КОЛЕСО
WHEEL

Изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности касается колеса с ободом, пневматической шиной и опорным телом в полости последней, обеспечивающим возможность безаварийного движения на спущенной шине.
Известно колесо транспортного средства (патент RU №2344945, МПК В60С 1/06, 2006 г.), содержащее герметичный обод и пневматическую бескамерную шину, в полости которой установлена упругая разборная поддерживающая опора, выполненная в виде кольцевых фрагментов, равномерно установленных и зафиксированных с возможностью скольжения на охватывающий обод кольцевой направляющей, жестко прикрепленной к опорной поверхности обода колеса.
Недостатком известной конструкции является снижение прочности и усложнение конструкции обода, необходимость доработки имеющихся ободьев для превращения обычного колеса в безопасное.
Другим недостатком известного колеса является низкая эксплуатационная надежность, обусловленная вероятностью «наката» выступа опоры на боковину шины, а также такая конструкция не исключает проскальзывание шины и опоры на ободе при отсутствии давления воздуха и предопределяет невозможность самостоятельного движения автомобиля в таких ситуациях.
Наиболее близким аналогом, выбранным в качестве прототипа, является изобретение по патенту РФ RU №2550391, МПК В60С 17/06, 2014 г.
Колесо содержит герметичный обод и пневматическую бескамерную шину, в полости которой установлена охватывающая обод упругая разборная поддерживающая опора с кольцевой направляющей, отличающееся тем, что с целью повышения эксплуатационной надежности кольцевая направляющая установлена на наружной поверхности поддерживающей опоры и выполнена в виде гибкой ленты с отбортовками, охватывающими поддерживающую опору с торцов, при этом кольцевая направляющая снабжена облицовкой из антифрикционного материала на внутренней поверхности и чередующимися выступами и впадинами из резиноподобного фрикционного материала на наружной поверхности.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение эксплуатационной надежности колеса за счет обеспечения возможности безаварийного движения транспортного средства до остановки при потере давления в шине и потере целостности шины.
Технические результаты изобретения - высокая эксплуатационная надежность и относительная простота и универсальность конструкции, обеспечивающие возможность ее применения для любых типов шин и дисков.
Результаты изобретения достигаются за счет того, что колесо транспортного средства, содержащее герметичный обод и пневматическую бескамерную шину, в полости которой установлена охватывающая обод упругая, состоящая из кольцевых фрагментов, разборная поддерживающая опора, с кольцевой направляющей, снабженная антифрикционной облицовкой на внутренней поверхности и фрикционными элементами на наружной поверхности, кольцевые фрагменты разборной поддерживающей опоры выполнены из двух частей с разъемом по вертикальной оси колеса с образованием кольцевого занижения в средней части опоры и соединенных между собой, размещенными в осевом направлении крепежными элементами, а кольцевая направляющая выполнена в виде эластомерной торообразной оболочки с кольцевым выступом на внутреннем диаметре конгруэнтным кольцевому занижению разборной поддерживающей опоры, причем торообразная эластомерная оболочка в поперечном сечении выполнена трапециевидной по внешнему контуру и с ломаными в средней части боковыми сторонами по внутреннему контуру эластомерной торообразной оболочки.
Использование торообразной с антифрикционной облицовкой направляющей позволяет выравнивать линейные скорости вращения шины и поддерживающей опоры и резко уменьшает выделение тепла в контакте при движении при отсутствии давления воздуха в шине, а выполнение поддерживающей опоры в виде дискретных секторов обеспечивает возможность и удобства ее монтажа с помощью обычных шиномонтажных инструментов при минимальном объеме регулировочных работ.
Эластомерная направляющая в виде торообразной оболочки трапециевидной формы по внешнему контуру и с ломаными в средней части боковыми сторонами по внутреннему контуру обеспечивает прижатие направляющей к ободу колеса за счет деформативности оболочки с потерей устойчивости в области средней части оболочки.
Способы и средства фиксации секторов поддерживающей опоры на ободе и направляющей могут быть различными, один из возможных вариантов практической реализации предлагаемого устройства приведен ниже.
На фиг. 1 и 2 приведены изображения соответственно радиального и окружного сечений предлагаемого колеса, на фиг. 3 - увеличенное изображение места Б фигуры 1, а на фиг. 4 - колеса при потере целостности шины с предельной деформацией направляющей с местной потерей устойчивости с прижатием к ободу колеса.
Колесо содержит обод 1, шину 2, кольцевую направляющую 3 с антифрикционной облицовкой на внутренней поверхности 4 и выступами из фрикционного материала на наружной поверхности 5 и кольцевым выступом 6 на внутреннем диаметре, контактирующим с поддерживающей опорой, состоящей из секторов 7, 8 с соединительными элементами 9. Сектора (кольцевые фрагменты поддерживающей опоры) выполнены с разъемом по вертикальной оси колеса.
Для удобства монтажа и фиксации на поддерживающей опоре кольцевая направляющая 3 выполнена в виде торообразной эластомерной оболочки, внутренний диаметр которой равен или больше наружного диаметра обода колеса. Поддерживающая опора составлена из нескольких идентичных по конструкции секторов 7, 8, которые устанавливаются на ободе колеса 1 с помощью соединительных элементов 9 с плотным прижатием к ободу колеса 1 и боковинам шины 2. Сектора могут быть выполнены как в виде монолитных, так и многослойных кольцевых или оболочечных фрагментов различного профиля (прямоугольного, полукруглого и др.), изготовленных из металла, пластика, резины или из композиций указанных материалов.
Монтаж колеса осуществляется следующим образом.
Предварительно на колесном ободе 1 устанавливают сектора 7, 8 разборной поддерживающей опоры. До окончательной сборки поддерживающей опоры на ее наружной поверхности устанавливают кольцевую направляющую в виде торообразной эластомерной оболочки. Внутренний диаметр кольцевой направляющей выбран таким образом, что обеспечивает расчетный эксплуатационный зазор между поддерживающей опорой и кольцевой направляющей после окончательной сборки секторов поддерживающей опоры.
Предлагаемое колесо транспортного средства работает следующим образом.
В штатном режиме движения поддерживающая опора не оказывает никакого влияния на качение колеса. При снижении давления в результате повреждения шины (прокол, разрыв и т.п.) вступает в работу упругая поддерживающая опора с установленной на ней кольцевой направляющей, шина при этом деформируется. За счет прижатия и распора шины разборными элементами (секторами) опоры и надежного их прижатия к ободу обеспечивается сцепление опоры как с внутренней поверхностью шины, так и с опорной поверхностью обода, что исключает накат опоры на боковину шины и разбортовку последней при сохранении подвижности колеса.
В предлагаемом техническом решении применение установленной на наружной поверхности поддерживающей опоры кольцевой направляющей в качестве элемента, выравнивающего линейные скорости шины и поддерживающей опоры в месте контакта, позволяет достаточно просто и с высокой надежностью работы реализовать систему безаварийного движения на спущенных шинах и шинах с потерей целостности в колесах с любыми дисками и шинами, в том числе и находящимися в эксплуатации.
Выполнение поддерживающей опоры в виде унифицированных по конструкции и размерам кольцевых фрагментов, дискретно установленных на ободе колеса, обеспечивает, с одной стороны, существенное упрощение технологии монтажа колеса, с другой стороны, уменьшает неподрессоренную массу колеса, т.е. в конечном счете снижает нагрузку на подвеску автомобиля.
Кроме того, простота конструкции и технологичность предлагаемой системы существенно снижают стоимость колеса.
В настоящее время изготовлены и испытаны колеса по материалам заявки с поддерживающей опорой из полиуретана СКУ-ПФЛ-100 шириной 290 мм для колеса 16.00 R20 с кольцевой направляющей в виде торообразной эластомерной оболочки с протектором из полиуретана СКУ-ПФЛ-100, с заполнителем из эластичного ППУ-214 и антифрикционной облицовкой из углепластика на основе модифицированного дисульфидом молибдена эпоксидного связующего на внутреннем кольцевом выступе. Колеса подтвердили свою работоспособность на полностью спущенной шине и шинах с потерей целостности при скорости движения автомобиля до 60 км/час и возможность сборки и разборки колеса предлагаемой конструкции.
Таким образом, новое техническое решение в предложенной совокупности существенных признаков позволяет создать колеса с возможностью безаварийного движения на спущенной шине, более эффективные по сравнению с известным уровнем техники, воспроизводимые промышленным способом, соответствующие критерию «промышленная применимость», т.е. уровню изобретения.