Мотор-колесо



Мотор-колесо
Мотор-колесо
Мотор-колесо
Мотор-колесо

 


Владельцы патента RU 2476330:

Андреев Борис Александрович (RU)
Семенова Анна Борисовна (RU)

Изобретение относится к области колесных транспортных средств. Мотор-колесо содержит обод с шиной, ось, скрепленную с рамой транспортного средства, и источник давления. Обод по внутреннему диаметру сопряжен с наружным диаметром оси колеса с возможностью вращения и герметизирован, а по наружному диаметру скреплен с шиной, имеющей профильное поперечное сечение, выполненной из упругодеформируемого материала с возможностью изменения формы поперечного сечения. В теле обода равномерно по окружности выполнены радиальные отверстия, а в теле оси, со смещением от центра тяжести колеса, выполнено как минимум одно радиальное сквозное-напорное отверстие, соединенное с центральным отверстием оси, а с другой стороны от центра тяжести колеса выполнены отводящие отверстия, соединенные с атмосферой. Перепад давления в полости шины с разных сторон от центра тяжести колеса, а также несимметричные деформации профиля шины с разных сторон от центра тяжести создают толкающую силу оси и поворот обода, т.е. обеспечивают поступательное перемещение транспортному средству. Технический результат - уменьшение массы, исключение трения в кинематических парах и повышение КПД мотор-колеса. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к области колесных транспортных средств и может быть использовано для малогабаритных автомобилей, мопедов, инвалидных колясок и других средств передвижения с постоянной нагрузкой.

Известно мотор-колесо Michelin active wheel, описание которого приведено в журнале «Популярная механика» №4(78) 2009, стр.100-102. Мотор-колесо содержит ведущий электродвигатель, планетарный редуктор и др. узлы, размещенные внутри обода колеса. Принудительное вращение шине передается от вала электродвигателя через редуктор, при этом каждый элемент шины с одной стороны от центра тяжести (ЦТ) колеса принудительно сжимается, а с другой стороны, выходя из зацепления с дорогой, свободно расширяется, восстанавливая первоначальную форму. Недостатками указанного колеса являются сложность конструкции и большая масса узлов, размещенных в ободе. Кроме того, упругие силы сопротивления, возникающие в шине при принудительном вращении колеса, а также потери на трение в редукторе снижают КПД.

Известно также мотор-колесо по Авторскому свидетельству №435977, описание которого приведено в журнале "Изобретатель и рационализатор" №11, 1974 г., стр.14, 15, 45. Указанное колесо состоит из ряда резиновых камер, которые вращаются относительно неподвижной оси. В каждый момент времени на землю опирается одновременно несколько камер, которые соединяются с выходными каналами золотника, установленными на неподвижной оси. В каждую камеру поочередно подается давление, и камера раздувается больше других. Так как раздувшаяся камера смещена относительно вертикальной оси, то возникает неуравновешенная толкающая сила, сдвигающая колесо и тележку. Сдвинув колесо, рабочая камера повернется, уступив место против золотника следующей камере. Избыточное давление из полости отработавшей камеры уйдет по каналу на выход. Недостатком указанного колеса является наличие ряда резиновых камер, каждая из которых снабжена поршнем, что существенно усложняет конструкцию, снижает КПД из-за наличия трения в каждом поршне, а также ограничивает скорость перемещения, т.к. для создания избыточного давления и отвода рабочей среды в каждой из камер требуется определенное время.

Известно также мотор-колесо по Авторскому свидетельству №1100155, 3 B60K 7/00 с пр. от 30.06.84, которое выбираем за прототип. Мотор-колесо содержит движитель и соединенный с ним кинематически объемный двигатель. Двигатель содержит гибкую оболочку, разделенную на две рабочие камеры перегородкой, шток, прикрепленный к торцам оболочки, и корпус, имеющий кольцевую форму. Корпус двигателя и шток застопорены на основании посредством обгонных муфт. Недостатками мотор-колеса являются сложность конструкции, наличие отдельных узлов двигателя и движителя и наличие кинематических пар, имеющих трущиеся поверхности, которые снижают КПД.

Целью изобретения является устранение излишних кинематических пар, а следовательно, уменьшение массы, исключение трения в кинетических парах и повышение КПД. Цель достигается за счет совмещения функций двигателя и движителя в одном узле, содержащем поворотный обод с шиной и неподвижную, относительно рамы, ось с управляющими отверстиями.

Сущность изобретения заключается в преобразовании потенциальной энергии давления в кинетическую - поступательное перемещение транспортного средства. Для преобразования энергии давления в поступательное перемещение колеса используют свойство материала шины упруго деформироваться - изменять форму и объем профиля шины при воздействии внутренних сил давления, а также свойство упругоизмененной наружной поверхности профиля шины взаимодействовать с дорогой. Шина выполнена из упругодеформируемого материала и в статике под действием сил тяжести в зоне контакта шина-дорога сдеформирована до сопряжения внутренних поверхностей шины и т.о. полость шины становится разомкнутой и несимметричной в продольной плоскости. В статически деформированную шину через напорные отверстия неподвижной оси, расположенные в нижней части со смещением от ЦТ колеса и через отверстия обода, в полости шины создается избыточное давление, а с другой стороны от ЦТ через отверстия обода и отводящие отверстия оси давление отводится в атмосферу и создается пониженное давление. Таким образом, по отношению к ЦТ колеса в полости создается перепад давлений, который создает толкающую силу, направленную на поступательное перемещение оси колеса. Кроме того, профиль шины под действием избыточного давления (со стороны напорных отверстий) с одной стороны от ЦТ увеличивает свой объем и создает силу отталкивания от дороги, а с другой стороны от ЦТ - со стороны пониженного давления профиль шины уменьшает объем, чем обеспечивает податливость в направлении движения. При постоянном воздействии давления происходит преобразование энергии давления в поступательное движение транспортного средства, которое включает в себя: вращательное движение обода колеса вокруг оси, обкатку поверхностью шины поверхности дороги и поступательное перемещение оси колеса.

На фиг.1 изображен поперечный разрез мотор-колеса по Б-Б; на фиг.2 изображен продольный разрез по А-А; на фиг.3 изображен внешний вид мотор-колеса и форма профиля шины в верхней и нижней части после подачи давления в полость; на фиг.4 изображен продольный разрез по В-В (фиг.3) при подаче давления и профиль поперечного сечения шины в напорной и отводящих частях; стрелками показано направление движения рабочего тела.

Мотор-колесо состоит из оси 1, жестко скрепленной с рамой транспортного средства, и поворотного узла, содержащего обод 2 с закрепленной на нем шиной 3. Обод 2 установлен на оси 1 с возможностью вращения на подшипниках скольжения или качения 4 и герметизирован по торцам или по диаметру. В ободе равномерно по окружности выполнены радиальные отверстия (пазы) 5. В теле оси 1 выполнено центральное отверстие 6, соединенное с источником давления (не показан), а также распределительные радиальные отверстия: напорные 7 и отводящие 8, расположенные с разных сторон от ЦТ колеса. Напорные отверстия выполнены сквозными и соединены с центральным отверстием 6 оси, а отводящие отверстия 8 выполнены глухими и соединены с атмосферой поперечными отверстиями. Напорные отверстия выполнены в нижней части оси, вблизи зоны контакта шина-дорога (на фиг.2 в левой нижней четверти). Таким образом, в статическом состоянии центральное и напорное отверстия оси 1, отверстия 5 в ободе 2, полость шины с одной стороны от ЦТ и полость шины, отверстия обода и отводящие отверстия 8 оси с другой стороны от ЦТ образуют канал, соединяющий источник давления с атмосферой. В статике как минимум одно из отверстий обода частично или полностью совпадает с напорным отверстием (отверстиями), а с другой стороны от ЦТ отверстия обода частично или полностью совпадают с отводящими отверстиями оси. Шина 3 выполнена из упругодеформируемого материала (резина, каучук, полиуретан, …) и в свободном состоянии - без статической нагрузки, имеет симметричную форму. В поперечном сечении шина может иметь кольцевой, овальный или другой профиль, постоянный по всей окружности, и непрерывную полость. В предлагаемом варианте шина в поперечном сечении без нагрузки имеет плоский вытянутый закругленный по бокам профиль с зазором "Z" между внутренними плоскостями. В свободном состоянии обод с шиной может свободно вращаться вокруг неподвижной оси, при этом радиальные отверстия обода последовательно совпадают с напорными отверстиями оси, а с другой стороны от ЦТ колеса отверстия обода последовательно совпадают с отводящими отверстиями неподвижной оси. После установки мотор-колеса на дорогу на шину действуют силы тяжести (колеса, рамы, источника давления и др. узлов), а со стороны шины - силы упругости профиля. При условии, что силы тяжести превышают силы упругости, профиль шины упруго деформируется и зазор "Z" между внутренними поверхностями шины уменьшается до нуля, т.е. в зоне контакта шина-дорога поверхности смыкаются, а полость шины становится разомкнутой.

Мотор-колесо работает следующим образом.

Рабочее тело, например сжатый воздух, из источника давления подается в центральное отверстие 6 оси 1, а затем через радиальное напорное отверстие 7 и через отверстия 5 в ободе 2 давление подается в полость шины 3. Под действием внутренних распределенных сил давления с одной стороны от ЦТ колеса, со стороны напорных отверстий, создается избыточное давление, а с другой стороны от ЦТ колеса, со стороны отводящих отверстий 8, создается пониженное давление, таким образом в полости шины создается перепад давлений. Кроме того, под действием избыточного давления профиль шины, упруго деформируясь, увеличивает объем с одной стороны от ЦТ, а с другой стороны от ЦТ давление в полости шины уменьшается - отводится в атмосферу и профиль шины уменьшает объем. Перепад давлений в полости упругодеформируемой шины создает неуравновешенные силы и несимметричные деформации с разных сторон от зоны сопряжения шины с дорогой и является причиной возникновения движущих сил. Неуравновешенные силы создают горизонтальную силу Fx, действующую на ось и сообщающую поступательное перемещение оси колеса относительно дороги. Несимметричное изменение профиля шины создает с одной стороны силу отталкивания от дороги, а с другой стороны - податливость. Одной из составляющих сил отталкивания является тангенциальная сила Fz, действующая на радиусе обода, которая и сообщает крутящий момент Мкр ободу вокруг оси. Таким образом, после подачи давления в полость шины возникают неуравновешенные силы и несимметричные деформации профиля шины, под действием которых происходит сдвиг оси относительно дороги и поворот обода колеса относительно оси, при этом радиальные отверстия обода также повернутся, уступив место против напорного отверстия оси следующему отверстию обода. Каждое отверстие обода поочередно оказывается против напорного отверстия оси и давление последовательно подается в полость шины, а с другой стороны от ЦТ колеса, через отверстия обода и отводящие отверстия оси, давление сбрасывается и таким образом создаются неуравновешенные силы и несимметричные деформации, под действием которых происходит движение колеса относительно дороги.

1. Мотор-колесо, содержащее обод с шиной, ось, скрепленную с рамой транспортного средства, и источник давления, отличающееся тем, что обод по внутреннему диаметру сопряжен с наружным диаметром оси колеса с возможностью вращения и герметизирован, а по наружному диаметру скреплен с шиной, имеющей профильное поперечное сечение, выполненной из упругодеформируемого материала с возможностью изменения формы поперечного сечения, при этом в теле обода равномерно по окружности выполнены радиальные отверстия, а в теле оси, со смещением от центра тяжести колеса, выполнено как минимум одно радиальное сквозное-напорное отверстие, соединенное с центральным отверстием оси, а с другой стороны от центра тяжести колеса выполнены отводящие отверстия, соединенные с атмосферой.

2. Мотор-колесо по п.1, отличающееся тем, что силы тяжести колеса равны или превышают силы упругости профиля шины в вертикальном направлении.

3. Мотор-колесо по п.1, отличающееся тем, что шина имеет плоский, вытянутый в горизонтальном направлении, закругленный по бокам профиль, при этом между внутренними поверхностями профиля выполнен зазор.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к конструкции ведущих управляемых мостов транспортных средств. .

Изобретение относится к области транспортного машиностроения, конкретнее к колесным движителям, предназначенным для транспортных средств с повышенной грузоподъемностью.

Изобретение относится к конструкции ведущих мостов транспортных средств с электромеханическим или гидромеханическим приводом. .

Изобретение относится к устройствам перемещений и может быть использовано для приведения в движение различных устройств, работающих в условиях открытого космоса и экстремальных температурных условиях.

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.

Изобретение относится к области машиностроения. .

Изобретение относится к транспортному машиностроению. .

Двигатель // 2371827
Изобретение относится к области электротехники, а именно, к электрическим машинам, и может быть использовано для промышленных механизмов, требующих регулирования скорости.

Изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности к гидростатическим ступичным приводам. .

Изобретение относится к области транспорта и предназначено для легковых автомобилей. .

Изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности к транспортно-технологическим средствам высокой проходимости

Изобретение относится к конструкции шасси воздушного судна и касается трехопорной конструкции шасси. Конструкция шасси содержит узел передней опоры шасси и узел основной опоры шасси. Узел передней опоры шасси содержит колесо передней опоры шасси с установленным в нем мощным тормозным устройством. Узел основной опоры шасси содержит колесо основной опоры шасси с установленным в нем мощным тормозным устройством и колесо основной опоры шасси с установленным в нем двигателем для приведения в движение этого колеса основной опоры шасси во время руления воздушного судна. Достигается увеличение силы сцепления между колесами передней опоры шасси и рулежной дорожкой при перемещении воздушного судна посредством привода колес передней опоры в условиях, отличных от идеальных. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к электротрансмиссиям подвижных объектов и может использоваться в электроприводе мобильных агрегатов, например электроробокаров, электропогрузчиков и электротягачей. Изобретение направлено на уменьшение массы неподрессорных частей, повышение надежности. Это достигается тем, что у мотор-колеса, закрепленного на раме транспортного средства, содержащего ходовую часть, подвеску, редуктор и электродвигатель с якорем и системой возбуждения, согласно изобретению, система возбуждения электродвигателя выполнена в виде магнитопроводов с источником магнитного поля, установленных на раме транспортного средства, а между магнитопроводами имеется зазор, в котором установлен якорь электродвигателя с возможностью перемещения при ходе подвески. Технико-экономическое преимущество заявленного устройства заключается в том, что за счет выноса магнитной системы возбуждения двигателя на раму, масса и габариты неподрессорной части, т.е. собственного колеса с редуктором и якорем, резко снижаются.

Изобретение относится к узлам обода колеса для внедорожных транспортных средств, используемых преимущественно для перевозки тяжелых грузов. Колесный узел содержит цилиндрическую ступицу, проходящую в осевом направлении от первой концевой части до второй концевой части вокруг внутреннего объема. Ко второй концевой части ступицы прикреплен переходник, который имеет периферийный уступ, первая поверхность которого обращена в осевом направлении, проходящем от второй концевой части к первой концевой части. На первой поверхности периферийного уступа переходника ступицы установлен обод первого колеса. Технический результат - повышение надежности крепления колеса, а также упрощение замены шин. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к гусеничным машинам, в частности к тракторам, бульдозерам, экскаваторам и транспортерам. Электромеханический тяговый модуль приспособлен для размещения внутри обвода гусеницы и содержит электродвигатель и связанный с ним бортовой планетарный редуктор с закрепленной на нем ведущей звездочкой. В предложенном модуле реализованы различные альтернативные методы охлаждения, позволяющие увеличить размеры электродвигателя и его крутящий момент, исключить необходимость отбора мощности на привод вентилятора и циркуляционного насоса. Предусматривается отвод тепла, выделяющегося в модуле, на остов машины. Применение высокотемпературных электродвигателей с малым выделением тепла на роторе, применение элементов, обеспечивающих эффективную передачу тепла от статора электродвигателя на корпус модуля или остов машины, применение оребрения остова машины в месте установки модуля и его принудительное охлаждение, разделение тягового модуля на несколько модулей меньшей мощности с их использованием для привода различных элементов гусеничного движителя, размещение электромагнитного стояночного тормоза вне тягового модуля, а также установка этого модуля на остове машины на удаленном расстоянии от силового электронного контроллера и других источников тепла. Достигается повышение тяговой мощности. 14 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к зарядке электромобилей. Устройство для производства электроэнергии и зарядки для продолжительного движения электрического автомобиля содержит генераторы, зарядное устройство и аккумуляторную батарею. Генераторы являются генераторами дискового типа и установлены на ободьях колес. Каждый генератор имеет дисковый кожух, в котором имеется центральный вал, снабженный двумя дисками для постоянных магнитов. Окружности двух противоположных внутренних боковых поверхностей двух дисков для постоянных магнитов имеют одинаковые размеры и на них расположены постоянные магниты, которые закреплены в дисках для постоянных магнитов. Между указанными дисками расположен диск для обмотки. Аккумуляторная батарея является такой же, как источник питания, установленный на автомобиле. Генераторы соединены с аккумуляторной батареей через зарядное устройство и преобразователь цепи. Собственная аккумуляторная батарея соединена с клеммами питания электрического автомобиля через преобразователь цепи. Увеличивается продолжительность движения электромобиля. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Группа изобретений относится к двигателям с возвратно-поступательным движением якоря или системы катушек. Вращательное устройство содержит линейно-вращательный преобразователь, узел магнитного статора и два электромагнитных исполнительных механизма, каждый из которых содержит обмотку, совершающую возвратно-поступательное движение. Привод вращения содержит узел магнитного статора, исполнительный механизм, содержащий обмотку, выполненную с возможностью совершать возвратно-поступательное движение внутри магнитных полей. Линейно-вращательный преобразователь сопряжен с исполнительным механизмом и ободом колеса. Привод вращения содержит вращающий элемент, первый и второй линейные исполнительные механизмы, включающие фиксированные элементы и подвижные элементы, которые перемещаются в линейном направлении. Опорная конструкция, на которую установлены первый и второй фиксированные элементы исполнительных механизмов. Узел преобразования сопряжен с вращающимся элементом и с подвижными элементами исполнительных механизмов. Технический результат заключается в снижении неподрессоренной массы транспортного средства. 3 н. и 59 з.п. ф-лы, 70 ил.

Группа изобретений относится к области транспортного машиностроения. Трубопроводная система для транспортного средства промышленного назначения содержит два продольных балочных элемента рамной несущей конструкцией, балку моста, колесную часть и трубопровод. Колесная часть выполнена с возможностью перемещения относительно балки моста. Трубопровод ведет к колесной части и расположен неподвижно относительно колесной части и балки моста. Трубопровод имеет два пространственно отдаленных друг от друга гибких трубопроводных участка, из которых первый компенсирует производимое посредством управляющего движения относительное движение, а второй компенсирует производимое посредством пружинного движения относительное движение. Транспортное средство промышленного назначении содержит упомянутую трубопроводную систему. Достигается улучшение условий эксплуатации транспортного средства промышленного назначения. 2 н. и 20 з.п. ф-лы, 6 ил.
Наверх