КОЛЕСО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА Российский патент 2003 года по МПК B60B9/26 

Изобретение относится к металлоэластичным колесам транспортных средств.

Известно колесо, содержащее ступицу, гибкий обод и упругие кольцевые спицы, закрепленные на ступице и ободе /См. ж. "Техника и наука" 5, 1981 г., стр. 24/. Данная конструкция принята за прототип.

Ее недостатки:
1. При максимальных и ударных нагрузках на колесо нижние спицы, находясь между ободом и ступицей, подвергаются опасным деформациям, при этом при нахождении спицы под осью катящегося колеса существенно изменяется его жесткость, спицы ограничивают радиальную деформации колеса, что ухудшает его упругие свойства.

Для устранения ударных нагрузок на спицы необходим ограничитель хода нижней части обода. Наличие ограничителя еще больше уменьшает радиальную деформацию колеса, усложняет конструкцию, увеличивает вес.

2. При максимальных нагрузках на колесо верхние спицы значительно удлиняются из-за свободного выпрямления н сближения половинок кольцевых спиц, это увеличивает перемещение верхней части обода колеса и требует увеличенных размеров колесных ниш. А при торможении и ускорении колеса выпрямленные спицы в местах крепления подвергаются опасным нагрузкам.

Цель изобретения - повышение возможней величины радиальной деформации колеса.

С этой целью у колеса, содержащего ступицу, гибкий обод и упругие кольцевые спицы, связанные со ступицей и ободом, каждая спица выполнена охватывающей ступицу, а ее места крепления расположены с противоположных сторон оси колеса.

Новыми отличительными признаками по сравнению с прототипом являются:
1. Каждая кольцевая спица охватывает ступицу.

2. Места крепления спицы расположены на противоположных сторонах оси колеса.

На фиг.1 дан общий вид колеса.

На фиг.2 - поперечный разрез колеса с тремя спицами и без протектора на ободе.

Колесо содержит ступицу 1, гибкий обод 2 и упругие кольцевые спицы 3, закрепленные на ступице 1 при помощи цилиндрических пальцев 4,установленных в отверстиях 5 спиц 3 и в отверстиях 6 стенок круговых канавок 7 ступицы 1, с ободом 2 спица 3 соединяется при помощи нескольких заклепок 8.

В колесе без нагрузок /фиг.1, 2/ спицы 3 находятся в растянутом напряженном состоянии, т.к. у отдельной свободной спицы 3 места крепления расположены ближе друг к другу.

При нагрузке на колесо верхние спицы 3 растягиваются и удлиняются, нижние сжимаются и укорачиваются.

При номинальной нагрузке на катящееся колесо нижняя спица, находясь под осью колеса, сжимается до своего свободного состояния, разгружается, а вся нагрузка воспринимается верхними растягивающимися спицами 3. При качении колеса наличие спиц не влияет на его радиальную жесткость.

При нагружении колоса нагрузкой больше номинальной верхние спицы нагружаются больше и продолжают удлиняться, но наличие внутри каждой спицы 3 ступицы 1 препятствует сближению половинок спиц друг к другу, что уменьшает удлинение спиц 3 и перемещение вверх верхней части обода 2. Нижние спицы 3, продолжая сжиматься, начинают воспринимать нагрузку, большой диаметр кольца каждой спицы 3 обеспечивает увеличенный радиус кривизны в месте соединения с ободом 2 и площадь их контакта. При качении колеса его жесткость плавно изменяется. Обод 2, деформируясь в нижней части, увеличивает эффективный радиус и площадь контакта колеса с опорной поверхностью.

При нагрузке на колесо, близкой к максимальной величине, при ударной нагрузке нижняя часть обода 2 приближается к ступице 1 и через стенку спицы 3 взаимодействует с резиновыми упорами 9, закрепленными в канавках 7 ступицы 1. При этом эффективный диаметр колеса достигает громадной величины, площадь зоны контакта с дорогой увеличивается, но давление на грунт в зоне контакта увеличивается незначительно.

Спицы 3 имеют переменное поперечное сечение с плавно увеличивающимся моментом инерции по мере увеличения толщины. Крепление спиц 3 к ободу 2 возможно осуществить и при помощи сварки, спицы 3 и обод 2 могут быть выполнены цельными из композиционного материала.

Количество кольцевых канавок 7 и сквозных отверстий 6 на ступице 1 равно числу спиц 3.

Съемный протектор 10 с натягом надевается на обод 2 и приклеивается.

При ускорении и торможении колеса набегающие на ступицу 1 половинки спиц уменьшают свою активную длину, резко увеличивая сопротивление изгибу, соответственно повышая окружную жесткость колеса, при этом места крепления спиц 3 на ступице 1 не подвергаются большим нагрузкам.

При качении колеса под нагрузкой больше номинальной жесткость колеса при нахождении спицы под ступицей, над пятном контакта увеличивается. Практически устранить этот недостаток на транспортном средстве возможно путем установки сдвоенных колес в осевом или в продольном направлении со сдвинутыми на половину углового шага α /фиг.1/ спицами 3
α = 360^°/2•n,
где n - число кольцевых спиц в колесе.

Большая радиальная деформация колеса - малая радиальная жесткость, большой эффективный радиус колеса под нагрузкой обеспечивают транспортному средству большую проходимость и повышенную плавность хода.

Колесо содержит ступицу, гибкий обод и упругие кольцевые спицы, жестко связанные со ступицей и ободом. Каждая спица выполнена охватывающей ступицу, а ее места жесткой связи со ступицей и ободом расположены на противоположных сторонах оси колеса. В результате увеличиваются демпфирующие свойства колеса, проходимость и плавность хода транспортного средства. 2 ил.

Колесо транспортного средства, содержащее ступицу 1, гибкий обод 2 и упругие кольцевые спицы 3, жестко связанные со ступицей 1 и ободом 2, отличающееся тем, что каждая спица 3 выполнена охватывающей ступицу 1, а ее места жесткой связи со ступицей 1 и ободом 2 расположены на противоположных сторонах оси колеса.