КОЛЕСО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Полезная модель относится к колесам с пневматическими шинами и встроенными упругими элементами и амортизаторами для бесподвесочных машин.
Известно колесо транспортного средства, содержащее ступицу, обод с пневматической шиной и подпружиненный рычаг с опорными катками на конце, установленными внутри шины. Обод выполнен разъемным в виде левого и правого дисков, соединенных между собой с помощью бортовой передачи, включающей колесный редуктор, в корпусе которого на полой неподвижной ступице коаксиально установлен наружный вал, выполненный в виде трубы и соединенный левым концом с правым диском, внутри полой неподвижной ступицы установлен внутренний вал, соединенный левым концом с левым диском, на правом конце внутреннего вала закреплено правое зубчатое колесо, на правом конце наружного вала закреплено левое зубчатое колесо, соединенное с правым зубчатым колесом посредством двух паразитных шестерен, закрепленных на входном валу, соединенном с приводом вращения колеса. На левом конце неподвижной ступицы в плоскости вращения колеса закреплена проушина, в которой установлен подпружиненный рычаг с двумя опорными катками на конце, контактирующими в нижней части с внутренней поверхностью пневматической шины, установленной своими бортами на левом и правом дисках, причем в средней части рычага установлена пружина с размещенным внутри нее гидравлическим амортизатором, нижние концы которых соединены со средней частью рычага, а верхние концы соединены со средней частью проушины, на которой закреплен буфер максимального хода опорных катков вверх (патент РФ № 2711771, кл. B60B 9/06, опубл. 2020 г.).
Недостатком данного колеса является высокая сложность конструкции, в том числе из-за размещения элементов пружинной подвески с опорными катками внутри шины, что снижает надежность колеса и существенно усложняет монтаж и обслуживание элементов встроенной в шину пружинной подвески. При деформации шины пружинная подвеска обеспечивает практически линейную упругую характеристику, так как угол между подпружиненным рычагом и осью пружины меньше 90°. Это приводит к увеличению суммарной радиальной жесткости колеса, что ограничивает плавность хода транспортного средства.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является колесо транспортного средства, содержащее ступицу, обод с пневматической шиной, заправленной сжатым воздухом под давлением ниже стандартного значения, бесконечную резинокордную ленту с наружными грунтозацепами, установленную снаружи шины и образующую с ней выступающий в сторону неподвижной части ступицы боковой бурт, с внутренней поверхностью которого в нижней части колеса контактирует опорный каток, установленный на нижнем конце продольного рычага, установленного в левой проушине балки, расположенной сбоку шины и закрепленной своей средней частью за неподвижную часть ступицы перпендикулярно оси вращения колеса. Между нижним концом продольного рычага и правой проушиной балки под углом 120÷150° установлена цилиндрическая пружина сжатия с размещенным внутри нее гидравлическим амортизатором, а в средней части балки установлен буфер максимального хода сжатия, взаимодействующий с нижним концом продольного рычага (патент РФ № 2770032, кл. B60B 9/06, опубл. 2022 г.).
Недостатком данного колеса является относительно высокая сложность конструкции встроенной с наружи колеса пружинно-гидравлической подвески, что усложняет конструкцию колеса в целом, ухудшает его компоновку и увеличивает вес.
Задачей является создание конструкции колеса транспортного средства со встроенной пневматической рессорой, обеспечивающей повышение демпфирующих свойств колеса.
Техническим результатом заявленной полезной модели является улучшение плавности хода при передвижении транспортного средства.
Указанный технический результат достигается тем, что в колесе транспортного средства, содержащем ступицу, обод с пневматической шиной, заправленной сжатым воздухом под давлением ниже стандартного значения, бесконечную резинокордную ленту с наружными грунтозацепами, плотно установленную снаружи шины и образующую с ней выступающий в сторону неподвижной части ступицы боковой бурт, с внутренней поверхностью которого в нижней части колеса контактирует опорный каток, установленный на нижнем конце продольного рычага, а колесо снабжено пневматической рессорой, включающей резинокордную оболочку рукавного типа, верхнюю крышку и профильный полый поршень, образующие надпоршневую полость, сообщенную с полостью поршня через дроссель с обратным клапаном, закрытым на ходе сжатия, при этом верхняя крышка установлена снизу неподвижной части ступицы, поршень установлен на нижнем конце продольного рычага, верхний конец которого установлен в проушине, закрепленной на шасси транспортного средства, а пневматическая рессора заправлена воздухом под давлением, обеспечивающим дополнительную силу, компенсирующую нагрузку на колесо, связанную с понижением до 50 % заправочного давления в шине по сравнению со стандартным значением.
Благодаря тому, что пневматическая рессора колеса включает резинокордную оболочку рукавного типа с верхней крышкой и профильным полым поршнем, образующих надпоршневую полость, сообщенную с полостью поршня, обеспечивается получение S-образной упругой характеристики с мягким участком в зоне статического положения, что снижает собственную частоту колебаний и повышает плавность хода транспортного средства.
Вследствие того, что в пневматической рессоре надпоршневая полость сообщена с полостью поршня через дроссель с обратным клапаном, закрытым на ходе сжатия, обеспечивается воздушное демпфирование колебаний, что улучшает гашение колебаний и плавность хода транспортного средства.
Благодаря тому, что пневматическая рессора заправлена воздухом под давлением, обеспечивающим дополнительную силу, компенсирующую нагрузку на колесо, связанную с понижением до 50 % заправочного давления в шине по сравнению со стандартным значением, обеспечивается снижение суммарной жесткости колеса по сравнению с шиной, заправленной до стандартного значения, что  повышает плавность хода транспортного средства.
На фиг. 1 изображено предлагаемое колесо транспортного средства;
на фиг. 2 – то же, поперечный разрез;
на фиг. 3 показаны графики упругих характеристик шины, встроенной пневматической подвески и колеса в целом, кривая 20 – упругая характеристика обычного колеса при стандартном давлении воздуха в шине, кривая 21 – упругая характеристика шины, заправленной пониженным до 50 % давлением воздуха, кривая 22 – упругая характеристика пневматической рессоры, приведенная к вертикальной оси колеса, кривая 23 – суммарная упругая характеристика предлагаемого колеса при совместном действии пневматической рессоры и шины, заправленной пониженным до 50 % давлением воздуха.
Колесо транспортного средства содержит ступицу 1 и обод 2 с пневматической шиной 3, беговая дорожка которой выполнена гладкой. Снаружи шины 3 установлена бесконечная резинокордная лента 4 с наружными грунтозацепами. Лента 4 имеет большую ширину, чем у шины 3, и образует с ней выступающий в сторону неподвижной части ступицы 1 боковой бурт 5. Для повышения надежности крепления ленты 4 на шине 3 на ее внутренней поверхности имеются внутренние кольцевые буртики 6 и 7, расположенные на ширине шины 3, а также дополнительные крепления за обод 2, выполненные в виде восьми резиновых ремней 8, равномерно размещенных по периметру колеса.
Параллельно колесу установлен продольный рычаг 9, верхний конец которого установлен в проушине 10, закрепленной на шасси транспортного средства, а на нижнем конце установлен опорный каток 11, размещенный параллельно колесу в нижней его части и взаимодействующий с внутренней поверхностью бокового бурта 5.
Между неподвижной частью ступицы 1 и нижним концом продольного рычага 9  установлена пневматическая рессора, включающая верхнюю крышку 12, резинокордную оболочку 13 рукавного типа и профильный полый поршень 14, образующие надпоршневую полость 15, сообщенную с полостью 16 поршня 14 через установленные в верхней части поршня 14 дроссель 17 и обратный клапан 18, закрытый на ходе сжатия. На верхней части поршня 14 установлен резиновый буфер максимального хода сжатия 19.
ст
Пневматическая шина 3 заправляется воздухом до давления, меньше стандартного значения, и поэтому по сравнению с обычной шиной  имеет пониженную жесткость упругой характеристики. При статической деформации колеса h недостающую силу со стороны пневматической шины 3 воспринимает опорный каток 11 вместе с пневматической рессорой, установленные на нижнем конце продольного рычага 9. Пневматическая рессора заправляется воздухом под давлением, обеспечивающим дополнительную силу, компенсирующую нагрузку на колесо, связанную с понижением до 50% заправочного давления в пневматической шине 3 по сравнению со стандартным значением. Наличие в конструкции пневматической рессоры профильного поршня 14 обеспечивает получение S-образной упругой характеристики, что при пониженном давлении в шине 3 обеспечивает существенное уменьшение суммарной жесткости колеса в целом.
Предлагаемое колесо транспортного средства работает следующим образом.
ст
При качении колеса по ровной дороге и отсутствии колебаний транспортного средства, деформация h (фиг. 3) нижней части пневматической шины 3 остается практически постоянной. Поэтому внутренний объем шины 3 практически не меняется.
При качении колеса по неровной дороге и (или) возникновении вертикальных и угловых колебаний транспортного средства деформация пневматической шины 3 то увеличивается, то уменьшается, что вызывает изменение внутреннего ее объема на большую или меньшую величину по сравнению со статической деформацией. При этом возникают переменные вертикальные силы на нижние части шины 3 и бокового бурта 5 бесконечной резинокордной ленты 4, которая плотно установлена на шине 3 между внутренними кольцевыми буртиками 6 и 7 и с помощью восьми ремней 8 закреплена на ободе 2. Под действием этих сил происходит вертикальная деформация нижней части шины 3 и подъем или опускание опорного катка 11 относительно ступицы 1. При этом профильный полый поршень 14 пневматической рессоры, которая установлена между неподвижной частью ступицы 1 и нижним концом продольного рычага 9, сжимает и разжимает резинокордную оболочку 13, которая благодаря профильному поршню 14 обеспечивает мягкий участок на упругой характеристике пневматической рессоры в зоне статического положения. В результате, при деформациях шины 3 по вертикальной оси колеса, упругая сила пневматической рессоры (кривая 22 на фиг. 3) вместе с силой упругости пневматической шины 3 (кривая 21 на фиг. 3) обеспечивает получение S-образной упругой характеристики колеса (кривая 23 на фиг. 3)  с мягким участком в зоне статического положения, что по сравнению с колесом, заправленным стандартным давлением  воздуха (кривая 20 на фиг. 3), снижает собственную частоту колебаний и повышает плавность хода транспортного средства.
При деформациях пневматической рессоры происходит перетекание воздуха между полостями 15 и 16 через дроссель 17 и обратный клапан 18, закрытый на ходе сжатия, что улучшает гашение колебаний и плавность хода транспортного средства. Благодаря тому, что на ходе отбоя обратный клапан 18 всегда открыт, то опорный каток 11 не отрывается от внутренней поверхности бурта 5, что важно для сохранения восприятия пневматической рессорой части вертикальной силы от колеса на ходе отбоя и последующего эффективного гашения колебаний на ходе сжатия за счет воздушного сопротивления при течении воздуха через дроссель 17 из полости 15 в полость 16.
При разрыве резинокордной оболочки 13 воздух из полостей 15 и 16 выходит в атмосферу, что приводит к перемещению профильного полого поршня 14 вверх до упора буфера максимального хода сжатия 19 в верхнюю крышку 12 пневматической рессоры, что вызывает частичное сжатие буфера 19, который вместе с шиной 3 воспринимает всю нагрузку на колесо. Это приводит к небольшому увеличению статического прогиба шины, позволяющему продолжить движение транспортного средства на пониженных скоростях.
Благодаря тому, что пневматическая рессора установлена между неподвижной частью ступицы 1 и нижним концом продольного рычага 9, верхний конец которого установлен в проушине 10, закрепленной на шасси транспортного средства, обеспечивается упрощение конструкции колеса, что приводит к улучшению компоновки его составных элементов и повышению надежности предлагаемого колеса в целом.
Поскольку ширина бесконечной резинокордной ленты 4 больше ширины пневматической шины 3, то это способствует увеличению опорной поверхности колеса в целом и повышению опорной проходимости транспортного средства. При износе наружных грунтозацепов ленту 4 можно легко заменить на новую без демонтажа колеса и его шины 3, что повышает ресурс предлагаемого колеса.
Таким образом, за счет того, что колесо снабжено пневматической рессорой, заправленной воздухом под давлением, обеспечивающим дополнительную силу, компенсирующую нагрузку на колесо, связанную с понижением до 50 % заправочного давления в шине по сравнению со стандартным значением, достигается заявленный технический результат предлагаемой полезной модели, заключающийся в повышении демпфирующих свойств колеса, а именно улучшении плавности хода транспортного средства.