ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к колесу, в особенности к колесу транспортного средства.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Известны различные колёса, используемые для обеспечения движения транспортных средств. Транспортные средства, использующие известные колеса, обладают ограниченной проходимостью. Под проходимостью транспортного средства как правило понимают его способность передвигаться по дорогам низкого качества и вне дорожной сети, а также преодолевать препятствия. Для повышения проходимости транспортных средств зачастую используют гусеничные движители, содержащие гусеничную ленту, перемещаемую ведущим колесом по системе катков. По сравнению с обычным колесом гусеничная лента имеет вытянутую форму, что обеспечивает большую площадь соприкосновения с поверхностью, по которой она перемещается. Этим обусловлены низкое удельное давление на эту поверхность и, соответственно, большая проходимость. Недостатком гусеничного движителя является невысокая эксплуатационная надежность из-за сложности конструкции и быстрого износа трущихся частей.

Известны также колеса с разнообразными конфигурациями спиц. Как правило, задачей таких колес является поглощение ударных воздействий и вибрации при движении транспортного средства. Улучшения проходимости транспортного средства такие решения практически не приносят.

Например, известно колесо (CN2456930Y; В60В 9/26; 31.10.2001 (фиг. 8)) транспортного средства, содержащее ступицу, обод и спицы, в котором каждая спица состоит из частей, соединенных друг с другом, причем одна из этих частей присоединена к ступице, а две другие присоединены к ободу. Части спицы, присоединенные к ободу, выполнены телескопическими. Задачей известного колеса является поглощение ударных воздействий и вибрации при движении транспортного средства. При этом проходимость такого транспортного средства остается ограниченной. Таким образом, очевидна потребность в дальнейшем совершенствовании известных колес, в частности для улучшения проходимости транспортных средств, использующих такие колеса.

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задача настоящего изобретения заключается в создании колеса, обеспечивающего повышенную проходимость транспортному средству, в котором оно используется.

Поставленная задача решена тем, что в колесе, содержащем ступицу, обод и спицы, каждая спица состоит по меньшей мере из двух частей, соединенных друг с другом с возможностью поворота по отношению друг к другу, причем одна из этих частей присоединена с возможностью поворота к ступице, а другая присоединена с возможностью поворота к ободу, при этом обод обладает ограниченной податливостью в плоскости колеса, а расстояние между осью колеса и ободом является переменным по окружности колеса.

Благодаря ограниченной податливости обода предлагаемое колесо под действием собственного веса и веса транспортного средства, использующего такое колесо, приобретает вытянутую форму наподобие формы гусеницы гусеничного движителя. В таком колесе криволинейные, по сути полукруглые, участки обода расположены в передней и задней частях колеса по ходу движения. Кривизна обода такого колеса в верхней и нижней его частях как правило близка к нулевой, т.е. обод колеса в этих местах имеет по существу прямые участки.

Благодаря описанной конфигурации спиц при перемещении каждой спицы по окружности во время вращения колеса имеет место изменение значения угла в градусах между частями спицы от максимального на полукруглых участках колеса до миниимального на прямых участках колеса. Таким образом обеспечена возможность изменения расстояния от ступицы до обода, которое характерно для вытянутой формы колеса. Результатом является повышенная проходимость транспортного средства, в котором используется заявленное колесо, при этом вследствие простой конструкции и отсутствия гусеничной ленты, перемещающейся по каткам, заявленное колесо лишено вышеуказанных недостатков, свойственных гусеничному движителю.

Таким образом, предложенное колесо обеспечивает технический результат, заключающийся в повышении проходимости. Части спицы могут быть соединены друг с другом с возможностью ограниченного поворота по отношению друг к другу. Это может быть достигнуто, например, путем установки на одной из частей спицы упорного бруска. В этом случае при повороте частей спицы по отношению друг к другу после достижения заданного угла поворота дальнейший поворот оказывается предотвращен благодаря упору другой части спицы в стопорный брусок, как более подробно описано ниже. Вследствие ограничения поворота частей спицы по отношению друг к другу конструкция из частей спицы и обода приобретает жесткость в тех положениях спицы, в которых части спицы повернуты по отношению друг к другу на минимальный заданный угол. Таким образом, колесо в этом варианте обладает повышенной прочностью. Для специалиста должно быть очевидно, что ограничение поворота частей спицы по отношению друг к другу может быть достигнуто и другими способами, например, с использованием шарнира соответствующей конструкции со встроенным упором.

К каждой спице в месте соединения ее частей может быть присоединен с возможностью поворота один конец тяги, а другой конец этой тяги присоединен с возможностью поворота к ободу на некотором расстоянии по окружности от места присоединения спицы к ободу. Такое решение повышает устойчивость колеса при вращении.

В предпочтительном варианте тяга и часть спицы, присоединенная к ободу, выполнены одинаковыми и образуют с частью спицы, присоединенной к ступице, Y- образную конфигурацию. На прямых участках обода расстояние между точками крепления тяги и спицы к ободу может быть равно суммарной длине тяги и прикрепленной к ободу части спицы. Таким образом, на прямых участках обода конец спицы и соответствующей тяги, прикрепленные к ободу, расходятся на максимальное расстояние, по сути образуя развернутый угол. Вследствие невозможности увеличения этого расстояния дальнейший поворот частей спицы по отношению друг к другу оказывается невозможен, так что прочие ограничивающие средства, такие как упорные бруски, становятся не нужны. Следует отметить, что в данном варианте части спицы и тяга в основном работают на растяжение, поэтому спицы и тяги могут быть гибкими. На круглых участках обода конец спицы и соответствующей тяги, прикрепленные к ободу, снова сходятся и, соответственно, угол между ними уменьшается.

В случае использования гибких спиц и тяг они могут быть выполнены в виде тросов. В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения в предложенном колесе части спицы и/или тяга могут быть выполнены в виде стержней или удлиненных пластин, а соединения этих стержней или удлиненных пластин с ободом, ступицей и между собой могут быть выполнены шарнирными или гибкими. В этом случае, как и в предыдущем, способность спиц и тяг выдерживать сжимающие нагрузки отсутствует, т.к. несмотря на жесткость самих стержней или удлиненных пластин шарниры обеспечивают податливость и не позволяют спице с присоединенной к ней тягой образовывать жесткую конструкцию.

Обод в предложенном колесе может быть выполнен из сегментов, при этом каждые два соседних сегмента соединены друг с другом с возможностью ограниченного поворота по отношению друг к другу. Таким образом обеспечена ограниченная податливость колеса. Для реализации возможности поворота сегменты обода могут быть соединены шарнирно. Также сегменты обода могут быть соединены гибко, например посредством гибких связей.

Угол поворота каждых двух соседних сегментов может быть ограничен, например, в диапазоне от - 360/N до 360/N, где N-число от 10 до количества сегментов обода. Заявителем было установлено, что такой угол шарнирного перемещения каждых двух соседних сегментов обода является оптимальным с точки зрения сохранения колесом своей рабочей формы.

Ступица предлагаемого колеса может быть выполнена с возможностью установки колеса на стандартной оси транспортного средства, и для этого в ступице могут быть выполнены соответствующие отверстия.

Возможен также вариант реализации настоящего изобретения, при котором предлагаемое колесо установлено на штатном колесе транспортного средства. В этом случае штатное колесо транспортного средства целиком используется в качестве ступицы, или предлагаемое колесо жестко крепится к штатному колесу транспортного средства. Такое решение позволяет использовать предлагаемого колесо в качестве навесного оборудования в тех ситуациях, когда требуется увеличить проходимость транспортного средства, например при съезде с дороги на зыбкий грунт или снег.

Возможен также вариант, при котором обод является непрерывным, а его ограниченная податливость обеспечена благодаря его структуре и/или материалу, из которого он изготовлен.

Ограниченная податливость обода может быть достигнута также в том случае, когда обод выполнен по меньшей мере из одной гибкой ленты, на которой по меньшей мере с одной стороны размещены упорные выступы такой конфигурации, что при достижении заданной кривизны ленты они, смыкаясь, препятствуют дальнейшему изгибу ленты.

В случае, когда колесо является широким, т.е. обладает некоторой протяженностью в осевом направлении, оно может содержать дополнительный комплект спиц, так что два комплекта спиц отстоят друг от друга в осевом направлении.

Также в случае широкого колеса последнее может содержать дополнительный комплект спиц, при этом точка крепления каждой спицы к ступице и точка крепления этой спицы к ободу отстоят друг от друга в осевом направлении..

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На фиг. 1 показан пример реализации колеса согласно настоящему изобретению.

На фиг. 2 схематически показан вид в перспективе части обода колеса, представленного на фиг. 1.

На фиг. 3 схематически показан еще один пример выполнения колеса с Y- образными спицами.

На фиг. 4 схематически показан вариант реализации обода, обладающего ограниченной податливостью.

На фиг. 5 схематически проиллюстрирована работа внутренних упорных выступов обода, представленного на фиг. 4.

На фиг. 5 схематически проиллюстрирована работа внешних упорных выступов обода, представленного на фиг. 4.

На фиг. 6 схематически показано предлагаемое колесо, установленное на штатном колесе транспортного средства, которое используется в качестве ступицы.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

На фиг. 1 схематически показан один из вариантов реализации колеса 100 согласно настоящему изобретению, содержащего ступицу 1 и обод 2 из сегментов 3, выполненных в виде пластин разной толщины с закругленными концами, шарнирно соединенных между собой наподобие звеньев велосипедной цепи. Как показано на фиг. 2, в составе обода более тонкие сегменты чередуются с более толстыми, причем концы более тонких сегментов размещены в зазорах на концах более толстых сегментов. Через перекрывающиеся концы соседних сегментов проходит ось 4, обеспечивающая возможность их шарнирного поворота по отношению друг к другу. Каждые два соседних сегмента 3 имеют ограниченный угол поворота, находящийся в диапазоне от (- 360/N) до (360/N), где N - число от 10 до количества сегментов 3, образующих обод 2. В данном примере ограничение поворота сегментов 3 по отношению друг к другу обеспечено благодаря упорам, которые размещены в зазорах более толстых сегментов и потому не видны на чертежах. Однако для специалиста очевидно, что такого ограничения можно достичь разными способами, например как в описанных ниже вариантах выполнения обода.

К ступице 1 одним своим концом присоединены спицы 5 с возможностью поворота на шарнире 7. Другим своим концом спицы 5 присоединены каждая к ободу 2 с возможностью поворота на шарнире 6. Каждая спица 5 состоит по меньшей мере из двух частей: 5.1, присоединенной к ступице, и 5.2, присоединенной к ободу. Части 5.1, 5.2 спицы соединены друг с другом с возможностью поворота на шарнире 8. На конце части 5.1 спицы вблизи шарнира установлен упорный брусок 9.

В данном примере части 5.1, 5.2 спиц выполнены в виде удлиненных пластин. Однако следует отметить, что части спиц могут быть выполнены и по-другому, например в виде стержней. Возможны и другие варианты выполнения спиц, которые должны быть очевидны для специалиста.

При перемещении каждой спицы 5 по окружности во время вращения колеса имеет место изменение значения угла между частями 5.1 , 5.2 спицы от минимального при максимальной кривизне колеса до максимального при минимальной его кривизне, т.е по существу на прямом участке. Таким образом обеспечена возможность изменения расстояния от ступицы до обода, которое характерно для вытянутой формы колеса. После достижения заданного минимального угла поворота частей 5.1, 5.2 спицы по отношению друг к другу дальнейший поворот оказывается предотвращен благодаря упору другой части спицы в упорный брусок 9. Благодаря ограничению поворота частей спицы по отношению друг к другу конструкция из частей спицы и обода приобретает жесткость в тех положениях спицы, в которых части спицы повернуты по отношению друг к другу на минимальный заданный угол. В результате колесо хорошо противостоит нагрузкам, направленным сверху вниз, т.е. имеет высокую грузоподъемность.

На фиг. 3 схематически представлен еще один вариант выполнения предлагаемого колеса. Согласно этому варианту к каждой спице 5 в месте соединения её частей 5.1, 5.2 одним концом шарнирно присоединена тяга 10, другой конец которой шарнирно присоединен к ободу 2 на некотором расстоянии по окружности от места присоединения указанной спицы 5. На фиг. 3 изображены только две спицы 5, остальные для наглядности не показаны. В данном примере тяга J0 и часть 5.2 спицы, присоединенная к ободу, выполнены одинаковыми и образуют с частью 5.1 спицы, присоединенной к ступице, Y-образную конфигурацию. Колесо, выполненное таким образом, поддерживает вытянутую форму с высокой устойчивостью.

На фиг. 3 одна спица 5 с присоединенной к ней тягой 10 проходит от ступицы 1 по направлению к участку боковой части колеса, обладающему кривизной. Часть 5.2 этой спицы, присоединенная к ободу, и тяга 10 расходятся на минимальный угол с достижением максимальной общей длины спицы в соответствии с максимальным расстоянием от ступицы 1 до обода 2. Вторая спица 5 с присоединенной к ней тягой 10 проходит от ступицы 1 к участку верхней части колеса, который является по существу прямым. В этом положении угол между частью 5.2 этой спицы и тягой 10 увеличен до максимального с достижением минимальной общей длины спицы в соответствии с минимальным расстоянием от ступицы до обода.

Следует отметить, что спицы и тяги могут быть выполнены не только жесткими, в виде удлиненных пластин или стержней, но и гибкими, например в виде тросов. В этом случае нет необходимости шарнирного соединения частей спиц со ступицей, с ободом и друг с другом, т.к. возможность относительного поворота частей спиц и тяг по отношению друг к другу, а также к ступице и ободу, реализована благодаря их гибкости.

Как показано на фиг. 4, обод предлагаемого колеса может быть выполнен из гибкой ленты 1 1, на которой по меньшей мере с одной стороны, в данном примере с двух сторон, с промежутками размещены упорные выступы 13, 14 такой конфигурации, что при достижении заданной кривизны ленты они, смыкаясь, препятствуют дальнейшему изгибу ленты. В наиболее предпочтительном варианте лента 1 1 выполнена из прочного, гибкого, по существу нерастяжимого материала, например из стекловолокна, заключенного в упругую оболочку 12, например из эластомера, а упорные выступы 13, 14 выполнены из жесткого материала. Очевидно, что внешние упорные выступы 14 должны обладать износостойкостью. Как показано на фиг. 5, на криволинейном участке обода колеса внутренние упорные выступы 13, смыкаясь, упираются друг в друга и препятствуют дальнейшему изгибу обода колеса. Следует отметить, что внутренние упорные выступы 13 могут быть выполнены трапециевидными. Далее, как показано на фиг. 6, на прямом участке обода колеса внешние упорные выступы 14, смыкаясь, упираются друг в друга и препятствуют изгибу обода колеса внутрь. Таким образом реализована ограниченная податливость обода колеса, которое под действием нагрузки может деформироваться, приобретая вытянутую форму.

На фиг. 7 схематически показан еще один вариант реализации колеса согласно настоящему изобретению. Как и на фиг. 3, на фиг. 7 изображены только две спицы 5, остальные для наглядности не показаны. Конструкция колеса 200, показанного на фиг. 7, отличается от вышеописанной конструкции колеса 100, показанного на фиг. 1 , тем, что в качестве ступицы 1 использовано штатное колесо 15 транспортного средства, к которой одним своим концом присоединены спицы 5. Для этого на колесе установлены соответствующие крепежные средства.