способ повышения проходимости колеса транспортного средства и колесо транспортного средства

Формула изобретения

1. Способ повышения проходимости колеса транспортного средства, заключающийся в том, что его взаимодействие с опорной поверхностью осуществляют через несколько одновременно находящихся в контакте с ней равномерно установленных через элементы связи на центральной части колеса по ее наружному периметру и шарнирно закрепленных опорных башмаков, отличающийся тем, что в процессе качения колеса увеличивают продолжительность взаимодействия каждого башмака с опорной поверхностью под вертикальной и горизонтальной нагрузками при сохранении принятой угловой скорости вращения колеса и обеспечении стабилизации положения оси колеса по вертикали, изменяя расстояние между центральной частью колеса и башмаками, взаимодействующими с опорной поверхностью.

2. Колесо транспортного средства, содержащее центральную часть и равномерно шарнирно установленные по ее периметру опорные башмаки, отличающееся тем, что опорные башмаки связаны с центральной частью через стержни, соединенные своими концами посредством упругих шарниров с башмаками и центральной частью, и снабжены ограничителями их поворота вверх, установленными на центральной части колеса.

3. Колесо по п.2, отличающееся тем, что стержни выполнены в виде упруго и телескопически связанных между собой частей.

4. Колесо по п.2, отличающееся тем, что упругий шарнир, связывающий башмак со стержнем, установлен на башмаке со смещением в продольном направлении от центра пятна контакта башмака с опорной поверхностью.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области транспортного машиностроения и, в частности, к колесам транспортных средств высокой проходимости.

Известен способ повышения проходимости колеса транспортного средства, заключающийся в том, что его взаимодействие с опорной поверхностью осуществляют через равномерно установленные на центральной части колеса по ее наружному периметру шарнирно закрепленные опорные башмаки [1]

Известно также колесо транспортного средства, содержащее равномерно шарнирно установленные по его наружному периметру опорные башмаки, связанные с механизмом их поворота в горизонтальное положение при подходе к опорной поверхности [1]

Недостатком указанного способа и устройства является то, что при качении колеса с опорной поверхностью фактически взаимодействует только один башмак, который отрывается от нее в момент вступления в контакт очередного башмака. Время нахождения опорного башмака в контакте с опорной поверхностью определяется промежутком до вступления в контакт очередного башмака. Кроме того недостатком является и то, что ось колеса при качении колеса имеет постоянные вертикальные колебания.

Известен также способ повышения проходимости колеса, который является более близким по своей технической сущности к изобретению, заключающийся в том, что его взаимодействие с опорной поверхностью осуществляют через несколько одновременно находящихся в контакте с ней равномерно установленных на центральной части колеса по ее наружному периметру и шарнирно закрепленных опорных башмаков. Этот способ реализуется в колесе транспортного средства, содержащем центральную часть и равномерно шарнирно установленные по ее наружному периметру опорные башмаки [2]

В этом способе и колесе, реализующем способ повышения проходимости, устраняются недостатки, имеющие место в предыдущем способе и устройстве, касающиеся того, что в контакте с опорной поверхностью находится только один опорный башмак. В данном случае в контакте с опорной поверхностью находятся несколько опорных башмаков.

Недостатком этого способа и устройства является то, что продолжительность взаимодействия каждого башмака с опорной поверхностью под вертикальной нагрузкой незначительна и определяется временем нахождения башмака непосредственно под колесом на вертикали, проходящей через ось колеса.

Задача, которая ставится перед данным изобретением, заключается в увеличении времени и площади контакта колеса с опорной поверхностью. Это приводит к снижению удельного давления и уменьшению разрушающего воздействия на грунт со стороны транспортного средства и повышению его проходимости.

Поставленная задача достигается тем, что в способе повышения проходимости колеса транспортного средства, заключающемся в том, что его взаимодействие с опорной поверхностью осуществляют через несколько одновременно находящихся в контакте с ней равномерно установленных на центральной части колеса по ее наружному периметру и шарнирно закрепленных опорных башмаков, в процессе качения колеса увеличивают продолжительность взаимодействия каждого башмака с опорной поверхностью под вертикальной и горизонтальными нагрузками при сохранении принятой угловой скорости вращения колеса и обеспечении стабилизации положения оси колеса по вертикали, изменяя расстояние между центральной частью колеса и башмаками, взаимодействующими с опорной поверхностью. А в колесе транспортного средства, содержащем центральную часть и равномерно шарнирно установленные по ее периметру опорные башмаки, эти башмаки связаны с центральной частью через стержни, соединенные своими концами посредством упругих шарниров с башмаками и центральной частью и снабженные ограничителями их поворота вверх, установленными на центральной части колеса. Кроме того, стержни выполнены в виде двух упруго и телескопически связанных между собой частей, а упругий шарнир, связывающий башмак со стержнем, установлен в башмаке со смещением в продольном направлении от центра пятна контакта башмака с опорной поверхностью.

На фиг.1 изображен общий вид колеса сбоку; на фиг.2 конструктивное выполнение стержня; на фиг.3 варианты крепления стержня на центральной части и башмаке.

Предложенная конструкция колеса, реализующего предлагаемый способ, состоит из центральной части 1, которая может быть выполнена в виде дисков, кронштейнов, спиц и т.д. установленной на оси 2. Равномерно по наружному периметру колеса на центральной части посредством стержней 3 установлены опорные башмаки. Стержни 3 связаны своими концами с центральной частью 1 и башмаками 4 упругими шарнирами 5 и 6, которые могут быть выполнены в виде резинометаллического шарнира, торсиона, и т.д. Поворот стержней вверх в шарнирах, установленных в центральной части 1, ограничивается ограничителями 7 поворота, закрепленными на центральной части. Углы закрутки упругих шарниров 5, связывающих стержни с центральной частью, и шарниров 6, связывающих стержни с башмаками, при радиальном положении стержней устанавливаются равными нулю. Сами стержни 3 могут быть составными. Составные стержни могут быть выполнены в виде цилиндрического корпуса 8, внутри которого размещены упругий элемент 9 и шток 10, взаимодействующий через упор 11 с упругим элементом 9. Опорные башмаки 4 могут быть снабжены грунтозацепами 12. Упругий шарнир, связывающий башмак со стержнем, установлен на башмаке со смещением в продольном направлении от центра пятна контакта башмака с опорной поверхностью. Такая установка шарнира обеспечивает плавное вхождение башмака в контакт с опорной поверхностью и улучшает условия взаимодействия с ней.

Работает колесо следующим образом.

Взаимодействие колеса с опорной поверхностью осуществляется через опорные башмаки, связанные с центральной частью через стержни 3, которые в исходном положении до вступления башмаков в контакт с опорной поверхностью в силу их связи с центральной частью через упругие шарниры 5 расположены радиально, а башмаки в силу их связи со стержнями через упругие шарниры 6 располагаются в этот момент перпендикулярно стержням. Длина стержня в этом положении максимальна в силу его раздвижения упругим элементом 9. В процессе вращения колеса очередной башмак начинает взаимодействовать с опорной поверхностью при максимальной длине стержня, постоянно воспринимает на себя нагрузку со стороны центральной части колеса через стержень 3 и, не сдвигаясь с места относительно опорной поверхности, находится под центральной частью 1 колеса при его вращении и при поступательном перемещении оси колеса. В процессе этого движения стержень 3 укорачивается за счет сжатия упругого элемента 9, а упругие шарниры на центральной части и башмаках под действием вертикальных и горизонтальных сил закручиваются. При положении колеса, когда продольная ось стержня находится в плоскости, проходящей через ось 2 колеса и оси упругих шарниров 5 и 6, стержень имеет минимальную длину, а закрутка упругих шарниров прекращается. После прохождения этого положения под действием упругого элемента 9 стержни начинают удлиняться и поворачиваться в другую сторону, упругие шарниры 5 и 6 начинают раскручиваться. В результате этого потенциальная энергия закрутки шарниров 5 и 6 и упругого элемента 9, запасенная на первоначальном этапе, будет переходить в кинетическую и на колесо будут действовать силы, обеспечивающие создание на нем дополнительного крутящего момента. Это приведет к снижению энергозатрат на качение колеса. Башмак выйдет из контакта с опорной поверхностью в тот момент, когда стержень максимально удлинится и займет радиальное положение. Одновременно в контакте с опорной поверхностью может находиться по крайней мере четвертая часть от общего количества башмаков на колесе. В результате возможности изменения длины стержней при качении колеса практически сохраняется клиренс, а наличие упругих элементов 5,6 и 9 обеспечивает колесу упругие свойства при взаимодействии с опорной поверхностью.

Предложенный способ и колесо транспортного средства, как видно из описания, обладают качествами, которые обеспечивают возможность движения транспортных средств без нарушения экологических требований с точки зрения сохранения почвенного покрова и переуплотнения почвы и повышение проходимости.