СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ СИЛЫ ТРЕНИЯ КОЛЕС ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА НА КАМЕРАХ-ШИНАХ Российский патент 2013 года по МПК B60B39/00 B60B15/00 

Изобретение относится к транспортному машиностроению, преимущественно автотранспортному, а более конкретно к способам и средствам для увеличения силы сцепления колес с поверхностью дороги.

Известен способ повышения проходимости вездеходного автомобиля (см. заявку RU №2007101768, МПК В60В 39/00) путем увеличения сцепления между поверхностью колес и транспортной магистралью, снижением давления в эластичном элементе колеса от 0,1 до 0,5 атм и увеличением ширины профиля резинокордной оболочки.

Недостатком способа сцепления колеса является то, что его можно использовать только для сцепления с определенными грунтами и поверхностями при малых нагрузках и только при низком давлении, что снижает его эксплуатационные возможности.

Известен способ и устройство для изготовления шины, способной обеспечивать движение в спущенном состоянии для колес транспортных средств (см. патент RU №2337823, МПК В60С 17/00).

Недостатком известного способа, обеспечивающего движение в спущенном состоянии шин, является то, что силу трения в площади опорной поверхности регулируют изменением радиальных сечений шины и деформацией ее беговой дорожки, что не снижает степень напряжения при сжатии и растяжении материала шины и других ее деталей, которые невозможно заменить при изнашивании.

Известен способ движения колес транспортных средств (см. заявку RU №2010104259, МПК В60В 15/00), в котором силу трения можно регулировать удержанием камеры-шины и промежуточного бандажа в обхвате их ободом и ремнями протекторного бандажа без смещения вне зоны опорной поверхности и со смещением ее в зоне опорной поверхности, а также за счет изменения давления в камере-шине от высокого до сверхнизкого и за счет покрытия камеры-шины, по меньшей мере, одним сменным промежуточным эластичным бандажом.

Недостатком этого способа является то, что из описания не ясно, каким образом регулируют и изменяют величину смещения камеры-шины в зоне опорной поверхности.

Технической задачей предлагаемого изобретения является возможность регулирования силы трения в площади опорного контакта колес транспортного средства на камерах-шинах с разными поверхностями путем изменения угла натяжения поперечных протекторных ремней и направления смещения камеры-шины, а также изменением давления, исключающих их пробуксовку.

Поставленная техническая задача обеспечивается тем, что в способе регулирования силы трения колес транспортного средства на камерах-шинах механизмами управления в площади опорного контакта колеса с поверхностью, в неразрывном обхвате камеры-шины ободом и продольными протекторными ремнями, соединенными поперечными ремнями с изменяемым углом их натяжения, путем удержания камеры-шины без смещения вне площади опорного контакта колеса с поверхностью, изменением давления в камере-шине от высокого до сверхнизкого, за счет дополнительного покрытия камеры-шины до центра ее внутреннего диаметра, по меньшей мере, одним сменным эластичным бандажом, в процессе начала движения, ускорения, пробуксовки или торможения и остановки колес транспортного средства, при помощи механизмов управления меняют угол и направление натяжения поперечных протекторных ремней, получая изменение направления и/или величину смещения камеры-шины, относительно поперечного обхвата ободом и поперечными протекторными ремнями, на площади опорного контакта колеса с поверхностью, в направлении продольной силы реакции поверхности с колесом, к площади опорного контакта колеса с поверхностью, причем смещение камеры-шины противоположно углу натяжения поперечных протекторных ремней.

Кроме того, для ускорения движения транспортного средства или исключения пробуксовки колеса на разных поверхностях изменением давления от высокого до сверхнизкого, спущенного состояния колеса, изменяют объем камеры-шины, деформацию и площадь контакта колеса с поверхностью, получая различную величину угла натяжения поперечных протекторных ремней и разную величину смещения камеры-шины в поперечном обхвате ободом и поперечными протекторными ремнями, на площади опорного контакта колеса с поверхностью, в направлении продольной силы реакции поверхности с колесом к площади опорного контакта колеса с поверхностью.

Кроме того, силу трения регулируют за счет равных или разных смещений сменного эластичного бандажа и камеры-шины в одном направлении, в поперечном обхвате ободом и поперечными протекторными ремнями, на площади опорной поверхности, изменяя величину этих смещений давлением от высокого до сверхнизкого, спущенного состояния колеса, в зависимости от различных поверхностей.

Новизна изобретения заключается в том, что в процессе начала движения, пробуксовки или торможения силу трения в площади опорного контакта колеса с различными поверхностями регулируют за счет изменения направления и/или величины угла натяжения поперечных протекторных ремней, обеспечивая удержание камеры-шины без смещения в обхвате ободом и протекторными ремнями вне площади опорного контакта, и с изменением направления и/или величины ее смещения на площади опорного контакта в поперечном обхвате поперечными протекторными ремнями путем регулирования давления в камере-шине от высокого до сверхнизкого, спущенного состояния.

Благодаря изменению направления и/или величины угла натяжения поперечных протекторных ремней обеспечивается удержание деформации камеры-шины в обхвате ободом и протекторными ремнями вне площади опорного контакта колеса с поверхностью без смещения, а на площади опорного контакта со смещением в поперечном обхвате ободом и поперечными протекторными ремнями независимо от изменения скорости движения, пробуксовки или торможения колес транспортных средств и независимо от изменения давления в камере-шине от высокого до сверхнизкого, спущенного состояния.

Благодаря увеличению силы натяжения протекторных ремней происходит удержание камеры-шины без смещения в обхвате ее ободом и протекторными ремнями вне площади опорного контакта колеса с поверхностью. За счет этого удержания и уменьшения силы натяжения протекторных ремней и за счет увеличения деформации камеры-шины на площади опорной поверхности происходит смещение камеры-шины в поперечном обхвате ободом и поперечными протекторными ремнями. Этим смещением уменьшается степень сжатия и растяжения материала камеры-шины, увеличивая эластичность материала и силу трения в площади опорного контакта колеса с поверхностью.

Благодаря изменению направления и/или величины угла натяжения поперечных протекторных ремней обеспечивается прижим и удержание камеры-шины на ободе протекторными ремнями при пробуксовке или торможении колес для лучшего сцепления с различными поверхностями.

Изменением давления в камере-шине от высокого до сверхнизкого, спущенного состояния колеса, меняют отношение силы натяжения протекторных ремней вне площади опорного контакта к силе натяжения протекторных ремней на площади опорного контакта, регулируя величину смещения камеры-шины в поперечном обхвате ободом и поперечными протекторными ремнями на площади опорного контакта и величину силы трения в площади опорного контакта колеса с поверхностью.

Покрытие камеры-шины, по крайней мере, одним сменным эластичным бандажом снижает своим смещением сжатие и растяжение материала и защищает камеру-шину от опорного контакта с поверхностью, исключая ее проколы и увеличивая силу трения. В случае износа протекторных ремней и сменного бандажа они могут быть заменены без замены самой камеры-шины, увеличивая срок эксплуатации колеса.

Величина смещения бандажа снижает величину смещения камеры-шины, уменьшая ее деформацию, и повышает силу трения для лучшего сцепления с поверхностью.

Предлагаемый способ регулирования силы трения транспортного средства на камерах-шинах поясняется чертежом.

На фиг.1 представлен общий вид колеса на камере-шине и момент его вращения. Колесо состоит из камеры-шины 1 колеса, обода 2, продольных протекторных ремней, не указанных на чертеже, и поперечных ремней 3, показанных на чертеже как в положении вращения крутящим моментом, так и при неподвижном 4 положении колеса. Угол натяжения 5 поперечных ремней 3 показан при вращении колеса. Кроме того, на чертеже представлены следующие обозначения:

М - крутящий момент колеса;

P_Z - нормальная нагрузка колеса;

P_X - продольная сила;

V_X - переносная скорость;

С - направление смещения камеры-шины в поперечном обхвате;

R_X - направление продольной силы реакции поверхности с колесом;

S - площадь опорного контакта.

Регулирование силы трения транспортного средства на камерах шинах 1 происходит в процессе начала движения, пробуксовки или торможения колеса транспортного средства на различных грунтах. Оно осуществляется изменением давления в камере-шине 1 от высокого до сверхнизкого, спущенного состояния колеса, изменением величины угла натяжения 5 поперечных протекторных ремней 3, изменением величины площади S опорного контакта колеса с поверхностью, а также изменением направления и/или величины смещения С камеры-шины 1 в поперечном обхвате ободом 2 и поперечными протекторными ремнями 3 на площади опорной поверхности S, в направлении силы реакции R_X поверхности с колесом к площади S опорного контакта колеса с поверхностью.

Регулирование силы трения в площади опорного контакта колеса с поверхностью при движении транспортного средства по твердому грунту обеспечивается за счет повышения давления в камере-шине и увеличения ее объема, что уменьшает площадь S опорного контакта и угол натяжения 5 поперечных протекторных ремней 3. Величина смещения С камеры-шины 1 на площади S опорного контакта в поперечном обхвате ободом и поперечными протекторными ремнями 3 уменьшается, за счет чего уменьшается и сила трения в площади S опорного контакта.

При движении транспортного средства по бездорожью, сельскохозяйственным угодьям и слабонесущим поверхностям понижают давление в камере-шине 1 до сверхнизкого, спущенного состояния, уменьшая ее объем, чем увеличивают площадь S опорного контакта и угол натяжения 5 поперечных протекторных ремней 3. Величина смещения С камеры-шины 1 на площади S опорного контакта в поперечном обхвате ободом и поперечными протекторными ремнями 3 увеличивается, за счет чего увеличивается и сила трения в площади S опорного контакта колеса с поверхностью.

Предложенный способ регулирования силы трения транспортного средства на камерах-шинах с дополнительным покрытием сменным эластичным бандажом в обхвате ободом и протекторными ремнями повышает сцепление колес и проходимость транспортных средств по бездорожью, сельскохозяйственным угодьям, слабонесущим поверхностям, не нарушая их структуру и экологическую безопасность, выдерживая как высокое давление, так и сверхнизкое в спущенном состоянии. При всем этом способ позволяет экономить расход горючего.

Изобретение относится к транспортному машиностроению, а более конкретно к способам и средствам для увеличения силы сцепления колес с поверхностью дороги. В процессе начала движения, пробуксовки или торможения силу трения в площади опорного контакта колеса с различными поверхностями регулируют за счет изменения направления и/или величины угла натяжения поперечных протекторных ремней, обеспечивая удержание камеры-шины без смещения в обхвате ободом и протекторными ремнями вне площади опорного контакта, и с изменением направления и/или величины ее смещения на площади опорного контакта в поперечном обхвате поперечными протекторными ремнями путем регулирования давления в камере-шине от высокого до сверхнизкого, спущенного состояния колеса. Технический результат - повышение надежности и эффективности регулировки силы трения колес транспортного средства. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ регулирования силы трения колес транспортного средства на камерах-шинах механизмами управления в площади опорного контакта колеса с поверхностью, в неразрывном обхвате камеры-шины ободом и продольными протекторными ремнями, соединенными поперечными ремнями с изменяемым углом их натяжения, путем удержания камеры-шины без смещения вне площади опорного контакта колеса с поверхностью, изменением давления в камере-шине от высокого до сверхнизкого, за счет дополнительного покрытия камеры-шины до центра ее внутреннего диаметра, по меньшей мере, одним сменным эластичным бандажом, отличающийся тем, что в процессе начала движения, ускорения, пробуксовки или торможения и остановки колес транспортного средства, при помощи механизмов управления меняют угол и направление натяжения поперечных протекторных ремней, получая смещение камеры-шины с изменением направления и/или величины ее смещения, относительно поперечного обхвата ободом и поперечными протекторными ремнями, на площади опорного контакта колеса с поверхностью, в направлении продольной силы реакции поверхности с колесом, к площади опорного контакта колеса с поверхностью, причем смещение камеры-шины противоположно углу натяжения поперечных протекторных ремней.

2. Способ регулирования силы трения по п.1, отличающийся тем, что для ускорения движения транспортного средства, или исключения пробуксовки колеса на разных поверхностях, изменением давления от высокого до сверхнизкого, спущенного состояния колеса, изменяют объем, деформацию камеры-шины и площадь контакта колеса с поверхностью, получая различную величину угла натяжения поперечных протекторных ремней и разную величину смещения камеры-шины в поперечном обхвате ободом и поперечными протекторными ремнями на площади опорного контакта колеса с поверхностью, в направлении продольной силы реакции поверхности с колесом к площади опорного контакта колеса с поверхностью.

3. Способ регулирования силы трения по п.1, отличающийся тем, что силу трения регулируют за счет равных или разных смещений сменного эластичного бандажа и камеры-шины в одном направлении, в поперечном обхвате ободом и поперечными протекторными ремнями на площади опорной поверхности, изменяя величину этих смещений давлением от высокого до сверхнизкого, спущенного состояния колеса, в зависимости от различных поверхностей.