RU2684948C1

RU2684948C1 - Wheel

Info

Publication number: RU2684948C1
Application number: RU2018120259A
Authority: RU
Inventors: Роман Юрьевич Писцов
Original assignee: Роман Юрьевич Писцов
Priority date: 2018-05-31
Filing date: 2018-05-31
Publication date: 2019-04-16

Abstract

FIELD: mechanical engineering.SUBSTANCE: invention relates to transport engineering, in particular to devices of running systems with pneumatic tires of vehicles capable of traveling including on rough terrain, on land and in water. Wheel contains a disc with a rim, a tire, a device for approaching/withdrawing the working agent. Disk is partially located in inner volume of chamber and additionally contains partition arranged in inner volume of disc. Baffle is tightly attached to the inner surface of the disk along the end face diameters. Valves and openings are made in the partition to allow circulation of the working agent inside the disc. Valves are located in the central part of the disk. Size and number of holes provide a lower consumption of the working agent passing through them, in comparison with the valves.EFFECT: simplification of wheel design, increase of its repairability and reduction of material consumption.1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к транспортному машиностроению, а именно к устройствам ходовых систем с пневматическими шинами транспортных средств, способных передвигаться в том числе по пересеченной местности, на суше и в воде.The invention relates to transport machinery, namely, devices running systems with pneumatic tires of vehicles capable of moving, including cross-country, on land and in water.

Для любого транспортного средства большое значение имеет конструкция амортизатора или заменяющих устройств, обеспечивающих демпфирование колебаний и поглощение толчков и ударов подвижных частей транспорта о препятствия или при изменении рельефа поверхности движения. В основу работы этого узла может быть положен фрикционный или механический, гидравлический, электромагнитный принцип действия. При выборе принципа действия и конструировании амортизирующего узла необходимо стремиться к повышению его надежности и сохранению работоспособности при движении транспортного средства с различной скоростью, особенно высокой, а также при перемещении по местности с резко изменяющимся рельефом.For any vehicle, the construction of a shock absorber or replacement devices that dampen vibrations and absorb shocks and impacts of moving parts of a vehicle against obstacles or when changing the topography of a movement is of great importance. The basis of the work of this site can be based on the friction or mechanical, hydraulic, electromagnetic principle of operation. When choosing the principle of operation and designing a shock-absorbing unit, it is necessary to strive to increase its reliability and maintain performance when the vehicle is moving at different speeds, especially high, as well as when moving through terrain with drastically changing terrain.

Известен вездеход [Патент на изобретение №2564778. Российская Федерация. Вездеход и подвеска вездехода / Гарагашьян A.M.; патентообладатель: Самохвалов С.А. - Опубл. 10.10.2015. - Режим доступа: http://wwwl.fips.ru], ходовая часть которого включает систему бортовых передач, связанную с двумя парами валов с установленными на них колесами с шинами низкого давления, подвеску, связанную с шинами колес, систему подкачки шин. Выполнение подвески в виде воздушной магистрали, взаимодействующей одновременно с каждой шиной, обеспечивает плавность хода транспортного средства за счет изменения давления в шинах путем перераспределения воздуха одновременно между всеми шинами при пересечении рельефов местности различной сложности, снижение резонансных и упругих колебаний транспортного средства в целом. Связь воздушной магистрали через трубопровод с запорным элементом с выхлопной системой двигателя, снабженной заслонкой, позволяет автоматически регулировать давление в шинах. Например, при необходимости снизить давление в шинах (при преодолении вездеходом водной преграды) открывают запорный элемент, и воздух из магистрали через заслонку выхлопной системы выпускается в атмосферу. Недостатком указанной конструкции является отсутствие системы амортизации и демпфирующих устройств.Known all-terrain vehicle [Patent for invention No. 2564778. Russian Federation. Rover and all-terrain vehicle suspension / Garagashyan A.M .; patent holder: S. Samokhvalov - Publ. 10.10.2015 - Access mode: http://wwwl.fips.ru], whose chassis includes a system of onboard gears associated with two pairs of shafts with low-pressure tires mounted on them, a suspension system connected to the tires of tires, a tire inflation system. The implementation of the suspension in the form of an air line, interacting simultaneously with each tire, ensures the smoothness of the vehicle due to changes in tire pressure by redistributing air simultaneously between all tires when crossing terrain of varying complexity, reducing the resonant and elastic vibrations of the vehicle as a whole. The connection of the air line through the pipeline with a shut-off element with the exhaust system of the engine, equipped with a valve, allows you to automatically adjust the pressure in the tires. For example, if necessary, reduce the pressure in the tires (when an all-terrain vehicle overcomes a water hazard) open the locking element, and the air from the line through the exhaust flap is released into the atmosphere. The disadvantage of this design is the lack of a depreciation system and damping devices.

Известна амортизирующая многокамерная шина, конструкция которой обеспечивает циркуляцию потока воздуха между камерами [Shock absorbing tyre: UK Patent Application GB 2321886 / John Lawrence Fone. - 12.08.1998]. Для всех вариантов изобретения характерно наличие между камерами усиленной стенки (которая может быть частью внутренней камеры) с отверстиями, часть из которых снабжена односторонними клапанами. Указанное обеспечивает изменение характера циркуляции воздуха внутри при наезде колеса на препятствие. Наиболее близким решением заявленному изобретению является решение по п. x4 формулы указанного изобретения, согласно которому одна из внутренних камер шины является жесткой. Существенным недостатком указанного изобретения является трудоемкость изготовления и низкая ремонтопригодность колеса, обусловленная наличием нескольких деталей, составляющих жесткую камеру, которые необходимо скреплять в том числе резьбовыми соединениями и обязательно применять герметизацию, а также размещением этой конструкции внутри шины, что затрудняет доступ к ней в случае поломки. Указанное изобретение выбрано в качестве прототипа.Known shock-absorbing multi-chamber tire, the design of which provides circulation of air flow between the cameras [Shock absorbing tire: UK Patent Application GB 2321886 / John Lawrence Fone. - 12.08.1998]. All variants of the invention are characterized by the presence of a reinforced wall between the chambers (which may be part of the inner chamber) with openings, some of which are equipped with one-way valves. This ensures a change in the nature of the air circulation inside when a wheel hits an obstacle. The closest solution to the claimed invention is the solution according to claim x4 of the formula of the said invention, according to which one of the inner chambers of the tire is rigid. A significant disadvantage of this invention is the complexity of manufacturing and low maintainability of the wheel, due to the presence of several parts that make up a rigid chamber, which must be fastened including threaded connections and must be applied sealing, as well as the placement of this design inside the tire, making it difficult to access . The specified invention is selected as a prototype.

Технической задачей заявленного изобретения является упрощение конструкции колеса, повышение его ремонтопригодности и снижение материалоемкости.The technical objective of the claimed invention is to simplify the design of the wheel, increasing its maintainability and reducing material consumption.

Технический результат заявленного изобретения достигается за счет изменения конструкции диска колеса, поддержания постоянного количества рабочего агента в колесе и создания условий для его циркуляции внутри него при движении.The technical result of the claimed invention is achieved by changing the design of the wheel disk, maintaining a constant number of working agent in the wheel and creating conditions for its circulation inside it during movement.

Заявленное изобретение поясняется фиг. 1, на которой представлена схема колеса транспортного средства в нагруженном состоянии, где 1 - диск с узлом крепления к корпусу транспортного средства, 2 - обод, 3 - шина, смонтированная на ободе, 4 - отверстие, 5 - перегородка, 6 - клапан, 7 -отверстие в перегородке, 8 - узел подвода/отвода рабочего агента, 9 -препятствие.The claimed invention is illustrated in FIG. 1, which shows the vehicle wheel in a loaded condition, where 1 is a disk with a fastening assembly to the vehicle body, 2 is a rim, 3 is a tire mounted on the rim, 4 is a hole, 5 is a partition, 6 is a valve, 7 - an opening in a partition, 8 - a knot of a supply / withdrawal of the working agent, 9 - an obstacle.

Суть заявленного изобретения заключается в следующем.The essence of the claimed invention is as follows.

Колесо состоит из шины 3, закрепленной на ободе колесного диска 1, в котором размещен узел подвода/отвода рабочего агента 8. В качестве рабочего агента может использоваться атмосферный воздух, выхлопные газы, газовоздушная смесь и т.п.Внутри диска расположена перегородка 5, разделяющая полость диска на зоны I и II. Объем зоны I меньше объема зоны II. По линиям торцевых диаметров перегородка герметично прикрепляется к внутренней поверхности диска. В перегородке выполнены клапаны и сквозные отверстия. Клапаны расположены в центральной части диска, это нивелирует влияние центробежной силы на работу клапана, возникающей при движении колеса, особенно с большой скоростью, и гарантирует их мгновенное срабатывание при изменении давлений в зонах I и II. Перегородка изготавливается из жесткого, практически недеформируемого материала и обеспечивает постоянство площади живого сечения местных сопротивлений за счет сохранения формы сквозными отверстиями под действием перемещающегося воздушного потока. При нагружении колеса (например, при наезде на препятствие) шина деформируется и часть рабочего агента перемещается в зону I, создавая зону повышенной плотности. Клапаны мгновенно открываются и позволяют беспрепятственно рабочему агенту перемещаться из одной зоны в другую. Размер и количество отверстий в перегородке выбраны таким образом, чтобы суммарный расход воздуха через них был существенно ниже суммарного расхода воздуха через клапаны в открытом состоянии. Это позволяет достигнуть эффекта амортизатора при движении транспортного средства по местности любого рельефа с любой скоростью.The wheel consists of a tire 3 mounted on the rim of the wheel 1, which houses the supply and removal unit of the working agent 8. The working agent can be atmospheric air, exhaust gases, gas-air mixture, etc. Inside the disk there is a partition 5 that separates disk cavity in zones I and II. The volume of zone I is less than the volume of zone II. Along the lines of the end diameters of the partition is sealed to the inner surface of the disk. Valves and through holes are made in the partition. The valves are located in the central part of the disc, this levels the effect of centrifugal force on the valve operation that occurs when the wheel moves, especially at high speed, and ensures their instantaneous response when the pressure changes in zones I and II. The partition is made of rigid, practically undeformable material and ensures the constancy of the area of the living section of local resistance due to the preservation of the shape of the through holes under the action of the moving air flow. When a wheel is loaded (for example, when an obstacle is hit), the tire is deformed and part of the working agent moves to zone I, creating an increased density zone. The valves open instantly and allow unrestricted working agent to move from one zone to another. The size and number of holes in the septum is chosen so that the total air flow through them is significantly lower than the total air flow through the valves in the open state. This allows you to achieve the effect of a shock absorber when the vehicle is moving across any terrain at any speed.

С целью снижения габаритных размеров колеса диск частично располагается во внутреннем объеме камеры, что обеспечивает требуемую емкость его (полезный объем).In order to reduce the overall dimensions of the wheel, the disk is partially located in the internal volume of the chamber, which ensures its required capacity (usable volume).

Колесо работает следующим образом. Посредством узла подвода/отвода рабочего агента в шине создается необходимое давление (подается необходимое количество рабочего агента, остающееся в колесе постоянным в течение времени движения по заданной местности), величина его зависит от характеристик местности, по которой предстоит перемещаться транспортному средству. При наезде на препятствие шина деформируется в месте контакта с ним. Часть рабочего агента перемещается внутрь диска через отверстия 4, давление в зоне I повышается, клапаны перегородки открываются в зону II, рабочий агент мгновенно перемещается в зону II с большой скоростью. Давление в колесе выравнивается, клапаны закрываются (возвращаются в первоначальное положение). После снятия нагрузки (съезда с препятствия) давление в зоне I меньше, чем в зоне II. Происходит постепенное выравнивание давления в зонах I и II вследствие движения рабочего агента через отверстия перегородки. Поскольку расход воздуха через отверстия меньше расхода воздуха через клапаны, реакция колеса на снятие нагрузки демпфируется. Независимо от места контакта шины с препятствием (боковые или центральная часть) колесо сохраняет работоспособное состояние. Заявленная конструкция колеса предусматривает наличие постоянного контакта шины с поверхностью, по которой перемещается транспортное средство, вне зависимости от скорости его движения, типа и размеров препятствий и обеспечивает демпфирование возникающих колебаний и ударов, исключая эффект отскакивания колеса от препятствия.The wheel works as follows. Through the supply / removal unit of the working agent, the necessary pressure is created in the tire (the necessary amount of the working agent is given, remaining in the wheel constant during the time it is traveling on a given terrain), its magnitude depends on the characteristics of the terrain along which the vehicle will travel. When driving over an obstacle, the tire is deformed at the point of contact. Part of the working agent moves into the disk through the holes 4, the pressure in zone I rises, the valves of the partition open to zone II, the working agent instantly moves to zone II at high speed. The pressure in the wheel is equalized, the valves close (return to their original position). After removal of the load (exit from the obstacle), the pressure in zone I is less than in zone II. There is a gradual equalization of pressure in zones I and II due to the movement of the working agent through the openings of the partition. Since the air flow through the holes is less than the air flow through the valves, the reaction of the wheel to the load release is damped. Regardless of the point of contact of the tire with an obstacle (side or center), the wheel maintains a healthy state. The claimed wheel design provides for a constant contact of the tire with the surface on which the vehicle moves, regardless of its speed, type and size of obstacles and provides damping of the resulting vibrations and impacts, eliminating the effect of the wheel bouncing off the obstacle.

Для достижения амортизирующего эффекта возможно применение негерметичных клапанов. В этом случае необходимость изготовления отверстий в перегородке диска отпадает. При наезде на препятствие и повышении давления в зоне I клапаны перегородки открываются в зону II и рабочий агент мгновенно перемещается в зону II. Давление в колесе выравнивается, клапаны возвращаются в первоначальное положение -положение с неплотным примыканием крышки клапана к его корпусу или положение «частично открыт». После съезда с препятствия (снятия нагрузки) давление в зоне II больше, чем в зоне I, рабочий агент через зазоры в клапанах перемещается из зоны II в зону I. Расход воздуха в этом случае меньше в сравнении с расходом воздуха через открытые клапаны, происходит медленное выравнивание давления внутри диска.To achieve a cushioning effect, leaky valves may be used. In this case, the need to manufacture holes in the septum of the disk disappears. When bumping into an obstacle and increasing the pressure in zone I, the valves of the partition open to zone II and the working agent instantly moves to zone II. The pressure in the wheel is equalized, the valves return to their original position — the position with the valve cap loosely adjoined to its body or the “partially open” position. After leaving the obstacle (unloading), the pressure in zone II is greater than in zone I, the working agent moves through the gaps in the valves from zone II to zone I. In this case, the air flow is less compared to the air flow through the open valves; pressure equalization inside the disk.

Размещение перегородки во внутреннем объеме диска обеспечивает постоянство условий эксплуатации, в том числе при существенном их изменении (резко изменение рельефа местности, наезд на большое препятствие, маневрирование при движении транспортного средства с высокой скоростью и пр.), доступность для проведения ремонтных и обслуживающих операций в сравнении с размещением перегородки во внутреннем объеме шины, а выполнение ее в виде одного элемента ведет к снижению материалоемкости.Placing the partition in the internal volume of the disk ensures the constancy of operating conditions, including their significant change (dramatically changing the terrain, hitting a large obstacle, maneuvering when the vehicle is moving at high speed, etc.), availability for repair and maintenance operations in Compared with the placement of the partition in the internal volume of the tire, and its implementation as a single element leads to a decrease in material consumption.

Существенным преимуществом заявленного решения в сравнении с известными аналогами является быстродействие конструкции (мгновенное срабатывание клапанов внутри при изменении давлений в зонах I и II) при движении транспортного средства с различной скоростью, в том числе и с высокой, по местности с изменяющимся рельефом с сохранением устойчивости и безопасности пребывания пассажиров и грузов в нем.A significant advantage of the claimed solution in comparison with the known analogues is the design performance (instantaneous actuation of the valves inside when pressure changes in zones I and II) when the vehicle is moving at different speeds, including high, over the terrain with varying terrain while maintaining stability and the safety of passengers and cargo in it.

Claims

1. A wheel containing a disk with a rim, tire, device for supplying / discharging a working agent, characterized in that the disk is partially located in the internal volume of the chamber and further comprises a partition located in the internal volume of the disc, along the lines of the end diameters the partition is hermetically attached to the inner surface disk, to ensure circulation of the working agent inside the disk, valves and openings are made in the partition, valves are located in the central part of the disk, the size and number of openings provide a smaller od working fluid passing therethrough, compared with the valves.

2. A wheel according to claim 1, characterized in that non-tight valves are provided in the partition, which circulate the working agent inside the disk in the forward and reverse direction, while the flow rate of the working agent through the valves in the forward direction is greater than the flow rate of the working agent through the valves in the opposite direction.