Колесный движитель, автоматически преобразуемый в гусеничный Российский патент 2024 года по МПК B60B19/00 B60B1/02 B60B15/00 

Настоящее изобретение относится к колесам транспортных средств повышенной проходимости и может использоваться при их производстве.

Современные автомобили повышенной проходимости движутся на высоких скоростях по дорогам с твердым покрытием и периодически съезжают с них. На грунтовых дорогах иногда встречаются труднопроходимые участки, которые могут преодолеть только транспортные средства на гусеничном ходу, особенно при неблагоприятных погодных условиях. В середине прошлого века в СССР были попытки применения на дорожных автомобилях съемных гусеничных движителей, но процесс переоборудования занимал слишком много времени, что неприемлемо при попеременной эксплуатации на разных типах дорог, включая бездорожье.

Целью заявляемого изобретения является разработка конструкции колеса повышенной проходимости, объединяющего преимущества высокой скорости колесного с проходимостью гусеничного движителей.

Решение поставленной технической задачи обеспечивается тем, что предлагается конструкция колеса повышенной проходимости, преобразуемого в гусеничный движитель.

Сущность заявляемого технического решения поясняется описанием примера его предпочтительного осуществления в сочетании с прилагаемыми чертежами. Одинаковые номера позиций используются во всем описании и на всех чертежах для обозначения одинаковых компонентов и деталей.

Принцип работы колеса с гибкими спицами представлен в патентах US 5110190 (А) от 05.05.1992, US 6036281 (А) от 14.03.2000, US 2021213775 (А1) от 15.07.2021, а также в источниках [1] и [2].

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является патент US 5110190 (А) от 05.05.1992, в котором реализовано использование гибких спиц в автомобильных колесах.

Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что предложена конструкция колеса повышенной проходимости, преобразуемого в гусеничный движитель.

Указанное колесо схематично изображено на фиг.1 и состоит из шины 1, составного колесного обода 2, гибких спиц 3 и ступицы 4. Натянутые гибкие спицы 3 стягивают между собой обод 2 и ступицу 4. Шина 1 опирается на составной обод 2, представляющий из себя набор сегментов 6, заключенных между резиновыми ограничителями. Один конец каждой из гибких спиц 3 закреплен на одном из сегментов 6 составного обода 2, середина ее совершает один или два полных оборота вокруг отдельного поворотного ролика 5, а второй ее конец закреплен на другом сегменте 6 составного обода 2, отдаленном от первого на угол 90° по окружности колеса. Количество гибких спиц 3 равно количеству сегментов 6 составного обода 2 и рассчитывается в зависимости от типа и массы транспортного средства, на фиг.1 для наглядности показаны только две из них.

В дорожном варианте колеса оба участка каждой гибкой спицы 3 от составного обода 2 до ступицы 4 равны между собой по длине, сегменты 6 колесного обода 2 при этом располагаются так, как показано на фиг.2а, что обеспечивает круглую форму обычного автомобильного колеса, как изображено на фиг.1а.

Для внедорожных условий за счет перераспределения длин участков гибких спиц 3 колесо преобразовывается в гусеницу, как показано на фиг.1в. Сегменты 6 составного колесного обода 2 верхней и нижней частей колеса в этом случае располагаются так, как показано на фиг.2в, а боковых - как на фиг.2с.

Гибкая спица 3 представляет собой шнур, изготовленный из пучка синтетических волокон и заключенный в трубчатую пластиковую оболочку для защиты от воздействия окружающей среды. Гибкие спицы 3 изготовлены из высокопрочных жидкокристаллических материалов, таких как RILSAN, VECTRAN, KEVLAR. Концы гибкой спицы 3 надежно закреплены на сегментах 6 составного колесного обода 2 известными способами крепления. Сегменты 6 составного обода 2 изготовлены из металла или композитных материалов.

Переключение колеса из дорожного режима во внедорожный происходит автоматически. Колесо преобразуется в гусеницу следующим образом: датчик вращения определяет, что одна из полуосей ведущего моста не вращается, а значит, колесо на второй потеряло сцепление со скользким или рыхлым грунтом и проскальзывает, и поэтому автомобиль остановился. В этом случае подается команда на управляющий механизм поворотных роликов 5 проскальзывающего колеса, которые поворачиваются на нужный угол, вытягивая одну сторону гибких спиц 3 и снижая нагрузку на другую, и перераспределяют длины сторон гибких спиц 3 таким образом, чтобы колесо преобразовалось в гусеницу, как показано на фиг.1в. Нижняя часть колеса становится плоской, за счет чего площадь контакта с грунтом возрастает в разы, колесо принимает вид гусеничного движителя со всеми присущими ему свойствами - повышенная проходимость, уменьшенное давление на почву. Если же теперь начнет проскальзывать ранее неподвижное колесо, то процесс повторяется для него. Сегменты 6 составного колесного обода 2 при этом располагаются так, как показано на фиг.2в и 2с, и колесо приобретает плоскую форму, как на фиг.1в. При таком преобразовании высота колеса уменьшится, возникающие крены автомобиля автоматически компенсируются подвеской с регулируемым дорожным просветом. После прохождения автомобилем определенного расстояния колесо с помощью поворотных роликов 5 автоматически возвращается к первоначальной дорожной форме.

Гибкие спицы 3 нерастяжимы, их суммарная длина не изменяется вне зависимости от конфигурации колеса. Спицы 3 гибкие и прочные, поэтому их можно сгибать, сохраняя при этом целостность волокон.

Преимуществом такого колеса является то, что все процессы его преобразования происходят автоматически. Отпадает необходимость выходить из автомобиля посреди лужи, чтобы подложить что-то под колеса, подкопать или зацепить трос. Не придется бежать несколько километров за трактором. В тяжелых дорожных условиях, когда непреодолимыми препятствиями для колесной техники становятся песок, снег, гололед, жидкая грязь, глина, чернозем, предлагаемая конструкция колеса может существенно помочь водителю. Иногда дорога становится непроезжей из-за снежных или песчаных переметов. Зимой перед подъемами на загородной дороге не будут образовываться заторы из тяжелых грузовиков, которые во время снегопада не могут их преодолеть.

Такие колеса могут использоваться для внедорожников, военной и сельскохозяйственной техники, а также в геологоразведке и добывающих отраслях промышленности на всех типах транспортных средств, эксплуатируемых на асфальте и вне его. При прочих равных условиях техника, оборудованная такими колесами, будет независима от типа и качества дорожного покрытия в любых погодных ситуациях.

По сравнению с существующими колесными транспортными средствами автомобиль на таких колесах обладает более высокой проходимостью, а в сравнении с чисто гусеничными машинами имеет более высокую скорость движения, т.е. получает преимущества обоих видов транспорта.

Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение проходимости колесных транспортных средств.

Указанный технический результат достигается за счет того, что предложена конструкция колеса повышенной проходимости, преобразуемого в гусеничный движитель.

Способ повышения экономичности заключается в том, что используется конструкция колеса повышенной проходимости, автоматически преобразуемого в гусеничный движитель, не требующий на дороге дополнительных трудоемких процедур - подкапывания или посыпания дороги песком для вызволения буксующего транспортного средства.

Новыми существенными признаками заявляемого изобретения являются:

- разработана конструкция колеса повышенной проходимости, объединяющего преимущества высокой скорости колесного с проходимостью гусеничного движителей;

- переключение колеса из дорожного режима во внедорожный происходит автоматически;

- указанное колесо оборудовано гибкими спицами, изготовленными из высокопрочных жидкокристаллических материалов и закрепленными на сегментах составного колесного обода;

- техника, оборудованная такими колесами, будет независима от типа и качества дорожного покрытия в любых погодных условиях;

- повышение экономичности за счет снижения затрат времени на доставку рабочей силы, техники, продуктов и стройматериалов в труднодоступные населенные пункты.

Данное описание и чертежи не ограничивают объема изобретения, и предназначены для достаточного раскрытия информации, являются примером осуществления изобретения, и, хотя выше были представлены предпочтительные варианты его выполнения, следует понимать, что настоящее изобретение не ограничивается вариантами и модификациями, приведенными здесь, настоящее описание носит скорее иллюстративный, чем ограничительный характер. Специалист в данной области техники может предусмотреть внесение многочисленных изменений и дополнений формы и деталей в соответствии с раскрытой здесь информацией, а также другие варианты воплощения настоящего изобретения без отхода от сущности и объема изобретения, определяемого его формулой. Любые вышеупомянутые структурные сегменты могут быть использованы в комбинации или отдельно для достижения всех или некоторых преимуществ изобретения. Поэтому любые изменения, касающиеся формы, типа, размеров, материалов и сегментов заявляемого устройства следует рассматривать как эквивалентные варианты выполнения настоящего изобретения, если они не составляют предмет нового изобретения и не вносят существенных изменений в уровень техники.

В приведенной формуле изобретения любой отличительный признак, описанный как средство выполнения некоторой функции, следует истолковывать как охватывающий любое средство, известное специалистам в данной области техники, посредством которого может быть выполнена указанная функция, и его не следует ограничивать лишь продемонстрированными отличительными признаками и конструкциями, или их эквивалентами.

Сравнение заявленного технического решения с уровнем техники по научно-технической и патентной документации на дату приоритета в основной и смежных рубриках показывает, что совокупность существенных признаков заявленного решения не была известна - следовательно, оно соответствует условию патентоспособности «новизна».

Анализ известных технических решений в данной области техники показал, что предложенное устройство имеет признаки, которые отсутствуют в известных технических решениях, а использование их в заявленной совокупности признаков дает возможность получить новый технический эффект, следовательно, предложенное техническое решение имеет изобретательский уровень по сравнению с существующим уровнем техники.

Предложенное техническое решение промышленно применимо, т.к. может быть изготовлено промышленным способом, работоспособно, осуществимо, воспроизводимо, следовательно, соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость».

Список использованной литературы:

1. David Gordon Wilson. Bicycling Science, third edition (Mit Press) Paperback - March 19, 2004.

2. Max Glaskin. Cycling Science: How Rider and Machine Work Together Hardcover - November 15, 2012.

Колесо состоит из шины 1, составного колесного обода 2, гибких спиц 3 и ступицы 4. Натянутые гибкие спицы 3 стягивают между собой обод 2 и ступицу 4. Шина 1 опирается на составной обод 2, представляющий из себя набор сегментов 6, заключенных между резиновыми ограничителями. Один конец каждой из гибких спиц 3 закреплен на одном из сегментов 6 составного обода 2, середина ее совершает один или два полных оборота вокруг отдельного поворотного ролика 5, а второй ее конец закреплен на другом сегменте 6 составного обода 2, отдаленном от первого на угол 90° по окружности колеса. Количество гибких спиц 3 равно количеству сегментов 6 составного обода 2 и рассчитывается в зависимости от типа и массы транспортного средства. Гибкая спица 3 представляет собой шнур, изготовленный из пучка синтетических волокон и заключенный в трубчатую пластиковую оболочку для защиты от воздействия окружающей среды. Гибкие спицы 3 изготовлены из высокопрочных жидкокристаллических материалов. Концы гибкой спицы 3 надежно закреплены на сегментах 6 составного колесного обода 2 известными способами крепления. Сегменты 6 составного обода 2 изготовлены из металла или композитных материалов. Технический результат - объединение преимуществ высокой скорости колесного с проходимостью гусеничного движителей. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Колесный движитель, выполненный с возможностью автоматического преобразования в гусеничный, включающий шину, составной колесный обод, ступицу и гибкие спицы, стягивающих между собой обод и ступицу, составной обод собран из набора сегментов, заключенных между резиновыми ограничителями, один конец каждой из гибких спиц закреплен на одном из сегментов составного обода, ее середина делает по меньшей мере один полный оборот вокруг отдельного поворотного ролика, а второй ее конец закреплен на другом сегменте обода, отдаленном от первого на угол 90° по окружности колеса, при этом количество гибких спиц равно количеству сегментов составного обода и рассчитывается в зависимости от типа и массы транспортного средства, гибкая спица изготовлена из волокон жидкокристаллических материалов, таких как RILSAN, VECTRAN, KEVLAR, заключенных в трубчатую пластиковую оболочку, гибкая спица нерастяжимая, концы ее закреплены на сегментах составного обода, изготовленных из металла или композитных материалов, а для преобразования колесного движителя в гусеничный датчик вращения подает команду на управляющий механизм поворотных роликов, вытягивающих одну сторону гибких спиц и снижающих нагрузку на другую, возвращение к прежней форме колеса происходит автоматически.

2. Колесо по п. 1, в котором каждая гибкая спица делает два полных оборота вокруг отдельного поворотного ролика.