КОЛЕСО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА Российский патент 1997 года по МПК B60B15/00 B60C5/02 

Изобретение относится к области транспортного машиностроения, а именно к конструкции колесных движителей повышенной проходимости.

Известно колесо транспортного средства повышенной проходимости, содержащее обод и установленную на нем широкую шину атмосферного давления (SU, а. с. N 889488, B 60 C 3/00, 1981).

К недостаткам колеса следует отнести его избыточную массивность и сложность конструкции. Практика показывает, что ремонт эксплуатируемого в сложных дорожных условиях колеса подобной конструкции связан с большими трудозатратами, т.к. известно, например, что тонкие стенки заклеивать значительно проще, чем толстые. Кроме этого толстые стенки слабее сопротивляются циклическим нагрузкам по сравнению с тонкими.

Известно колесо транспортного средства, включающее диск и обод, объединенные в основание, пневматическую камеру с вентилем, и протекторный бандаж, закрепленный на основании (журнал "Моделист-конструктор" N 1-2, 1992, с. 2-6, Писарев М. Серия "П": Поиск продолжается).

Данное колесо лишено некоторых недостатков колеса вышеописанной конструкции. Оно более легкое, маневренное и ремонтопригодное. Однако учитывая условия эксплуатации значительные относительные деформации пневматической камеры и протекторного бандажа, можно сделать вывод о повышенном износе зоны их контакта. Кроме этого, в случае нарушения герметичности такой камеры или ее слабой накачки наблюдается эффект "вырывания" вентиля (механического разрушения).

Задача, решаемая изобретением, заключается в создании надежного и долговечного колеса транспортного средства с расширенными эксплуатационными возможностями.

Техническим результатом будет получение универсального, надежного и долговечного колеса с расширенным диапазоном эксплуатационных возможностей.

Поставленная задача решается тем, что в известном колесе транспортного средства, включающем диск и обод, объединенные в основание, пневматическую камеру с вентилем, и протекторный бандаж, закрепленный на основании, пневматическая камера установлена на ободе с возможностью проворота.

Кроме этого:
возможность проворота обеспечена посредством выполнения кольцевого зазора между наименьшими посадочными поверхностями пневматической камеры и обода, при этом радиус поперечного сечения обода выполнен меньшим половины диаметра окружности поперечного сечения пневматической камеры;
величина зазора Δ определяется следующим соотношением:
,
где d_o наименьший диаметр посадочной поверхности обода;
d_k диаметр поперечного сечения пневматической камеры;
a_o ширина обода;
колесо снабжено сменными кольцевыми замкнутыми подкладками, внутренние поверхности которых конгруэнтны наружной поверхности пневматической камеры, одна из которых расположена между ободом и пневматической камерой, а другая
между последней и бандажом;
подкладки выполнены из материала, идентичного материалу пневматической камеры;
вентиль пневматической камеры выполнен потайным.

На фиг.1 показано поперечное сечение колеса с геометрическими размерами; на фиг. 2 общий вид колеса транспортного средства, находящегося под нагрузкой; на фиг. 3 вид колеса фиг.2 сбоку с местным разрезом; на фиг.4 и 5 показаны характерные отпечатки рисунка протектора колеса в зависимости от условий эксплуатации.

Колесо транспортного средства содержит диск 1 и обод 2, объединенные в основание 3, пневматическую камеру 4 с потайным вентилем 5 и протекторный бандаж 6, закрепленный на основании 3. Пневматическая камера 4 установлена на ободе 2 с возможностью проворота, которая обеспечивается посредством выполнения кольцевого зазора 7 между наименьшими посадочными диаметрами d_вн пневматической камеры 4 и d_о обода 2, при этом радиус r_о окружности поперечного сечения обода 2 выполнен меньшим половины диаметра d_к окружности поперечного сечения пневматической камеры 4. Колесо снабжено сменными кольцевыми замкнутыми подкладками 8 и 9, внутренние поверхности б и г которых конгруэнтны наружной поверхности д пневматической камеры 4. Подкладка 8 расположена между ободом 2 и пневматической камерой 4, а подкладка 9 между пневматической камерой 4 и бандажом 6. Материал подкладок 8 и 9 идентичен материалу пневматической камеры 4.

При рассмотрении сил, действующих на камеру, устанавливаем, что на нее действуют:
силы трения прилегающих к ней продольных и поперечных ремней 10 протекторного бандажа 6;
сила трения камеры 4 об обод 2;
сила трения камеры 4 о грунт (условно не показан).

Силы трения камеры 4 о ремни 10 бандажа стремятся вовлечь камеру 4 в синхронное вращение с ободом 2. Наличие кольцевого зазора 7 между камерой 4 и ободом 2 уменьшает силы трения между камерой 4 и ремнями 10 бандажа 6, а также между камерой 4 и ободом 2, и позволяет обеспечить проворот или проскальзывание камеры 4 относительно обода 2 и ремней 10 бандажа 6 и уменьшить ее износ.

Решить задачу уменьшения износа (истирания) пневматической камеры 4 путем обеспечения ее проворота относительно обода 2 и бандажа 6 за счет снижения силы трения можно иными путями, например, с помощью смазки поверхностей трения, установкой подшипников и т.д. Однако предлагаемое решение является наиболее простым и эффективным.

Кольцевой зазор 7 выполняется максимальным в средней (центральной) части обода 2, при этом крайние части посадочной поверхности обода 2, имеющие максимальный диаметр D_о, касаются камеры 4 без зазора. Благодаря этому трение камеры 4 с ободом 2 происходит не по посадочной поверхности, а по двум кольцевым поверхностям ж и к, которые помимо снижения сил трения выполняют дополнительную функцию препятствуют попаданию посторонних предметов в зазор 7. Именно по этой причине важнейшим условием, обеспечивающим надежную эксплуатацию колеса, является соотношение радиуса r_о окружности поперечного сечения обода 2 и радиуса (половины диаметра d_к окружности поперечного сечения пневматической камеры 4. Это соотношение должно удовлетворять условию:
r_о < d_k/2
В нижней части колеса под действием веса транспортного средства камера 4 прижимается к посадочной поверхности обода 2, сводя величину зазора 7 к нулю.

Натянутые ремни 10 бандажа 6 в верхней части камеры 4 при повороте в нижнее положение провисают, обеспечивая проскальзывание камеры 4. Так как длина контактной части камеры 4 больше длины контактной поверхности обода 2 (за счет зазора 7 между ними в верхней части колеса), то камера 4 при вращении колеса отстает (по углу поворота) от обода 2, при этом вентиль 5 не препятствует этому вращению.

Величина Δ зазора 7 связана с геометрическими размерами колеса следующим соотношением:

где d_о наименьший диаметр посадочной поверхности обода;
d_к диаметр окружности поперечного сечения пневматической камеры;
a_о ширина обода.

Преимущества колеса транспортного средства проиллюстрируем на следующем примере его эксплуатации.

При движении транспортного средства по бездорожью его проходимость будет определяться площадью контакта колеса с поверхностью грунта. Снизив давление, в камере 4 можно добиться такой площади контакта, которая обеспечивает возможность перемещения, например, по заболоченным участкам местности или по снегу. При движении по благоустроенной дороге площадь контакта колеса с грунтом (асфальтом) надо уменьшить, для чего давление в камере повышают. Таким образом, чем хуже условия эксплуатации колеса, тем больше относительные перемещения ремней 10 по камере 4 в зоне их контакта и тем выше вероятность преждевременного износа камеры 4. Проскальзывание камеры 4 относительно обода 2 и, соответственно, ремней 10 значительно снижает ее износ, а подкладки 8 и 9, выполненные из материала, идентичного материалу камеры 4, дополнительно увеличивают ресурс работы колеса.

Использование: изобретение относится к области транспортного машиностроения, а именно к конструкции колесных движителей повышенной проходимости. Сущность изобретения: задача, решаемая изобретением, заключается в создании надежного и долговечного колеса транспортного средства с расширенными эксплуатационными возможностями. Колесо включает диск 1 и обод 2, объединенные в основание 3, пневматическую камеру 4 с вентилем 5, протекторный бандаж 6, закрепленный на основании 3. Камера 4 установлена на ободе 2 с возможностью проворота за счет выполнения кольцевого зазора 7 между посадочными поверхностями пневматической камеры 4 и с обода 2 колеса. Радиус поперечного сечения обода 2 выполнен меньшим половины диаметра окружности поперечного сечения камеры 4, что обеспечивает серпообразную форму зазора 7. 5 з.п.ф-лы, 5 ил.

1. Колесо транспортного средства, включающее диск и обод, объединенные в основание, пневматическую камеру с вентилем и протекторный бандаж, закрепленный на основании, отличающееся тем, что пневматическая камера установлена на ободе с возможностью проворота. 2. Колесо по п.1, отличающееся тем, что возможность проворота обеспечена посредством выполнения кольцевого зазора между посадочными поверхностями пневматической камеры и обода, при этом радиус окружности поперечного сечения обода выполнен меньшим половины диаметра окружности поперечного сечения пневматической камеры. 3. Колесо по п.1 или 2, отличающееся тем, что величина зазора Δ определяется следующим соотношением:

где d_о наименьший диаметр посадочной поверхности обода;
d_к диаметр окружности поперечного сечения пневматической камеры;
a_о ширина обода. 4. Колесо по любому из пп. 1 3, отличающееся тем, что оно снабжено сменными кольцевыми замкнутыми подкладками, внутренние поверхности которых конгруэнтны наружной поверхности пневматической камеры, одна из которых расположена между ободом и пневматической камерой, а другая между последней и бандажом. 5. Колесо по любому из пп.1 4, отличающееся тем, что подкладки выполнены из материала, идентичного материалу пневматической камеры. 6. Колесо по любому из пп.1 5, отличающееся тем, что вентиль пневматической камеры выполнен потайным.