ОБОД КОЛЕСА ПОД БЕСКАМЕРНУЮ ШИНУ Российский патент 1998 года по МПК B60B25/18 

Изобретение относится к ободам колес транспортных средств, в частности к ободам колес, выполненным из составных частей и предназначенным для монтажа на них бескамерных шин, и может быть использовано на летательных аппаратах.

Известна конструкция обода колеса под бескамерную шину с кольцевой расточкой на цилиндрической поверхности, включающего съемный ребордный фланец, размещенный своей цилиндрической поверхностью на цилиндрической поверхности обода и опертый поверхностью своей расточки, выполненной на цилиндрической поверхности, в наружную поверхность кольцевого неразрезного запирающего элемента, который в свою очередь оперт своей внутренней поверхностью на поверхность расточки на цилиндрической поверхности обода. Запирающий элемент выполнен в виде силовой основы из кольцеобразно смонтированной металлической винтовой пружины или металлической оплетки, внутренние полости которых и промежутки между витками пружины и пластинами оплетки заполнены упругоэластичным материалом (резиной) с выступающим в одну сторону участком этого упругоэластичного материала. Силовая основа запирающего элемента воспринимает нагрузки от давления в шине и от массы транспортного средства со стороны съемного ребордного фланца и удерживает последний на цилиндрической поверхности обода, упругоэластичный выступ герметизирует стык между элементами обода и обеспечивает удержание заданного давления в шине (см. патент США N 2817383, кл. 152 - 409).

Недостатком такой конструкции является то, что изготовление запирающего элемента из двух компонентов - металлической силовой основы (пружины или оплетки) и упругоэластичного материала (резины) повышает трудоемкость изготовления как запирающего элемента, так и всего обода в целом. К тому же такая конструкция обода недостаточно надежна из-за того, что в процессе эксплуатации от ударных нагрузок, возникающих при передвижении транспортного средства по крупным неровностям грунта или его покрытия (кочки, расщелины и т. д.), особенно существенных при посадке самолета в момент его касания, возможно повреждение витков пружины или пластин оплетки, что приведет к разрушению упругоэластичного материала их острыми поврежденными участками и тем самым ухудшит герметичность и снизит надежность фиксации съемного ребордного фланца на цилиндрической поверхности обода. А может привести к проворачиванию съемного ребордного фланца относительно цилиндрической поверхности обода, что приведет к перекосу бортов шины, а значит к потере давления в шине. Малая контактная площадь опорных поверхностей расточек обода и съемного ребордного фланца с металлической силовой основой запирающего элемента из-за того, что образующие этих поверхностей криволинейны, также не обеспечивает надежной установки съемного ребордного фланца и позволяет ему смещаться по окружности относительно цилиндрической поверхности обода, что также снижает эксплуатационную надежность обода. И без того малая контактная площадь опорных поверхностей запирающего элемента с расточками обода и съемного ребордного фланца, представляющая собой узкие круговые полоски шириной не более четверти окружности, уменьшается за счет прерывности контакта металлической основы запирающего элемента своими витками пружины или пластинами оплетки. Кроме того, по ширине криволинейной контактной полоски происходит перераспределение нагрузок от максимальной величины в середине контактной полоски и нулевой на ее краях (периферии). Вследствие этого в процессе эксплуатации от действия циклических радиальных нагрузок, возникающих при передвижении транспортного средства от его массы, в ободе образуется повышенная концентрация напряжений, что может привести к преждевременному образованию усталостных трещин в расточках цилиндрической поверхности обода и съемного ребордного фланца, что тем самым снижает эксплуатационную надежность и ресурс обода. В то же время через жесткую основу запирающего элемента на цилиндрическую поверхность обода от съемного ребордного фланца передаются вредные сопутствующие вибрационные нагрузки, возникающие при пробеге транспортного средства от неизбежных мелких неровностей грунта или его покрытия, что способствует ускорению появления усталостных трещин в ободе и тем самым снижает его эксплуатационную надежность.

Технический результат от использования предлагаемого обода колеса под бескамерную шину выражается в упрощении конструкции и технологии изготовления запирающего элемента и обода в целом, а также в повышении эксплуатационной надежности за счет исключения механических повреждений упругоэластичного материала, снижения концентрации напряжений в ободе и съемном ребордном фланце, снижения воздействия на обод вредных сопутствующих вибрационных нагрузок и исключения проворота съемного ребордного фланца и перекоса тем самым бортов шины.

Указанный результат достигается тем, что, выполняя одновременно функции запирания (удержания) съемного ребордного фланца на цилиндрической поверхности обода и уплотнения (герметизации) стыка между ними под бескамерную шину образующие опорных поверхностей неразрезного запирающего элемента, выполненного в виде кольцевого элемента из высокопрочного упругоэластичного материала, и контактирующие с ними ответные опорные поверхности расточек на цилиндрической поверхности обода и съемном ребордном фланце представляют собой наклонные прямые линии, обращенные к центру обода. Это позволяет исключить металлическую основу и тем самым упрощает конструкцию и технологию изготовления запирающего элемента и обода в целом, а также снижает возможность повреждения запирающего элемента. При этом нагрузки через опорные поверхности с прямыми образующими передаются равномерно по всей ширине поверхности, что позволяет снизить концентрацию напряжений в силовых деталях за счет увеличения площади контакта запирающего элемента с другими элементами обода, гасить вибрационные нагрузки за счет упругих свойств материала запирающего элемента и исключить возможность проворота съемного ребордного фланца относительно цилиндрической поверхности обода за счет большей площади и тем самым большей силы трения последних с материалом запирающего элемента, имеющего к тому же большой коэффициент трения, равный, например, для резины 0,3 ... 0,4.

Для обеспечения этого результата прямые образующие контактирующих между собой опорных поверхностей запирающего элемента и расточек на съемном ребордном фланце и цилиндрической поверхности обода выполнены наклонными в пределах угла самоторможения, который, например, для резины достигает 15^o.

В результате этого упрощается конструкция и технология изготовления запирающего элемента и обода в целом, уменьшается вероятность механического повреждения его и тем самым повышается надежность удержания съемного ребордного фланца на цилиндрической поверхности обода и уплотнения стыка между ними, а кроме того гасятся за счет амортизации вредные сопутствующие вибрационные нагрузки, снижается концентрация напряжений за счет прямолинейности образующих опорных поверхностей, а также улучшается удержание съемного ребордного фланца от проворота.

Изобретение иллюстрируется чертежом, где изображен профильный разрез обода колеса под бескамерную шину.

Обод колеса под бескамерную шину содержит цилиндрическую поверхность 1 с несъемной ребордной 2, съемный ребордный фланец 3 и неразрезной запирающий элемент 4 из высокопрочного упругоэластичного материала. На съемном ребордном фланце 3 выполнена кольцевая расточка 5 с опорной поверхностью 6, а на цилиндрической поверхности 1 обода кольцевая расточка 7 с опорной поверхностью 8. Запирающий элемент 4 установлен в полости, образованной расточками 5 и 7, и контактирует своими опорными поверхностями 9 и 10 соответственно с ответными опорными поверхностями 6 и 8 расточек 5 и 7. Образующие опорных поверхностей 6, 9 и 8, 10 выполнены прямолинейными и наклонными к центру обода: образующие опорных поверхностей 6 и 9 - под углом β, а образующие опорных поверхностей 8 и 10 - под углом α к оси обода. Углы β и α наклона образующих выполняют в пределах угла самоторможения, а площади опорных поверхностей запирающего элемента 4 и марку материала выбирают исходя из условий эксплуатации обода. Усилиями P_танг от давления в шине 11 и 0,5 P_рад от массы транспортного средства съемной ребордный фланец 3 поджимается к запирающему элементу 4, который удерживает его от смещения относительно цилиндрической поверхности 1 как в осевом, так и в окружном направлениях.

Обод колеса под бескамерную шину работает следующим образом. В процессе передвижения транспортного средства обод испытывает концентрированное воздействие радиальной нагрузки P_рад последовательно и непрерывно по всему периметру обода столько раз, сколько оборотов (циклов) сделает колесо. Тангенциальная нагрузка P_танг действует постоянно и равнораспределенно по всему периметру бортов шины 11 и соответственно обода.

Упругоэластичные свойства материала запирающего элемента 4, выполненного без металлической основы, как при движении транспортного средства, так и на стоянке, обеспечивают надежную герметизацию стыка между цилиндрической поверхностью 1 обода и съемным ребордным фланцем 3 и амортизацию вредных сопутствующих вибрационных нагрузок. А малые углы β и α наклона образующих опорных поверхностей 6 и 8 расточек 5 и 7 на съемном ребордном фланце 3 и цилиндрической поверхности 1 обода и контактирующих с ними ответных опорных поверхностей 9 и 10 запирающего элемента 4, выполненные в пределах угла самоторможения, и соответствующие им в результате этого большие контактные площади между съемным ребордным фланцем 3, запирающим элементом 4 и цилиндрической поверхностью 1 обода обеспечивают надежное запирание съемного ребордного фланца 3 и в осевом, и в окружном направлениях, и снижение концентрации напряжений.

Выполнение обода колеса под бескамерную шину с кольцевым неразрезным запирающим элементом между съемным ребордным фланцем и цилиндрической поверхностью обода из высокопрочного упругоэластичного материала с прямолинейными образующими опорных поверхностей между указанными элементами с наклоном этих образующих к центру обода в пределах угла самоторможения позволило исключить металлическую силовую основу из запирающего элемента, что упрощает конструкцию и технологию изготовления запирающего элемента и обода в целом, а кроме того дополнительно обеспечивает снижение концентрации напряжений в ободе и съемном ребордном фланце, исключение воздействия на обод вредных сопутствующих вибрационных нагрузок, надежное запирание съемного ребордного фланца в осевом и окружном направлениях и надежную герметизацию между съемным ребордным фланцем и цилиндрической поверхностью обода.

Обод содержит цилиндрическую поверхность (1), съемный ребордный фланец (3) и кольцевой неразрезной запирающий элемент (4), контактирующий своими опорными поверхностями с опорными поверхностями расточек на цилиндрической поверхности обода и съемном ребордном фланце. Запирающий элемент выполнен из упругоэластичного материала, а образующие опорных поверхностей на фланце и на цилиндрической поверхности выполнены с прямолинейными образующими, наклоненными к центру обода в пределах соответствующих углов самоторможения. Изобретение позволяет упростить конструкцию обода и технологию изготовления запирающего элемента. 1 ил.

Обод колеса под бескамерную шину, содержащий съемный ребордный фланец с кольцевой расточкой, смежной расточке на цилиндрической поверхности обода, и кольцевой неразрезной запирающий упругоэластичный элемент, контактирующий с опорными поверхностями кольцевой расточки съемного ребордного фланца и кольцевой расточки на цилиндрической поверхности обода, отличающийся тем, что указанный запирающий элемент выполнен из упругоэластичного материала, а образующие опорных поверхностей расточки на съемном ребордном фланце и расточки на цилиндрической поверхности обода выполнены с прямолинейными образующими, наклонными к центру обода под разными углами в пределах соответствующих углов самоторможения.