RU2538472C2

RU2538472C2 - Airless tire

Info

Publication number: RU2538472C2
Application number: RU2013120165/11A
Authority: RU
Inventors: Владимир Викторович Мазур
Priority date: 2013-04-30
Filing date: 2013-04-30
Publication date: 2015-01-10
Also published as: RU2013120165A

Abstract

FIELD: transport.

SUBSTANCE: proposed tire consists of one-piece structure with metal wheel 1 and tire with resilient deformable spokes made of elastic polymer. Inner and outer rings 2 and 3 are connected with radial flexible deformable zigzag-shaped spokes 4 formed by arc-like plates 5, 6, 7 and 8.Outer ring 3 takes up the main vertical load from the side of thrust surface. High radial stiffness of said ring results from inner ring of resilient high-hardness polymer to protect the tire from through mechanical damages. To decrease vibration and noise, resilient spokes can be connected by webs 9, 10 and 11.

EFFECT: constant radial stiffness, lower vibration and noise.

4 cl, 6 dwg

Description

Автомобильное колесо с безвоздушной шиной относится к области транспортного машиностроения.A car tire with an airless tire belongs to the field of transport engineering.

Известна конструкция автомобильного колеса с безвоздушной шиной [TENSION-BASED NON-PNEUMATIC TIRE, патент №20110011506 от 20.01.2011], разработанная американской фирмой Resilient Technologies для военного автомобиля HMMWV. Внешний вид безвоздушной шины из эластичного полимерного материала напоминает пчелиные соты. Тем не менее конструктивными элементами безвоздушной шины являются упругие деформируемые спицы зигзагообразной формы, соединенные плоскими прямыми перемычками, и массивное наружное кольцо с протектором, несущее основную часть вертикальной нагрузки, приходящейся на колесо. Зигзагообразная форма упругих деформируемых спиц образуется в результате соединения тонких пластин, которые могут быть как прямыми, так и дугообразными с изгибом к центру колеса. Перемычки, соединяющие длинные упругие спицы высокопрофильной безвоздушной шины, могут иметь как постоянную, так и переменную толщину с ее уменьшением в средней части, и предназначены для уменьшения вибрации и шума при качении колеса.The known design of a car wheel with an airless tire [TENSION-BASED NON-PNEUMATIC TIRE, patent No. 201110011506 from 01.20.2011], developed by the American company Resilient Technologies for a military vehicle HMMWV. The appearance of an airless tire made of elastic polymer material resembles a honeycomb. Nevertheless, the structural elements of the airless tire are elastic deformable spokes of a zigzag shape connected by flat straight jumpers, and a massive outer ring with a tread that carries the bulk of the vertical load per wheel. The zigzag shape of elastic deformable spokes is formed as a result of joining thin plates, which can be either straight or arched with a bend to the center of the wheel. Jumpers connecting the long elastic spokes of a high-profile airless tire can have both constant and variable thickness with its decrease in the middle part, and are designed to reduce vibration and noise when the wheel is rolling.

Следует отметить, что уменьшение толщины перемычек хотя и позволяет уменьшить упругое сопротивление при деформации безвоздушной шины TENSION-BASED NON-PNEUMATIC TIRE в области контакта с опорной поверхностью в процессе качения колеса и обеспечить неизменность характеристики радиальной жесткости по периметру беговой дорожки, снижает прочность и надежность колесного движителя. Кроме того, при нагружении безвоздушных шин вертикальной силой и крутящим моментом элементы зигзагообразных упругих спиц изгибаются, если судить по рекламным видеофильмам фирмы Resilient Technologies, в большинстве случаев от центра колеса.It should be noted that a decrease in the thickness of the jumpers, although it allows to reduce the elastic resistance during deformation of the TENSION-BASED NON-PNEUMATIC TIRE airless tire in the area of contact with the supporting surface during the wheel rolling and to ensure the constant radial stiffness along the treadmill, reduces the strength and reliability of the wheel mover. In addition, when loading airless tires with vertical force and torque, the elements of the zigzag elastic spokes bend, judging by the advertising videos of Resilient Technologies, in most cases from the center of the wheel.

Также известна конструкция автомобильного колеса с безвоздушной шиной [AIRLESS TIRE, патент №20120060991 от 15.03.2012] корейской фирмы Hankook для электромобилей. Безвоздушная шина AIRLESS TIRE также содержит в своей конструкции упругие деформируемые спицы зигзагообразной формы из эластичного полимерного материала. Но в отличие от рассмотренной выше TENSION-BASED NON-PNEUMATIC TIRE плоские прямые перемычки соединяют обособленными парами наиболее удаленные в окружном направлении вершины зеркально расположенных относительно друг друга соседних зигзагообразных упругих спиц.Also known is the design of a car wheel with an airless tire [AIRLESS TIRE, Patent No. 20120060991 of 03.15.2012] of the Korean company Hankook for electric vehicles. The AIRLESS TIRE airless tire also contains in its design resilient deformable spokes of zigzag shape made of elastic polymer material. But in contrast to the TENSION-BASED NON-PNEUMATIC TIRE discussed above, flat straight jumpers connect, in separate pairs, the vertices most distant in the circumferential direction of neighboring zigzag elastic spokes that are mirrored relative to each other.

Технический результат заключается в обеспечении неизменности характеристики радиальной жесткости безвоздушной шины по периметру беговой дорожки, уменьшении вибрации и шума при качении колеса, повышении прочности и надежности колесного движителя.The technical result consists in ensuring the invariability of the radial stiffness characteristics of the airless tire along the perimeter of the treadmill, reducing vibration and noise during wheel rolling, increasing the strength and reliability of the wheel propulsion.

Технический результат может быть достигнут следующими вариантами конструктивных решений:The technical result can be achieved by the following options for design solutions:

- упругие деформируемые спицы безвоздушной шины состоят из дугообразных элементов, формирующих зигзаги, вершины которых соединены перемычками дугообразной формы, образующими сплошные тонкие кольца разного диаметра, а армирование наружного кольца безвоздушной шины осуществляется металлическими нитями, намотанными в радиальном направлении вокруг кольца из эластичного полимера высокой твердости с окружными канавками на всех поверхностях;- elastic deformable spokes of an airless tire consist of arcuate elements forming zigzags, the tops of which are connected by jumper arches that form continuous thin rings of different diameters, and the outer ring of airless tires is reinforced with metal threads wound in the radial direction around the ring of high-elastic elastic polymer with circumferential grooves on all surfaces;

- упругие деформируемые спицы безвоздушной шины состоят из дугообразных элементов, образующих зигзаги, вершины которых, лежащие на окружностях одного и того же радиуса, но относящиеся к соседним упругим деформируемым спицам, соединены перемычками дугообразной формы, при этом радиусы кривизны перемычек меньше, чем радиусы окружностей, проведенных через вершины зигзагов;- elastic deformable spokes of an airless tire consist of arcuate elements forming zigzags, the vertices of which lying on circles of the same radius, but related to adjacent elastic deformable spokes, are connected by arched bridges, while the radii of curvature of the bridges are smaller than the radii of circles, drawn through the tops of zigzags;

- каждая упругая деформируемая спица безвоздушной шины состоит из дугообразных элементов, соединенных так, что получается зигзаг, при этом каждая его вершина соединена прямой или дугообразной перемычкой только с одной другой вершиной, расположенной на окружности с тем же радиусом и относящейся к соседней упругой деформируемой спице, а перемычки на соседних окружностях разного диаметра направлены в разные стороны от вершин зигзагообразных спиц;- each elastic deformable spoke of an airless tire consists of arcuate elements connected in such a way that a zigzag is obtained, while each of its vertices is connected by a straight or arcuate jumper with only one other vertex located on a circle with the same radius and related to an adjacent elastic deformable spoke, and jumpers on adjacent circles of different diameters are directed in different directions from the tops of zigzag spokes;

- соседние по окружности зигзагообразные упругие деформируемые спицы зеркальны друг другу, а дуги всех перемычек и составных элементов упругих деформируемых спиц имеют изгиб в направлении от центра колеса.- zigzag elastic deformable spokes adjacent to the circle are mirror to each other, and the arcs of all jumpers and components of elastic deformable spokes have a bend in the direction from the center of the wheel.

Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг.1, 4, 5 и 6 изображены варианты автомобильных колес с безвоздушными шинами из эластичных полимерных материалов. В свою очередь, на фиг.2 изображен профиль наружного кольца безвоздушной шины, а на фиг.3 - опорное кольцо из эластичного полимерного материала с высокой твердостью и окружными канавками.The invention is illustrated by drawings. Figure 1, 4, 5 and 6 depict options for automobile wheels with airless tires made of elastic polymeric materials. In turn, figure 2 shows the profile of the outer ring of the airless tire, and figure 3 - the support ring of an elastic polymer material with high hardness and circumferential grooves.

Автомобильное колесо с безвоздушной шиной представляет собой неразборную конструкцию и состоит из металлического колеса 1 и шины с упругими деформируемыми спицами, изготовленной из полимерного эластичного материала. Элементами безвоздушной шины являются внутреннее 2 и наружное 3 кольца, соединенные радиально расположенными упругими деформируемыми спицами 4 зигзагообразной формы. Зигзагообразная форма упругих деформируемых спиц 4 образована соединенными между собой дугообразными пластинами 5, 6, 7 и 8. Упругие спицы зигзагообразной формы из дугообразных пластин не оказывают значительного упругого сопротивления при деформации безвоздушной шины в области контакта с опорной поверхностью в процессе качения колеса, что обеспечивает неизменность характеристики ее радиальной жесткости по периметру беговой дорожки. Основную вертикальную нагрузку на колесо со стороны опорной поверхности воспринимает наружное кольцо 3 с протектором 14, высокая радиальная жесткость которого обеспечивается опорным кольцом 13 из эластичного полимера высокой твердости, что также защищает безвоздушную шину от сквозных механических повреждений. Кроме того, опорное кольцо 13 имеет окружные канавки А, В, и С на всех поверхностях, позволяющие обеспечить адгезионную связь армирующих металлических нитей 12 со сравнительно мягким протектором 14 из эластичного полимерного материала, что позволяет повысить прочность и надежность колесного движителя. Также опорное кольцо может иметь овальный или эллиптический профили для обеспечения меньшей кривизны армирующих нитей.A car wheel with an airless tire is a non-separable structure and consists of a metal wheel 1 and a tire with elastic deformable spokes made of a polymer elastic material. The elements of the airless tire are the inner 2 and outer 3 rings connected by radially spaced elastic deformable spokes 4 of a zigzag shape. The zigzag shape of the elastic deformable knitting needles 4 is formed by interconnected arcuate plates 5, 6, 7 and 8. The elastic zigzag spokes of the arcuate plates do not have significant elastic resistance during deformation of the airless tire in the contact area with the supporting surface during the rolling process of the wheel, which ensures unchanged characteristics of its radial stiffness along the perimeter of the treadmill. The main vertical load on the wheel from the side of the supporting surface is perceived by the outer ring 3 with the tread 14, the high radial rigidity of which is provided by the support ring 13 of elastic polymer of high hardness, which also protects the airless tire from through mechanical damage. In addition, the support ring 13 has circumferential grooves A, B, and C on all surfaces, allowing for adhesion bonding of the reinforcing metal threads 12 to the relatively soft tread 14 of elastic polymer material, which improves the strength and reliability of the wheel propulsion. Also, the support ring may have oval or elliptical profiles to provide less curvature of the reinforcing threads.

Для уменьшения вибрации и шума при качении колеса упругие спицы соединены в окружном направлении перемычками 9, 10 и 11, которые могут быть как прямыми, так и иметь дугообразную форму. Дугообразная форма позволяет окружным перемычкам терять устойчивость и легко деформироваться при действии радиальной нагрузки, одновременно передавая подводимый к колесу крутящий момент. В частности, на фиг.1 изображена автомобильная безвоздушная шина с окружными перемычками, образующими сплошные кольца разного диаметра, а на фиг.4 - перемычки дугообразной формы имеют радиусы кривизны меньше, чем радиусы окружностей, проведенных через вершины упругих зигзагообразных спиц. На фиг.5 изображен вариант автомобильного колеса с безвоздушной шиной, у которой каждая вершина упругих зигзагообразных спиц только один раз соединена перемычкой с другой расположенной на окружности с тем же радиусом вершиной соседней спицы, а перемычки на соседних окружностях разного диаметра направлены в разные стороны от вершин упругих зигзагообразных спиц. В свою очередь, на фиг.6 дуги всех перемычек и элементов зеркальных друг другу упругих спиц имеют изгиб в направлении от центра колеса, что кроме технического результата обеспечивает интересный эстетический внешний вид.To reduce vibration and noise during rolling of the wheel, the elastic spokes are connected in the circumferential direction by jumpers 9, 10 and 11, which can be either straight or arcuate. The arched shape allows the circumferential lintels to lose stability and easily deform under the action of radial load, while transmitting the torque supplied to the wheel. In particular, figure 1 shows a car-free airless tire with circumferential bridges that form continuous rings of different diameters, and in figure 4 - bridges of an arcuate shape have curvature radii less than the radii of circles drawn through the vertices of elastic zigzag spokes. Figure 5 shows a variant of a car wheel with an airless tire, in which each vertex of elastic zigzag spokes is only once connected by a jumper to another vertex of a neighboring spoke located on a circle with the same radius, and jumpers on adjacent circles of different diameters are directed in different directions from the vertices elastic zigzag knitting needles. In turn, in FIG. 6, the arcs of all jumpers and elements of elastic spokes that are mirrored to each other have a bend in the direction from the center of the wheel, which, in addition to the technical result, provides an interesting aesthetic appearance.

Claims

1. Automobile wheel with an airless tire made of an elastic polymer material consisting of outer and inner rings connected by radially spaced elastic deformable spokes of a zigzag shape with circumferential jumpers, characterized in that the elastic deformable spokes of an airless tire consist of arcuate elements forming zigzags, the vertices of which connected by jumper arches, forming continuous thin rings of different diameters, and the outer ring reinforcement is airless It wishes to set up the metal filaments wound in a radial direction around the ring of an elastic polymer with a high hardness circumferential grooves on all surfaces.

2. A car wheel with an airless tire made of an elastic polymer material consisting of outer and inner rings connected by radially spaced elastic deformable spokes of a zigzag shape with circumferential jumpers, characterized in that the elastic deformable spokes of an airless tire consist of arcuate elements forming zigzags, the vertices of which lying on circles of the same radius, but related to adjacent elastic deformable knitting needles, are connected by jumpers of an arcuate shape, while Jumper curvature radii smaller than the radii of the circles drawn through the vertices of zigzags.

3. A car wheel with an airless tire made of an elastic polymer material consisting of outer and inner rings connected by radially spaced elastic deformable spokes of a zigzag shape with circumferential jumpers, characterized in that each elastic deformable spoke of an airless tire consists of arcuate elements connected so that it turns out to be a zigzag, with each of its vertices connected by a straight or curved jumper with only one other vertex located on a circle with the same rad jus and belonging to a neighboring elastic deformable spoke, and the bridges on adjacent circles of different diameters are directed in different directions from the tops of the zigzag spokes.

4. Automobile wheel with an airless tire made of an elastic polymer material consisting of outer and inner rings connected by radially spaced elastic deformable spokes of a zigzag shape with circumferential jumpers, characterized in that adjacent zigzag elastic deformable spokes of a neighboring circumference are mirrored to each other, and the arcs of all jumpers and elements of elastic deformable spokes have a bend in the direction from the center of the wheel.