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 на полезную модель РФ № 179292, кл. B60C 17/00, 17/01, опубл. 2018 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, сообщающуюся с внутренней полостью эластичной оболочки через клапаны и дросселирующие отверстия, при этом тор усечен в нижней части и опирается на обод с возможностью осевого вращения, объем кольцевой рабочей полости меньше объема эластичной оболочки, центр тяжести эластичной оболочки расположен ниже оси вращения колеса, эластичная оболочка в нижней части выполнена разъемной с возможностью соединения с помощью замка, на нижней усеченной части эластичной оболочки закреплены две вертикальные оси, на которых установлены двуплечие рычаги, имеющие на одном конце по ролику, а между другими их концами установлена пружина растяжения, поджимающая ролики к боковым стенкам шины, причем оси роликов расположены в вертикальной плоскости, проходящей через ось колеса. В этом колесе ролики, установленные на двуплечих рычагах, под действием пружины растяжения обеспечивают устойчивое удержание невращающейся относительно транспортного средства эластичной оболочки внутри шины усеченной частью вниз, а сообщение кольцевой рабочей полости и внутренней полости эластичной оболочки через клапаны и дросселирующие отверстия приводит к воздушному демпфированию вертикальных колебаний транспортного средства на пневматических шинах.
Недостатком данного колеса является относительно слабое воздушное демпфирование, обусловленное тем, что при деформации нижней части шины в основном меняется ее форма, а давление в ней даже при полном смятии шины до обода увеличивается незначительно (не более 0,1 - 0,2 бар). В результате перепад давлений на дросселирующих отверстиях при обычных небольших деформациях шины на ходе отбоя будет очень малым, что не обеспечит требуемого гашения вертикальных колебаний колеса на шине, тем самым ухудшая плавность хода безрессорного транспортного средства.
Наиболее близким к предлагаемому из известных технических решений является колесо транспортного средства (патент РФ № 191831, кл. B60C 9/18 опубл. 2019 г.), содержащее обод, пневматическую шину, эластичную оболочку, толкатели, 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 с полой ступицей, снаружи которой установлены подшипники, обеспечивающие вращение ступицы вместе с ободом и пневматической шиной относительно корпуса транспортного средства, а внутри ступицы выполнена полость, сообщающаяся с внутренней полостью резинокордной оболочки через клапан с дросселирующим отверстием, который открыт на ходе сжатия пневматической шины, причем пневматическая шина заправлена воздухом под давлением в 1,5 раза ниже стандартного значения, а внутренняя полость резинокордной оболочки и полость ступицы заправлены воздухом под давлением, необходимым для компенсации недостающего усилия со стороны пневматической шины.
Недостатком данного колеса является относительно слабое воздушное демпфирование, обусловленное тем, что при деформации резинокордной оболочки толкателями происходит незначительное изменение ее объема, вследствие чего перепад давлений на дросселирующем отверстии на ходе отбоя будет незначительным, что не обеспечивает требуемого гашения вертикальных колебаний колеса на шине, тем самым ухудшая плавность хода безрессорного транспортного средства.
В этой связи важнейшей задачей является создание новой конструкции колеса транспортного средства, обеспечивающей повышение его демпфирующих свойств.
Техническим результатом заявленной полезной модели является повышение плавности хода безрессорного транспортного средства.
Указанный технический результат достигается тем, что в колесе транспортного средства, содержащем обод, пневматическую шину, установленную на обод и образующую с ним полость шины, заправленную воздухом под давлением в 1,5 раза ниже стандартного значения, эластичную оболочку, выполненную в виде резинокордной оболочки рукавного типа, установленной по оси колеса внутри обода и заправленной воздухом под давлением в 2 раза выше давления в шине, втулки, радиально и равномерно закрепленные в ободе, толкатели, одни концы которых упруго соединены с внутренней поверхностью пневматической шины, а другие концы выполнены в виде цилиндрических поршней, установленных с возможностью осевого перемещения во втулках и взаимодействующих с наружной поверхностью резинокордной оболочки, и клапан с дросселирующим отверстием, в поршне каждого толкателя выполнены осевой канал, соединенный с полостью шины через косые отверстия в средней части толкателя, и радиальные отверстия, соединенные с осевым каналом и с кольцевой конусообразной полостью, которая образуется наружной поверхностью резинокордной оболочки, внутренней поверхностью обода и цилиндрической частью поршня каждого толкателя в момент его перемещения вверх при деформации нижней части шины под действием вертикальной нагрузки и вертикальных колебаний оси колеса, а в осевом канале каждого поршня установлен клапан с дросселирующим отверстием, который сообщает полость шины с кольцевой конусообразной полостью на ходе сжатия шины.
Указанная полезная модель характеризуется тем, что в поршне каждого толкателя выполнены осевой канал, соединенный с полостью шины через косые отверстия в средней части толкателя, и радиальные отверстия, соединенные с осевым каналом и с кольцевой конусообразной полостью, которая образуется наружной поверхностью резинокордной оболочки, внутренней поверхностью обода и цилиндрической частью поршня каждого толкателя в момент его перемещения вверх при деформации нижней части шины под действием вертикальной нагрузки и вертикальных колебаний оси колеса, а в осевом канале каждого поршня установлен клапан с дросселирующим отверстием, который сообщает полость шины с кольцевой конусообразной полостью на ходе сжатия шины. При этом за счет значительного увеличения перепада давлений на дросселирующем отверстии, сообщающем полость шины с кольцевой конусообразной полостью, объем которой может существенно уменьшаться на ходе отбоя шины, обеспечивается повышение демпфирующих свойств колеса и, как результат, повышение плавности хода.
Таким образом, указанная совокупность признаков обеспечивает повышение плавности хода безрессорного транспортного средства.
На фиг. 1 изображено предлагаемое колесо транспортного средства, продольный разрез; на фиг. 2 - то же, поперечный разрез, на фиг. 3 показан толкатель, разрез А-А.
Колесо транспортного средства (фиг. 1 и 2) содержит обод 1 и пневматическую шину 2 с внутренней полостью 3, внутри которой радиально установлены толкатели 4, одни концы которых упруго соединены с внутренней поверхностью пневматической шины 2, а другие концы выполнены в виде цилиндрических поршней, которые установлены с возможностью осевого перемещения во втулках 5, закрепленных радиально и равномерно в ободе 1. Толкатели 4 взаимодействуют с наружной поверхностью эластичной оболочки, выполненной в виде резинокордной оболочки 6 рукавного типа, которая установлена по оси колеса внутри обода 1 и образует с его левым и правым торцами внутреннюю полость 7. При перемещении нижнего толкателя 4 вверх он образует с ободом 1 и резинокордной оболочкой 6 конусообразную полость 8.
На одном из торцов обода 1 (фиг. 2) имеется фланец 9 с отверстиями 10 для крепления колеса к ступице транспортного средства. Внутренняя полость 3 пневматической шины 2 заправлена воздухом под давлением в 1,5 раза ниже стандартного значения, а внутренняя полость 7 резинокордной оболочки 6 заправлена воздухом под давлением в 2 раза выше, чем в полости пневматической шины 2, необходимым для компенсации недостающего усилия со стороны пневматической шины 2 при качении колеса.
Внутри каждого толкателя 4 выполнены осевой канал 11, соединенный с полостью 3 пневматической шины 2 через косые отверстия 12 в средней части толкателя 4, и радиальные отверстия 13, соединенные с осевым каналом 11 и с кольцевой конусообразной полостью 8. В осевом канале 11 каждого толкателя 4 установлен клапан 14 с дросселирующим отверстием 15, который сообщает внутреннюю полость 3 с кольцевой конусообразной полостью 8 на ходе сжатия пневматической шины 2.
Заправка сжатым воздухом внутренней полости 3 пневматической шины 2 осуществляется через вентиль 16, а внутренней полости 7 резинокордной оболочки 6 - через вентиль 17.
Предлагаемое колесо транспортного средства работает следующим образом.
При нагружении статической нагрузкой колеса, установленного на ступице транспортного средства с помощью фланца 9 с отверстиями 10, пневматическая шина 2, внутренняя полость 3 которой заправлена сжатым воздухом через вентиль 16, при контакте колеса с опорной поверхностью дороги деформируется, а объем ее внутренней полости 3 немного уменьшается, что приводит к небольшому увеличению давления в полости 3, компенсирующего часть статической нагрузки на колесо. При этом толкатели 4, расположенные в нижней части шины 2 и воспринимающие оставшуюся часть статической нагрузки, перемещаются по своей оси вверх во втулках 5 обода 1 и деформируют резинокордную оболочку 6, внутренняя полость 7 которой заправлена через вентиль 17 сжатым воздухом под более высоким давлением, чем давление во внутренней полости 3. При движении нижних толкателей 4 вверх между полостями 3 и 7 и резинокордной оболочкой 6 образуется конусообразная полость 8, в которую свободно поступает воздух из внутренней полости 3 пневматической шины 2 через радиальные отверстия 13, открытый клапан 14 с дросселирующим отверстием 15, осевой канал 11 и косые отверстия 12 в толкателе 4. Остальные толкатели 4, соединенные с пневматической шиной 2, не находящейся в контакте с дорогой, под действием давления в полости 7 резинокордной оболочки 6 остаются выдвинутыми радиально от оси колеса, т.е. в своем крайнем положении.
При качении колеса по ровной дороге и отсутствии вертикальных колебаний деформация нижней части шины 2 остается практически постоянной и внутренний объем полости 3 шины 2 не меняется. При этом толкатели 4, расположенные в нижней части, под действием статической нагрузки на колесо попеременно перемещаются вверх к оси колеса по своим направляющим втулкам 5, деформируя резинокордную оболочку 6 и образуя конусообразные полости 8, в которые свободно поступает воздух из внутренней полости 3 пневматической шины 2 через открытый клапан 14 с дросселирующим отверстием 15. Когда с толкателей 4 при вращении колеса снимается нагрузка с нижней части шины 2, уже не контактирующей с дорогой, то они перемещаются в исходное крайнее положение под действием давления в полости 7 резинокордной оболочки 6. Воздух из полости 8 через радиальные отверстия 13, дросселирующее отверстие 15 закрытого клапана 14, осевой канал 11 и косые отверстия 12 в толкателе 4 перетекает во внутреннюю полость 3 шины 2. При этом упругая характеристика колеса остается мягкой, а дросселирование воздуха между полостями 3 и 8 обеспечивает гашение радиальных колебаний толкателей 4. В результате эксплуатационные характеристики коэффициента сопротивления качению колеса остаются практически неизменными.
При качении колеса по неровной дороге и (или) возникновении колебаний транспортного средства деформация шины 2 и перемещения нижних толкателей 4 резко увеличиваются, что увеличивает изменение объема полости 8 и перепад давлений на дросселирующем отверстии 15 на ходе отбоя. При этом, чем больше изменения деформации шины 2 и хода нижних толкателей 4, тем выше эффективность воздушного демпфирования. В результате обеспечивается резкое увеличение жесткости упругой характеристики колеса на ходе отбоя, что приводит к эффективному гашению вертикальных колебаний колеса вместе с транспортным средством. Образующееся при дросселировании тепло идет на нагрев всего внутреннего объема воздуха в колесе, который передается шине 2 и металлическим стенкам обода 1 и постепенно рассеивается в окружающую среду.
При проколе пневматической шины 2 воздух из внутренней полости 3 выходит в атмосферу, деформация нижней части шины 2 увеличивается и толкатели 4 начинают сильнее нагружать резинокордную оболочку 6, что приводит к увеличению ее деформации и повышению давления в ее внутренней полости 7. За счет этого повышенного внутреннего давления при качении колеса с проколотой шиной 2 толкатели 4 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 упругих и демпфирующих свойств колеса, обеспечиваемых за счет упругой деформации резинокордной оболочки 6 и перетекания воздуха между полостями 3 и 8 через радиальные отверстия 13, клапан 14 с дросселирующим отверстием 15, осевой канал 11 и косые отверстия 12 в толкателе 4.
Таким образом, достигается заявленный технический результат предлагаемой полезной модели, состоящий в повышении плавности хода и скорости движения безрессорного транспортного средства.