ТРЕХКОЛЬЦЕВАЯ КОЛЕСНАЯ ВСТАВКА БЕЗОПАСНОСТИ
RGREE-RING WHEEL SAFETY INSERT

Изобретение относится к области автомобильного машиностроения, в частности к ходовым системам колесных автомобилей, а именно к средствам, позволяющим машине продолжать движение в течение некоторого времени после потери давления в шинах.
Общеизвестно, что для обеспечения возможности движения автомобиля с поврежденными бескамерными шинами регулируемого давления с определенной скоростью и на определенное расстояние с сохранением показателей проходимости и маневренности необходимо оснащение колес внутренними дополнительными опорами или колесными вставками безопасности (КВБ).
Известна КВБ, представляющая собой кольцевую монолитную конструкцию, обеспечивающую распор боковин шины, имеющую одну или несколько прорезей для облегчения сборки и армированную тросами, замкнутыми с помощью петель, в которых осуществляется фиксация вставки на ободе в осевом и радиальном направлениях посредством болтовых соединений (см. US 8646502 В2, 11.02.2014). Однако такая конструкция КВБ, помимо того, что она трудоемка при сборке на колесе, не имеет надежную фиксацию внешней демпфирующей вставки от деформации в поперечном направлении, что снижает надежность работы такой вставки.
Известна КВБ в виде кольцевой монолитной детали, имеющей на боковинах полимерные или металлические шипы, обеспечивающие распор боковин шины (см. US2010282384 А1, 11.11.2010). Однако помимо сложности сборки на колесе, наличие в конструкции шипов создает возможность повреждения боковин шины при их контакте.
Наиболее близким аналогом (прототипом) предлагаемого решения является КВБ для автомобилей (см. US2010170607 А1, 08.07.2010), которая состоит из демпфирующего кольца, имеющего перевернутый U-образный профиль, несущего кольцевого основания, разрезанного на секции, которое внешним диаметром располагается в демпфирующем кольце, а внутренним фиксируется на ободе колеса, и двух распорных колец, служащих для распора боковин шин. Такая конструкция упрощает сборку по сравнению с монолитной структурой, а контакт с поверхностью совершает демпфирующее кольцо, которое благодаря своей форме надежно фиксируется на основании и может воспринимать не только продольные, но и поперечные нагрузки с низкой вероятностью его смещения с основания.
К недостаткам прототипа, помимо повышенной в нем номенклатуры деталей, следует отнести сложную технологию изготовления и сборки такой вставки, а также низкую надежность работы, поскольку распорные кольца не фиксируются на ободе колеса и в случае их радиального смещения произойдет разбортовка шины при движении, которое повлечет за собой разбалансировку колесной вставки.
Техническим результатом предлагаемой трехкольцевой колесной вставки безопасности является простота конструкции, надежность работы, а также упрощение ее технологии сборки и изготовления на колесе.
Указанный результат достигается тем, что в известном техническом решении, содержащем несущее кольцевое основание, обеспечивающее посадку КВБ на обод колеса, и демпфирующее кольцо, несущее кольцевое основание образовано сопряжением двух кольцевых опор, на внешних поверхностях которых со стороны линии сопряжения имеются проточки, образующие общую канавку, в которой ответной поверхностью расположено демпфирующее кольцо, при этом кольцевые опоры обеспечивают распор боковин шины.
Посадка осуществляется в натяг для фиксации КВБ на колесе. Распор происходит по всей площади боковин шины, при этом высота поверхности кольцевой опоры, контактирующей с боковиной шины, не должна превышать высоту закраины обода разборного колеса. Демпфирующее кольцо предназначено для приема эксплуатационных нагрузок, возникающих в случае повреждения шины, а расположение его в общей канавке несущего кольцевого основания, образованной при сопряжении кольцевых опор, обеспечивает ему устойчивое положение при воздействии поперечных нагрузок. Для повышения его устойчивого положения в канавке оно может фиксироваться в ней замковым соединением, например, ласточкин хвост. В случае использования предлагаемой КВБ в машине, которая подвержена вероятности полного разрушения шины при эксплуатации, например в военной технике в зоне активных боевых действий, для обеспечения ее проходимости в этой ситуации внешняя и/или боковая поверхности демпфирующего кольца могут быть оснащены грунтозацепами.
Объединение функций посадки конструкции на ободе колеса и распора боковин шины в одном элементе - несущем кольцевом основании, позволило уменьшить количество деталей, обеспечив тем самым простоту конструкции и упрощение ее сборки и технологии изготовления, повысив при этом надежность посадки на ободе колеса за счет увеличения площади контакта. А предлагаемое расположение демпфирующего кольца в общей канавке позволило упростить его профиль по сравнению с прототипом.
Указанная совокупность отличительных признаков заявленного изобретения не известна и для специалиста явным образом не следует из уровня техники. Изобретение может применяться в любых сферах деятельности человека, где используются колесные автомобили, преимущественно в военной сфере. Таким образом, заявленное решение соответствует критериям патентоспособности «новизна», «изобретательский уровень» и «промышленная применимость».
На фиг. 1 представлен внешний вид заявленной трехкольцевой колесной вставки безопасности в разборе.
На фиг. 2 представлено предлагаемое решение КВБ в разрезе на колесе.
На фиг. 3 показан пример выполнения предлагаемого решения с замковым соединением типа ласточкин хвост демпфирующего кольца в общей канавке.
Трехкольцевая колесная вставка безопасности (см. фиг. 1) состоит из демпфирующего кольца 1 и двух сопряженных кольцевых опор 2, формирующих несущее кольцевое основание, с проточками на внешних поверхностях со стороны линии сопряжения, которые при сопряжении образуют общую канавку, в которой ответной поверхностью располагается демпфирующее кольцо 1. Ширина образованной общей канавки соответствует ширине внутреннего диаметра демпфирующего кольца 1.
Кольцевые опоры 2 обеспечивают посадку всей конструкции на ободе 3 и также выполняют распор боковин шины 4 поверхностями, противоположными линии сопряжения. Распор боковин шины 4 необходим для исключения разбортовки шины во время движения при потере давления в ней. Проточки в кольцевых опорах могут иметь разнообразную форму с наличием выступов/впадин, шипов/пазов, необходимых для более надежной фиксации демпфирующего кольца 1 в общей канавке.
Демпфирующее кольцо 1 предназначено для приема эксплуатационных воздействий со стороны дороги как в продольном, так и в поперечном направлениях. Форма поверхности части демпфирующего кольца 1, расположенной в общей канавке несущего кольцевого основания, является ответной поверхностью, которая соответствует поверхности проточек в кольцевых опорах. Для более надежной фиксации демпфирующего кольца в общей канавке от возможности его соскальзывания и проскальзывания применяют клеевое соединение, замковое соединение (типа ласточкин хвост, выступ-впадина или шип-паз) либо их комбинации. Пример замкового соединения типа ласточкин хвост демпфирующего кольца 1 в общей канавке показан на фиг. 3. Поверхности на внешнем диаметре и боковой части демпфирующего кольца могут быть оснащены грунтозацепами (см. фиг. 1).
Конструкция кольцевых опор 2 обеспечивает лучшее центрирование демпфирующего кольца относительно обода при монтаже и эксплуатации колеса за счет осуществления посадки на ободе по внутренним диаметрам кольцевых опор. Кроме этого, по сравнению с прототипом, увеличивается площадь контакта между ободом и внутренней поверхностью кольцевых опор, что способствует лучшему распределению давления на поверхность обода и повышает величину передаваемого крутящего момента к демпфирующему кольцу. Конструкция кольцевых опор также предусматривает на внутреннем диаметре кольцевую канавку для возможности подвода воздуха к шине.
Геометрические размеры предлагаемой колесной вставки безопасности определяются следующим образом (см. фиг. 2). Высота профиля вставки h зависит от высоты профиля шины Η и определяется соотношением h/H=0,6…0,8. Ширина опорной поверхности вставки b зависит от расстояния С между внутренними поверхностями закраин обода и определяется соотношением b/С=0,5…0,8.
Порядок сборки осуществляется следующим образом.
Демпфирующее кольцо 1 сжать в одном направлении до размеров, позволяющих поместить его внутрь шины 4 и расправить его там. Аналогично вставить одну из кольцевых опор 2 и зафиксировать на ней демпфирующее кольцо 1. Вторую кольцевую опору 2 установить с другой стороны демпфирующего кольца 1. После этого шина 4 со вставкой надевается на основание обода разборного колеса 3, а затем устанавливается и фиксируется бортовое кольцо. Предпочтительно использовать такое разборное колесо, в котором закраины будут перпендикулярны к поверхности обода - такая конструкция позволит максимально снизить возможность схода шины 4 с обода.
При движении машины на поврежденных шинах ее вес передается на КВБ. При этом демпфирующее кольцо взаимодействует в зависимости от степени повреждения шины либо с внутренней поверхностью поврежденной шины, либо с поверхностью земли, снижая вибронагруженность колесного движителя и машины в целом. Несущая часть демпфирующего кольца воспринимает осевые и радиальные динамические нагрузки, возникающие при движении машины по неровностям пути. Кольцевые опоры передают нагрузку от демпфирующего кольца на обод, снижая ударное воздействие, и препятствуют схождению шины с обода.