КОЛЕСО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Предлагаемое колесо транспортного средства относится к колесам с пневматическими шинами, предназначенными для колесных тракторов, комбайнов, экскаваторов и других транспортных средств с безрессорными подвесками.
Известно колесо транспортного средства (патент РФ №2178742, кл. В60С 17/01, опубл. 2001 г.), содержащее обод и пневматическую шину, в полости которой установлена с кольцевым зазором эластичная оболочка в виде полого тора, разделяющая полость шины на две полости, образуя в шине кольцевую рабочую полость, причем кольцевая рабочая полость снабжена дополнительными эластичными камерами в виде пневмобаллонов, установленных на наружной поверхности эластичной оболочки, каждый из которых выполнен в виде герметичной камеры, внутренние и наружные торцевые поверхности которой выполнены в виде жестких пластин, соединенных гибкой связью, проходящей через центральное отверстие внутренней жесткой пластины и закрепленной на центральном цилиндрическом кулачке регулирующего звена, выполненного в виде валика с центральным и крайними цилиндрическими кулачками, установленного параллельно оси колеса, причем крайние цилиндрические кулачки связаны через гибкую связь и пружины растяжения с эластичной оболочкой, при этом совокупность пневмобаллонов образует компенсирующий объем сжатия, обеспечивающий снижение радиальной жесткости колеса, а регулирующие звенья каждого пневмобаллона соединены между собой кольцевой гибкой связью, обеспечивающей синхронную работу заполненной жидкостью кольцевой рабочей полости, при этом полости пневмобаллонов, сообщающиеся с полостью эластичной оболочки посредством клапанов и дросселирующих отверстий, образуют воздушную демпфирующую систему колеса.
Недостатком данного колеса является наличие большого объема жидкости в колесе, что увеличивает его массу и дисбаланс, вследствие чего плавность хода и скорость движения транспортного средства будут ограничены. Кроме того, конструкция данного колеса имеет высокую сложность и, вследствие этого, низкую надежность, что, например, при проколе шины и потере жидкости, приведет к резкому снижению плавности хода и скорости движения транспортного средства.
Наиболее близким к предлагаемому из известных технических решений является колесо транспортного средства (патент РФ №2144862, кл. В60С 17/00 опубл. 1998 г.), содержащее обод и пневматическую шину, в полости которой установлена с кольцевым зазором эластичная оболочка в виде полого тора, разделяющая полость шины на две полости, образуя в шине кольцевую рабочую полость. Во внутренней полости эластичной оболочки установлена дополнительная эластичная камера в виде тора, сообщающаяся с кольцевой рабочей полостью посредством клапанов с дросселирующими отверстиями, установленными на поверхности эластичной оболочки, причем кольцевая рабочая полость и дополнительная эластичная камера, заполненные жидкостью, образуют гидравлическую демпфирующую систему колеса, а эластичная оболочка и дополнительная эластичная камера армированы стальной проволокой.
Данное колесо имеет низкий технический уровень, обусловленный высокой его радиальной жесткостью вследствие того, что значительная внутренняя часть колеса заполнена жидкостью, которая размещена в кольцевой рабочей полости и дополнительной эластичной камере, что существенно уменьшает объем воздуха в пневматической шине. В результате увеличивается собственная частота колебаний транспортного средства на данных колесах, что ухудшает его плавность хода и ограничивает скорость движения по неровным дорогам. Кроме того, наличие жидкости в колесе увеличивает его массу, а при проколе шины и потере жидкости, демпфирующие свойства колеса резко снижаются.
В этой связи важнейшей задачей является создание новой конструкции колеса транспортного средства, обеспечивающей повышение его демпфирующих свойств за счет введения новой гидравлической демпфирующей системы и снижения радиальной жесткости шины путем применения системы толкателей, взаимодействующих с резинокордной оболочкой, установленной внутри обода, соединенного со ступицей, выполненной в виде цилиндра, снаружи которого установлены подшипники, обеспечивающие вращение ступицы вместе с ободом и пневматической шиной относительно корпуса транспортного средства, а внутри установлен плавающий поршень, образующий с цилиндром гидравлическую и пневматическую полости.
Техническим результатом заявленной полезной модели является повышение плавности хода и скорости движения безрессорного транспортного средства.
Указанный технический результат достигается тем, что колесо транспортного средства, содержащее обод, пневматическую шину, эластичную оболочку и клапан с дросселирующим отверстием, снабжено радиально установленными внутри пневматической шины толкателями, одни концы которых упруго соединены с внутренней поверхностью пневматической шины, а другие концы выполнены в виде цилиндрических поршней, которые установлены с возможностью осевого перемещения во втулках, закрепленных радиально и равномерно в ободе, и взаимодействуют с наружной поверхностью эластичной оболочки, выполненной в виде резинокордной оболочки рукавного типа, установленной по оси колеса внутри обода, соединенного со ступицей, выполненной в виде цилиндра, снаружи которого установлены подшипники, обеспечивающие вращение ступицы вместе с ободом и пневматической шиной относительно корпуса транспортного средства, а внутри цилиндра установлен плавающий поршень, образующий с цилиндром гидравлическую и пневматическую полости, причем гидравлическая полость цилиндра сообщается с внутренней полостью резинокордной оболочки через клапан с дросселирующим отверстием, который открыт на ходе сжатия пневматической шины, при этом пневматическая шина заправлена воздухом под давлением в 1,5 раза ниже стандартного значения, внутренняя полость резинокордной оболочки и гидравлическая полость цилиндра заполнены жидкостью, а пневматическая полость цилиндра заправлена азотом под давлением, необходимым для компенсации недостающего усилия со стороны пневматической шины.
Указанная полезная модель отличается тем, что колесо транспортного средства, содержащее обод, пневматическую шину, эластичную оболочку и клапан с дросселирующим отверстием, снабжено радиально установленными внутри пневматической шины толкателями, которые взаимодействуют с наружной поверхностью эластичной оболочки, выполненной в виде резинокордной оболочки рукавного типа, установленной по оси колеса внутри обода, соединенного со ступицей, выполненной в виде цилиндра, снаружи которого установлены подшипники, внутри цилиндра установлен плавающий поршень, образующий с цилиндром гидравлическую и пневматическую полости, причем гидравлическая полость цилиндра сообщается с внутренней полостью резинокордной оболочки через клапан с дросселирующим отверстием, который открыт на ходе сжатия пневматической шины. Это обеспечивает возможность вращения ступицы вместе с ободом и пневматической шиной относительно корпуса транспортного средства и приводит к существенному повышению демпфирующих свойств колеса, увеличивающихся с ростом амплитуды и скорости радиальной деформации шины, вследствие чего плавность хода и скорость движения транспортного средства повышаются.
Вследствие того, что одни концы толкателей упруго соединены с внутренней поверхностью пневматической шины, а другие концы выполнены в виде цилиндрических поршней, которые установлены с возможностью осевого перемещения во втулках, закрепленных радиально и равномерно в ободе, и взаимодействуют с наружной поверхностью эластичной оболочки, выполненной в виде резинокордной оболочки рукавного типа, пневматическая шина заправлена воздухом под давлением в 1,5 раза ниже стандартного значения, внутренняя полость резинокордной оболочки и гидравлическая полость цилиндра заполнены жидкостью, а пневматическая полость цилиндра заправлена азотом под давлением, необходимым для компенсации недостающего усилия со стороны пневматической шины, обеспечивается снижение радиальной жесткости колеса в зоне статического положения, что повышает плавность хода транспортного средства.
Таким образом, указанная совокупность признаков обеспечивает повышение плавности хода и скорости движения безрессорного транспортного средства.
На фиг. 1 изображено предлагаемое колесо транспортного средства, продольный разрез; на фиг. 2 - то же; поперечный разрез.
Колесо транспортного средства (фиг. 1 и 2) содержит обод 1 и пневматическую шину 2 с внутренней полостью А, внутри которой радиально установлены толкатели 3, одни концы которых упруго соединены с внутренней поверхностью пневматической шины 2, а другие концы выполнены в виде цилиндрических поршней, установленных с возможностью осевого перемещения во втулках 4, которые закреплены радиально и равномерно в ободе 1. Толкатели 3 взаимодействуют с наружной поверхностью эластичной оболочки 5, выполненной в виде резинокордной оболочки рукавного типа, которая имеет внутреннюю полость Б и установлена по оси колеса внутри обода 1, соединенного со ступицей, выполненной в виде цилиндра 6. Снаружи цилиндра 6 установлены подшипники 7 и 8, обеспечивающие вращение цилиндра 6 вместе с ободом 1 и пневматической шиной 2 относительно корпуса 9 транспортного средства. Внутри цилиндра 6 установлен плавающий поршень 10, образующий с цилиндром 6 гидравлическую и пневматическую полости В и Г. Гидравлическая полость В сообщается с внутренней полостью Б резинокордной оболочки 5 через клапан 11 с дросселирующим отверстием 12, который открыт на ходе сжатия пневматической шины 2 колеса.
Внутренняя полость А пневматической шины 2 заправлена воздухом под давлением в 1,5 раза ниже стандартного значения, внутренняя полость Б резинокордной оболочки 5 и гидравлическая полость В цилиндра 6 заполнены жидкостью, а пневматическая полость Г цилиндра 6 заправлена азотом под давлением, необходимым для компенсации недостающего усилия со стороны пневматической шины 2 при качении колеса.
Заправка газом внутренней полости А пневматической шины 2 осуществляется через вентиль 13, а пневматической полости Г - через вентиль 14. Заправка жидкостью внутренней полости Б резинокордной оболочки 5 и гидравлической полости В цилиндра 6 осуществляется через вентиль 15.
Предлагаемое колесо транспортного средства работает следующим образом.
При нагружении колеса статической нагрузкой пневматическая шина 2, заправленная сжатым воздухом через вентиль 13, деформируется, а объем ее внутренней полости А уменьшается, что приводит к увеличению давления в полости А, компенсирующего часть статической нагрузки на колесо. При этом толкатели 3, воспринимающие оставшуюся часть статической нагрузки, перемещаются по своей оси во втулках 4 обода 1 и деформируют эластичную оболочку 5, заполненную жидкостью через вентиль 15 вместе с гидравлической полостью В цилиндра 6. Объем внутренней полости Б резинокордной оболочки 5 уменьшается. Жидкость из внутренней полости Б резинокордной оболочки 5 свободно перетекает в гидравлическую полость В цилиндра 6 через клапан 11 с дросселирующим отверстием 12, который открыт на ходе сжатия пневматической шины 2. При этом плавающий поршень 10 перемещается вправо, что приводит к уменьшению объема и росту давления газа в пневматической полости Г цилиндра 6, которое компенсирует оставшуюся часть статической нагрузки на колесо.
При качении колеса по ровной дороге и отсутствии колебаний транспортного средства деформация нижней части шины 2 остается практически постоянной, поэтому остаются неизменными объем внутренней полости А шины 2, общий объем внутренней полости Б резинокордной оболочки 5 и гидравлической полости В, заполненные жидкостью, и объем пневматической полости Г, заправленный через вентиль 14 азотом под давлением, необходимым для компенсации недостающего усилия со стороны пневматической шины 2. При этом жидкость практически не перетекает через клапан 11 с дросселирующим отверстием 12. Вследствие этого эксплуатационные характеристики коэффициента сопротивления качению колеса, вращающегося на подшипниках 7 и 8 относительно корпуса транспортного средства 9, остаются практически неизменными.
При качении колеса по неровной дороге и (или) возникновении колебаний транспортного средства деформация шины 2 увеличивается, что вызывает изменение объема внутренней полости А на большую или меньшую величину по сравнению со статической деформацией. Это приводит к возникновению перепада давлений на клапане 11. При этом на ходе сжатия жидкость из внутренней полости Б резинокордной оболочки 5 свободно поступает в гидравлическую полость В через открытый клапан 11 и дросселирующее отверстие 12, а плавающий поршень 10 перемещается вправо, повышая давление газа в пневматической полости Г. На ходе отбоя клапан 11 закрывается и под действием перепада давлений жидкость из гидравлической полости В перетекает во внутреннюю полость Б резинокордной оболочки 5 только через постоянно открытое осевое дросселирующее отверстие 12. При этом плавающий поршень 10 перемещается влево, а давление газа в пневматической полости Г уменьшается. В результате обеспечивается резкое увеличение неупругого сопротивления характеристики колеса на ходе отбоя, что приводит к эффективному гашению вертикальных колебаний колеса вместе с транспортным средством. Образующееся при дросселировании жидкости тепло идет на нагрев всего внутреннего объема жидкости и воздуха в колесе, который передается шине 2 и металлическим стенкам обода 1 и ступицы 6 и постепенно рассеивается в окружающую среду.
При проколе пневматической шины 2 воздух из внутренней полости А выходит в атмосферу, деформация нижней части шины 2 увеличивается и толкатели 3 начинают сильнее нагружать эластичную оболочку 5, что приводит к увеличению ее деформации и повышению давления жидкости в ее внутренней полости Б и гидравлической полости В, а также к смещению плавающего поршня 10 вправо и увеличению давления газа в пневматической полости Г. За счет этого повышенного внутреннего давления при качении колеса с проколотой шиной 2 толкатели 3 не позволяют транспортному средству полностью деформировать пневматическую шину 2 и опуститься на обод 1 под собственным весом, что дает возможность колесу некоторое время воспринимать нагрузку с сохранением его упругих и демпфирующих свойств, обеспечиваемых за счет упругой деформации резинокордной оболочки 5 и перетекания жидкости между внутренней полостью Б и гидравлической полостью В цилиндра 6 через клапан 11 с дросселирующим отверстием 12.
Таким образом, достигается заявленный технический результат предлагаемой полезной модели, состоящий в повышении плавности хода и скорости движения безрессорного транспортного средства.