КОЛЕСО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Полезная модель относится к колесам с пневматическими шинами, предназначенными для колесных тракторов, комбайнов, экскаваторов и других транспортных средств без подвески.
Известно колесо транспортного средства (патент РФ №2108240, кл. В60С 17/00, опубл. 1998 г.), содержащее обод и пневматическую шину, в полости которой установлена с кольцевыми 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, центр тяжести эластичной оболочки расположен ниже оси вращения колеса, причем тор усечен в нижней части и опирается на обод с возможностью осевого вращения, а объем кольцевой рабочей полости меньше объема внутренней эластичной оболочки.
Данное колесо имеет низкий технический уровень, обусловленный низкой надежностью вследствие большой вероятности захвата эластичной оболочки, особенно в случае резкого торможения транспортного средства при движении на гору или с горы, вследствие поворота эластичной оболочки относительно транспортного средства на большой угол, а также невозможностью установки эластичной оболочки в колесе, имеющем неразборный обод, более широко используемый на транспортных средствах, чем разборный обод.
Наиболее близким к предлагаемому из известных технических решений является колесо транспортного средства (патент РФ №2544065, кл. В60С 17/00, В60С 17/01, опубл. 2015 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, причем тор усечен в нижней части и опирается на обод с возможностью осевого вращения, объем кольцевой рабочей полости меньше объема эластичной оболочки, а центр тяжести эластичной оболочки расположен ниже оси вращения колеса, причем эластичная оболочка в нижней части выполнена разъемной с возможностью соединения с помощью замка, причем на эластичной оболочке установлен, по крайней мере, один металлический элемент, взаимодействующий с магнитом, установленным на транспортном средстве. Причем металлический элемент выполнен в виде ролика.
Данное колесо имеет низкий технический уровень, обусловленный сложностью конструкции вследствие необходимости, установки на транспортном средстве на небольшом расстоянии от боковой поверхности шины мощного магнита, который взаимодействует через боковину шины с установленным на эластичной оболочке металлическим элементом, выполненным в виде ролика.
В этой связи важнейшей задачей является создание новой, более простой конструкции колеса транспортного средства, обеспечивающей устойчивое удержание невращающейся относительно транспортного средства эластичной оболочки внутри шины усеченной частью вниз без использования магнита, устанавливаемого на транспортном средстве.
Техническим результатом предлагаемого колеса транспортного средства является повышение эффективности демпфирования вертикальных колебаний колеса на шине.
Указанный технический результат достигается тем, что колесо транспортного средства, 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, причем тор усечен в нижней части и опирается на обод с возможностью осевого вращения, объем кольцевой рабочей полости меньше объема эластичной оболочки, а центр тяжести эластичной оболочки расположен ниже оси вращения колеса, эластичная оболочка в нижней части выполнена разъемной с возможностью соединения с помощью замка, причем 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, а их рабочая поверхность выполнена в виде части тора и имеет покрытие с низким коэффициентом трения.
Существенным отличием заявляемого колеса является то, что в нем за счет трения в осях двуплечих рычагов обеспечивается повышение эффективности демпфирования вертикальных колебаний колеса на шине.
Вследствие того, что 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, при нагружении колеса силой веса транспортного средства, подпружиненные ролики, взаимодействуют с деформированными боковинами шины, обеспечивая удержание эластичной оболочки усеченной частью вниз и повышение эффективности демпфирования вертикальных колебаний колеса на шине за счет трения в осях двуплечих рычагов.
Таким образом, указанная совокупность признаков обеспечивает повышение эффективности демпфирования вертикальных колебаний колеса на шине.
На фиг. 1 изображено предлагаемое колесо транспортного средства, продольный разрез; на фиг. 2 - то же; поперечный разрез; на фиг. 3-разрез А-А на фиг. 1.
Колесо транспортного средства (фиг. 1 и 2) содержит обод 1 и пневматическую шину 2, в полости которой установлена с кольцевым зазором охватывающая обод 1 эластичная оболочка 3, выполненная в виде полого тора, усеченного в нижней части 4 для обеспечения возможности деформации нижней части шины. Эластичная оболочка 3 опирается на обод 1 с возможностью вращения относительно оси вращения колеса посредством закрепленных на ней роликов 5, снижающих трение эластичной оболочки 3 об обод 1. Эластичная оболочка 3 разделяет полость шины на две полости: А - полость оболочки 3 и Б - кольцевая рабочая полость шины 2. Центр тяжести эластичной оболочки 3 расположен несколько ниже оси вращения колеса, что обеспечивает ей после монтажа в шине 2 самоустановку нижней частью 4 вниз. Эластичная оболочка 3 в нижней части 4 выполнена разъемной и имеет замок 6, что облегчает ее установку шину 2 и обеспечивает возможность ее установки в колесо с неразъемным ободом. Эластичная оболочка 3 в нижней части 4 имеет клапаны с дросселирующими отверстиями 7 (фиг. 1, 3), через которые сообщаются полости А и Б. На усеченной нижней части 4 эластичной оболочки 3 закреплены две вертикальные оси 8, на которых установлены двуплечие рычаги 9, имеющие на одном конце по ролику 10, а между другими их концами установлена пружина растяжения 11, поджимающая ролики к боковым стенкам шины, причем оси роликов 10 расположены в вертикальной плоскости, проходящей через ось колеса. Для уменьшения трения роликов 10 о шину их рабочая поверхность выполнена в виде части тора имеет покрытие с низким коэффициентом трения.
Предлагаемое колесо транспортного средства работает следующим образом.
Шина 2 одним бортом монтируется на обод 1, в нее вставляется эластичная оболочка 3 с открытым замком 6, который после установки эластичной оболочки 3 на обод 1 закрывается, после чего второй борт шины 2 заправляется в обод 1. В шину 2 закачивают воздух до нормативного давления и балансируют колесо на станке. При балансировке колесо вращается, а эластичная оболочка 3 не вращается, поскольку ее центр масс смещен относительно оси вращения колеса к усеченной нижней части 4.
При установке колеса на транспортное средство эластичная оболочка 3 самоустанавливается в рабочее положение - нижней частью 4 вниз. При приложении к колесу силы веса транспортного средства шина деформируется, и ролики 10 заходят в деформированные боковины шины. При этом пружина растяжения 11 поворачивает двуплечие рычаги 9 относительно осей 8 и обеспечивают устойчивое удержание эластичной оболочки 3 усеченной частью параллельно поверхности дороги, поскольку при отклонении от этого положения ролики 10 переходят в зону меньшей деформации боковин шины и пружина 11 растягивается.
При прямолинейном качении колеса по ровной дороге коэффициент сопротивления качения колеса с эластичной оболочкой незначительно увеличивается, за счет небольшого трения в роликах 5 и 10, а также воздуха в кольцевом зазоре между внутренней поверхностью шины и наружной поверхностью эластичной оболочки. При этом деформация нижней части шины 2 постоянна, объем кольцевой рабочей полости шины Б не изменяется и воздух не перетекает через клапаны и дросселирующие отверстия 7, а двуплечие рычаги 9 не поворачиваются относительно осей 8.
При разгоне и торможении транспортного средства на эластичную оболочку 3 действует момент, создаваемый силой инерции, относительно оси вращения колеса вследствие того, что ее центр масс несколько смещен вниз. Но эластичная оболочка 3 сохраняет свое устойчивое положение нижней частью 4 вниз вследствие того, что при повороте эластичной оболочки 3 и роликов 10 относительно места максимальной деформации боковин шины 2 пружина растяжения 11 дополнительно растягивается и на роликах 10 возникают силы, создающие восстанавливающий момент, уравновешивающий момент от действия сил инерции. Прерывистое торможение может вызвать колебания эластичной оболочки 3, но они гасятся силой трения между двуплечими рычагами 9 и осями 8.
При движении транспортного средства по неровной дороге нижняя часть шины 2 деформируется, сжимается и разжимается. При сжатии нижней части шины 2 объем кольцевой рабочей полости шины Б уменьшается и воздух из нее перетекает через клапаны и дросселирующие отверстия 7 в полость А эластичной оболочки 3 с небольшим сопротивлением. При уменьшении деформации шины 2 объем ее кольцевой рабочей полости Б увеличивается, давление воздуха в ней понижается, вследствие чего воздух перетекает из полости А в полость Б через только дросселирующие отверстия 7 с большим сопротивлением, что демпфирует колебания транспортного средства на шине. При этом энергия колебаний переходит в тепловую энергию, воздух в шине нагревается и передает тепловую энергию через обод 1 и шину 2 во внешнюю среду. Энергия колебаний дополнительно гасится силой трения между двуплечими рычагами 9 и осями 8, которая возникает вследствие действия предварительно растянутой пружины растяжения 11, что повышает эффективность демпфирования вертикальных колебаний колеса на шине.
При проколе шины 2 воздух из нее выходит, деформация нижней части шины 2 увеличивается и она "захватывает", т.е. начинает вращать эластичную оболочку 3, из которой воздух выходит только через дросселирующие отверстия 7, что дает возможность колесу некоторое время воспринимать нагрузку.
Таким образом, достигнут технический результат предлагаемого колеса транспортного средства, состоящий в повышении эффективности демпфирования вертикальных колебаний колеса на шине, за счет трения в осях, установленных на нижней части эластичной оболочки на двух двуплечих рычагов с подпружиненными роликами, взаимодействующими с деформированными боковинами шины. Такая конструкция обеспечивает устойчивое положение эластичной оболочки усеченной нижней частью параллельно опорной поверхности колеса, а также повышение плавности и скорости движения транспортного средства.