КОЛЕСО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
VEHICLE WHEEL

Изобретение относится к области транспортного машиностроения (колесной промышленности) и может быть использована при разработке и изготовлении ободьев для бескамерных пневматических шин с регулируемым давлением высокой проходимости.
Известны ободья для бескамерных пневматических шин с регулируемым давлением, состоящее из двух полуободьев и соединенные шпильками и гайками (болтами). Такая конструкция работает при осевом поджатии бортов шины к закраинам обода за счет установленным между бортами распорным кольцом (1, 2).
Поэтому закраины обода в таких конструкциях выполняются усиленными и высокими, что существенно увеличивает массу всего транспортного колеса.
Однако при снижении внутреннего давления в шине, последняя вместе с распорным кольцом может проворачивается относительно обода.
Это может происходить при недостаточных осевых усилиях поджима двух бортов шин к закраинам обода. Распорное кольцо может выполняться металлическим, из резинокордного или полимерного материалов.
При отклонениях геометрических размеров и даже жесткостных свойств распорного кольца, бортов шины, изменяются значения минимальных осевых усилий при монтаже шины на обод, обеспечивающих необходимую герметичность и передачу крутящего момента от обода к шине при любых значениях внутреннего давления в шине.
В каждом таком комплекте (шина, обод, распорное кольцо) требуется свое распорное усилие!
Для облегчения проведения монтажно-демонтажных работ борта шин с распорным кольцом выполняются практически без радиального натяга (шины) бортов на посадочные полки обода.
Посадочные полки ободьев выполняются с углом наклона 0, 5, 15 град.
Известно также колесо транспортного средства в котором для движения по бездорожью, крутым склонам, с резкими поворотами и т.п. с целью снижения вероятности соскакивания бортов шины с наклонных посадочных полок обода на последних выполняются на определенном расстоянии от закраин обода окружные приливы, гребни, хампы с различными геометрическими профилями (конфигурации) и размерами (3, 4, 5).
Хампы могут располагаться не только на одной наклонной посадочной полке обода (внешней или внутренней стороне колеса транспортного средства), но и одновременно на двух наклонных посадочных полках обода.
При этом на каждой наклонной посадочной полке одного обода хампы могут выполняться с различными геометрическими размерами.
Борта пневматической шины с бортовыми кольцами в собранном транспортном колесе должны располагаются в зоне между закраинами обода и хампами.
Также для повышения надежности обеспечения передачи крутящего момента от обода к пневматической шине на внутренних сторонах наклонных конических посадочных полок обода по окружности могут выполняться накатки в виде осевых или перекрещивающихся рисок. Риски могут выполняться с различными геометрическими размерами.
Очевидно, что при монтаже транспортного колеса наиболее удобно применение ободьев с хампами, в случае увеличения наклона посадочных полок обода с 0 до 15 град.
При наклоне посадочной полки обода 15 град, основание борта шины выполняется с углом наклона 13-15 град., что значительно снижает силы трения (сопротивление) при перемещении борта шины через хамп до полной посадки борта шины на обод.
Кроме того, следует отметить, что в случае применения наклонных посадочных полок обода с углом наклона 15 град., высота закраин обода может выполняться минимальной в сравнении с идентичным по назначению ободом.
Шина удерживается на посадочной полке обода за счет бортовых колец, обеспечивающих гарантированный натяг определяющийся разностью диаметров основания борта, внутренних диаметров бортовых колец и наружным диаметром наклонной посадочной полки обода.
Профиль основания борта шины, геометрические размеры, конструкции бортовых колец и их количество, статические и динамические запасы прочности элементов шины определяются назначением шины и гарантированной надежной посадкой шины на обод для обеспечения герметичности и передачи внешних нагрузок (крутящий, тормозной и др.) от обода к шине при различных значениях внутреннего давления в шине.
При рассмотрении напряженно-деформированного состояния такого вида сопряжения (борт шины и посадочная полка обода) значительная часть усилий от бортов шины передаваемых на закраину обода распределяется по наклонной посадочной полке обода (7).
Все это позволяет уменьшить Бестранспортного колеса.
Пневматическая шина состоит из протектора, брекера, каркаса и бортов с бортовыми кольцами. Количество бортовых колец, их конструкции, составляющие материалы и их свойства определяются назначениями шин. Обычно борт шины содержит 1 (один) или 2 (два) бортовых кольца, выполненных из стальной проволоки диаметрами от 0.9 до 2 мм.
Следует отметить, что бортовые кольца могут изготавливаться как из металлических стальных проволок, так и из стальных пластин (лент), полимерных и иных материалов с высокими механическими показателями прочности с различными поперечными сечениями компонентов.
При эксплуатации пневматических шин регулируемого давления, для обеспечения высокой проходимости транспортных средств часто снижают внутреннее давление в шинах, тем самым увеличивая радиальный прогиб шины и площадь контакта протектора шины с дорогой, что обеспечивает снижение контактного давления и увеличение тягового усилия.
Следует отметить, что в этом случае появляются дополнительные изгибные напряжения стремящиеся сдвинуть борт шины с наклонной посадочной полки обода.
При этом также уменьшаются "кажущиеся" изгибные жесткости шины в зоне протектора, боковин, бортов.
При движении транспортного средства по склонам, поворотам и т.п. в таком положении резко увеличивается подвижность (снижается каркасность) всех силовых элементов (слои брекера, каркаса, бортов) шины и вероятность соскакивания борта шины с посадочной полки обода.
Понятно, что с увеличением геометрических размеров хампов (увеличение высоты) повышается надежность крепления бортов шины на ободе. Однако при этом существенно усложняется проведение монтажно-демонтажных работ и их качество (в частности, механические повреждения бортов шин), особенно в полевых условиях.
И даже это не всегда позволяет полностью исключить сползание бортов шин с наклонных посадочных полок обода.
Цель изобретения - повышение безопасности движения, путем повышения надежности посадки шины на обод за счет исключения соскакивания бортов шины с наклонных посадочных полок обода и проворачивания шины на ободе при движении по бездорожью и снижении внутреннего давления в шине.
Указанная цель достигается тем, что на внутренних поверхностях наклонных конических посадочных полок обода в местах расположения хампов или носков борта шин по окружности имеются по 2 (два) и более специальных дополнительных фиксирующих устройства в виде выдвигающихся внутрь колеса штифтов, которые устанавливаются с наружной стороны обода, с возможностью регулирования высоты выдвигания штифтов не менее, чем до середины высоты ближайшего к ним бортового кольца шины, но не более высоты закраины обода.
Предлагаемое техническое решение работает следующим образом.
При монтаже шины на обод дополнительные устройства в виде подвижных штифтов убираются "за под лицо" поверхности хампов или внутренней стороны наклонных посадочных полок обода.
После установки бортов шин на наклонные посадочные полки обода дополнительные фиксирующие устройства выдвигаются во внутрь колеса до высоты середины ближайшего бортового кольца. Таких дополнительных фиксирующих устройств расположенных равномерно по периметру окружности должно быть по крайней мере не менее 2 (двух).
В случае шин малой грузоподъемности и соответственно с меньшим количеством проволок в бортовых кольцах, соответственно с более низкой изгибной жесткостью бортовых зон необходимо устанавливать большее число дополнительных фиксирующих элементов в виде штифтов, для обеспечения надежности посадки бортов такого класса шин.
Предельная высота выдвигаемых штифтов определяется высотой закраин обода. Это обуславливается тем, что при полной потере внутреннего давления в шине колесо транспортного средства под радиальной нагрузкой полностью сядет на закраины обода и в этом случае при большей высоте штифтов последние могут деформировать и преждевременно разрушить шину в местах их соприкосновения.
Штифты могут выдвигаться как механическим способом (вкручиванием по резьбе), так и пневматическим или гидравлическим приводом.
На фиг. 1 представлено колесо транспортного средства с ободом (1) включающим в себя хампы (2), посадочные наклонные (конические) полки (3), закраины (4) и установленной на нем пневматической шиной, состоящей из протектора (5), брекера (6), каркаса (7), бортов (8), носками бортов (8а) и с бортовыми кольцами (9, 10).
От осевой линии (схематично) слева показан вариант исполнения пневматической шины с одним бортовым кольцом в борте и справа от осевой линии показан вариант исполнения шины с двумя бортовыми кольцами в борте шины.
На фиг. 2 показана наклонная посадочная полка обода (3) с хампом (2), закраиной (4) и бортовые кольца (9, 10). Дополнительное фиксирующее устройство (11), в виде выдвигающегося винта (как частный вариант исполнения) с потайной головкой под четырех (шестигранник) (12).
H1 - высота выдвижения фиксирующего устройства (11) определяемая высотой середины ближайшего бортового кольца шины.
Н2 - максимальная высота выдвижения фиксирующего устройства (11), определяемая высотой закраины обода.
Дополнительные фиксирующие устройства (11) расположены по окружности. Минимальное число фиксирующих устройств 2 (два). Однако в зависимости от величины изгибной жесткости бортов шины и бортовых колец число фиксирующих устройств может быть увеличено. Дополнительные фиксирующие устройства могут располагаться как на одной наклонной посадочной полке обода, так и сразу на двух наклонных посадочных полках обода.
При проведении монтажно - демонтажных работ с шиной дополнительные фиксирующие устройства (11) находятся "заподлицо" с хампами (2) или с наклонными посадочными полками обода (3). После установки (посадки) бортов шины на наклонные посадочные полки обода фиксирующие устройства выдвигаются во внутреннюю полость шины на высоту (Н1) не менее высоты середины ближайшего бортового кольца, но не более высоты (Н2) закраины обода. При демонтаже шины с обода дополнительное фиксирующее устройство выдвигается наружу колеса (обода).
На фиг. 3 представлен вариант исполнения дополнительного фиксирующего устройства.
Хамп (2), посадочная наклонная полка обода (3), дополнительное фиксирующее устройство (11) с потайной головкой (12) имеющей наружную резьбу. Специальная гайка (13) с внутренней резьбой соответствующей внешней резьбе на потайной головке фиксирующего устройства. Гайка может привариваться к наружной стороне наклонной посадочной полке обода. Высота специальной гайки определяется исходя из высоты расположения середины ближайшего бортового кольца борта шины. При убирания (отвинчивания) фиксирующего устройства (проведение монтажно-демонтажных работ) потайная головка (12) не должна выступать за габариты (толщину, высоту)) специальной гайки (13). Пробка (крышка) (14) для защиты резьбового соединения фиксирующего устройства от грязи и влаги. Для обеспечения герметичности в колесе при подкачки шины внутренним давлением, на торцевой стороне потайной головки (12) фиксирующего устройства устанавливается уплотнительное кольцо (15), которое поджимается при выдвижении штифтов.
Литература:
1. Бидерман В.Л. Автомобильные шины, М. 1963.
2. http://lada-vesta.com.ru/razn/shiny-regul-davlenie.html
3. ГОСТ ИСО 4209-2-2006 Шины и ободья для грузовых автомобилей и автобусов (метрические серии). Часть 2. Ободья
4. https://www.drive2.com/o/QLTWheels/forum/10383168
5. https://www.drive2.com/l/453285214496489572/
6. ГОСТ 12715-95 Шины повышенной проходимости и ободья. Часть 2. Нагрузки и внутренние давления
7. Балабин И.В., Веселое И.В., Каспаров А.А., Чабунин ИХ. Исследования и разработка рационального профиля обода для шин регулируемого давления. 28 международный симпозиум. Проблемы шин, РТИ и эластомерных композитов, М., 2018 г.