Колесо с регулируемой длиной контакта с грунтом

 

Изобретение относится к колесам, используемым в транспортных средствах, с-х машинах, самолетных шасси и т.д. Колесо выполнено с регулируемой длиной контакта с грунтом и содержит эластичный обод, связанный тягами с двумя расположенными на оси ступицами, одна из которых подвижна вдоль оси, тяги расположены перекрестно по виртуальным конусным поверхностям. Эластичный обод составлен из торсионных элементов, связанных в шахматном порядке через свои торцы друг с другом. Регулирование жесткости колеса, то есть величины пятна прилегания его к грунту, осуществляется перемещением подвижной ступицы, изменяющей расстояние между вершинами виртуальных геометрических конусов, на поверхностях которых расположены тяги. Технический результат - увеличение возможной грузоподъемности колеса и надежное его использование как ведущего колеса. 3 ил.

Изобретение относится к колесам транспортных средств и может быть использовано в сельскохозяйственных машинах, авиационных шасси и т.д.

Известны колеса с эластичными ободами и с изменяющимся удельным давлением на опору.

Известно колесо по патенту Российской Федерации 2064868; 6 В 60 В 3/00, 9/00, 15/00, принятое за аналог [1].

Известно также колесо по патенту США 3620278, кл. В 60 В 9/00, принятое за прототип [2].

Недостатком известных решений колес с эластичными ободами и с изменяющимся давлением на грунт является применение монолитного эластичного обода, который либо обладает недостаточной гибкостью - толстая стальная полоса, либо не имеет достаточной грузоподъемности (при изготовлении из резины, пластмассы, композитных материалов).

Недостатком известного решения [1] является и то, что конусы из мягких оболочек не могут надежно передавать крутящий момент на колесо, что резко ограничивает применение колеса.

При изменении величины конусности, определяющей жесткость колеса [1], материал конусов должен быть весьма мягким, иначе невозможно осуществить изменение самой геометрии конусов.

Для устранения недостатков известных колес с регулируемой величиной контакта с опорой, предлагается новое техническое решение.

Целью нового решения является увеличение возможной грузоподъемности колеса и надежное его использование как ведущего колеса, то есть устранение обозначенных выше принципиальных недостатков аналога.

Указанная цель достигается за счет того, что опорный эластичный обод выполнен из элементов, работающих на кручение, последовательно связанных друг с другом.

Эти торсионные элементы и обеспечивают большую грузоподъемность обода при значительной его гибкости.

Для обеспечения передачи колесом момента обод связан со ступицами тягами, перекрестно размещенными на виртуальных конусных поверхностях. Тяги могут иметь форму плоских лент, тросов, проволок и выполняться из различных как композитных, так и пластмассовых материалов, или из металла.

Колесо с регулируемой длиной контакта с грунтом поясняется чертежами, где на фиг.1 оно изображено в разрезе; на фиг.2 показан его боковой вид; на фиг.3 - выполнение эластичного обода.

На фиг. 2 видно, что расположенные на виртуальных конусных поверхностях тяги 2 лежат перекрестно, что позволяет надежно использовать колесо как ведущее.

При превращении конусных поверхностей в круги, проходящие по торцам гибкого обода (в=а; фиг.1), колесо обладает наименьшей жесткостью и применимо к прохождению по мягкому грунту. Расстояние "в" между вершинами виртуальных конусов может быть большим, чем "а" (фиг.1). Это соответствует жесткому грунту. При достаточно большой ширине обода "а" возможно также сделать "в" значительно меньшим "а" (внутренние конусы), что также соответствует жесткому грунту. При изменениях значения "в" и сохранении нагрузки Q на колесо изменяется просадка колеса R-C (фиг.1).

На фиг.3 показан упругий обод, составленный из долек-торсионов, попарно связанных по торцам связками. В верхней части фиг.3 изображен цельный обод с прямыми дольками. Упругий обод может быть и составным, например из долек со стандартной конфигурацией, скрепленных (например, сваркой) между собой попарно в торцах.

В нижней части фиг.3 показана развертка обода с косорасположенными дольками (α≠0) и выделены пунктиром торцевые связки. Показано, что сами дольки являются торсионами, нагруженными крутящим моментом Мк.

На фиг.1 видно, что колесо состоит из опорного торсионного обода 1, тяг 2, оси 3, двух ступиц 4 и 5. Одна из ступиц 5 неподвижна относительно оси 3, а вторая 4 сидит на оси 3 на шлицевом (шпоночном) соединении и ее возможно передвигать вдоль оси 3.

На фиг.2 показано, что тяги 2, связывающие обод 1 и ступицы 4 и 5, расположены перекрестно.

На фиг. 3 в верхней ее части показан торсионный упругий обод 1, составленный из долек, попарно связанных торцевыми связками. В нижней части фиг.3 дана развертка обода 1 с дольками, расположенными под углом α к торцам. Торцевые связки условно заштрихованы. Показано нагружение дольки моментом Мкр. - на скручивание. Нагрузка Q передается колесу через ось 3 (фиг.1). На оси 3 закреплены две ступицы 4 и 5. Ступица 5 закреплена неподвижно, а ступица 4 может управляемо передвигаться вдоль оси 3.

Связанные со ступицами тяги 2 (фиг.2) передают усилия ободу 1 (фиг.2).

Обод опирается на грунт и больше или меньше распластывается на нем, в зависимости от положения ступицы 4 на оси 3 (фиг.1) и соответственно расстояния "в" между виртуальными геометрическими вершинами конусов. При равенстве значений "в" и "а" ("а" - ширина обода) колесо распластывается максимально, а конусы преобразуются в плоскости, проходящие через торцы обода. При этом часть тяг 2 (фиг.2), расположенных в нижней половине колеса, утрачивают свою прямолинейность и прогибаются.

Обод 1 (фиг.3) составлен из долек, работающих на кручение, - торсионов. Обод может быть как цельным, так и составным.

Число долек обода должно быть четным, так как они попарно сочетаются в торцах связками.

В нижней части фиг.3 изображена часть развертки обода. Выделена долька и показано, что она закручивается моментом Мк.

Пунктиром выделены связки. Дольки и связки могут и не составлять целое. Возможно их соединение, например, сваркой. Сами дольки могут иметь самые различные сечения и могут располагаться относительно торца под углом α, отличным от нуля. Последнее (α≠0) предпочтительно, так как создает возможность более плавного качения колеса.

Использованная литература 1. Патент Российской Федерации 2064868, 1996 г., кл. 6 В 60 В 3/00, 9/00, 15/00.

2. Патент США 3620278, кл. В 60 В 9/00, 1976 г.

Формула изобретения

Колесо с регулируемой длиной контакта с грунтом, содержащее эластичный обод, связанный посредством тяг с осью через ступицы, одна из которых подвижна вдоль оси, отличающееся тем, что эластичный обод составлен из торсионных элементов, связанных в шахматном порядке через свои торцы друг с другом, а тяги расположены перекрестно по виртуальным конусным поверхностям.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3