конструкция устройства усложнена наличием в резервуаре массивного эластомерного элемента, толкающего шип вверх или убирающего его в паз в зависимости от изменения температуры. Применение эластомера необходимо для герметизации резервуара с текучей средой.
[8]Технической задачей, решаемой заявляемой полезной моделью является повышение надежности работы устройства, упрощение конструкции шипа в целом и основания, в которое он установлен.
[9]Техническая задача решается за счет того, что шип противоскольжения, устанавливаемый в автомобильную шину или подошву обуви, содержит корпус и телескопически перемещаемый внутри корпуса штырь, причем штырь контактирует с расположенным внутри корпуса термочувствительным элементом, выполненным из материала, способного к расширению при отрицательных температурах, а материалом корпуса является материал с высокой теплопроводностью. При этом материал термочувствительного элемента обладает отрицательным коэффициентом теплового расширения или памятью формы. Термочувствительный элемент может быть выполнен в виде призмы, а между ним и боковой стенкой корпуса имеется зазор. Альтернативой является то, что термочувствительный элемент выполнен в виде цилиндрической спирали, наружная поверхность которой контактирует с боковой стенкой корпуса. При этом на всей поверхности спирали может быть нанесена незамерзающая смазка, а в корпусе может иметься штифт, вокруг которого расположен термочувствительный элемент. Штырь может иметь площадку контакта с термочувствительным элементом больше, чем площадка контакта с дорожным покрытием. Термочувствительный элемент обеспечивает перемещение штыря при изменении температуры окружающей среды.
[10]Материалом корпуса может являться сталь или алюминий. Материалом штыря может являться твердый сплав ВК8 или его аналог по твердости и износостойкости. При этом корпус может иметь один фланец или более, а профиль участка штыря, взаимодействующего с дорожным покрытием, может отличаться от круглого.
[11]Использование указанного материала штыря обеспечит высокий коэффициент теплопроводности от окружающей среды и поверхности, по которой происходит перемещение, к термочувствительному элементу.
[12]Материалом термочувствительного элемента могут являться вода, графен, оксид меди, вольфрамат циркония, вольфрамат гафния, молибдат циркония, молибдат гафния, трифторид скандия и прочие, обладающие отрицательным коэффициентом теплового расширения. Кроме того материалом термочувствительного элемента могут являться никелид титана, никелид железа, сплавы медь-цинк-алюминий, железо-марганец-кремний, медь-алюминий, медь-марганец, кобальт-никель, никель-алюминий и прочие, обладающие памятью формы при температуре ниже 0°С.
[13]Техническая сущность предложенного устройства поясняется следующими фигурами. На фиг. 1 изображен шип противоскольжения при температуре окружающей среды, обеспечивающей максимальную степень сжатия термочувствительного элемента.
[14]На фиг. 2 изображен шип противоскольжения при температуре окружающей среды, обеспечивающей максимальную степень расширения термочувствительного элемента.
[15]На фиг. 3 изображен вид сверху на шип противоскольжения.
[16]На фиг. 4 изображен продольный разрез шипа противоскольжения при температуре окружающей среды, обеспечивающей максимальную степень сжатия термочувствительного элемента.
[17]На фиг. 5 изображен продольный размер шипа противоскольжения при температуре окружающей среды, обеспечивающей максимальную степень расширения термочувствительного элемента.
[18]На фиг. 6 изображен продольный разрез шипа противоскольжения при температуре окружающей среды, обеспечивающей максимальную степень сжатия призматического термочувствительного элемента, установленного в корпусе с зазором.
[19]На фиг. 7 изображен продольный разрез шипа противоскольжения при температуре окружающей среды, обеспечивающей максимальную степень сжатия спирального термочувствительного элемента.
[20]На фиг. 8 изображен продольный разрез шипа противоскольжения при температуре окружающей среды, обеспечивающей максимальную степень расширения спирального термочувствительного элемента.
[21]На фиг. 9 изображен продольный разрез шипа противоскольжения при температуре окружающей среды, обеспечивающей максимальную степень сжатия спирального термочувствительного элемента, расположенного вокруг штифта, являющегося частью корпуса.
[22]На фиг. 10 изображен продольный разрез шипа противоскольжения при температуре окружающей среды, обеспечивающей максимальную степень расширения спирального термочувствительного элемента, расположенного вокруг штифта, выполненного из того же материала, что и термочувствительный элемент.
[23]Предлагаемое устройство состоит из корпуса 1, содержащего термочувствительный элемент 2, контактирующий со штырем 3, имеющий возможность продольного перемещения в корпусе 1. Габаритные размеры и формы предлагаемого шипа противоскольжения принимаются соответственно существующим стандартам для подобных устройств. Нижняя часть корпуса 1 является фланцем. Корпус 1 может быть составным или сборным для размещения внутри него термочувствительного элемента 2.
[24]В случае выполнения термочувствительного элемента 2 в виде жидкости или порошка, корпус 1 снабжается элементами для герметизации внутренней полости.
[25]В случае выполнения термочувствительного элемента 2 в виде призмы, между ним и боковой стенкой корпуса 1 может иметься зазор. Это обеспечивает отсутствие давления на корпус 1 со стороны термочувствительного элемента 2 во время увеличения последнего.
[26]В случае выполнения термочувствительного элемента 2 в виде спирали, ее верхний и нижний витки должны иметь плоские опорные поверхности для контакта с нижней стенкой корпуса 1 и штырем 3. Кроме того верхний виток может быть прикреплен к штырю 3, а нижний - к нижней стенке корпуса 1. На всей поверхности спирали может быть нанесена незамерзающая смазка, облегчающая перемещение отдельных сегментов спирали относительно друг друга и корпуса 1. При выполнении термочувствительного элемента 2 в виде спирали, в корпусе 1 может иметься штифт 4, являющийся направляющей для спирали. Такой штифт 4 может являться частью корпуса 1 или быть отдельным элементом.
[27]Для повышения эффективности работы устройства штырь 3 имеет площадку контакта с термочувствительным элементом 2 больше, чем площадка контакта с дорожным покрытием.
[28]Принцип действия предлагаемого устройства: при понижении температуры окружающей среды ниже 0°С, термочувствительный элемент 2 расширяется, обеспечивая выдвижение штыря 3 из корпуса 1 шипа противоскольжения. При повышении температуры окружающей среды выше 0°С, термочувствительный элемент 2 сжимается, обеспечивая перемещение штыря 3 в корпус 1 шипа противоскольжения. Соответственно в случае выполнения термочувствительного элемента 2 из материала, обладающего памятью формы, компоненты материала и их процентное соотношение подбираются таким образом, чтобы обеспечивать вышеописанный принцип работы устройства.
[29]В случае эксплуатации предложенного шипа в обуви, при попадании в обогреваемое помещение штыри весьма быстро будут убираться внутрь подошвы. Аналогичный эффект будет наблюдаться в шинах автомобиля, при движении по дорожному покрытию, имеющим температуру выше 0°С.
[30]Техническим результатом заявляемого устройства является повышение безопасности перемещения по обледенелой поверхности, снижение износа штыря, снижение износа покрытия дороги.
