БЕЗВОЗДУШНАЯ ШИНА С МЕХАНИЧЕСКОЙ РЕГУЛИРОВКОЙ ЖЕСТКОСТИ

Безвоздушная шина с механической регулировкой жесткости
Решение относится к области транспортного машиностроения, в частности к конструкции безвоздушных шин с упругими деформируемыми спицами.
В настоящее время известны конструкции безвоздушных шин из эластичного полиуретана с упругими деформируемыми спицами [1, 2, 3].
Структурно несущая шина [1] включает входящую в контакт с грунтом протекторную часть, армированный кольцевой пояс, расположенный радиально-изнутри от протекторной части, и множество перемычек-спиц, проходящих в поперечном направлении и радиально-внутрь от армированного кольцевого пояса и прикрепленных к колесу или ступице.
Недостатком известной конструкции является отсутствие устройства для изменения деформационных характеристик перемычек-спиц и постоянное значение жесткости шины.
Колесо [2] состоит из внутреннего и наружного ободьев, соединенных между собой упругими элементами, расположенными в два ряда. Упругие спицы выполнены из полиуретана переменной толщины, плавно уменьшающейся от краев к середине. По ширине в поперечном сечении спицы имеют форму кольцевого сектора или полумесяца, вместе с наружным и внутренним ободьями образуют в поперечной плоскости колеса кольцеобразный профиль.
Недостатком технического решения является то, что конфигурация упругих элементов обеспечивает неизменное значение радиальной, тангенциальной, боковой и угловой жесткостей шины.
Наиболее близким из указанных аналогов является патент №2397977РФ [3]. Шина [3] выполнена из эластичного полиуретана с упругими деформируемыми спицами, которые соединяют между собой наружное кольцо с протектором и внутреннее кольцо, закрепленное на металлическом ободе колеса. Протектор изготовлен из эластичного полиуретана с добавлением порошка материала, повышающего сцепление с дорожной поверхностью.
Главным недостатком, конструкции шины [3], является, отсутствие возможности регулировки жесткостных характеристик в процессе эксплуатации, а, следовательно, изменять площадь пятна контакта с опорной поверхностью.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение является, повышение опорной проходимости и снижения расхода топлива колесных транспортных и технологических машин.
Технический результат - снижение коэффициента сопротивления качению и уменьшение давления шины на опорную поверхность.
Технический результат достигается тем, что в опорно-тяговом колесе, оснащенном безвоздушной шиной из эластичного материала упругие деформируемые спицы, соединяющие между собой наружное кольцо с протектором и внутреннее кольцо, закрепленное на металлическом ободе колеса, а протектор выполнен из эластомера с добавлением порошка для улучшения сцепления с опорной поверхностью, выполнены в три ряда, с шириной обеспечивающей равномерную радиальную жесткость и прочность шины, причем, средний ряд, одним своим концом крепится к муфте установленной с возможностью пошагового вращения вокруг оси колеса на угол не более 15 градусов относительно остальных рядов. При повороте против часовой стрелки происходит дополнительное натяжение всех спиц, тем самым дискретно увеличивается жесткость шины, что приводит к снижению коэффициента сопротивления качению.  При повороте муфты почасовой стрелки натяжение спиц снижается, в результате ступенчато уменьшается жесткость и увеличивается площадь пятна контакта шины, за счет этого снижается давление на опорную поверхность. При этом спицы среднего ряда направлены под углом относительно боковых, образуя перекрещивающуюся структуру.
Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображено:
На фиг. 1 - опорно-тяговое колесо в сборе с шиной с упругими деформационными спицами из эластомера;
На фиг. 2 - профиль поперечного сечения шины с механической регулировкой жесткости.
Безвоздушная шина крепится к металлическому ободу колеса 1 за счет высоких адгезионных свойств эластомера и представляет собой наружное 2  с протектором 3 и внутреннее 4 кольца, которые связаны между собой  упругими деформируемыми спицами. Спицы выполнены в три ряда, спицы 5 является неподвижными относительно колеса, в отличие, от спиц 6, которые соединены с муфтой регулировки жесткости 7, установленной с возможностью вращения относительно металлического обода 1.
Работает устройство следующим образом,  под нагрузкой транспортного средства, упругие деформируемые спицы 3 и 4, находящиеся вне сектора над пятном контакта, испытывают силы растяжения, а остальные сжатия. При вращении муфты регулировки жесткости 7, происходит дополнительное растяжении или ослабление спиц 5 и 6, вследствие чего изменятся жесткость шины по всему объему.
Преимущества данного устройства в том, что оно, кроме того, что исключает возможность прокола, а также последующего разрушения шины, способно улучшить опорную проходимость по слабо несущим поверхностям движения, а также снизить расход топлива при движении по твердым поверхностям, что повышает подвижность и эффективность транспортно- технологических машин.
Источники информации
1. Патент №2269425 РФ Непневматическая шина/ Сосьете Де Текнолоджи Мишлен (Fr), Мишлен Решерш Э Текник с.а. (ch), Райн Тимоти Б. (Us), Томпсон Рональд Х. (Us), Крон Стивен М. (Us), Демино Кеннет В. (Us) - Приоретет от 24.08.2001
2. Патент №2336178 РФ. Колесо транспортного средства с упругими спицами / Братский государственный университет, В.В.Мазур - Приоритет от 27.02.2007.
3. Патент №2397877 РФ Автомобильная шина из эластичного полиуретана с упругими деформируемыми спицами/ Братский государственный университет, В.В. Мазур, - Приоритет от 08.07.2009