RU2178742C2

RU2178742C2 - Vehicle wheel

Info

Publication number: RU2178742C2
Application number: RU99125859A
Authority: RU
Inventors: И.М. Рябов
Original assignee: Волгоградский государственный технический университет
Priority date: 1999-12-07
Filing date: 1999-12-07
Publication date: 2002-01-27

Abstract

FIELD: transport engineering. SUBSTANCE: proposed wheel has rim and pneumatic tire. Flexible envelope in form of hollow torus is installed with ring clearance inside tire. Flexible envelope divides tire space into two parts. Ring working space has additional flexible chambers in form of pneumatic bottles installed on outer surface of flexible envelope. Each pneumatic bottle is made in form of hermetically sealed chamber whose inner and outer end face surfaces are made in form of rigid plates connected by flexible tie. The latter passes through central hole of inner rigid plate, being secured on central cylindrical cam of adjusting member made in form of shaft with central and extreme cylindrical cams. Extreme cylindrical cams are connected by flexible tie and extension springs with flexible envelope. Adjusting member of each pneumatic bottle are interconnected by ring flexible tie. EFFECT: enhanced smoothness of running. 3 dwg

Description

Изобретение относится к колесам с пневматическими шинами. предназначенными для колесных тракторов, комбайнов, экскаваторов и других безрессорных транспортных средств. The invention relates to wheels with pneumatic tires. designed for wheeled tractors, combines, excavators and other springless vehicles.

Известно колесо транспортного средства, содержащее обод, пневматическую шину и вставку из упругого материала, расположенную внутри шины и охватывающую обод, причем вставка выполнена по крайней мере с одной внутренней полостью и включает в себя по крайней мере один впускной и один выпускной клапаны, установленные между внутренней полостью вставки и соответственно внешней средой и внутренней полостью шины. Данная конструкция позволяет повысить долговечность колеса при проколе шины за счет автоматической подкачки (а. с. 1452713, кл. 3 В 60 С 17/00, 1989г. ). It is known a vehicle wheel comprising a rim, a pneumatic tire and an insert of elastic material located inside the tire and covering the rim, the insert being made with at least one internal cavity and includes at least one inlet and one exhaust valve mounted between the inner the cavity of the insert and, accordingly, the external environment and the internal cavity of the tire. This design allows to increase the durability of the wheel during tire puncture due to automatic inflation (a.p. 1452713, class 3 B 60 C 17/00, 1989).

Недостатком этого колеса являются, низкие виброзащитные свойства. вследствие большой жесткости и слабого гашения вертикальных колебаний транспортного средства, поскольку оно осуществляется практически только за счет небольших потерь энергии колебаний в материале шины. которые уменьшаются при увеличении скорости качения колеса, что ухудшает плавность хода. снижает скорость, производительность и другие эксплуатационные качества транспортного средства. The disadvantage of this wheel are low vibration protection properties. due to the high rigidity and weak damping of the vehicle’s vertical vibrations, since it is carried out almost exclusively due to small losses of vibration energy in the tire material. which decrease with an increase in the rolling speed of the wheel, which worsens the ride. reduces the speed, performance and other performance of the vehicle.

Наиболее близким из известных технических решений является колесо транспортного средства, содержащее обод и пневматическую шину, в полости которой установлена с кольцевым зазором эластичная оболочка в виде полого тора. разделяющая полость шины па две полости, образуя в шине кольцевую рабочую полость, сообщающуюся с внутренней полостью эластичной оболочки через клапаны, центр тяжести эластичной оболочки расположен ниже оси вращения колеса, при этом тор усечен в нижней части и опирается на обод с возможностью осевого вращения, причем объем кольцевой рабочей полости меньше объема внутренней полости эластичной оболочки и сообщаются они между собой помимо клапанов через дросселирующие отверстия, а в нижней части эластичной оболочки выполнен динамический гаситель крутильных колебаний в виде тороидальных секторов, замкнутые внутренние полости которых заполнены жидкостью и частично металлическими шарами, обеспечивающими устойчивое положение эластичной оболочки, при этом центры тороидальных секторов расположены ниже оси вращения колеса. (Пат. РФ 2108240, МКИ 6 В 60 С 17/00, 1998 г. ). The closest known technical solution is a vehicle wheel containing a rim and a pneumatic tire, in the cavity of which an elastic shell in the form of a hollow torus is installed with an annular gap. separating the tire cavity into two cavities, forming an annular working cavity in the tire, communicating with the inner cavity of the elastic shell through the valves, the center of gravity of the elastic shell is located below the axis of rotation of the wheel, while the torus is truncated in the lower part and rests on the rim with the possibility of axial rotation, the volume of the annular working cavity is less than the volume of the inner cavity of the elastic shell and they communicate with each other in addition to the valves through the throttling holes, and in the lower part of the elastic shell a dynamic torsional vibration damper in the form of toroidal sectors, the closed internal cavities of which are filled with liquid and partially metal balls, ensuring a stable position of the elastic shell, while the centers of the toroidal sectors are located below the axis of rotation of the wheel. (Pat. RF 2108240, MKI 6 V 60 C 17/00, 1998).

Недостатком данного колеса является низкая надежность из-за возможности вращения эластичной оболочки вместе с шиной, например, при перезде короткой неровности большой высоты. При этом демпфирующие свойства колеса резко снижаются, а вращающаяся эластичная оболочка, центр тяжести которой не совпадает с осью колеса будет создавать периодическую силу, вызывающую колебания транспортного средства. The disadvantage of this wheel is its low reliability due to the possibility of rotation of the elastic shell together with the tire, for example, when moving short bumps of large height. In this case, the damping properties of the wheel are sharply reduced, and a rotating elastic shell, the center of gravity of which does not coincide with the axis of the wheel, will create a periodic force causing the vehicle to oscillate.

Данное колесо имеет низкий технический уровень, обусловленный также практически линейной упругой характеристикой шины, вследствие чего реализовать малую радиальную жесткость, необходимую для повышения плавности хода транспортного средства, можно только при больших статических деформациях шины, которые снижают ресурс шины, увеличивают потери на качение и ухудшают топливную экономичность транспортного средства. Кроме того, данное колесо не обладает сухим трением, а воздушное демпфирование имеет низкую эффективность при небольших амплитудах колебаний, вследствие чего при движении транспортного средства по неровной дороге будут происходить периодические резонансные колебания транспортного средства с небольшой амплитудой. При работе воздушной демпфирующей системы быстро увеличивается температура воздуха в шине из-за его малой теплоемкости, вследствие чего повышается давление воздуха, жесткость и температура шины, что ухудшает виброзащитные свойства и уменьшает ресурс колеса. This wheel has a low technical level, also due to the almost linear elastic characteristic of the tire, as a result of which it is possible to realize the low radial stiffness necessary to increase the ride comfort of the vehicle only with large static deformations of the tire, which reduce tire life, increase rolling losses and worsen fuel profitability of the vehicle. In addition, this wheel does not have dry friction, and air damping has low efficiency at small vibration amplitudes, as a result of which when the vehicle moves along rough roads, periodic resonant vibrations of the vehicle with a small amplitude will occur. During operation of the air damping system, the air temperature in the tire increases rapidly due to its low heat capacity, as a result of which the air pressure, stiffness and temperature of the tire increase, which worsens the vibration-proof properties and reduces the wheel life.

В этой связи важнейшей задачей является создание новой конструкции колеса с новой структурной схемой выполнения кольцевой рабочей полости, содержащей компенсирующий объем сжатия в виде пневмобаллонов, установленных по наружной поверхности эластичной оболочки, неподвижной относительно обода, сообщающейся с полостью эластичной оболочки посредством клапанов и дросселирующих отверстий, который компенсирует изменение объема, заполненной жидкостью кольцевой рабочей полости шины при ее радиальной деформации и обеспечивает за счет регулирующих звеньев в виде валиков с цилиндрическими кулачками, связанными гибкими связями с пневмобаллонами и пружинами растяжения, нелинейную упругую характеристику шины с мягким участком в зоне статической деформации, а также сухое трение, эффективно гасящее колебания с малой амплитудой, и воздушное демпфирование, эффективно гасящее колебания с большой амплитудой. In this regard, the most important task is to create a new wheel design with a new structural scheme for performing an annular working cavity containing a compensating compression volume in the form of air cylinders mounted on the outer surface of the elastic shell stationary relative to the rim communicating with the cavity of the elastic shell by means of valves and throttling holes, which compensates for the change in the volume filled with fluid of the annular working cavity of the tire during its radial deformation and provides due to the regulation connecting links in the form of rollers with cylindrical cams, connected by flexible connections with air cylinders and tension springs, non-linear elastic characteristic of the tire with a soft section in the zone of static deformation, as well as dry friction, which effectively damps vibrations with a small amplitude, and air damping, which effectively damps vibrations with large amplitude.

Техническим результатом заявленного колеса транспортного средства является повышение его виброзащитных свойств без увеличения сопротивления качению путем снижения жесткости в зоне статической деформации шины и повышения эффективности демпфирования колебаний, что повышает плавность хода и другие эксплуатационные свойства транспортного средства, а также открывает новые возможности по расширению применения безрессорных транспортных средств. The technical result of the claimed vehicle wheel is to increase its vibration-proof properties without increasing rolling resistance by reducing stiffness in the zone of tire static deformation and increasing vibration damping efficiency, which improves ride smoothness and other operational properties of the vehicle, and also opens up new possibilities for expanding the use of springless vehicles funds.

Указанный технический результат достигается тем, что в колесе транспортного средства, содержащем обод и пневматическую шину. в полости которой установлена с кольцевым зазором эластичная оболочка в виде полого тора, разделяющая полость шины на две полости, образуя в шине кольцевую рабочую полость, последняя снабжена дополнительными эластичными камерами в виде пневмобаллонов, установленными по наружной поверхности эластичной оболочки, каждый из которых выполнен в виде герметичной камеры, внутренние и наружные торцевые поверхности которой выполнены в виде жестких пластин, соединенных гибкой связью, проходящей через центральное отверстие внутренней пластины с регулирующим звеном в виде валика с центральным и крайними цилиндрическими кулачками, установленного на внутренней поверхности эластичной оболочки параллельно оси колеса, и крайними цилиндрическими кулачками, связанными посредством гибкой связи и пружин растяжения с эластичной оболочкой, и образующих компенсирующий объем сжатия, обеспечивающий снижение радиальной жесткости колеса, а регулирующие звенья каждого пневмобаллона соединены между собой кольцевой гибкой связью, обеспечивающей синхронную работу заполненной жидкостью кольцевой рабочей полости, причем полости пневмобаллонов. сообщающиеся с полостью эластичной оболочки посредством клапанов и дросселирующих отверстий, образуют воздушную демпфирующую систему колеса. The specified technical result is achieved in that in the wheel of the vehicle containing the rim and the pneumatic tire. in the cavity of which an elastic shell in the form of a hollow torus is installed with an annular gap, dividing the tire cavity into two cavities, forming an annular working cavity in the tire, the latter is equipped with additional elastic chambers in the form of pneumocylinders mounted on the outer surface of the elastic shell, each of which is made in the form a sealed chamber, the inner and outer end surfaces of which are made in the form of rigid plates connected by a flexible connection passing through the central hole of the inner plate a regulating link in the form of a roller with central and extreme cylindrical cams mounted on the inner surface of the elastic shell parallel to the axis of the wheel, and extreme cylindrical cams connected by flexible coupling and tension springs with an elastic shell, and forming a compensating compression volume, which reduces the radial stiffness of the wheel, and the regulating links of each air cylinder are interconnected by an annular flexible connection, which ensures synchronous operation of the fluid filled with tsevoy working cavity, wherein the cavity of the bellows. communicating with the cavity of the elastic shell by means of valves and throttling holes, form an air damping system of the wheel.

Вследствие того, что кольцевая рабочая полость, заполненная жидкостью, снабжена дополнительными эластичными камерами в виде пневмобаллонов, установленных по наружной поверхности эластичной оболочки, каждый из которых выполнен в виде герметичной камеры, сообщающейся с полостью эластичной оболочки посредством клапанов и дросселирующих отверстий, при радиальном сжатии и разжатии шины будут сжиматься и разжиматься пневмобаллоны, перекачивая воздух через клапаны и дросселирующие отверстия в полость эластичной оболочки и обратно, обеспечивая воздушное демпфирование колебаний, высокая эффективность которого определяется тем, что объем пневмобаллонов составляет 15-20% от объема эластичной оболочки. Due to the fact that the annular working cavity filled with liquid is provided with additional elastic chambers in the form of pneumocylinders mounted on the outer surface of the elastic shell, each of which is made in the form of a sealed chamber communicating with the cavity of the elastic shell through valves and throttling holes, with radial compression and the tire will compress and expand the pneumatic cylinders, pumping air through the valves and throttling holes into the cavity of the elastic shell and vice versa, live air damping of oscillations, the high efficiency of which is determined by the fact that the volume of pneumocylinders is 15–20% of the volume of the elastic shell.

Благодаря тому, что жидкость, заправляемая в кольцевую рабочую полость шины, обладает большой теплоемкостью и хорошей теплопередачей, тепло, выделяющееся при работе воздушной демпфирующей системы и деформации элементов шины, поглощается жидкостью, что снижает температуру шины, повышает стабильность ее упругой характеристики и ресурс. Due to the fact that the fluid, which is filled into the annular working cavity of the tire, has a high heat capacity and good heat transfer, the heat released during the operation of the air damping system and the deformation of the tire elements is absorbed by the liquid, which reduces the temperature of the tire, increases the stability of its elastic characteristics and resource.

Благодаря тому, что пневмобаллоны выполнены в виде герметичных камер, внутренние и наружные торцевые поверхности которых представляют собой жесткие пластины, соединенные гибкими связями, с регулирующими звеньями в виде валиков, установленных на внутренней поверхности эластичной оболочки параллельно оси колеса, в кольцевой рабочей полости шины из совокупности пневмобаллонов образуется компенсирующий объем сжатия, воспринимающий изменение объема кольцевой рабочей полости шины при ее деформации и обеспечивающий снижение радиальной жесткости колеса, поскольку центральный и крайние цилиндрические кулачки регулирующих звеньев, передающие и преобразующие усилие пружин растяжения, спрофилированы таким образом, что обеспечивают увеличение сил натяжения гибких связей, закрепленных на наружных жестких пластинах пневмобаллонов по мере их сжатия. Таким образом, по мере сжатия шины давление жидкости в кольцевой рабочей полости шины сначала постоянно (шина меняет форму), затем уменьшается, а после сжатия пневмобаллонов увеличивается, чем достигается наличие мягкого участка на упругой характеристике колеса. Due to the fact that the pneumatic balloons are made in the form of sealed chambers, the inner and outer end surfaces of which are rigid plates connected by flexible links, with regulating links in the form of rollers mounted on the inner surface of the elastic shell parallel to the axis of the wheel, in the ring working cavity of the tire of pneumatic cylinders, a compensating compression volume is formed, perceiving a change in the volume of the annular working cavity of the tire during its deformation and providing a decrease in the radial wheel stiffness, since the central and extreme cylindrical cams of the control links, transmitting and converting the force of the tension springs, are profiled in such a way that they provide an increase in the tension forces of the flexible connections fixed to the external rigid plates of the air cylinders as they are compressed. Thus, as the tire is compressed, the fluid pressure in the annular working cavity of the tire is initially constant (the tire changes shape), then decreases, and after compression of the air spring increases, the presence of a soft section on the elastic characteristic of the wheel is achieved.

Вследствие действия пружин растяжения, стремящихся через регулирующие звенья сжать пневмобаллоны, давление воздуха в эластичной оболочке всегда больше давления жидкости в кольцевой рабочей полости шины, что обеспечивает устойчивость эластичной оболочки в зоне наиболее вероятных деформаций шины. При больших деформациях шины (больше чем на половину высоты профиля), пневмобаллоны оказываются полностью сжатыми, а давление жидкости в кольцевой рабочей полости становится больше давления воздуха в эластичной оболочке. При этом сжимается по боковинам сама эластичная оболочка, а жесткость шины значительно возрастает, что увеличивает энергоемкость шины и повышает сохранность обода колеса. Due to the action of tensile springs, seeking to compress pneumatic cylinders through the regulating links, the air pressure in the elastic shell is always greater than the fluid pressure in the annular working cavity of the tire, which ensures the stability of the elastic shell in the zone of the most probable tire deformations. With large deformations of the tire (more than half the height of the profile), the air balloons are completely compressed, and the fluid pressure in the annular working cavity becomes greater than the air pressure in the elastic shell. At the same time, the elastic shell itself is compressed along the sides, and the tire stiffness increases significantly, which increases the energy consumption of the tire and increases the safety of the wheel rim.

Вследствие наличия сухого трения в подшипниках валиков и других элементах регулирующих звеньев обеспечивается эффективное гашение колебаний транспортного средства с небольшой амплитудой. Due to the presence of dry friction in the bearings of the rollers and other elements of the control links, an effective damping of the vehicle’s vibrations with a small amplitude is ensured.

Вследствие того, что регулирующие звенья каждого пневмобаллона соединены между собой кольцевой гибкой связью, проходящей по внутренней цилиндрической поверхности эластичной оболочки, при сжатии шины обеспечивается одновременное сжатие на одинаковую величину всех пневмобаллонов, т. е. синхронная работа заполненной жидкостью кольцевой рабочей полости, вследствие чего повышается стабильность упругой характеристики шины и уменьшается дисбаланс колеса. Due to the fact that the regulating links of each pneumatic balloon are interconnected by an annular flexible connection extending along the inner cylindrical surface of the elastic shell, when the tire is compressed, all pneumatic cylinders are simultaneously compressed to the same size, i.e., the synchronous operation of the annular working cavity filled with liquid increases stability of the elastic characteristics of the tire and wheel imbalance is reduced.

Вследствие того, что при прямолинейном качении колеса по ровной дороге деформация нижней части шины постоянна, объем кольцевой рабочей полости шины и пневмобаллонов не изменяется, поэтому сухое трение в регулирующих звеньях не совершает работу, воздух не перетекает через клапаны и дросселирующие отверстия. При этом коэффициент сопротивления качения колеса увеличивается незначительно, только за счет энергии, затрачиваемой на относительное движение слоев жидкости. Due to the fact that during straight wheel rolling on a flat road, the deformation of the lower part of the tire is constant, the volume of the annular working cavity of the tire and the air bellows does not change, so dry friction in the control links does not work, air does not flow through the valves and throttling holes. Moreover, the coefficient of rolling resistance of the wheel increases slightly, only due to the energy spent on the relative motion of the liquid layers.

Вследствие того, что наружные жесткие пластины пневмобаллонов находятся дальше от оси вращения колеса, чем жидкость, при вращении колеса на них будет действовать гидростатическое давление рабочей жидкости, обусловленное центробежной силой, которое уравновешивает центробежные силы, действующие на сами жесткие пластины. Если увеличить массу жестких наружных пластин, то с увеличением скорости качения статическая деформация шины и сопротивление качению будут уменьшаться, а топливная экономичность транспортного средства повысится. Due to the fact that the external rigid plates of the pneumocylinders are farther from the axis of rotation of the wheel than the liquid, when the wheel rotates, they will be affected by the hydrostatic pressure of the working fluid due to centrifugal force, which balances the centrifugal forces acting on the rigid plates themselves. If you increase the mass of rigid outer plates, then with an increase in the rolling speed, the static deformation of the tire and rolling resistance will decrease, and the fuel efficiency of the vehicle will increase.

Благодаря тому, что давление воздуха в эластичной оболочке больше, чем в обычном колесе при той же статической деформации, снижается вероятность поворота шины относительно обода, особенно при проколе шины. Due to the fact that the air pressure in the elastic shell is greater than in a conventional wheel with the same static deformation, the probability of the tire turning relative to the rim is reduced, especially when the tire is punctured.

Благодаря снижению жесткости и повышению эффективности демпфирования колес колебания транспортного средства на неровных дорогах уменьшаются, вследствие чего коэффициент сопротивления качения и интенсивность износа шин также уменьшаются, что повышает топливную экономичность транспортного средства и ресурс шин. By reducing stiffness and increasing the efficiency of wheel damping, vehicle vibrations on rough roads are reduced, as a result of which the rolling resistance coefficient and tire wear rate are also reduced, which increases the fuel economy of the vehicle and tire life.

Приведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентам и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного решения, позволил установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого решения по совокупности признаков, позволило выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном объекте, изложенных в формуле изобретения. The analysis of the prior art cited by the applicant, including a search by patents and scientific and technical sources of information and identification of sources containing information about analogues of the claimed solution, made it possible to establish that the applicant did not find an analogue characterized by features identical to all the essential features of the claimed invention. The definition from the list of identified analogues of the prototype, as the closest solution for the totality of features, allowed us to identify the set of essential distinguishing features in relation to the applicant's technical result in the claimed object set forth in the claims.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "новизна" по действующему законодательству. Therefore, the claimed invention meets the requirement of "novelty" under applicable law.

Для проверки соответствия заявленного изобретения требованию "изобретательского уровня" заявитель провел дополнительный поиск известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного изобретения, результаты которого показывают, что заявленное изобретение для специалиста не следует явным образом из известного уровня техники. To verify the compliance of the claimed invention with the requirement of "inventive step", the applicant conducted an additional search for known solutions in order to identify features that match the distinctive features of the claimed invention, the results of which show that the claimed invention does not explicitly follow from the prior art.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "изобретательский уровень". Therefore, the claimed invention meets the requirement of "inventive step".

На чертеже изображено предлагаемое колесо транспортного средства: фиг. 1 - продольный разрез, фиг. 2 - поперечный разрез, фиг. 3 - вид А на фиг. 1. The drawing shows the proposed wheel of the vehicle: FIG. 1 is a longitudinal section, FIG. 2 is a cross section, FIG. 3 is a view A in FIG. 1.

Колесо транспортного средства (фиг. 1, 2) содержит обод 1 и смонтированную на нем шину 2. В полости шины 2 установлена с кольцевым зазором охватывающая обод 1 эластичная оболочка 3 в виде полого тора, выполненная, например, из обрезиненного корда, причем эластичная оболочка 3 по боковым поверхностям прижата к шине давлением воздуха, а ее высота равна, примерно, половине высоты профиля шины. The vehicle wheel (Fig. 1, 2) comprises a rim 1 and a tire 2 mounted on it. In the tire cavity 2, an elastic casing 3 in the form of a hollow torus surrounding the rim 1 is mounted with an annular gap, made, for example, of a rubberized cord, the elastic casing 3 on the lateral surfaces is pressed against the tire by air pressure, and its height is approximately half the height of the tire profile.

Эластичная оболочка 3 имеет собственную полость А и разделяет полость шины 2 на две полости, образуя кольцевую рабочую полость шины Б, заполняемую жидкостью через игольчатый клапан 4. The elastic shell 3 has its own cavity A and divides the cavity of the tire 2 into two cavities, forming an annular working cavity of the tire B, filled with liquid through the needle valve 4.

Кольцевая рабочая полость Б снабжена дополнительными эластичными камерами 5 в виде пневмобаллонов, установленных по наружной поверхности эластичной оболочки 3. Каждый из пневмобаллонов 5 выполнен в виде герметичной камеры, наружные 6 и внутренние 7 торцевые поверхности которой представляют собой жесткие пластины, причем последние закреплены на эластичной оболочке 3. The annular working cavity B is equipped with additional elastic chambers 5 in the form of pneumocylinders mounted on the outer surface of the elastic shell 3. Each of the pneumatic cylinders 5 is made in the form of a sealed chamber, the outer 6 and inner 7 end surfaces of which are rigid plates, the latter being fixed to the elastic shell 3.

Пластины 6 и 7 соединены гибкой связью 8, закрепленной в центре наружной пластины 6, проходящей через отверстие 9 внутренней пластины 7 и эластичной оболочки 3 с регулирующим звеном в виде валика 10 (фиг. 3). Гибкая связь 8 закреплена на центральном цилиндрическом кулачке 11 валика 10. Валик 10 установлен на подшипниках в корпусах 12, закрепленных на внутренней поверхности эластичной оболочки 3. Ось валика 10 параллельна оси вращения колеса. На валике 10 закреплены также два крайних цилиндрических кулачка 13 одинакового профиля и шкив 14. На крайних цилиндрических кулачках 13 закреплены концы гибких связей 15 и 16, другие концы которых закреплены на подвижной планке 17 с роликами 18 на концах. Планка 17 посредством пружин растяжения 19 соединена с неподвижной планкой 20, закрепленной на эластичной оболочке 3 посредством корпусов 12 следующего пневмобаллона 5. Ролики 18, опирающиеся на эластичную оболочку 3, служат для исключения колебаний подвижной планки 17. Все цилиндрические кулачки и шкив 14 имеют бурты, исключающие сползание гибкой связи. The plates 6 and 7 are connected by a flexible connection 8, fixed in the center of the outer plate 6, passing through the hole 9 of the inner plate 7 and the elastic shell 3 with a control link in the form of a roller 10 (Fig. 3). A flexible connection 8 is fixed on the central cylindrical cam 11 of the roller 10. The roller 10 is mounted on bearings in the housings 12 mounted on the inner surface of the elastic shell 3. The axis of the roller 10 is parallel to the axis of rotation of the wheel. Two extreme cylindrical cams 13 of the same profile and a pulley 14 are also fixed on the roller 10. On the extreme cylindrical cams 13, the ends of the flexible links 15 and 16 are fixed, the other ends of which are fixed to the movable bar 17 with rollers 18 at the ends. The bar 17 is connected by means of tension springs 19 to the fixed bar 20 fixed to the elastic shell 3 by means of the housings 12 of the next air cylinder 5. The rollers 18, supported by the elastic shell 3, serve to exclude vibrations of the movable bar 17. All cylindrical cams and pulley 14 have collars, precluding sliding flexible connection.

Пневмобаллоны 5 в совокупности образуют компенсирующий объем сжатия, воспринимающий изменение объема кольцевой рабочей полости Б шины 2 при ее деформации и обеспечивающий снижение радиальной жесткости шины, за счет регулирующих звеньев 10, поскольку центральные 11 и крайние 13 цилиндрические кулачки, преобразующие усилие пружин растяжения 19 посредством гибких связей 8, 15 и 16, увеличивают силы натяжения гибких связей 8 по мере сжатия пневмобаллонов 5 и таким образом снижают давление жидкости в кольцевой рабочей полости Б шины 2 по мере ее сжатия. Pneumocylinders 5 together form a compensating compression volume, perceiving a change in the volume of the annular working cavity B of the tire 2 during its deformation and providing a decrease in the radial stiffness of the tire due to the regulating links 10, since the central 11 and extreme 13 cylindrical cams, which transform the force of the tension springs 19 by means of flexible ties 8, 15 and 16, increase the tension forces of the flexible ties 8 as the compressed air cylinders 5 are compressed and thus reduce the fluid pressure in the annular working cavity B of the tire 2 as it is compressed and I.

Регулирующие звенья 10 каждого пневмобаллона 5 соединены между собой кольцевой гибкой связью 21, охватывающей на один оборот шкивы 14 валиков 10 и закрепленной на каждом из шкивов 14 прижимной планкой 22, что обеспечивает синхронный поворот всех валиков 10 и одновременное сжатие на одинаковую величину всех пневмобаллонов 5, т. е. синхронную работу заполненной жидкостью кольцевой рабочей полости Б. Это повышает стабильность упругой характеристики шины 2 и уменьшает дисбаланс колеса. Гибкая связь 21 поддерживается скобками 23, закрепленными на эластичной оболочке 3. The control links 10 of each air cylinder 5 are interconnected by an annular flexible connection 21, covering the pulleys 14 of the rollers 10 for one revolution and secured by a clamping bar 22 on each of the pulleys 14, which provides simultaneous rotation of all the rollers 10 and simultaneous compression by the same amount of all air cylinders 5, i.e., the synchronous operation of the fluid-filled annular working cavity B. This increases the stability of the elastic characteristics of tire 2 and reduces wheel imbalance. Flexible connection 21 is supported by brackets 23, mounted on an elastic sheath 3.

Пружины растяжения 19, стремящиеся посредством гибких связей 8, 15 и 16 и peгулирующих звенев 10 сжать пневмобаллоны 5, уменьшают давление жидкости в кольцевой рабочей полости Б шины 2 по сравнению с давлением воздуха в эластичной оболочке, что обеспечивает устойчивость эластичной оболочки 3 до момента сжатия пневмобаллонов 5 на полный ход. При больших деформациях шины 2 (больше чем на половину высоты профиля), когда пневмобаллоны 5 оказываются полностью сжатыми, давление жидкости в кольцевой рабочей полости Б становится больше давления воздуха в полости А и сжимается по боковинам сама эластичная оболочка, а жесткость шины значительно возрастает, что увеличивает энергоемкость шины и повышает сохранность обода колеса. Tensile springs 19, seeking to compress the pneumatic cylinders 5 through flexible couplings 8, 15 and 16 and the regulating links 10, reduce the fluid pressure in the annular working cavity B of the tire 2 in comparison with the air pressure in the elastic shell, which ensures the stability of the elastic shell 3 until the pneumatic cylinders are compressed 5 at full speed. With large deformations of the tire 2 (more than half the height of the profile), when the pneumatic cylinders 5 are completely compressed, the fluid pressure in the annular working cavity B becomes greater than the air pressure in the cavity A and the elastic sheath itself is compressed along the sides, and the tire stiffness increases significantly, which increases tire energy consumption and improves wheel rim safety.

Полости пневмобаллонов 5, сообщающиеся с полостью Б эластичной оболочки 3 посредством дросселирующих отверстий 9 и клапанов 24, образуют воздушную демпфирующую систему колеса. Клапаны 24 с малым сопротивлением пропускают воздух из полости пневмобаллонов 5 в полость Б эластичной оболочки 3 при сжатии шины 2. При разжатии шины 2 воздух течет в обратном направлении только через дросселирующие отверстия 9, поскольку клапаны 24 закрываются. Высокая эффективность воздушного демпфирования определяется тем, что объем пневмобаллонов 5 составляет 15-20% от объема А эластичной оболочки 3. The cavity of the air bellows 5, communicating with the cavity B of the elastic shell 3 by means of throttling holes 9 and valves 24, form an air damping system of the wheel. Valves 24 with low resistance pass air from the cavity of the air bellows 5 into the cavity B of the elastic shell 3 when the tire 2 is compressed. When the tire 2 is unclenched, air flows in the opposite direction only through the throttling holes 9, since the valves 24 are closed. The high efficiency of air damping is determined by the fact that the volume of pneumocylinders 5 is 15-20% of the volume A of the elastic shell 3.

Предлагаемое колесо транспортного средства работает следующим образом. The proposed vehicle wheel operates as follows.

При нагружении обода 1 колеса статической нагрузкой нижняя часть шины 2 сжимается примерно на 10-15% от высоты профиля шины, а объем кольцевой рабочей полости Б уменьшается на 2-4%. Поскольку объем полости А эластичной оболочки 3 не изменяется, а жидкость, заправленная в полость Б через игольчатый клапан 4, несжимаема, то объем пневмобаллонов 5 уменьшится на ту же величину. При этом наружные жесткие пластины 6 пневмобаллонов 5 синхронно переместятся к внутренним жестким пластинам 7, т. е. к центру колеса (примерно на 15-25% от их полного хода), гибкие связи 8 накрутятся на центральные кулачки 11 регулирующих звеньев 10, а гибкие связи 15 и 16 несколько скрутятся с крайних кулачков 13, а валик 10 повернется в подшипниках 12 на некоторый угол. Синхронность сжатия пневмобаллонов обеспечивает гибкая связь 21, закрепленная на шкивах 14 планкой 22. Максимально растянутые пружины растяжения 19, установленные на неподвижной планке 20 и подвижной планке 17 с роликами 18, несколько сожмутся и переместят подвижную планку 17. При этом сила натяжения гибких связей 15 и 16 несколько уменьшится, а сила натяжения гибких связей 8 несколько увеличится вследствие преобразующих свойств кулачков 11 и 13, так как радиус центрального кулачка 11 уменьшается, крайних кулачков 13 - увеличивается, а эффективная площадь пневмобаллонов 5 изменяется незначительно или уменьшается. Поэтому давление жидкости в кольцевой рабочей полости Б несколько уменьшится и снизится жесткость шины, несмотря на то, что давление воздуха в полостях пневмобаллонов 5 и полости А эластичной оболочки 3 немного увеличится. When loading the rim 1 of the wheel with a static load, the lower part of the tire 2 is compressed by about 10-15% of the height of the tire profile, and the volume of the annular working cavity B decreases by 2-4%. Since the volume of the cavity A of the elastic shell 3 does not change, and the fluid charged into the cavity B through the needle valve 4 is incompressible, the volume of the pneumocylinders 5 will decrease by the same amount. In this case, the outer rigid plates 6 of the pneumatic cylinders 5 synchronously move to the inner rigid plates 7, i.e., to the center of the wheel (approximately 15–25% of their full stroke), flexible couplings 8 wind onto the central cams 11 of the control links 10, and flexible the bonds 15 and 16 are somewhat twisted from the extreme cams 13, and the roller 10 will rotate in the bearings 12 by a certain angle. The synchronization of the compression of the pneumatic cylinders provides a flexible connection 21, fixed to the pulleys 14 by the strip 22. The maximum stretched tension springs 19, mounted on the fixed bar 20 and the movable bar 17 with the rollers 18, are compressed somewhat and move the movable bar 17. In this case, the tension force of the flexible couplings 15 and 16 will decrease slightly, and the tension force of the flexible couplings 8 will increase slightly due to the transforming properties of the cams 11 and 13, since the radius of the central cam 11 decreases, the extreme cams 13 increase, and the effective area ad pneumocylinders 5 changes slightly or decreases. Therefore, the fluid pressure in the annular working cavity B will decrease slightly and the tire stiffness will decrease, despite the fact that the air pressure in the cavities of the pneumocylinders 5 and the cavity A of the elastic shell 3 will slightly increase.

При качении колеса по ровной дороге деформация нижней части шины 2 постоянна, объемы кольцевой рабочей полости Б и пневмобаллонов не изменяются и воздух не перетекает через клапаны 24 и дросселирующие отверстия 9. Жидкость вращается вместе с полостью Б и перемешивается из-за деформации нижней части шины, вследствие чего уменьшается неравномерность температурного поля шины, а эксплуатационные характеристики коэффициента сопротивления качения колеса остаются практически неизменными. When the wheel is rolling on a level road, the deformation of the lower part of the tire 2 is constant, the volumes of the annular working cavity B and air cylinders do not change and the air does not flow through the valves 24 and throttling holes 9. The fluid rotates with the cavity B and mixes due to deformation of the lower part of the tire, as a result, the unevenness of the temperature field of the tire decreases, and the operational characteristics of the coefficient of rolling resistance of the wheel remain almost unchanged.

При качении колеса по неровной дороге нижняя часть шины 2 сжимается и разжимается. When the wheel is rolling on rough roads, the lower part of the tire 2 is compressed and expanded.

При сжатии нижней части шины 2 колесо работает так же, как при статическом нагружении, описанном выше. При этом воздух из пневмобаллонов 5 перетекает в полость А эластичной оболочки 3 через клапаны 24 и дросселирующие отверстия 9 с небольшим сопротивлением. При больших деформациях шины (больше чем на половину высоты профиля), пневмобаллоны 5 оказываются полностью сжатыми, а давление жидкости в кольцевой рабочей полости Б становится больше давления воздуха в полости А эластичной оболочки 3. При этом сжимается по боковинам сама эластичная оболочка 3, а жесткость шины 2 значительно возрастает, что повышает энергоемкость шины 2 и сохранность обода колеса. When compressing the lower part of the tire 2, the wheel works in the same way as with the static loading described above. At the same time, air from the pneumocylinders 5 flows into the cavity A of the elastic shell 3 through the valves 24 and the throttling holes 9 with a small resistance. With large deformations of the tire (more than half the height of the profile), the air cylinders 5 are completely compressed, and the fluid pressure in the annular working cavity B becomes greater than the air pressure in the cavity A of the elastic shell 3. At the same time, the elastic shell 3 itself is compressed along the sidewalls, and the stiffness tire 2 increases significantly, which increases the energy intensity of tire 2 and the safety of the wheel rim.

При разжатии нижней части шины 2 объем пневмобаллонов 5 увеличивается и воздух из полости А эластичной оболочки 3 перетекает в полости пневмобаллонов 5 только через дросселирующие отверстия 9 с большим сопротивлением, что обеспечивает гашение колебаний транспортного средства. Выделяющееся при этом тепло от воздуха передается через стенки пневмобаллонов 5 и эластичной оболочки 3 жидкости кольцевой рабочей полости Б, которая поглощает его вследствие большой теплоемкости. When unclenching the lower part of the tire 2, the volume of the pneumocylinders 5 increases and the air from the cavity A of the elastic shell 3 flows into the cavity of the pneumocylinders 5 only through the throttling holes 9 with high resistance, which ensures damping of the vehicle. The heat generated in this case from the air is transmitted through the walls of the pneumocylinders 5 and the elastic shell 3 of the liquid of the annular working cavity B, which absorbs it due to the high heat capacity.

Сухое трение в подшипниках валиков 10, роликах 18 и скобках 23 обеспечивает быстрое затухание колебаний транспортного средства с небольшой амплитудой. Однако сухое трение недостаточно для гашения колебаний с большой амплитудой. Они гасятся воздушным демпфированием, высокая эффективность которого определяется тем, что суммарный объем пневмобаллонов 5 составляет 15-20% от объема полости А эластичной оболочки 3. Dry friction in the bearings of the rollers 10, the rollers 18 and the brackets 23 provides a quick damping of the vehicle with a small amplitude. However, dry friction is not enough to damp vibrations with a large amplitude. They are quenched by air damping, the high efficiency of which is determined by the fact that the total volume of pneumocylinders 5 is 15-20% of the volume of the cavity A of the elastic shell 3.

Так как при сжатии нижней части шины 2 воздух перетекает из пневмобаллонов в полость А эластичной оболочки 3 через клапаны 24 и дросселирующие отверстия 9 с небольшим сопротивлением, а при разжатии шины 2 воздух течет в обратном направлении только через дросселирующие отверстия 9 с большим сопротивлением, то при периодических колебаниях статическая деформация нижней части шины несколько увеличивается, что повышает стабильность контакта колеса с дорогой. Since when the lower part of the tire 2 is compressed, air flows from the pneumatic cylinders into the cavity A of the elastic shell 3 through the valves 24 and the throttling holes 9 with a small resistance, and when the tire 2 is unclenched, the air flows in the opposite direction only through the throttling holes 9 with a high resistance, then periodic fluctuations, the static deformation of the lower part of the tire increases slightly, which increases the stability of the contact of the wheel with the road.

Вследствие уменьшения колебаний транспортного средства на неровных дорогах коэффициент сопротивления качения и интенсивность износа протектора шины 2 также уменьшаются. Due to the reduction of vehicle vibrations on rough roads, the coefficient of rolling resistance and the wear rate of the tread of the tire 2 are also reduced.

При проколе шины 2 через него жидкость из кольцевой рабочей полости Б вытекает, статическая деформация шины 2 увеличивается и нагрузка воспринимается пневмобаллонами 5 и эластичной оболочкой 3, заполненными сжатым воздухом, что позволяет продолжить движение. When a tire 2 is punctured through it, fluid flows out of the annular working cavity B, the static deformation of the tire 2 increases and the load is perceived by the air-filled cylinders 5 and the elastic shell 3 filled with compressed air, which allows further movement.

Таким образом, вышеизложенное свидетельствует о выполнении при использовании заявленного изобретения следующей совокупности условий:
- колесо транспортного средства, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, предназначено для колесных тракторов, комбайнов, экскаваторов, кранов и других транспортных средств преимущественно безрессорных и обеспечивает снижение частоты собственных колебаний и эффективное гашение колебаний транспортного средства за счет сухого трения и воздушного демпфирования без увеличения коэффициента сопротивления качения, а также снижение температуры и неравномерности температурного поля шины, что повышает плавность хода транспортного средства и ресурс шины;
- для заявленного изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления в соответствии с описанием и прилагаемым чертежом;
- колесо транспортного средства, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем результата.Thus, the foregoing indicates that when using the claimed invention the following set of conditions:
- the vehicle wheel, embodying the claimed invention in its implementation, is intended for wheeled tractors, combines, excavators, cranes and other vehicles mainly spring-free and provides a reduction in the frequency of natural vibrations and effective damping of the vehicle due to dry friction and air damping without increasing the coefficient rolling resistance, as well as lowering the temperature and unevenness of the temperature field of the tire, which increases the smoothness of the trance sports facilities and tire life;
- for the claimed invention in the form described in the claims, the possibility of its implementation in accordance with the description and the attached drawing is confirmed;
- the wheel of the vehicle embodying the claimed invention in its implementation, is able to ensure the achievement of the perceived by the applicant result.

Следовательно заявленное изобретение соответствует требованию "промышленная применимость". Therefore, the claimed invention meets the requirement of "industrial applicability".

Claims

A vehicle wheel containing a rim and a pneumatic tire, in the cavity of which an elastic shell in the form of a hollow torus is installed with an annular gap, dividing the tire cavity into two cavities, forming an annular working cavity in the tire, characterized in that the annular working cavity is provided with additional elastic chambers in in the form of pneumocylinders installed on the outer surface of the elastic shell, each of which is made in the form of a sealed chamber, the inner and outer end surfaces of which are made in e rigid plates connected by a flexible connection passing through the central hole of the internal rigid plate and mounted on a central cylindrical cam of a control link made in the form of a roller with central and extreme cylindrical cams mounted parallel to the axis of the wheel, the extreme cylindrical cams being connected through a flexible connection and springs stretching with an elastic shell, while the combination of pneumoballows forms a compensating volume of compression, providing a decrease in radial stiffness and wheels, and the regulatory links of each air cylinder are interconnected by an annular flexible connection, ensuring synchronous operation of the liquid working cavity filled with liquid, while the air cylinder cavities communicating with the elastic shell cavity through valves and throttling holes form an air damping system of the wheel.