КОЛЕСО С ВНУТРЕННИМ ПОДРЕССОРИВАНИЕМ И ДЕМПФИРУЮЩИМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
WHEEL HAVING INTERNAL CUSHIONING AND DAMPING ELEMENTS

Изобретение относится к области транспортного машиностроения. Более конкретно настоящее изобретение относится к конструкции упругого колеса.
Разработаны колеса для транспортных средств, диск и обод которых выполнены раздельно и соединены между собой упругими и/или демпфирующими элементами. При качении такого колеса по неровностям дороги поглощается часть возникающих сил, и на ступицу колеса передается уменьшенная величина этих сил.
Конструкции колес [патент на изобретение RU №2133675] и [патент на изобретение RU №2184658] имеют упругие элементы, которые для получения необходимых значений коэффициентов радиальной и боковой жесткостей выполнены с переменными по ширине и толщине сечениями.
В конструкциях колес [патенты на изобретения RU №2180290, RU №2228273, RU №2438878], для уменьшения массы и сопротивления качению, увеличения срока их службы и повышения плавности хода транспортного средства, упругие элементы выполнены из полимерного композиционного материала.
Колеса с внутренним подрессориванием [патент на полезную модель RU №128554] и [патент на изобретение RU №2524269] содержат упругий элемент в виде замкнутого кольца с торцевой перфорацией, установленный между диском и ободом колеса.
Упомянутые конструкции упругих колес обладают низкими демпфирующими свойствами ввиду отсутствия дополнительных демпфирующих элементов.
Наиболее близким к заявляемому является колесо с внутренним подрессориванием [патент на полезную модель RU №127685], содержащее пять телескопических жидкостных амортизаторов, а также пять упругих элементов, выполненных в виде набора пяти прямоугольных листов.
Недостатками данных упругих колес являются неравномерность упругих и демпфирующих свойств по сечениям колеса, высокая масса, сложность конструкции, недостаточная прочность, а следовательно, и надежность.
Задачами описываемого изобретения являются: улучшение плавности хода транспортных средств; повышение демпфирующих свойств упругих колес; повышение однородности упругих и демпфирующих свойств по всему объему упругого колеса; обеспечение деформации упругого колеса преимущественно в продольной плоскости колеса; уменьшение габаритных размеров; обеспечение прочного равномерного крепления упругого элемента по всей площади его контакта с диском и ободом колеса.
Технический результат достигается тем, что между диском и ободом колеса установлены упругий элемент в виде замкнутого кольца и телескопические амортизаторы (демпфирующие элементы). Упругий элемент изготовлен из полимерного материала и представляет собой единое целое, при этом амортизаторы одновременно являются направляющими элементами. Дополнительно повышение однородности упругих и демпфирующих свойств колеса обеспечивается наличием торцевой перфорацией, которая может быть различной геометрии. Уменьшение габаритов происходит за счет размещения упругого элемента и амортизаторов в границах габаритных размеров обода колеса.
На фиг. 1 показан общий вид колеса с внутренним подрессориванием и демпфирующими элементами.
На фиг. 2 - вид амортизатора в продольной плоскости колеса.
На фиг. 3 - поперечный разрез колеса с противоположным расположением амортизаторов.
На фиг. 4 - вид амортизатора в поперечной плоскости колеса.
На фиг. 5 - поперечный разрез колеса с симметричным расположением амортизаторов.
На фиг. 6 - вариант торцевой перфорации упругого элемента.
Колесо с внутренним подрессориванием и демпфирующими элементами состоит из раздельно выполненных диска 1 и обода 2, соединенных между собой упругим элементом 3 и телескопическими амортизаторами 4.
Упругий элемент 3 изготовлен из полимерного материала в виде замкнутого кольца с торцевой перфорацией, при этом поперечное сечение упругого элемента может отличаться от прямоугольного, показанного на фиг. 3. Торцевая перфорация упругого элемента может иметь различную геометрию в зависимости от того, какая цель преследуется в первую очередь: или оптимальное распределение напряжений по объему упругого элемента, или достижение требуемого значения коэффициента нормальной жесткости упругого элемента, или создание эстетичного вида упругого колеса. Крепление упругого элемента 3 к диску 1 и ободу 2 колеса обеспечивается за счет адгезии материала упругого элемента 3 с материалами диска 1 и обода 2 колеса, что предотвращает смещение упругого элемента 3 относительно диска 1 и обода 2. Для осуществления адгезии могут быть применены различные адгезивы, праймеры и т.п.
Телескопические амортизаторы 4 крепятся к диску 1 и ободу 2 колеса с помощью шарнирных соединений 5. Амортизаторы 4 устанавливаются с двух сторон колеса диаметрально противоположно либо симметрично друг к другу. С целью обеспечения высокой однородности демпфирующих свойств колеса, количество амортизаторов 4 на каждой из сторон должно быть не менее трех. Одновременно с повышением демпфирующих свойств колеса амортизаторы 4 выполняют задачу направляющих элементов, поскольку шарнирное соединение 5 позволяет им перемещаться только в продольной плоскости колеса, тем самым снижаются боковой увод и угловые деформации упругого элемента 3 при качении колеса.
На ободе 2 установлена пневматическая шина 6.
Практический интерес представляет применение колес с внутренним подрессориванием и демпфирующими элементами на транспортных средствах без подвески, что существенно упростит конструкцию ходовой части и уменьшит массу как неподрессоренных частей, так и всего транспортного средства в целом. Также данные колесные движители могут применяться на транспортных средствах с установленной на них подвеской, что увеличит плавность хода такого транспортного средства и уменьшит динамические нагрузки на агрегаты трансмиссии. При качении колеса упругий элемент и амортизаторы гасят нагрузки, возникающие в продольной плоскости колеса, при этом осевые деформации упругого элемента предотвращаются амортизаторами.
Использование полимерного материала при изготовлении упругого элемента значительно увеличит срок службы пневматической шины, всего колеса в целом, а также элементов подвески транспортного средства. Установка дополнительных демпфирующих элементов обеспечивает повышение демпфирующих свойств колеса, ограничивает как угловые, так и деформации упругого элемента в торцевом направлении, что повышает управляемость и устойчивость транспортного средства.