КОЛЕСО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА Российский патент 1995 года по МПК B60B9/26 

Изобретение относится к металлоэластичным колесам транспортных средств.

Известно колесо, содержащее ступицу и гибкий обод, жестко связанные между собой дугообразными спицами.

Недостатки этого колеса: места соединения дугообразных спиц с ободом колеса при помощи заклепок ослабляют обод, нарушают его целостность и местную жесткость, являются концентраторами напряжения, что снижает долговечность работы колеса; участки колеса между дугообразными спицами и ободом подвержены истиранию и износу из-за попадания грунта; из-за малых радиусов кривизны дугообразных спиц они имеют повышенную эластичность в верхней части колеса, что определяет большие смещения верхней части колеса и необходимость наличия больших ниш в транспортном средстве, уменьшающих его полезный объем; так как плоскости действия соседних дугообразных спиц накладываются друг на друга, их ширина должна быть меньше ширины колеса, что уменьшает его боковую жесткость.

Наиболее близким техническим решением является колесо, состоящее из ступицы, гибкого обода в виде листовых дуг с концами загнутыми к центру колеса, листовых гнутых спиц, жестко связанных с ободом и ступицей.

Недостатками данного технического решения являются: большое количество мест крепления спиц на ступице усложняет и утяжеляет конструкцию; расположенные в радиальном направлении спицы обуславливают малую жесткость колеса в окружном направлении, что ухудшает маневр транспортного средства: "торможение-разгон" или "разгон-торможение". Места крепления спиц на ободе и на ступице расположены на одном радиусе колеса, что снижает величину радиальной деформации колеса, его упругие свойства; малые радиусы кривизны спиц определяют значительную ее деформацию при удлинении в верхней части колеса и соответственно больше перемещения обода, это требует наличия большой ниши для колеса на транспортном средстве, что снижает его полезный объем; конструкция колеса не допускает регулировок его жесткости.

Цель изобретения повышение эксплуатационных качеств колеса.

С этой целью у колеса, содержащего ступицу, гибкий обод, состоящий из листовых дуг с концами загнутыми к центру колеса, листовые гнутые спицы, жестко связанные с ободом и ступицей, спицы выполнены сдвоенными с общим основанием, касательным к внешней поверхности ступицы, сдвоенные спицы закреплены на ступице попарно, при этом сдвоенная спица, примыкающая к ступице, выполнена с максимальным радиусом кривизны.

Новые отличительные признаки по сравнению с прототипом следующие: спицы выполнены сдвоенными с общим основанием, касательным к внешней поверхности ступицы; сдвоенные спицы закреплены на ступице попарно, при этом сдвоенная спица, примыкающая к ступице, выполнена с максимальным радиусом кривизны R.

На чертеже показано предлагаемое колесо.

Колесо содержит ступицу 1, гибкий обод 2, состоящий из листовых дуг 3 с концами 4 и 5, загнутыми к центру колеса. Листовые гнутые спицы 6 и 7 выполнены сдвоенными с общими основаниями 8 и 9 и закреплены болтами 10 на ступице 1 парами. Сдвоенные спицы 7, примыкающие к ступице 1, выполнены с максимальными радиусами кривизны R.

В свободном состоянии колеса спицы 6 и 7 находятся в растянутом напряженном состоянии, так как у отдельной свободной спицы 6 и 7 концы 11, 12 и 13, 14 расположены ближе к основаниям 8 и 9 (радиусы R и r меньше) и при расчетной нагрузке (близкой к номинальной) находящаяся над пятном контакта колеса с грунтом спица не испытывает нагрузок (расстояние между концом спицы и основанием, как у свободной спицы) и не влияет на плавность качения колеса. Нагрузка от ступицы 1 на обод 2 передается всегда несколькими верхними спицами, испытывающие в основном напряжения растяжения.

При нагрузке на колесо больше расчетной нагружаются сжимающими усилиями и нижние спицы 6 и 7. Но так как момент инерции сечения на изгиб обода 2 более чем на порядок больше момента сечения спицы 6(7), а зависимость деформации сгибаемой спицы от нагрузки нелинейная, деформация растет быстрее нагрузки, влияние напряженного состояния спиц 6 и 7 у пятна контакта на плавность хода колеса незначительно.

Шесть спиц 7 с максимальной кривизной R поверхностей обеспечивает наличие двух спиц 7 выше оси колеса, работающих на растяжение, почти прямых, их жесткость при этом намного выше жесткости изгибающихся спиц 6 и 7 в нижней части обода 2, это ограничивает перемещение верхней части обода вверх и увеличивает жесткость обода 2 в окружном направлении.

Шесть спиц 6 с радиусом r поверхности, растягиваясь в верхней части обода, выпрямляясь, также значительно увеличивают свою жесткость, способствуя минимальному смещению верхней части колеса вверх.

Места крепления спиц 6 и 7 с ободом 2 и ступицей 1 расположены со смещением в радиальном направлении, что увеличивает возможную радиальную деформацию обода 2 и возможный эффективный радиус качения колеса.

Выполнение спиц 6 и 7 с общими основаниям 8 и 9, парное крепление сдвоенных спиц 6 и 7 на ступице 1 при помощи болтов 10 обеспечивает минимальное число мест крепления, что снижает вес колеса, упрощает сборку, увеличивает надежность работы, появляется возможность, изменяя толщину прокладок 15 получать колеса для различных расчетных (номинальных) нагрузок.

Выполнение спиц 6 и 7 сдвоенными и на всю ширину обода 2 обеспечивает повышенную боковую жесткость колеса, хорошую управляемость транспортного средства.

Таким образом, предлагаемая конструкция колеса имеет повышенную радиальную деформацию колеса при мало изменяемой его верхней части, что увеличивает эффективный радиус колеса и соответственно, проходимость транспортного средства, повышает его полезный объем и маневренность.

Предлагаемое колесо применимо для сравнительно тихоходных транспортных средств с постоянной нагрузкой на колесо трактор, мотоблок, мопед, коляска.

Использование: преимущественно в тихоходных транспортных средствах. Сущность: колесо содержит ступицу 1, гибкий обод 2, состоящий из листовых дуг 3 с концами 4 и 5, загнутыми к центру колеса. Листовые гнутые сдвоенные спицы 6 и 7 закреплены попарно основаниями 8 и 9 на ступице 1, а примыкающие к ступице выполнены с максимальными радиусами кривизны. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. КОЛЕСО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА, содержащее ступицу, гибкий обод, состоящий из листовых дуг с концами, загнутыми к центру колеса, листовые гнутые спицы, жестко связанные с ободом и ступицей, отличающееся тем, что спицы выполнены сдвоенными с общим основанием, касательным к внешней поверхности ступицы, сдвоенные спицы закреплены на ступице попарно. 2. Колесо по п.1, отличающееся тем, что сдвоенные спицы, примыкающие к ступице, выполнены с максимальными радиусами кривизны.