КОЛЕСО Российский патент 1995 года по МПК B60B19/00 B62D57/28 

Изобретение относится к автомобильной технике и может быть использовано в колесных транспортных средствах высокой проходимости.

Наиболее близким известным техническим решением является колесо, содержащее обод, выполненный из сегментов, соединенных со спицами, имеющими первый и второй шарниры и гидроцилиндры для поворота сегментов, рабочие полости которых соединены через коллектор рабочего тела (блок управления) с насосом для создания управляющего гидродинамического давления при автоматическом перемешивании колеса. За счет поворота сегментов обода увеличивается площадь поверхности соприкосновения с дорожным полотном и повышается проходимость колесного транспортного средства.

Недостаток прототипа состоит в ограниченных функциональных возможностях выполнять только функцию элемента качения транспортного средства. При подходе к дорожному препятствию, размеры которого превышают радиус колеса, транспортное средство на своих колесах прекращает свое качение и останавливается. Другой недостаток прототипа заключается в низких маневренных свойствах колеса из-за увеличенной площади соприкосновения элементов его обода с дорожной поверхностью. Кроме того, известное колесо имеет низкие амортизационные свойства, определяемые лишь упругими свойствами материала обода.

Целью изобретения является улучшение амортизационных свойств и расширение функциональных возможностей колеса путем использования интегрирующих свойств гидроцилиндров и наделения колеса функциональными свойствами "перешагивания" через дорожные препятствия соответственно.

Сущность изобретения состоит в том, что, кроме известной и общей совокупности отличительных признаков, а именно: обода, выполненного из сегментов, соединенных первым и вторым шарнирами со спицами, гидроцилиндров поворота сегментов, рабочие полости которых соединены через блок управления с насосом для создания управляющих усилий, предлагаемое устройство характеризуется тем, что обод выполнен из двух пар взаимозацепляющихся друг с другом сегментов, концы которых имеют внутренние впадины, каждая спица колеса в сложенном виде составлена из радиального и хордового участка, первый конец радиального участка каждой спицы соединен непосредственно с соответствующим коленом телескопической оси колеса, а второй конец соединен через первый шарнир с первым концом хордового участка спицы, второй конец которого соединен через второй шарнир с сегментом обода на расстоянии (удалении) одной трети от края, место зацепления краев сегмента обода имеет впадину для размещения первого шарнира каждой спицы с зазором, ширина которого не менее половины высоты зацепляющего выступа сегмента.

На фиг. 1 изображено колесо в собранном положении: а) общий вид, б) вид сбоку; на фиг.2 колесо в развернутом положении; на фиг.3 функциональная схема предложенного устройства в развернутом виде; на фиг.4 детализация осевого телескопичесого соединения с указанием сечения А-А колена телескопической оси; на фиг. 5 детализация шарнира колеса с указанием его сечения Б-Б в продольной плоскости.

На фиг.1-5 обозначено: 1 обод; 2 радиальный и 3 хордовый участки спицы; 4 и 5 шарниры; 6 телескопические оси колеса; 7 осевой подшипник колеса; 8 исполнительный механизм привода (двигателя) транспортного средства; 9 коллекторы рабочего тела блока управления; 10 насос управляющего гидродинамического давления; 11 блок управления; 12 гибкие трубопроводы; 13 продольные внутренние полости спиц 2 и 3; 14 и 15 цилиндр и поршень золотникового механизма гидроцилиндра соответственно; 16 зубчатое сдвоенное колесо; 17 зубчатый кольцевой шток; 18 тор; 19 поршень гидроцилиндра; 20 сервомеханизм; 21 кольцевая накидная гайка; 22 кольцевой коллектор рабочего тела; 23 внутреннее зубчатое кольцо фланца 24 шарнира 4 и 5.

На фиг. 1 показано, что в статике, в исходном собранном виде сегменты обода 1 колеса зацеплены своими зацепляющими концами друг с другом. Во внутренних впадинах сегментов 1 размещены шарниры 4, которые с одной стороны через радиальный участок спицы 2 подсоединены к соответствующему колену телескопической оси 6, а с другой стороны каждый шарнир 4 через хордовый участок спицы 3 и шарнир 5 подсоединен к соответствующему сегменту обода 1 на расстоянии (удалении) одной трети их длины от края сегмента. Шарниры 4 размещены во впадинах сегментов с зазором, ширина которого не менее половины толщины зацепляющего края конца сегмента.

Предлагаемое колесо работает следующим образом.

В собранном виде круглое колесо при качении воспринимает радиальные воздействия неровностей дороги сегментами 1.1-1.4 обода 1 для последующей амортизации их как упругим материалом этих сегментов 1, так и гидроцилиндрами шарниров 4 и 5. В предлагаемом колесе спицы 2 и 3 удерживают обод 1 с помощью четырех шарниров 4 и 5, каждый из которых содержит тороидальный демпфер 18 колебаний, выполняющий функцию индивидуального интегрирующего динамического звена, как идеального фильтра всех колебаний, вибраций и трясок, что обеспечивает высокие амортизационные свойства всего обода колеса.

При достижении катящимся колесом дорожного препятствия, размеры которого превышают радиус обода, дальнейшее его качение прекращается, что ограничивает его функциональные возможности только свойством качения. Для расширения функциональных возможностей колеса в предлагаемом устройстве под действием гидродинамического давления рабочего тела, циркулирующего по внутренним полостям 13.1 и 13.2 каждый сегмент 1 обода вначале поворачивается с помощью своего шарнира 5 по ходу вращения часовой стрелки в пределах зоны действия зазора, достигая своей внутренней поверхности впадины до соприкосновения с поверхностью шарнира 4, и зацепляющие выступы каждого сегмента 1 выходят из взаимного зацепления друг с другом, так как ширина зазора между поверхностью шарнира 4 и поверхностью впадины сегмента 1 имеет величину, равную не менее половины толщины выступающего зацепляющего выступа этого сегмента, таким образом исключается заклинивание зацепляющих выступов.

Расцепление зацепляющих выступов обода колеса удобнее производить при нахождении одного из сегментов 1 на дорожной поверхности своей средней частью. Далее хордовый участок 3 спицы со своим сегментом 1 поворачивается относительно шарнира 4, а радиальные участки 2 спицы поворачиваются относительно телескопической оси 6 колеса и попарно группируются в виде двух пар перекрещивающихся спиц, показанных на фиг.2 и 3, с одновременным выдвижением одной пары телескопических осей 6.1 и 6.2 из телескопических осей 6.3 и 6.4 на расстояние ширины обода 1.

Перекрещивающее расположение (см. фиг. 3) радиального 2 и хордового участков спиц при их развернутом положении обеспечивает жесткость конструкции опоры транспортного средства при перешагивании дорожного препятствия и достигается за счет раздвижения (удалении друг от друга) мест соединения внутренней и внешней телескопической оси 6.1 и 6.4 с радиальными участками 2.1 и 2.4 спиц в боковые наружную и внутреннюю плоскости обода 1 соответственно.

Поворот и выдвижение телескопических осей 6 осуществляется исполнительным механизмом привода 8 транспортного средства как автоматически, так и вручную. При автоматическом режиме работы подача рабочего тела для его циркуляции во внутренних полостях 13.1 и 13.2 спиц 2 и 3 под давлением происходит с помощью гибких трубопроводов 12 (фиг.4) через коллекторы 9 рабочего тела от насосов (насоса) 10 транспортного средства. За счет двух спаренных сегментов 1.1, 1.2 и 1.3, 1.4 на перекрещенных спицах 2.1, 3.1 и 2.2, 3.2 и 2.3, 2.4 и 3.3, 3.4 соответственно увеличивается в четыре раза площадь поверхности соприкосновения обода колеса с дорожным покрытием (фиг.3). Если перемещение одной пары сегментов обода происходит всегда над другой парой сегментов и никогда все четыре сегмента не устанавливаются на дорожную поверхность одновременно, то можно телескопические оси 6.1 и 6.2 не выдвигать из телескопических осей 6.3 и 6.4.

За счет периодического подъема сегментов обода с помощью шарниров создаются конструктивные возможности перешагивания через дорожные препятствия: камни, бревна, канавы и др. Движение вперед (слева-направо) или назад (справа-налево) начинается (см. фиг.2) с поворота сегмента 1.1 (1.2) с помощью шарнира 5.1 (5.2) по ходу вращения или против хода вращения часовой стрелки соответственно. При этом центр тяжести транспортного средства перемещается соответственно вперед или назад по ходу его движения.

Далее с помощью шарнира 4.1 (4.2) поворачиваются радиальные 2.1 (2.2) и хордовые 3.1 (3.3) участки спицы и одновременно переносится сегмент 1.3 (1.4) над сегментом 1.1 (1.2) с помощью шарниров 5.3 (5.4), 4.3 (4.4) и вращения колен телескопических осей 6. При постановке сегментной пары 1.3 и 1.4 на дорожную поверхность начинается повторный процесс переноса сегментной пары 1.1 и 1.2 уже над сегментами 1.3 и 1.4 и движение транспортного средства в режиме шагания продолжается.

Управление движением радиального 2 и хордового 3 участков спиц и сегментов 1 колеса с помощью шарниров 4 и 5 осуществляется автоматически под действием циркулирующего рабочего тела, которое нагнетается насосом 10 через коллекторы 9 в продольные внутренние полости 13.1 и 13.2 телескопических осей 6 и спиц 2 и 3. Например рабочее тело из полости 1.32 спицы 2 (см. фиг. 5) поступает через полость цилиндра 14 золотника в тор 18, поршень 19 которого перемещается по окружности под действием давления рабочего тела.

Свободный выход рабочего тела из тора 18 происходит через открытую золотниковую камеру в полость 13.1 спицы. При перемещении поршня 19 его кольцевой шток 17 с зубьями поворачивает ведущее зубчатое сдвоенное колесо 16. Вращение ведомого зубчатого колеса 16 передается зубчатому кольцу 23 фланца 24 шарнира 4. Фланец 24 шарнира 4 жестко соединен с корпусом спицы 3 и удерживается на шарнире 4 с помощью накидной кольцевой гайки 21 для обеспечения поворота хордового участка спицы 3 по отношению к радиальному участку 2 спицы.

Через осевую часть шарнира 4 проходит рабочее тело между участками 2 и 3 спицы в двух противоположных направлениях с помощью кольцевого коллектора 22 рабочего тела. В шарнире 5 кольцевой коллектор, аналогичный коллектору 22 шарнира 4, отсутстввует, и корпус фланца 24 жестко соединен с корпусом сегмента 1 обода колеса. Автоматическое изменение расхода рабочего тела в полости тора 18 и его реверс осуществляется с помощью золотника 14 и 15, управляемого сервомеханизмом 20.

Управляющие электрические импульсы с соответствующих выходов блока управления 11 поступают по электрическим проводникам на вход соответствующего сервомеханизма 20. Производительность насосов 10 рабочего тела в режим работы исполнительного механизма 8 автоматически регулируется тоже с помощью блока управления 11 транспортного средства.

Возвращение в исходное состояние сегментов 1 обода колеса в зацепленное круглое положение происходит после преодоления транспортным средством дорожного препятствия в последовательности, аналогичной развертыванию колеса для преодоления путем перешагивания дорожного препятствия под действием управляющих команд сервомеханизмов 20 шарниры 4 и 5 поворачивают спицы для их складывания, а телескопические оси 6 вдвигаются одна в другую. В собранном виде колесо обеспечивает обычную скорость движения (качения) колеса и высокие амортизационные свойства.

Изобретение относится к колесам транспортных средств высокой проходимости. Сущность: обод колеса выполнен из двух пар взаимозащепляющихся друг с другом сегментов 1,1 - 1,4 с внутренними впадинами в местах их зацепления, а каждая спица 3,1 - 3,4 - с двумя шарнирами 4,1 - 4,4 и 5,1 - 5,4 между радиальным и хордовым ее участками и внутренними продольными полостями для заполнения их управляющим рабочим телом от насоса транспортного средства. Это улучшает амортизирующие свойства и расширяет функциональные возможности колеса для преодоления дорожных препятствий, размеры которых превышают радиус обода колеса. 5 ил.

КОЛЕСО, содержащее обод, выполненный из сегментов, соединенных первым и вторым шарнирами со спицами, гидроцилиндры поворота сегментов, рабочие полости которых соединены через блок управления с насосом для создания управляющих усилий, отличающееся тем, что обод выполнен из двух пар взаимозацепляющихся друг с другом сегментов, концы которых имеют внутренние впадины, каждая спица колеса в сложенном виде составлена из радиального и хордового участков, первый конец радиального участка каждой спицы соединен непосредственно с соответствующим колесом телескопической оси колеса, а второй конец соединен через первый шарнир с первым концом хордового участка спицы, второй конец которого подсоединен через второй шарнир к сегменту обода на расстоянии одной трети от края, место зацепления краев сегментов обода имеет впадину для размещения первого шарнира каждой спицы с зазором, ширина которого не менее половины высоты зацепляющего выступа сегмента.