КОЛЕСО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Техническое решение относится к транспортному машиностроению, в частности, к колесам повышенной эластичности для безрельсовых транспортных средств, предназначенных главным образом для перемещения по бездорожью тундры с минимально возможным травмированием естественного растительного покрытия почвы. Оно может быть использовано также в любом другом транспортном средстве, в частности, когда конструкцию такового не желают усложнять применением амортизирующей системы. Предлагаемое техническое решение может быть также при необходимости использовано в колесообразных элементах специального назначения для различных механизмов и машин - в натяжных и других роликах, шестернях, маховиках, барабанах и т.д.
Известны различные колеса повышенной эластичности для безрельсовых транспортных средств, в конструкции которых для достижения требуемой эластичности применены спиральные пружины, устанавливаемые между ступицей ободом колеса. Так, например, известно колесо транспортного средства, содержащее ступицу, связанную с ободом упругим элементом, выполненным в виде спиральной пружины, ось которой изогнута по окружности. При этом каждый виток пружины соединяет обод со ступицей колеса (см. патент РФ №2048988, В 60 В 9/06, 1995). Недостатками этой конструкции являются сложность сборки колеса, повышенный износ пружины в местах соединения ее витков с ободом и ступицей колеса, трудности достижения бесшумности (исключения скрипа) колеса, слабая жесткость колеса в осевом направлении.
Наиболее близким аналогом предлагаемого колеса является колесо транспортного средства по авторскому свидетельству СССР №421549, В 60 В 9/06, 1974 г. Упомянутое колесо, принятое в качестве прототипа, содержит ступицу, жесткий обод и жесткое промежуточное кольцо, концентрично расположенное относительно ступицы и соединенное с ней спиральными пружинами. С ободом жесткое промежуточное кольцо соединено спицами. Недостатком этой конструкции является недостаточно высокая эластичность колеса, обусловленная жестким соединением промежуточного кольца с ободом, следовательно, малой амплитудой перемещения обода по отношению к ступице, не всегда позволяющая ободу колеса во время езды принимать положение, соответствующее неровностям грунта. Последнее обстоятельство приведет к повышенному травмированию поверхности грунта и повышенному и неравномерному износу обода колеса по его наружной поверхности. Кроме того, недостаточная эластичность колеса вызывает необходимость снабжения транспортного средства амортизирующей системой, значительно усложняющей конструкцию и эксплуатацию транспортного средства. Другим недостатком прототипа является сложность конструкции колеса, обусловленная горизонтальным расположением пружин, что в свою очередь обуславливает сложность его сборки и ремонта.
Задачей предложения является устранение указанных недостатков известного колеса и создание колеса с улучшенными характеристиками.
Техническим результатом настоящего технического решения является повышение эластичности колеса, так что по степени своей эластичности оно приближается к колесу с пневматической шиной, причем эластичность колеса повышается не только в радиальном, но и в осевом направлении. Тем самым возникает сопутствующий технический результат - свобода ориентации обода колеса для максимального контакта с поверхностью почвы при любых ее неровностях. Это позволяет ободу колеса быть плавающим по отношению
к ступице и в процессе эксплуатации принимать положение, соответствующее неровностям грунта, в максимально широком диапазоне этих неровностей. Другим техническим результатом предложения является упрощение конструкции и эксплуатации транспортного средства путем полного исключения амортизирующей системы с ее рессорами, рычагами, реактивными тягами и т.п. исключительно за счет повышения эластичности колеса, а также упрощение конструкции колеса и соответственно его сборки и текущего ремонта, включая ремонт в дороге.
Указанные технические результаты достигаются тем, что в колесе транспортного средства, содержащем ступицу, жесткий обод и жесткое промежуточное кольцо, концентрично расположенное относительно ступицы и соединенное с ней спиральными пружинами, упомянутое промежуточное кольцо соединено с ободом колеса также спиральными пружинами (вместо спиц). При этом все упомянутые пружины расположены под острым углом к оси вращения колеса, причем вместо упомянутых пружин в нем могут быть применены любые эластичные растягивающиеся элементы.
На фиг.1 показано прелагаемое колесо в осевом сечении по А - А фигуры 2; на фиг.2 - вид колеса сбоку; на фиг.3 - вариант конструкции колеса, осевое сечение; на фиг.4 - предлагаемое колесо в осевом сечении под нагрузкой; на фиг.5 - вид колеса сбоку под нагрузкой; на фиг.6 -положение колеса на неровной поверхности грунта.
Как показано на фиг.1 и 2, колесо состоит из ступицы 1, жесткого обода 2 и жесткого промежуточного кольца 3, концентрично расположенного относительно ступицы и соединенного с ней спиральными пружинами 4. С другой стороны жесткое промежуточное кольцо 3 соединено с ободом 2 колеса спиральными пружинами 5. Жесткий обод 2 колеса может быть покрыт резиновым или пластиковым бандажом 6. При этом возможны два варианта конструкции колеса: 1-й вариант (фиг.1), в котором обод 2 колеса
шире промежуточного кольца 3; 2-й вариант (фиг.3), в котором обод 2 колеса уже промежуточного кольца 3.
Все пружины 4 и 5, соединяющие жесткое промежуточное кольцо 3 со ступицей 1 и ободом 2, расположены под острым углом к оси вращения колеса (см. фиг.1, 3 и 4). Эти пружины могут находиться в плоскостях, проходящих по оси вращения колеса, могут также быть установлены вразброс, как показано на фиг.2. Их устанавливают на колесо в натянутом положении, причем предварительное натяжение пружин задают с учетом максимальной боковой нагрузки, приходящейся на обод 2 колеса. Концы пружин могут быть присоединены к элементам колеса посредством сферических шарниров. (На чертежах соединение пружин с ободом, втулкой и промежуточным кольцом показано условно в виде простого примыкания концов пружин к указанным конструктивным элементам.)
При движении транспортного средства радиальная нагрузка В на вал 7, а следовательно, и на обод 2 колеса воспринимается всеми спиральными пружинами 4 и 5, занимающими на горизонтальной поверхности положение, показанное на фиг.4 и 5. Наличие сферических шарниров на концах пружин предотвращает их изгиб, что повышает долговечность пружин. При попадании на наклонную поверхность или на кочку плавающий обод 2 колеса занимает положение, показанное на фиг.6, что максимально ограничивает травмирование поверхности грунта, а также неравномерный износ обода колеса по его наружной поверхности.
Разумеется, вместо пружин 4 и 5 в колесе могут быть применены любые эластичные растягивающиеся элементы. Возможны также различные комбинации пружин и эластичных растягивающихся элементов, например, между промежуточным кольцом 3 и ободом 2 можно установить пружины, а между ступицей 1 и промежуточным кольцом 3 - эластичные растягивающиеся элементы, или наоборот. Возможна также установка пружин и
эластичных растягивающихся элементов вперемешку в определенной последовательности.
Повышенная эластичность колеса, обусловленная мягким соединением промежуточного кольца с ободом, а следовательно, большая амплитуда перемещения обода по отношению к ступице, позволяет ободу колеса во время езды принимать положение, соответствующее неровностям грунта в очень широком диапазоне. Это снижает вероятность травмирования поверхности грунта и неравномерный износ обода колеса по его наружной поверхности. Кроме того, повышенная эластичность колеса позволяет транспортному средству обходиться без амортизирующей системы, что значительно упрощает конструкцию и эксплуатацию транспортного средства. Упрощение сборки колеса и его ремонта по сравнению с прототипом очевидны, так как установка пружины в отличие от установки спицы не требует никаких специальных приспособлений. Это позволяет ремонтировать колесо и в дороге, такой ремонт будет сводиться в основном к замене лопнувшей пружины.
Источники информации, принятые во внимание:
SU 421549, 22.11.1974 (прототип);
RU 2048988C1.27.11.1995.