Колесо с осью (варианты)



Колесо с осью (варианты)
Колесо с осью (варианты)
Колесо с осью (варианты)
Колесо с осью (варианты)

 


Владельцы патента RU 2471636:

Горбатов Евгений Сергеевич (RU)

Изобретение относится к конструкции колеса, преимущественно для транспортных средств. Колесо содержит обод 1 с внешним контуром 2, держатель обода 3, ступицу с квадратным отверстием 4 и установлено на оси 5, сечение которой представляет собой треугольник Рело шириной, равной стороне квадрата. При качении колеса его ось движется на неизменном расстоянии от поверхности качения. Это достигается тем, что контур обода задан внешней эквидистантой огибающей прямой, поворачивающейся вместе с осью относительно неподвижного квадратного отверстия. Ось установлена так, чтобы данная фиксированная прямая находилась параллельно плоскости качения. Охарактеризованы два варианта колеса с заданным положением его оси и с различными характеристиками линии катания. Технический результат - повышение устойчивости колеса за счет уменьшения кривизны линии конура обода и расширение полезных функций колеса. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в качестве ведомого и ведущего колеса для тихоходного транспортного средства с высокой проходимостью, а также найти применение в индустрии развлечений и игр.

Известны конструкции колес и колесных движителей, содержащие гибкий (в т.ч. шарнирно-звеньевой) или жесткий некруглый обод, центр кривизны опорной части которого приподнят над осью вращения, что повышает тягово-сцепные качества колеса. Например, известно колесо, содержащее гибкий обод, соединенный со ступицей шарнирно прикрепленными двухзвенными спицами, кулачок, установленный на оси колеса и взаимодействующий со свободными концами спиц, отличающееся тем, что кулачок выполнен в виде деформируемого кольца (авт. св. СССР №525566, кл. В60В 19/00, 1976). Овальная форма обода достигается за счет копирования профиля кулачка, однако данная конструкция имеет большое число трущихся и деформирующихся элементов (шарниры, поверхность кулачка, гибкий обод), что значительно увеличивает механические потери и снижает ресурс колеса. В другом техническом решении эллипсообразная форма обода, состоящего из шарнирно соединенных между собой звеньев, создастся автономной гидросистемой, обеспечивающей одновременное приближение к оси опорного и диаметрально противоположного к нему звена (патент РФ №2011549, кл. В60В 19/00, 1994). Недостатком конструкции является невозможность полного устранения вертикальных колебаний оси колеса во время его качения.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является движитель, содержащий колесо переменного радиуса качения, состоящее из одинаковых выпуклых дуг, симметрично расположенных относительно его вала, соединенного посредством механического передачи с приводом вращения, отличающейся тем, что механическая передача выполнена в виде планетарного редуктора (авт. св. СССР №654480, кл. В60В 19/00, 1979). Недостатком прототипа является сложность механизма поддержания постоянного клиренса некруглого колеса, поскольку предлагаемая для этого механическая передача должна одновременно вращать колесо вокруг собственно оси и компенсировать перемещение его центра по вертикали.

Цель изобретения - устранение указанного недостатка, повышение проходимости некруглого колеса и снижение давления на опорную поверхность за счет уменьшения кривизны контура обода и исключения вертикальных колебаний колесной оси.

Технический результат достигается тем, что колесо снабжено ступицей с квадратным отверстием и установлено на неподвижной оси, которая в сечении имеет форму треугольника Рело шириной, равной стороне квадрата. Это позволяет оси постоянно касаться поверхности отверстия ступицы в 4-х точках [1]. Качение колеса без вертикальных колебаний оси обеспечивается тем, что контур его обода является огибающей прямой, поворачивающейся на 360° вместе с треугольником Рело, вписанным в неподвижный квадрат. Если установить ось колеса так, чтобы данная прямая лежала в какой-либо наперед заданной плоскости, то вращающийся вокруг оси обод будет все время касаться этой плоскости. Ось колеса, таким образом, будет находиться па неизменном расстоянии от плоскости качения. Контур колеса может быть также задан эквидистантой замкнутой огибающей любой прямой, поворачивающейся вместе с осью внутри неподвижного квадратного отверстия. Данная идея заложена в принцип построения контура обода колеса.

Предлагаются два варианта устройства с различным положением оси относительно опорной поверхности.

На фиг.1 изображено колесо по первому варианту и его ось, обращенная выпуклой стороной к поверхности качения, вид спереди; на фиг.2 - геометрическое построение контура обода колеса на фиг.1; на фиг 3 - второй вариант колеса с осью, обращенной острой вершиной к поверхности качения; на фиг.4 - построение контура обода колеса на фиг.3.

Колесо содержит обод 1, образованный им же или пневматической шиной внешний контур 2, держатель обода 3, ступицу 4 с отверстием в форме квадрата со стороной а, и установлено на оси 5, сечение которой представляет собой треугольник Рело шириной а.

Построение контура обода колеса по первому варианту следующее. Отрезок, соединяющий две вершины треугольника Рело, параллельный плоскости качения, скользит последовательно по каждому из четырех углов квадрата (касаясь его смежных сторон), при этом в крайних положениях (позиции 1 и 2) он повернут на 15° относительно средней позиции. Огибающей мгновенных положений движущегося отрезка (жирные линии) являются участки ветвей астроиды (1-2, 3-4) с угловыми точками в диагональных вершинах квадрата [2]. Переход отрезка с одной ветви астроиды на другую (2-3) происходит с поворотом на 60°. В этой фазе астроиду огибает другая сторона треугольника (пунктирные линии). Линия перехода 2-3 приближена дугой окружной и радиусом 0,80-0,84а, с центром, лежащим вне квадрата на конце срединного перпендикуляра длиной 0,66-0,70а, восстановленного из его стороны. Таким образом, при повороте отрезка па 360° его огибающая замыкается в кривую, состоящую из участков четырех ветвей астроиды и четырех дуг, причем участки астроиды заключены между концами разных дуг, а длина каждой дуги наименьшая. Контур обода колеса представляет собой внешнюю эквидистанту этой кривой с вырожденными участками самопересечений («ласточкиными хвостами»). Для этого наибольшее расстояние от центра отверстия ступицы до точек контура должно быть не менее 1,18а. Эквидистанты ветвей астроиды приближенно сопрягаются дугами окружностей с центрами, лежащими вне квадрата на концах срединных перпендикуляров, восстановленных из его сторон на расстояние 0,68а.

Построение контура обода колеса по второму варианту следующее. Отрезок (жирные линии), проходящий через вершину треугольника Рело, параллельно стороне равностороннего треугольника огибает кривую 1-2, двигаясь вместе с непараллельной ему стороной треугольника (пунктирные линии), которая при этом образует ветвь астероиды. В крайних положениях (позиции 1 и 2) он поворачивается на 30° относительно средней позиции. Огибающие 1-2, 3-4 и т.д. являются сложными кривыми, приближаемыми участками эллипсов с эксцентриситетом 0,90-0,92, касающихся середин сторон квадрата; центры эллипсов лежат на их срединных перпендикулярах на расстоянии 0,20-0,23а от центра квадрата. Переход отрезка с одной ветви этой кривой на другую происходит с поворотом на 30°. В этой фазе (2-3) сторона треугольника параллельная рассматриваемому отрезку, огибает астроиду. Линия перехода 2-3 приближена дугой окружности радиусом 0,63-0,65а, с центром, лежащим на продолжении диагонали квадрата, на расстоянии 0,59-0,61а от его ближайшей вершины. Таким образом, при повороте отрезка на 360° его огибающая замыкается в кривую, состоящую из участков четырех эллипсов и четырех дуг, причем участки эллипсов заключены между концами кратчайших дуг. Контур обода колеса представляет собой внешнюю эквидистанту этой кривой с выроженными участками самопересечений («ласточкиными хвостами»). При этом наибольшее расстояние от центра отверстия ступицы до точек контура колеса должно превышать 1,31а. Эквидистанты участков эллипсов приближенно сопрягаются дугами окружностей с центрами, лежащими на концах продолжений диагоналей квадрата, выведенных за его вершины на расстояние 0,59-0,61а.

Во время качения колеса по плоской поверхности его обод 1 вращает ступицу 4, которая свободно поворачивается вокруг оси 5 с заданной установкой, при этом характеристики линии контура колеса 2 позволяют оси находиться на неизменном расстоянии от поверхности.

Колесо имеет повышенную устойчивость при движении по рыхлым и слабонесущим грунтам, поскольку средний радиус кривизны его контура до 2,5 раз больше, чем у круглого колеса с таким же расстоянием от центра оси до опорной поверхности. Поворот оси относительно заданного положения позволяет плавно регулировать величину радиальных биений опорной зоны обода, приспосабливая колесо к грунтам с различной несущей способностью. Для использования колеса в качестве движителя оно может быть снабжено эквидистантным контуру обода зубчатым венцом и приводным валом с шестерней, расположенным на линии, соединяющей вершину треугольника Рело и середину его противоположной стороны. Колесом также можно воздействовать с переменным давлением на поверхности с целью изменения формы и структуры материалов.

Источники информации

1. В.Г.Болтянский, И.М.Яглом. Выпуклые фигуры. - М.-Л.: ГТТИ, 1951. С.92.

2. Г.Н.Берман. Циклоида. - М.: Наука, 1980. С.60.

1. Колесо, состоящее из обода, держателя обода, ступицы и ее оси, отличающееся тем, что отверстие ступицы выполнено в форме квадрата со стороной, равной α, сечение оси представляет собой треугольник Рело шириной α, обращенный выпуклой стороной к поверхности качения, а контур обода является внешней эквидистантой замкнутой кривой, состоящей из участков четырех ветвей астроиды с угловыми точками, расположенными на диагональных вершинах квадрата, и четырех дуг окружностей радиусом 0,80-0,84 α, с центрами, лежащими вне квадрата на концах срединных перпендикуляров длиной 0,66-0,70 α, восстановленных из его сторон, причем участки астроиды заключены между концами разных дуг, а длина каждой дуги наименьшая.

2. Колесо по п.1, отличающееся тем, что наибольшее расстояние от центра отверстия ступицы до точек контура обода колеса равно не менее 1,18 α.

3. Колесо по п.1, отличающееся тем, что эквидистанты участков ветвей астроиды сопряжены дугами окружностей с центрами, лежащими вне квадрата, на концах срединных перпендикуляров, восстановленных из его сторон на расстояние 0,66-0,68 α.

4. Колесо, состоящее из обода, держателя обода, ступицы и ее оси, отличающееся тем, что отверстие ступицы выполнено в форме квадрата со стороной, равной α, сечение оси представляет собой треугольник Рело шириной а, обращенный остроугольной вершиной к поверхности качения, а контур обода представляет собой внешнюю эквидистанту замкнутой кривой, состоящей из участков четырех эллипсов с эксцентриситетом 0,90-0,92, касающихся середин сторон квадрата, центры эллипсов лежат на срединных перпендикулярах этих сторон на расстоянии 0,20-0,23 α от центра квадрата, и четырех дуг окружностей радиусом 0,63-0,65 α, с центрами, лежащими на продолжениях диагоналей квадрата, на расстоянии 0,59-0,61 α от его ближайших вершин, причем участки эллипсов заключены между концами кратчайших дуг.

5. Колесо по п.4, отличающееся тем, что наибольшее расстояние от центра отверстия ступицы до точек контура обода колеса равно не менее 1,31 α.

6. Колесо по п.4, отличающееся тем, что эквидистанты участков эллипсов сопряжены дугами окружностей с центрами, лежащими на концах продолжений диагоналей квадрата, выведенных на расстояние 0,59-0,61 α.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к конструкции колеса, преимущественно для транспортных средств. .

Изобретение относится к шагающим колесам и может быть использовано в транспортных средствах повышенной проходимости, в частности, для перемещения объектов по лестницам.

Изобретение относится к устройствам колесных движителей повышенной проходимости, использующих элементы колеса и овального колеса. .

Колесо // 2441763

Колесо // 2438879

Изобретение относится к космонавтике и служит для передвижения астронавтов по планете. .

Изобретение относится к области техники и может быть использовано, преимущественно, в производстве игрушек и средств развлечений. .

Изобретение относится к области физики магнетизма и может быть использовано в качестве колеса на магнитной подушке, вместо подшипника качения колеса, применительно к работе подвижного устройства на колесном ходу в вакууме, где использование смазки подшипников нецелесообразно или невозможно.

Колесо // 2421341
Изобретение относится к области производства игрушек. .

Изобретение относится к космонавтике и служит для передвижения планетохода на других планетах. .

Изобретение относится к транспортному машиностроению, а именно к колесам, преимущественно бесступичным, используемым в средствах передвижения, включая одноколесные, и инвалидных креслах-колясках. Колесо транспортного средства содержит обод с шиной, снабженное элементами захвата и удержания колеса, выполненными в виде роликов, контактирующих с боковинами колеса. Две ребордные части обода колеса выполнены в виде червячного колеса, каждая ребордная часть которого представляет выходную часть полного венца червячного колеса в его воображаемом зацеплении с цилиндрическими роликами-червяками неортогональной червячной передачи с последовательно перекрещивающимися тремя необязательно сплошными осями, червяки на концах которых совмещают в себе функции удерживающего и ведущего роликовоза. Технический результат - расширение функциональных возможностей бесступичных колес. 2 ил.

Изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности к конструкции колес транспортных средств. В колесе транспортного средства, содержащего обод и шину, обод выполнен в виде вращательной пары, состоящей из двух соосных колец - ⊥-образного относительно подвижного внутреннего с поперечными пазами по внутренней образующей, эквидистантными и параллельными к оси вращения обода, и П-образного неподвижного внешнего с замкнутым пазом-направляющей для ⊥-образного кольца по внутренней образующей. Шина выполнена в виде упругоподатливых колец замкнутой в кольцо пружины, веерообразно охватывающих кольца обода по всей образующей и находящихся в зацеплении с поперечными пазами подвижного кольца со стороны оси вращения обода. При этом внешняя периферийная часть бесконечной пружины, выполняющая функцию грунтозацепов, может быть гуммирована или покрыта упругим эластомерным материалом. Технический результат - упрощение технологии изготовления и повышение ходовых качеств колес транспортных средств. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности к конструкции колес средств передвижения, включая кресла-коляски. В колесе транспортного средства, содержащем обод со спицами на валу и множество грунтозацепов на периферии, обод выполнен в форме цилиндрического барабана со сквозными отверстиями под грунтозацепы по цилиндрической образующей и имеет со стороны, обращенной к валу, сменный упругоподатливый элемент, поджимающий головки грунтозацепов, выполненных с тавровым профилем, к внутренней цилиндрической части барабана. При этом упругоподатливый элемент может быть выполнен в виде замкнутой ленты и/или оболочки. При этом грунтозацепы могут быть выполнены заодно с упругоподатливым элементом зубчатого венца, в том числе шевронного типа. Технический результат - упрощение технологии изготовления и повышение ходовых качеств колес транспортных средств. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится автомобильному транспорту. Способ характеризуется вводом в зону контакта колес с опорной поверхностью части обвода путем создания перекоса между ними соответствующим смещением направляющих колес обвода относительно опорных колес транспортного средства. После диагонального взаимодействия это приводит к совмещению или разделению их плоскостей вращения с возможностью корректировки положения обвода в зоне контакта возвратно-поступательным движением направляющих колес с его возвратом в исходное положение при обратном переходе транспортного средства с колесно-сцепного режима движения на колесный режим качения его съездом с обвода и исключением их взаимодействия. Устройство преобразования движителей включает опорные колеса и обвод между направляющими колесами, оси которых соединены с осью колеса транспортного средства шарнирно с возможностью пересечения частью межколесного обвода опорного колеса с последующим совместным поступлением этой зоны пересечения в опорную зону колеса. Технический результат - автоматизация безостановочного преобразования колесного движителя в гусенично-сцепной и обратно. 2 н.п. ф-лы, 28 ил.

Изобретение относится к устройствам для перемещения объектов (грузов) преимущественно по горизонтальной поверхности и может быть использовано в качестве подвижной опоры напольного высокоманевренного транспортного средства. Шаровая опора состоит из держателя и опорного шара. Между держателем и опорным шаром расположены роликовые опоры, содержащие попарно установленные и кинематически соединенные шпиндели с роликами. Достигается повышение маневренности за счет увеличения подвижности шаровой опоры. 3 ил.

Колесо // 2523742
Изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности к колесам транспортных средств, включая кресла-коляски. В колесе, содержащем обод и пневмопокрышку, обод выполнен из металлического листа или пакета металлических листов с системой периферийных узлов равного шага, в которых крепятся оси колес с пневматическими шинами относительно малого диаметра. Рабочее давление в них исключает контакт соседних шин вне пятна контакта колеса с дорогой и гарантирует контакт соседних шин в пятне контакта колеса с дорогой. При этом оси колес с пневматическими шинами могут быть параллельными оси вращения основного колеса или тангенциально ориентированными по отношению к основному колесу. Использование предлагаемого технического решения упрощает технологию изготовления колес, расширяет функциональные возможности использования колес, улучшает эксплуатационные характеристики колес. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области транспортного машиностроения, в частности к колесным шасси кресел-колясок. В колесе шасси, содержащем обод на валу и множество грунтозацепов на периферии обода, обод выполнен в форме цилиндрического барабана с двумя рядами сквозных отверстий по образующей под эластичные грунтозацепы, образуемые бесконечной пружиной, кольца которой пропущены через отверстия барабана и имеют внутреннее зубчатое зацепление с шестерней привода колеса. При этом расстояние между рядами отверстий выбрано так, что бесконечная пружина возвышается над барабаном не меньше чем на 50 и не больше чем на 75% своего диаметра в кольце. При этом возвышающаяся над барабаном бесконечная пружина-грунтозацеп может быть гуммирована и/или покрыта упругим эластомерным материалом. Технический результат - упрощение конструкции и технологии изготовления колеса шасси. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области транспортного машиностроения, в частности к колесным шасси кресел-колясок. В колесе шасси, содержащем обод с множеством грунтозацепов на периферийной части обода, обод выполнен в форме барабана с двумя рядами сквозных отверстий, через которые пропущены чередующиеся кольца пружин - внешней, выполняющей функцию грунтозацепов, и внутренней, выполняющей функцию зубчатого колеса. При этом внешняя пружина может содержать внутри себя упруго-гибкую шину. Внешняя пружина может быть гуммированной и/или покрытой эластичным материалом. Технический результат - упрощение конструкции и технологии изготовления колеса шасси. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области транспортного машиностроения, в частности к колесным шасси кресел-колясок. В колесе шасси, содержащем обод с множеством грунтозацепов на периферийной части обода, обод выполнен в форме барабана с рядом сквозных отверстий, в которых закреплены ниппельной частью пневмошары типа спортивных мячей, между которыми установлены приемлемого размера пневмокамеры торообразные, фиксируемые на барабане объединяющей камеры изнутри упругой лентой, закрепленной у каждого ниппеля между пневмошаром и барабаном. Технический результат - упрощение конструкции и технологии изготовления колеса шасси, а также повышение комфортности перемещения. 1 ил.

Изобретение относится к транспортной технике и может найти применение в транспортных средствах повышенной маневренности. В колесе транспортного средства повышенной маневренности, состоящем из обода в виде тел вращения, оси вращения расположены в одной плоскости на подшипниках и смонтированы посредством спиц на оси транспортного средства. Телами вращения служат колеса общим числом не меньше восьми, равномерно смонтированные на ободной части колеса транспортного средства, выполненного по схеме шарикоподшипника. Смежные колеса соединены рычагами, образующими четырехшарнирный антипараллелограмм с шарнирами, связанными с осями, эквидистантно смонтированными парами в плоскостях соответствующих ободов колес. В статорной части колеса транспортного средства смонтирован исполнительный механизм, группирующий из по меньшей мере двух параллельных колес сплошную периферию в опорной части колеса транспортного средства. При этом тела вращения могут быть полыми вакуумированными. Технический результат - повышение грузоподъемности и устойчивости транспортного средства. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх