КОЛЕСО С ИЗМЕНЯЕМОЙ КОНФИГУРАЦИЕЙ ОБВОДА Российский патент 2006 года по МПК B60B19/00 B60F3/00 

Изобретение относится к области транспорта, а именно к колесам с изменяемой конфигурацией обвода, используемым в транспортных средствах высокой проходимости с водоизмещающим корпусом, напр. в амфибиях, преимущественно с активной подвеской. Оно может быть использовано также в транспортных средствах нормальной проходимости с обычной подвеской, но оборудованных подручными средствами повышения плавучести, напр. пустыми бочками или связками бревен, для преодоления водных преград. В любом случае оно используется при движении как по местности, так и по воде, а также и по другим жидкотекучим средам, напр. по жидкой грязи или по талому снегу.

Кроме того, оно может быть использовано для быстрого преобразования транспортных средств со стандартной подвеской /напр., городских автомобилей/ в транспортные средства повышенной или даже высокой проходимости по местности.

При движении по местности оно используется в режиме колеса высокой проходимости, а при движении на плаву - в качестве гребного колеса.

Таким образом, оно практически является многоцелевым движителем транспортного средства.

Известно колесо с изменяемой конфигурацией обвода /авт. свид. СССР № 455876/, кл. МПК В 60 В 19/00, 1975/, содержащее ступицу с геометрической осью колеса, обод со стержнями с их геометрическими осями, элементы соединения ступицы с ободом и шину, разделенную по окружности колеса на секции, каждая из которых снабжена двумя беговыми дорожками различного профиля и выполнена с каналом, охватывающим стержень с возможностью поворота относительно последнего и фиксации в положении готовности для контакта с дорогой одной из беговых дорожек.

Известно также колесо с изменяемой конфигурацией обвода /авт. свид. СССР № 1088955 по МПК В 60 В 19/00, 1982/. Оно содержит ступицу с геометрической осью колеса, обод со стержнями с их геометрическими осями, расположенными по сторонам правильного многоугольника, точка взаимного пересечения биссектрис внутренних углов которого расположена на геометрической оси колеса, а сам он расположен в плоскости колеса или в параллельной ей плоскости, устройство для соединения ступицы с ободом в местах, расположенных по вершинам этого многоугольника, и шину, разделенную между этими местами по окружности колеса на секции, каждая из которых выполнена с продольно расположенным каналом для схватывания им стержня, а также с двумя беговыми дорожками, одна из которых расположена с одной стороны секции шины и скруглена по радиусу колеса, а другая расположена с противоположной стороны секции шины и выполнена с конфигурацией, отличной от скругленной, при этом каждая секция установлена на стержне поворотно, с возможностью ее приведения в любое из двух положений, в котором к периферии колеса обращена одна из указанных двух беговых дорожек, и удержания ее в этом положении.

Наиболее близким к заявляемому колесу по технической сущности и по достигаемому результату /прототип/ является колесо с изменяемой конфигурацией обвода по пат. РФ № 2152880, кл. МПК7, В 60 В 19/00, В 60 F 3/00, 1999.

Оно содержит ступицу с геометрический осью колеса, обод со стержнями с их геометрическими осями, расположенными по сторонам правильного многоугольника, точка взаимного пересечения биссектрис внутренних углов которого расположена на геометрической оси колеса, а сам он расположен в плоскости колеса или в параллельной ей плоскости, устройство для соединения ступицы с ободом в местах, расположенных по вершинам этого многоугольника, и шину, разделенную между этими местами по окружности колеса на секции, каждая из которых выполнена с продольно расположенным каналом для схватывания им стержня, а также с двумя беговыми дорожками, одна из которых расположена с одной стороны секции шины и скруглена по радиусу колеса, а другая расположена с противоположной стороны шины и выполнена с конфигурацией, отличной от скругленной, при этом каждая секция установлена на стержне поворотно, с возможностью ее приведения в любое из двух положений, в котором к периферии колеса обращена одна из двух указанных беговых дорожек, и удержания ее в этом положении, причем каждая секция шины выполнена из нескольких последовательно расположенных на стержне частей со своим на каждой из них участком указанных канала и беговых дорожек и оборудована одним или несколькими фиксаторами для удержания этих частей в любом из указанных двух положений, а геометрическая форма фигур оконечных поверхностей этих частей в плоскости проекции, приблизительно нормальной к геометрической оси стержня, и их положение относительно этой оси в той же плоскости выбраны из условия обеспечения взаимного открывания по меньшей мере их участка при нахождении одноименных участков беговых дорожек этих частей по разные стороны от стержня.

Такое колесо при работе может иметь любую их трех конфигураций обвода, обеспечиваемых поворотом секций шины: круглую, многоугольную и промежуточную между ними кругло-многоугольную. В круглой конфигурации колесо обеспечивает транспортному средству плавность хода по дороге, в многоугольной - высокую опорную проходимость /песок, болото/, а в кругло-многоугольной - высокую опорно-сцепную проходимость по местности /в т.ч. преодоления крутых уклонов, напр., при входе в воду и выходе из нее/, а также высокую гребную эффективность.

В исходной /круглой или многоугольной/ конфигурации обращенные друг к другу поверхности частей секции шины /торцы/ взаимно перекрыты, и поэтому набегающий на нее водный поток не взаимодействует ни с одной из них и не создает упорной /т.е. гребной/ силы.

Для придания колесу кругло-многоугольной конфигурации одну из смежных частей секции шины поворачивают на стержне на 180° и фиксируют в этом положении. При этом указанные торцы взаимно открываются и начинают взаимодействовать с потоком, создавая упорную силу. При взаимном повороте частей секции между отличной от скругленной беговой дорожкой одной ее части и примыкающему к ней торцу другой, смежной с ней части образуется двугранной угол. При вращении колеса грунт, попадающий в этот угол, уплотняется, что приводит к повышению его несущей способности, а значит, к повышению проходимости колеса; напр., при входе в воду и при выходе из нее. Кроме того, при этом с грунтом взаимодействует поверхность беговой дорожки с конфигурацией, отличной от скругленной, благодаря чему проходимость возрастает еще больше.

Однако такое колесо обладает некоторыми недостатками. Первый из них состоит в потенциальной опасности механического повреждения открытых /рабочих/ торцов секции шины /острые камни, их осколки, корни и сучья деревьев и т.п./ в процессе движения колеса, притом в самой ответственной, кругло-многоугольной конфигурации.

Второй недостаток такого колеса состоит в необходимости приложения значительных физических усилий при повороте частей секции шины относительно стержня при изменении конфигурации обвода. Эти усилия необходимы для преодоления сил сопротивления, напр., трения между торцами частей секции шины, особенно при их засорении песком, грязью и т.п., при ржавлении и/или взаимном примерзании частей стержня и секции, их взаимных перекосах и т.д.

Первый технический результат, достигаемый данным изобретением, состоит в устранении первого указанного недостатка, т.е. в предотвращении механических повреждений рабочих торцов секций шины при нахождении обвода в кругло-многоугольной конфигурации, а торцов - в открытом состоянии.

Второй технический результат, достигаемый данным изобретением, состоит в устранении второго указанного недостатка, т.е. в уменьшении требуемых физических усилий при повороте секций шины.

Согласно изобретению оба эти технические результаты достигаются благодаря тому, что в колесе с изменяемой конфигурацией обвода, содержащем ступицу с геометрической осью колеса, обод со стержнями с их геометрическими осями, расположенными по сторонам правильного многоугольника, точка взаимного пересечения биссектрис внутренних углов которого расположена на геометрической оси колеса, а сам он расположен в плоскости колеса или в параллельной ей плоскости, устройство для соединения ступицы с ободом в местах, расположенных по вершинам этого многоугольника, и шину, разделенную между этими местами по окружности колеса на секции, каждая из которых выполнена с продольно расположенным каналом для схватывания им стержня, а также с двумя беговыми дорожками, одна из которых расположена с одной стороны секции шины и скруглена по радиусу колеса, а другая расположена с противоположной стороны секции шины и выполнена с конфигурацией, отличной от скругленной, при этом каждая секция установлена на стержне поворотно с возможностью ее приведения в любое из двух положений, в котором к периферии колеса обращена одна из двух указанных беговых дорожек, и удержания ее в этом положении, причем каждая секция шины выполнена из нескольких последовательно расположенных на стержне частей со своим на каждой из них участком указанных канала и беговых дорожек и оборудована одним или несколькими фиксаторами для удержания этих частей в любом из указанных двух положений, а геометрическая форма фигур оконечных поверхностей этих частей в плоскости проекции, приблизительно нормальной к геометрической оси стержня, и их положение относительно этой оси в той же плоскости выбраны из условия обеспечения взаимного открывания по меньшей мере их участка при нахождении одноименных участков беговых дорожек этих частей по разные стороны от стержня, по меньшей мере на одной из секций шины колеса на по меньшей мере одной из ее частей, со стороны беговой дорожки последней с конфигурацией, отличной от скругленной по радиусу колеса, расположена механическая преграда для перекрывания по меньшей мере части открываемого участка другой часта этой же секции шины.

При этом преграда выполняет две функции: одну свойственную ей и очевидную, и вторую несвойственную ей и неочевидную.

Первая из них - функция устройства для перекрывания торца и тем самым предотвращения его механического повреждения, а вторая - функция рычага, облегчающего поворот части секции шины. Данное решение является неочевидным, т.к. обеспечивает объекту приспособляемость, придающую ему новое полезное свойство.

Сущность изобретения иллюстрируется четырьмя примерами его возможного практического использования. В любом из них обеспечивается, как минимум, достижение обоих заявленных технических результатов в сочетании с дополнительными полезными свойствами, присущими только некоторым из этих примеров.

В любом примере преграда может быть выполнена в виде экрана.

В первом примере экран может быть выполнен жестким, в виде пластины или рамы, но перекрытой листом, в т.ч. съемным. Экран может быть жестко закреплен на одной части секции шины, со стороны ее беговой дорожки с конфигурацией, отличной от скругленной, приблизительно нормально к геометрической оси стержня обода. При нахождении беговых дорожек обеих частей секции шины по разные стороны от стержня экран перекрывает собой торец другой части этой же секции, защищая его от механических повреждений. При переводе одной части секции шины из одного положения в другое /при изменении конфигурации обвода/ экран работает как поворотный рычаг. При движении колеса экран выполняет также функцию мощного грунтозацепа. При движении на плаву экран выполняет функцию гребной лопасти.

Кроме того, экран выполняет функцию подножки, облегчающей посадку и высадку пассажиров транспортного средства.

Во втором примере экран выполнен с возможностью его механического соединения /при круглой конфигурации обвода/ с проушиной на ступице колеса. Благодаря этому обеспечивается дополнительное фиксирование одной части секции шины при движении с большой скоростью и соответствующее повышение надежности и безопасности.

При этом экран выполняет функцию дополнительного фиксирующего элемента, выполняя также функции по первому примеру.

В третьем примере экран м.б. выполнен отклоняемым на два положения с последующим фиксированием в каждом из них. В одном положении экран приближен к беговой дорожке другой части секции шины и наложен на нее, взаимно соединяя обе части секции и тем повышая надежность их фиксирования в круглой и квадратной конфигурации. В другом положении экран расположен приблизительно нормально к геометрической оси стержня, выполняя функцию рычага.

Кроме того, он выполняет ранее указанные функции по первому примеру. Экран снабжен подкрепляющим кронштейном.

В четвертом примере экран м.б. выполнен гибким, напр., в виде резинового, металлического, пластмассового или тканевого /напр., брезентового/ ласта. По его концам закреплены две скобы для крепления на обеих частях секции шины. Экран выполнен отклоняемым на два положения, аналогично экрану по третьему примеру, и работает аналогично. Перед приведением в оба указанные положения экран требуется максимально натянуть, для придания материалу достаточной жесткости. Экран выполняет функции устройства для защиты торца, дополнительного фиксатора и поворотного рычага.

Во втором, третьем и четвертом примерах экран и обе части секции шины оборудованы проушинами для введения в них крепежных болтов или нажимных винтов. Хотя одни примеры №№ 1, 3 и 4 показаны для квадрата, а другие (№2) для правильного треугольника, они взаимозаменяемы.

Как видим, экран дополнительно к его основной функции /защита торца части секции шины от механических повреждений/ может выполнять несколько несвойственных ему полезных функций, работая как:

- поворотный рычаг,

- подножка,

- мощный грунтозацеп,

- дополнительный фиксатор одной поворотной части секции шины,

- дополнительный фиксатор обеих поворотных частей секции шины, а также

- гребная лопасть.

Таким образом, данное предложение удовлетворяет требованиям новизны, технической применимости и неочевидности и потому может быть признано изобретением.

Сущность изобретения иллюстрируется прилагаемыми чертежами.

Фиг.1 - Квадратное колесо в круглой конфигурации, первый пример, вид спереди.

Фиг.2 - То же, совмещенный вид сбоку и поперечный разрез по фиг.1.

Фиг.3 - Квадратное колесо в кругло-квадратной конфигурации, вид спереди.

Фиг.4 - Квадратное колесо в квадратной конфигурации, вид спереди.

Фиг.5 - Стержень обода, вид спереди.

Фиг.6 - То же, вид сверху.

Фиг.7 - Совмещенный вид спереди и продольный разрез одной части секции шины.

Фиг.8 - Совмещенный вид сбоку и поперечный разрез одной части секции шины по фиг.7.

Фиг.9 - Угловая шинная накладка, вид спереди.

Фиг.10 - То же, вид сбоку.

Фиг.11 - Узел взаимного крепления ступицы, соединительного устройства соседних стержней обода и угловой шинной накладки, вид спереди.

Фиг.12 - Узел в составе экрана и подкрепляющего кронштейна, вид спереди.

Фиг.13 - То же, вид сбоку.

Фиг.14 - Секция шины в колесе по фиг.1, одноименные беговые дорожки расположены по одну и ту же сторону от стержня, а обращенные друг к другу торцы средних частей секции взаимно перекрыты /схема/.

Фиг.15 - Взаимное расположение торцов по фиг.14 и направлений потока воды и/или сил взаимодействия торцов с грунтом.

Фиг.16 - То же, что и на фиг.14, но одноименные беговые дорожки расположены по разные стороны от стержня, а обращенные друг к другу торцы соседних частей секции шины взаимно открыты /схема/.

Фиг.17 - Взаимное расположение торцов по фиг.16 и направлений потока воды и/или сил взаимодействия торцов с грунтом.

Фиг.18 - Амфибия с колесами в круглой конфигурации при движении по дороге.

Фиг.19 - То же, но с колесами в квадратной конфигурации при движении по песку.

Фиг.20 - То же, но с колесами в кругло-квадратной конфигурации при движении на плаву.

Фиг.21 - То же, но при подъеме по грунту, напр. при выходе из воды на берег.

Фиг.22 - Стандартный городской автомобиль с ведущими колесами в круглой конфигурации.

Фиг.23 - То же, но с колесами в квадратной конфигурации, при движении по песку.

Фиг.24 - То же, но с колесами в кругло-квадратной конфигурации при подъеме по грунту.

Фиг.25 - Треугольное колесо в круглой конфигурации, второй пример, вид спереди.

Фиг.26 - То же, совмещенный вид сбоку и поперечный разрез по фиг.25.

Фиг.27 - Треугольное колесо в кругло-треугольной конфигурации, вид спереди.

Фиг.28 - Треугольное колесо в треугольной конфигурации, вид спереди.

Фиг.29 - Узел, третий пример, в составе откидного /на два положения/ экрана и подкрепляющего кронштейна.

Фиг.30 - Секция шины /четвертый пример/ с гибким откидным /на два положения/ экраном в сборе, вид спереди.

Фиг.31 - Экран к секции по фиг.30, вид спереди.

Фиг.32 - То же, вид сбоку.

При дальнейшем изложении предполагается, что колесо вращается против часовой стрелки и соответственно движется влево. В прилагаемых чертежах проушины условно показаны без введенных в них болтов с гайками и шайбами. В реальном исполнении болтовые соединения должны быть надежно защищены от самоотвинчивания, напр., путем использования прорезных гаек с отгибными шплинтами.

В первом примере возможного практического использования изобретения /фиг.1 и 2/ колесо содержит ступицу 1 с геометрической осью колеса 2 и обод /не обозначен/, содержащий четыре цилиндрических стержня 3 с их геометрическими осями 4, расположенными по сторонам квадрата /обозначен штрихпунктирной линией/, точка 5 взаимного пересечения биссектрис /не обозначены/ внутренних углов /не обозначены/ которого совмещена с геометрической осью 2 колеса. Этот квадрат расположен в плоскости колеса /не показана/ или в параллельной ей плоскости /не показана/.

В каждом месте 6 взаимного соединения стержней 3 обода на угловой части последнего закреплена упругая шинная накладка 7 /см. также фиг.9, 10 и 11/, скругленная по радиусу колеса.

Каждое такое место связано со ступицей а своим соединительным устройством, напр., спицей 8. На обод надета шина /не обозначена/, содержащая четыре секции 9, расположенные между этими местами 6. Каждая секция выполнена с каналом /не обозначен/, охватывающим соответствующий стержень 3, и с двумя беговыми дорожками, одна из которых 10 расположена с одной стороны стержня и скруглена по радиусу колеса, а другая 11 расположена с противоположной его стороны и выполнена с конфигурацией, отличной от скругленной, напр. плоской. Каждая секция шины выполнена из двух последовательное расположенных на стержне 3 частей 12 и 13 /далее - соответственно правая и левая части/. Каждая из последних содержит относящиеся к ней участок канала /не обозначен/ и участки беговых дорожек /также не обозначены/, а также обращенные друг к другу концевые поверхности /далее - торцы/ 14 и 15 / условно показаны слитно/. В данном описании торцами именуются поверхности, ограничивающие часть секции шины с ее сторон, обращенных к концам стержня. Каждая из частей секции установлена на стержне 3 поворотно, с возможностью ее приведения независимо от другой части в любое из двух положений, в одном из которых к периферии колеса обращена одна из двух указанных беговых дорожек, а в другом - другая. Для удержания части секции в выбранном положении предназначен фиксатор 16 /см. также фиг.7 и 8/.

Как это видно из фиг.1, в данном частном случае секция шины выполнена из двух частей одинаковой длины, на каждой из которых беговая дорожка с конфигурацией, отличной от скругленной, образована непосредственно одной из сторон шины и снабжена грунтозацепами /шпорами/. На правой части 12 секции шины расположена преграда 17 в виде жесткого экрана, заслонки или щитка /далее - экран/.

На фиг.1 и 2 показано колесо в круглой конфигурации, на фиг.3 - это же колесо в кругло-квадратной конфигурации, а на фиг.4 - в квадратной конфигурации.

Как это показано на фиг.5 и 6, цилиндрический стержень 3, напр., стальной, с геометрической осью 4 снабжен в средней своей части разделительным /для надеваемых на него частей секции шины/ кольцом 18, закрепленным, напр. винтом или прихваченным электросваркой /не показаны/. По концам стержня выполнены кольцевые канавки прямоугольного сечения /не обозначены/ для заведения в них съемных упругих колец /т.н. зегеров/ 19 /условно показаны надетыми/, предотвращающих осевое смещение надетых на стержень секций шины к его концам, по торцам стержня выполнены проушины. Между кольцом 18 и зегерами 19 выполнены два сквозных, диаметрально расположенных, цилиндрических канала 20 для фиксирующего болта /см. поз. 25 на фиг.7 и 8/. Указанные каналы снабжены заходными фасками для этого болта.

Как это показано на фиг.7 и 8, правая часть 12 секции шины /см. фиг.1/ содержит металлическую, напр. стальную, опорную пластину 21 с боковыми отгибами /не обозначены/ и беговой дорожкой 11 с конфигурацией, отличной от скругленной. На опорной пластине 21 жестко закреплен, напр. приварен, экран 17 /на фиг.8 условно не показан/. К этой же пластине прикреплена /напр., привулканизирована или приклеена/ упругая шинная накладка 22, напр., в виде резинового блока, со скругленной по радиусу колеса беговой дорожкой 10. В этом блоке выполнены два взаимно перпендикулярных канала, напр. канавки /не показаны/, в которые заложена крестовина /не обозначена/ в составе двух взаимно перпендикулярных труб 23 и 24, соответственно большего и меньшего внутренних диаметров. Внутренняя поверхность трубы 23 является каналом для стержня 3, а внутренняя поверхность трубы 24 - каналом для фиксирующего элемента /болта/ 25. Этот болт в сочетании с внутренней поверхностью трубы 24 и стенками цилиндрического сквозного канала 20 в стержне 3 /см. также фиг.5 и 6/ образует фиксатор 16 /см. также фиг.1/.

Болт 25 снабжен упругой, напр., разрезной шайбой 26 и гайкой 27, а еще лучше простой шайбой, но в сочетании с разрезной гайкой и отгибным шплинтом /не показаны/. На свободном конце болта 25 выполнен конус-искатель /не обозначен/ для взаимодействия с заходными фасками цилиндрического сквозного канала 20 /фиг.5 и 6/.

Труба 23 приварена к опорной пластине 21 по всей ее длине, а между этой пластиной и трубой 24 проложена металлическая прокладка /не показана/ для их взаимного поддержания. На опорной пластине 21 расположены грунтозацепы, напр. шпоры 28.

На скругленной беговой дорожке 10 выполнен протекторный рисунок 29. Упругая накладка 22 секции шины для простоты показана в виде сплошного резинового блока. Но для повышения упругости она может быть снабжена каналами, углублениями и т.п. или изготовлена из перистой /трубчатой/ резины. Она также может быть выполнена пневматической, напр., в виде секции бескамерной шины. В данном примере торцу секции шины условно придана форма прямоугольника, близкая к форме сечения стандартной пневматической шины. Блок может быть присоединен к опорной пластине съемно, для чего к ней могут быть приварены шпильки, а в блоке выполнены отверстия под них. Блок может быть закреплен прорезными гайками со шплинтовкой.

Для предотвращения налипания грунта некоторые части колеса, напр. беговая дорожка с конфигурацией, отличной от скругленной, шпоры и торцы частей секций шины, могут быть снабжены гидрофобным покрытием.

Геометрическая форма фигур торцов 14 и 15 /фиг.1/ частей секции в плоскости проекции /не показана/, приблизительно нормальной к геометрической оси 4 стержня 3 обода, и их положение относительно этой оси в той же плоскости выбраны с таким расчетом, чтобы при нахождении одноименных /напр., скругленных/ участков беговых дорожек этих частей по разные стороны от стержня по меньшей мере участки этих фигур /если не полностью фигуры/ были взаимно открыты.

Геометрическая форма фигур торцов может быть асимметричной либо симметричной. Асимметричная форма практически нецелесообразна, напр., потому, что при изготовлении частей шины с такой формой торцов возникают технологические трудности, а при эксплуатации колеса возникают затруднения с балансировкой, что приводит к перегрузке фиксаторов.

Поэтому торцам придают симметричную геометрическую форму, преимущественно с двумя /напр., прямоугольник, квадрат, ромб, овал, эллипс/ и более /напр., круг или правильный многоугольник/ взаимно перпендикулярными осями симметрии.

В случае указанных геометрических фигур с взаимно перпендикулярными осями симметрии можно сразу же указать на фигуре точку, через которую геометрическая ось стержня проходить не должна, т.к. при этом раскрытие невозможно. Таковой является точка взаимного пересечения осей симметрии фигуры. В некоторых из этих фигур, напр. в прямоугольнике, она совмещена с точкой взаимного пересечения их диагоналей. Таким образом, в данном колесе геометрическая ось стержня может быть смещена относительно точки взаимного пересечения осей симметрии геометрических форм фигур торцов. Торцам может быть придана прямоугольная форма, а точка взаимного пересечения диагоналей прямоугольника может быть смещена относительно геометрической оси стержня, или, что то же самое, геометрическая ось стержня может быть смещена относительно точки взаимного пересечения указанных диагоналей.

Как это показано на фиг.9 и 10, угловая шинная накладка 7 закреплена между отгибами /не обозначены/ по сторонам дуговой металлической опорной пластины 30, с парой приваренных к ней проушин, из которых обозначена только одна 31.

Как это показано на фиг.11, узел взаимного крепления в месте 6 стержней /напр., 3/ обода и спицы /напр., 8/ содержит металлическую пластину 32 с дуговой кромкой 33 для контакта с указанной пластиной 30. Предусмотрены отверстия для крепежных болтов.

Здесь и далее взаимно совмещенные проушины на прилагаемых чертежах показаны без заведенных в них болтов, которые условно обозначены осевыми и центровыми линиями. В болтовых соединениях должны быть приняты меры, напр. шплинтовка, по предотвращению их саморазвинчивания.

Как это показано на фиг.12 и 13, экран 17 выполнен жестким, в виде металлической пластины или рамы 34, перекрытой жестким иди гибким листом /не обозначен/, в т.ч. съемным /не показан/. Экран 17 может быть также назван щитком, заслонкой и т.п. В экране выполнены, напр. выштампованы или выдавлены, грунтозацепы, напр., шпоры 35, которые по своей конструкции, материалу и т.п. могут целесообразно отличаться от шпор 28 на секции шины. Шпоры 35 повышают сцепляемость экрана с грунтом, а также предотвращают соскальзывание подошвы с экрана при его использовании в качестве подножки /см. далее/. В экране могут быть выполнены вырезы 36 для удобства захвата его рукой. Острая кромка на свободном конце экрана /не обозначена/, предназначенная для контакта с грунтом, может быть подвергнута упрочняющей технологической обработке и/или снабжена износоустойчивым покрытием. Конструктивно эта кромка может быть выполнена в виде съемного /насадного или отклоняемого/ элемента /не показан/. Экран жестко закреплен /напр., приварен/ на правой части 12 секции шины, со стороны ее беговой дорожки 11 с конфигурацией, отличной от скругленной, и расположен приблизительно нормально к геометрической оси 4 стержня 3 обода. Пластина или рама 34 может быть подкреплена приваренным к ней /сварной шов условно не показан/ кронштейном 37 в виде металлической косынки с облегчающим вырезом 38. На предыдущих фигурах чертежей /фиг.1, 2, 3 и 4/ этот кронштейн условно не показан, т.к. является факультативным и лишь компенсирует недостаточную прочность сварного шва по линии соединения пластины или рамы 34 с опорной пластиной 21.

Для обеспечения возможности использования колеса в качестве гребного при движении в воде пластине или раме 34 может быть придана гидродинамически оптимальная конфигурация, напр. жалообразная. Эта конфигурация также способствует уплотнению взаимодействующего с ней грунта, а значит, и увеличению опорной проходимости.

Колесо работает следующим образом. Прежде всего ему придают конфигурацию соответственно предполагаемым дорожным условиям. т.е. круглую перед движением по дороге, кругло-многоугольную /в данном случае кругло-квадратную/ перед движением по пересеченной местности или на плаву и многоугольную /в данном случае квадратную/ перед движением по слабым грунтам /песок, болото/. Перед изменением конфигурации обвода колеса выводят из контакта с грунтом по меньшей мере одну из его секций, с тем чтобы облегчить ее поворачивание с использованием экрана как рычага. При активной подвеске просто приподнимают балансир с колесом. При обычной подвеске колесо приводят в положение, при котором оно опирается на грунт только неповоротной угловой накладкой 7 шины. Все поворотные части шины свободны от контакта с грунтом и легко поворачиваются. Если же колесо находится в наиболее неблагоприятном для поворота секций положении, т.е. если оно контактирует с грунтом каким-либо участком части секции шины, то его достаточно повернуть на 1/8 оборота, продвинув машину вперед или назад на некоторое небольшое расстояние, которое при диаметре шины, напр., 1 м составляет ок. 0,4 м. Вместо подвижки машины колесо можно освободить от контакта с грунтом, напр., приподняв корпус машины домкратом или вагой либо подкопав под колесом грунт. Иногда повернуть часть секции можно, не двигая машины, а используя экран как поворотный рычаг. Экран используют в качестве рычага также в случае затруднений с поворотом частей секции вследствие их взаимного примерзания, попадания между ними песка, грязи и т.п.

Для изменения конфигурации обвода колеса по первому примеру на соответствующей части секции шины 12 отвинчивают гайку 27 /фиг.8/, снимают ее и шайбу 26 с болта 25, частично вытягивают его, выводя из контакта со стержнем 3, поворачивают часть 12 секции шины вокруг стержня на 180°, заталкивают болт обратно до упора, надевают шайбу и гайку и снова затягивают ее до отказа. При этом поворот одних секций шины производят /или не производят/ независимо от поворота других ее частей на том же колесе или на других колесах той же машины. Для ускорения процесса сначала поворачивают и фиксируют на всех колесах машины части всех секций, какие только возможно. Затем подвигают машину на 1/8 оборота колеса вперед или назад и завершают поворот и фиксирование остальных частей секций на остальных колесах. Этот процесс не требует особой квалификации и потому может быть произведен быстро не только самим водителем, но и пассажирами по его указаниям. При проведении всех операций по изменению конфигурации колеса экран 17 выполняет функцию ручного поворотного рычага, облегчающего их осуществление.

Перед движением по дороге колесу придают круглую конфигурацию /фиг.1, 14, 15, 18 и 22/. При этом обе части 12 и 13 секции 9 шины расположены по одну сторону от стержня, и потому торец 15 левой части 13 секции шины перекрыт торцом 14 правой части 12 этой же секции и не взаимодействует с грунтом или водяным потоком /стрелка 39/. Торцы 14 и 15, взаимно контактируя, передают изменения давления в шине, напр., при наезде на препятствие из полости одной части секции в другую, обеспечивая плавность хода. Для наглядности контур торца 15 условно показан утолщенным. Т.о., данное колесо в круглой конфигурации работает как обычное круглое колесо. При необходимости движения на плаву экран 17 может выполнять несвойственную ему функцию аварийной гребной лопасти; правда, ее гребная эффективность сравнительно невелика, т.к. она расположена недалеко от геометрической оси колеса, ближе, чем при других конфигурациях.

При подходе к водной преграде, сходе в воду, движении на плаву и т.д., а также при движении по пересеченной местности колесу придают кругло-квадратную конфигурацию /фиг.3, 16, 17, 20, 21 и 24/, и тем самым опускают экран 17, обращая его в противоположную от ступицы сторону. При этом обе части 12 и 13 расположены по разные стороны от стержня, и потому торец 15 /по меньшей мере частично/ открывается, и на него и на экран действует сила, обозначенная стрелкой 39. При движении на плаву - это сила воздействия водяного потока, а при сходе в воду и выходе из воды - реакция грунта. При этом торец 15 и экран 17 работают в режиме лопасти гребного колеса. Гребная эффективность этой лопасти достаточно велика, т.к. она удалена от оси вращения колеса. При этом экран 17 защищает торец 15 от механических повреждений. Поскольку, как это показано на фиг.15 и 17, точка /не обозначена/ взаимного пересечения диагоналей приблизительно прямоугольного торца конструктивно смещена относительно геометрической оси 4 стержня, то площадь открываемого участка торца 15, а значит, и гребная эффективность колеса получается значительной. При сходе в воду с берега и особенно при выходе из воды на берег экран работает как мощный грунтозацеп. Экран защищает не только торец, но также и поперечную кромку секции шины вблизи ее контакта с грунтом, предупреждая ее разлохмачивание.

В принципе, двух рассмотренных конфигураций /круглой и кругло-квадратной/ из числа указанных трех достаточно для большинства практически встречающихся дорожных ситуаций. Однако в некоторых случаях /напр., при движении по глубокому песку или по болоту/ площадь опорной поверхности секции шины в зоне контакта с грунтом может быть недостаточной, и тогда колену придают квадратную конфигурацию /фиг.4, 14, 15, 19 и 23/. Для этого все секции шины колеса поворачивают и фиксируют в положении, обратном по отношению к их положению в круглой конфигурации, действуя в ранее описанном порядке.

При этом экран 17 обращен книзу. Торец 15 перекрыт правой секцией шины и не взаимодействует с грунтом, а экран 17 выполняет новую, несвойственную ему полезную функцию мощного грунтозацепа, что особенно важно при движении по указанным грунтам. Поворот частей секции для изменения конфигурации обвода колеса производят посредством того же экрана 17, используемого в качестве рычага. Это особенно важно в случае тяжелых и/или крупноразмерных секций, напр., при их работе в неблагоприятных метеорологических условиях /мороз, дождь и т.п./, что приводит к примерзанию или ржавлению контактирующих поверхностей с соответствующим увеличением поворотного сопротивления, или при работе по сыпучему или липкому грунту, что приводит к резкому увеличению трения. При нахождении колеса в любой конфигурации экран 17 может выполнять несвойственную ему дополнительную полезную функцию подножки, облегчающей и ускоряющей посадку и высадку пассажиров транспортного средства.

Управление машиной при любой конфигурации колеса и при движении как по суше, так и на плаву производят путем притормаживания /ускорения/ колес одного борта и/или поворотом колес.

Во втором примере возможного практического использования изобретения /фиг.25 и 26/ показано угольное колесо в круглой конфигурации. Его устройство в основном аналогично устройству колеса по первому примеру и потому подробно не рассматривается. В этом колесе экран выполнен с возможностью механического соединения его свободного конца со ступицей. Колесо содержит ступицу 40 с геометрической осью 41 колеса и обод /не обозначен/, содержащий три цилиндрических стержня /не обозначены/, расположенных по сторонам правильного треугольника /обозначены штрихпунктирной линией/, точка 42 взаимного пересечения биссектрис внутренних углов /не обозначены/ которого совмещена с геометрической осью 41 колеса.

В остальном различие состоит в количестве спиц и секций /три вместо четырех/. На ступице 40 приблизительно радиально расположены три парных /вильчатых/ проушины 43, в которые могут быть соответственно введены три экрана 44 с ответным отверстием 45 в каждом из них для соосного совмещения с указанными проушинами и последующего введения в них болтов с гайками и упругими шайбами или шплинтами. В основном экран 44 аналогичен экрану 17 по первому примеру и отличается наличием отверстия 45.

На фиг.27 показано это же колесо в кругло-треугольной конфигурации, а на фиг.28 - в треугольной.

Работа данного колеса в основном аналогична его работе по первому примеру. Экран 44 выполняет те же функции, что и экран 17, но также и несвойственную ему дополнительную полезную функцию. При нахождении колеса в круглой конфигурации экран закреплен болтом в проушине на ступице и потому в дополнение к фиксатору 16 страхует правую секцию шины от случайного осевого проворачивания, что особенно важно при больших скоростях движения.

В третьем примере возможного практического использования изобретения /фиг.29/, пригодном для использования в колесе как по первому, так и по второму примерам, представлен узел /не обозначен/, содержащий экран 46, аналогичный экрану 17 по первому примеру, но закрепленный на опорной пластине 21 правой части 12 секции шины шарнирно. На одном конце экрана расположена проушина 47, а на другом - проушина 48. Подкрепляющий кронштейн 49 снабжен облегчающим вырезом /не обозначен/ и сквозным отверстием 50. На правой части 12 секции шины закреплена проушина 51, а на левой ее части 13 - проушина 52. Кроме того, на опорной пластине правой части 12 секции шины закреплена проушина /не показана/ для соосного совмещения с проушиной 47 с образованием цилиндрического шарнира /не обозначен/. Расположение и размеры проушин и отверстий в них выбраны из условия возможности их взаимного соооного совмещения в процессе изменения конфигурации обвода колеса.

При работе экран может быть приведен в любое из двух положений, показанных на фиг.29, отклоняясь по двунаправленной стрелке /не обозначена/ до момента полного взаимного осевого совмещения /до момента достижения соосности/ соответственных отверстий при его повороте относительно болта /не показан/, введенного в проушину 47.

В одном из указанных положений /обозначено сплошной линией/ экран 46 приближен к беговой дорожке левой части 13 секции шины /т.е. расположен практически горизонтально/, а в другом /показано штрихпунктирной линией/ отклонен от нее и расположен практически вертикально.

В любом положении экран может быть зафиксирован болтами, вводимыми в отверстия в проушинах 48 и 52 или 51 и 50.

Работа колеса по третьему примеру в основном аналогична его работе по первому примеру. В вертикальном положении экран 46 выполняет те же функции, что и экран 17 в первом примере. В горизонтальном положении экран выполняет дополнительную, не свойственную ему полезную функцию накладки для взаимного соединения обеих частей 12 и 13 секции шины. При аварийном отказе фиксатора 16 /см. фиг.1/ любой из этих частей она все же остается зафиксированной за счет фиксатора другой части, что способствует повышению безопасности движения, особенно при высокой скорости. Кроме того, при нахождении в горизонтальном положении экран не захватывает потока воздуха, т.е. не работает в режиме радиального вентилятора и не вызывает потерь энергии.

В четвертом примере возможного практического использования изобретения /фиг.30, 31 и 32/ экран 53 выполнен гибким и условно показан в упрощенном виде в двух положениях, в одном из которых он приближен к беговой дорожке с конфигурацией, отличной от скругленной, на левой части 13 секций шины /и расположен практически горизонтально/, а в другом удален от нее /и расположен практически вертикально/, с возможностью его перевода из одного положения в другое при перемещении по двунаправленной дуговой стрелке /не обозначена/. На правой части 12 секции шины со стороны ее беговой дорожки с конфигурацией, отличной от скругленной, закреплена проушина 54, а на отгибе /не обозначен/ опорной пластины 21 левой части 13 секции шины выполнено глухое нарезное отверстие 55. Экран 53 /может быть назван также фартуком/ выполнен в виде резинового, металлического, пластмассового или тканевого /напр., брезентового/ гибкого листа 56. На одном конце этого листа закреплена скоба 57 с парой проушин 58, предназначенных для соосного совмещения с указанной ответной парой проушин 54 на правой части 12 секции шины. На противоположном конце листа 56 закреплена другая скоба 59 с отгибами /не обозначены/, в сквозных нарезных отверстиях которых /не обозначены/ расположена пара нажимных винтов 60 /условно показан только один из них, другой обозначен осевой линией/ с контргайкой 61. Эти винты предназначены для взаимодействия с боковинами 62 левой части 12 секции шины в районе их утолщения вблизи протектора, напр., в условной точке 63. Лист снабжен вырезом 64 для удобства захвата рукой. К листу прикреплен /напр., посредством двух плоских рамок и заклепок/ дополнительный полый грунтозацеп 65. Оконечная часть листа может быть выполнена клиновидной и снабжена износоустойчивой накладкой /не показана/ для контакта с грунтом.

Колесо по четвертому примеру работает аналогично колесу по третьему примеру. При придании колесу круглой или квадратной конфигурации экран 53 перемещают в горизонтальное положение и натягивают, тем самым приводя его в состояние максимальной жесткости. Грунтозацеп 65 накладывает на шпору 28, тем самым предварительно фиксируя экран на опорной пластине левей части секции шины. Для окончательного фиксирования вводят винт 61 в отверстие 55 и закрепляют контргайкой 61. При этом экран выполняет дополнительную функцию накладки, взаимно соединяющей обе части секции шины. При аварийном отказе фиксатора одной из них она все же остается зафиксированной за счет фиксатора другой части, что способствует безопасности движения, особенно при высокой скорости.

При придании колесу кругло-квадратной конфигурации экран перемещают в вертикальное положения и натягивают, приводя в состояние максимальной жесткости, затем, используя экран как рычаг, поворачивают правую часть секции и приводят ее в положение по фиг.16, подводят винт 60 в район точки 63, затягивают головки и фиксируют контргайками 61. При этом экран защищает торец левой части секции шины от механический повреждений, растягивание производят в основном только в случае тонколистовых гибких материалов. В случае толстолистовых материалов, напр. резиновых пластин, или тонколистовых, но армированных и потому изначально обладающих достаточной жесткостью, его можно не производить.

Хотя изобретение проиллюстрировано всего четырьмя примерами его возможного практического использования, скрытые и нем потенциальные возможности ими не ограничиваются. Возможны, хотя и не рассмотрены, различные сочетания этих примеров, напр. второго и третьего /отклоняемый экран 46 с дополнительным отверстием в районе проушины 48 для взаимодействия с проушиной 43 на ступице/.

Изобретение относится к области транспортного машиностроения, преимущественно к конструкциям колес сухопутных транспортных средств для повышения их проходимости и амфибий для улучшения также их подвижности и управляемости на плаву. Колесо содержит обод в виде четырех стержней, расположенных по сторонам квадрата. На каждом стержне поворотно установлена своя двухсторонняя секция шины, одна сторона которой скруглена по радиусу колеса, а другая выполнена плоской. Секция выполнена из нескольких частей, независимо фиксируемых в любом из двух положений, в одном из которых к периферии колеса обращена скругленная сторона части секции шины, а в другом - ее плоская сторона. В одном положении колесо имеет круглую конфигурацию, а в другом - квадратную. В результате повышаются проходимость и гребная эффективность колеса, а также его надежность и прочность. 11 з.п. ф-лы, 32 ил.

1. Колесо с изменяемой конфигурацией обвода, содержащее ступицу с геометрической осью колеса, обод со стержнями с их геометрическими осями, расположенными по сторонам правильного многоугольника, точка взаимного пересечения биссектрис внутренних углов которого расположена на геометрической оси колеса, а сам он расположен в плоскости колеса или в параллельной ей плоскости, устройство для соединения ступицы с ободом в местах, расположенных по вершинам этого многоугольника, и шину, разделенную между этими местами по окружности колеса на секции, каждая из которых выполнена с продольно расположенным каналом для схватывания им стержня, а также с двумя беговыми дорожками, одна из которых расположена с одной стороны секции шины и скруглена по радиусу колеса, а другая расположена с противоположной стороны секции шины и выполнена с конфигурацией, отличной от скругленной, при этом каждая секция установлена на стержне поворотно с возможностью ее приведения в любое из двух положений, в котором к периферии колеса обращена одна из двух указанных беговых дорожек, и удержания ее в этом положении, причем каждая секция шины выполнена из нескольких последовательно расположенных на стержне частей со своим на каждой из них участком указанных канала и беговых дорожек и оборудована одним или несколькими фиксаторами для удержания этих частей в любом из указаных двух положений, а геометрическая форма фигур оконечных поверхностей этих частей в плоскости проекции, приблизительно нормальной к геометрической оси стержня, и их положение относительно этой оси в той же плоскости выбраны из условия обеспечения взаимного открывания по меньшей мере их участка при нахождении одноименных участков беговых дорожек этих частей по разные стороны от стержня, отличающееся тем, что по меньшей мере на одной из секций шины колеса на по меньшей мере одной из ее частей со стороны беговой дорожки последней с конфигурацией, отличной от скругленной по радиусу колеса, расположена механическая преграда для перекрывания по меньшей мере части открываемого участка другой части этой же секции шины.2. Колесо по п.1, отличающееся тем, что преграда выполнена в виде экрана.3. Колесо по п.2, отличающееся тем, что экран выполнен жестким.4. Колесо по п.3, отличающееся тем, что экран выполнен в виде пластины или рамы, перекрытой листом.5. Колесо по п.4, отличающееся тем, что экран закреплен на опорной пластине одной части секции шины жестко и расположен приблизительно нормально к геометрической оси стержня обода.6. Колесо по п.5, отличающееся тем, что экран выполнен с возможностью механического соединения его свободного конца со ступицей.7. Колесо по п.4, отличающееся тем, что экран закреплен на опорной пластине одной части секции шины шарнирно.8. Колесо по п.7, отличающееся тем, что экран закреплен с возможностью его отклонения в любое из двух положений, в одном из которых он приближен к беговой дорожке другой части секции шины с конфигурацией, отличной от скругленной, а в другом расположен приблизительно нормально к геометрической оси стержня, с возможностью его фиксирования в каждом из этих положений.9. Колесо по п.8, отличающееся тем, что на одном конце экрана выполнена пара проушин для их соосного совмещения с ответной парой проушин на опорной пластине одной части секции шины, а на противоположном его конце выполнена другая пара проушин для их соосного совмещения с ответной парой проушин на опорной пластине другой части секции шины, кроме того, в районе одного конца экрана расположен кронштейн с отверстием для его соосного совмещения с ответным отверстием в проушине на опорной пластине одной части секции шины.10. Колесо по п.2, отличающееся тем, что экран выполнен гибким.11. Колесо по п.10, отличающееся тем, что экран выполнен в виде резинового, или металлического, или пластмассового, или тканевого (напр., брезентового) листа.12. Колесо по п.11, отличающееся тем, что на одном конце листа закреплена скоба с проушинами на ее отгибах, предназначенными для их соосного совмещения с ответной парой проушин на опорной пластине одной части секции шины, а на противоположном конце листа закреплена другая скоба с отгибами, в сквозных нарезных отверстиях которых расположены нажимные винты для механического взаимодействия с боковинами другой части секции шины.