КОЛЕСО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
WHEEL FOR TRANSPORT APPLICATIONS

Изобретение относится к конструкциям колес с пневматическими шинами, предназначенными для транспортных средств, в т.ч. тракторов, комбайнов, экскаваторов и других транспортных средств с безрессорными подвесками.
Известно колесо транспортного средства (а.с. №1452713, кл. B60C 17/00, опубл. 23.01.1989), содержащее обод, пневматическую шину и вставку из упругого материала, расположенную внутри шины и охватывающую обод, причем вставка выполнена, по крайней мере, с одной внутренней полостью и включает в себя, по крайней мере, один впускной и один выпускной клапаны, установленные между внутренней полостью вставки и, соответственно, внешней средой и внутренней полостью шины.
Недостатком данного колеса являются низкие виброзащитные свойства, возникающие вследствие невозможности обеспечить эффективное гашение вертикальных колебаний транспортного средства, что ухудшает плавность и безопасность движения, снижает скорость, производительность и другие эксплуатационные качества транспортного средства с безрессорными подвесками.
Известно также колесо транспортного средства, описанное в патенте на изобретение RU №2108240, кл. B60C 17/00, опубл. 10.04.1998 (прототип), 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, сообщающуюся с внутренней полостью эластичной оболочки через клапаны, а центр тяжести эластичной оболочки расположен ниже оси вращения колеса, причем тор усечен в нижней части и опирается на обод с возможностью осевого вращения, объем кольцевой рабочей полости меньше объема внутренней эластичной оболочки и сообщаются они между собой помимо клапанов через дросселирующие отверстия.
Наличие в нижней части эластичной оболочки динамического гасителя крутильных колебаний в виде тороидальных секторов, замкнутые внутренние полости которых заполнены жидкостью и частично металлическими шарами, размещение центров тороидальных секторов ниже оси вращения колеса ведет к неравномерному распределению массы по объему колеса и, как следствие, к динамическому дисбалансу колеса, отрицательно влияющему на работу подшипников качения в узлах ходовой части транспортного средства. Для повышения надежности и долговечности работы подшипников качения в узлах ходовой части необходимо вводить дополнительные меры (уравновешивающие массы на обод колеса), не всегда эффективные при тяжелых условиях эксплуатации транспортного средства (тяжелые дорожные условия, езда по «бездорожью», перевозка больших масс грузов). Наличие неразъемной эластичной оболочки снижает возможности по использованию подобной системы при неразъемных конструкциях обода транспортных средств. Кроме того, эластичная неразъемная оболочка с гасителем колебаний сложна и нетехнологична в изготовлении.
Техническим результатом предлагаемого колеса транспортного средства является обеспечение равномерного распределения массы по объему колеса, что значительно снижает динамический дисбаланс колеса, повышает долговечность работы подшипников качения в узлах ходовой части транспортного средства. При этом виброзащитные свойства колеса сохраняются за счет внутреннего демпфирования колебаний. При использовании разъемной эластичной оболочки повышаются возможности по использованию подобных систем при неразъемных конструкциях обода транспортных средств, а также обеспечивается технологичность изготовления эластичной оболочки.
Указанный технический результат достигается тем, что колесо транспортного средства содержит 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, сообщающуюся с внутренней полостью эластичной оболочки через клапанно-дроссельный узел, согласно изобретению, эластичная оболочка имеет более одного клапанно-дроссельного узла, причем клапанно-дроссельные узлы разнесены относительно друг друга на одинаковые расстояния по окружности эластичной оболочки. Каждый клапанно-дроссельный узел имеет, по меньшей мере, один клапан и одно дросселирующее отверстие. Эластичная оболочка в виде полого тора выполнена разъемной, охватывает обод за счет зажимного соединения.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где
- на фиг. 1 изображено предлагаемое колесо транспортного средства, продольный разрез;
- на фиг. 2 - то же; поперечный разрез (разрез А-А на фиг. 1);
- на фиг. 3 - клапанно-дроссельный узел (выносной элемент Б на фиг. 2).
Колесо транспортного средства содержит обод 1 и смонтированную на нем пневматическую шину 2. В полости шины 2 установлена охватывающая обод 1 эластичная оболочка 3 в виде полого тора, установленная с возможностью вращения вместе с ободом 1.
Эластичная оболочка 3 имеет собственную полость А и разделяет полость шины 2 на две полости, образуя кольцевую рабочую полость шины Б. Полость А сопоставима по объему с полостью Б. Полости А и Б сообщаются через, по меньшей мере, два клапанно-дроссельных узла 4. Клапанно-дроссельный узел 4 имеет хотя бы один клапан 5 и хотя бы одно дросселирующее отверстие 6. На фиг. 3 приведен вариант конструкции с одним клапаном 5 и двумя дросселирующими отверстиями 6. Для исключения засорения дросселирующих отверстий 6 и клапана 5 установлены фильтры 7.
Эластичная оболочка 3 в виде полого тора выполнена разъемной и имеет зажимное соединение 8.
Предлагаемое колесо транспортного средства работает следующим образом.
При прямолинейном качении колеса по ровной дороге деформация нижней части шины постоянна, объем кольцевой рабочей полости шины Б не изменяется, и воздух не перетекает через клапан 5 и дросселирующие отверстия 6 клапанно-дроссельных узлов 4, вследствие чего эксплуатационные характеристики коэффициента сопротивления качения колеса остаются неизменными.
При движении транспортного средства по неровной дороге нижняя часть шины 2 сжимается и восстанавливается. При сжатии нижней части шины 2 с небольшой скоростью, соответствующей резонансным колебаниям транспортного средства, объем кольцевой рабочей полости шины Б уменьшается и воздух из нее перетекает через фильтры 7, дросселирующие отверстия 6 и клапан 5 клапанно-дроссельных узлов 4 в полость А эластичной оболочки 3 с небольшим сопротивлением. При восстановлении шины 2 объем кольцевой рабочей полости шины Б увеличивается, давление воздуха в ней понижается, вследствие чего воздух перетекает из полости А в полость Б через дросселирующие отверстия 6 клапанно-дроссельных узлов 4 с большим сопротивлением, что значительно уменьшает амплитуды резонансных колебаний транспортного средства. При этом воздух в шине 2 нагревается и передает тепловую энергию через обод 1 и шину 2 во внешнюю среду.
При сжатии нижней части шины 2 с большой скоростью, соответствующей зарезонансным частотам, клапан 5 клапанно-дроссельных узлов 4 практически блокируются за счет их инерционности. Перетекание воздуха через дросселирующие отверстия 6 клапанно-дроссельных узлов 4 уменьшается, что обеспечивает повышение виброзащитных свойств колеса, уменьшение тепловыделения в шине и потерь на качение.
Вследствие того, что при сжатии нижней части шины 2 воздух из кольцевой рабочей полости Б перетекает в полость эластичной оболочки А через клапан 5 и дросселирующие отверстия 6 клапанно-дроссельных узлов 4 с небольшим сопротивлением, а при восстановлении шины 2 воздух перетекает обратно через дросселирующие отверстия 6 клапанно-дроссельных узлов 4 с большим сопротивлением, при периодических колебаниях среднее давление воздуха в кольцевой рабочей камере шины Б уменьшается, а статическая деформация нижней части шины несколько увеличивается. Это автоматически увеличивает эффективность демпфирования и стабильность контакта колеса с дорогой.
Предлагаемая конструкция колеса транспортного средства с эластичной оболочкой с симметричным расположением клапанно-дроссельных узлов, отсутствием дополнительных внутренних гасителей колебаний приводит к тому, что центр тяжести эластичной оболочки совпадает с осью вращения колеса, обеспечивается равномерное распределение массы по объему колеса, что при работе значительно снижает динамический дисбаланс колеса, повышает долговечность работы подшипников качения в узлах ходовой части транспортного средства при сохранении одновременно повышенных виброзащитных свойств колеса. Также эластичная оболочка имеет простую однокамерную конструкцию без дополнительных полостей под размещение в них гасителей колебаний, что обеспечивает технологичность ее изготовления.