RU2741159C1 - Variable-diameter wheel - Google Patents

Variable-diameter wheel Download PDF

Info

Publication number
RU2741159C1
RU2741159C1 RU2020119693A RU2020119693A RU2741159C1 RU 2741159 C1 RU2741159 C1 RU 2741159C1 RU 2020119693 A RU2020119693 A RU 2020119693A RU 2020119693 A RU2020119693 A RU 2020119693A RU 2741159 C1 RU2741159 C1 RU 2741159C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
wheel
hub
rim
section
levers
Prior art date
Application number
RU2020119693A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Игорь Алексеевич Заселяев
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого" filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого"
Priority to RU2020119693A priority Critical patent/RU2741159C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2741159C1 publication Critical patent/RU2741159C1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60B—VEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
    • B60B19/00—Wheels not otherwise provided for or having characteristics specified in one of the subgroups of this group

Abstract

FIELD: transportation.SUBSTANCE: invention relates to wheels of vehicles. Wheel comprises a housing with a trunnion, a hub installed on the trunnion, a section rim, systems of levers radially located along the circumference of the hub and connecting the hub with the sections of the rim, lever control drive is made along hub circumference along wheel axis with guides, each of which is coupled with pair of sliders articulated with ends of pair of scissor arms. Other ends of these pairs of levers are connected to parts of section of rim made in each section by extension. On the section extending rim the pneumatic tire is installed, it is made with closed shell in cross section. Slides from wheel end face are coupled with thrust bearing that is movably mounted on hub, which is connected with pusher of lever control drive fixed on wheel body.EFFECT: technical result is increase of vehicle flotation ability.1 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к колесам транспортных средств и может быть использовано в различных машинах для обеспечения им не только высокой проходимости, но и, в случае оснащения машины устройствами автоматики, для обеспечения лучшего прохождения машиной поворотов путем компенсации кренов машины изменением диаметров отдельных колес, для разгрузки дифференциалов ведущих мостов машины, для выравнивания положения кузова при движении по неровной дороге, для компенсации приседания машины при резких торможениях и стартах и другого.The invention relates to the wheels of vehicles and can be used in various machines to provide them not only with high cross-country ability, but also, in the case of equipping the machine with automatic devices, to ensure better passage by the machine of turns by compensating the machine rolls by changing the diameters of individual wheels, to unload the differentials of the leading axles of the car, for leveling the position of the body when driving on an uneven road, to compensate for the squat of the car during sudden braking and starts, and more.

Известно колесо (см. RU №439414, В60В 3/02, 1974) с раздвижным ободом, упругой шиной, размещенной между закраинами обода, содержащее элемент, изменяющий расстояние между закраинами обода посредством упорного подшипника, на который воздействует шток силового органа, выполненного в виде гидравлического, электрического или механического привода, управляемого из кабины водителя транспортного средства. У этого колеса изменение диаметра достигается за счет изменения ширины обода колеса, приводящего к изменению высоты профиля его шины. Недостатками такого колеса можно считать небольшой диапазон изменения его диаметров, связанный с неизменной величиной диаметра обода колеса, а также сложность конструкции, в частности цапфы колеса, внутри которой должен быть установлен выдвижной шток силового органа.Known wheel (see RU No. 439414, B60B 3/02, 1974) with a sliding rim, an elastic tire placed between the rim rims, containing an element that changes the distance between the rim rims by means of a thrust bearing, which is acted upon by the rod of the power body made in the form hydraulic, electrical or mechanical drive, controlled from the driver's cab of the vehicle. For this wheel, the change in diameter is achieved by changing the width of the rim of the wheel, leading to a change in the height of the profile of its tire. The disadvantages of such a wheel can be considered a small range of changes in its diameters, associated with a constant value of the diameter of the wheel rim, as well as the complexity of the design, in particular the wheel journal, inside which a retractable rod of the power body must be installed.

Известно также колесо повышенной проходимости, содержащее ось, на концах которой установлены, с возможностью их продольного перемещения (затяжкой гаек), две полу ступицы. К последним жестко присоединены продольные плоские полосы с разделяющими эластичными прокладками, образующие упругую шину. При затяжке гаек продольные плоские полосы выгибаются, увеличивая тем самым диаметр колеса (см. RU №473625, В60В 9/00, 1975). Недостатком такого колеса можно считать отсутствие возможности изменения диаметра колеса на ходу транспортного средства.It is also known a cross-country wheel containing an axle, at the ends of which are installed, with the possibility of their longitudinal movement (tightening the nuts), two half hubs. The latter are rigidly attached to longitudinal flat strips with separating elastic spacers, forming an elastic tire. When tightening the nuts, the longitudinal flat strips bend, thereby increasing the diameter of the wheel (see RU # 473625, B60B 9/00, 1975). The disadvantage of such a wheel is the inability to change the wheel diameter while the vehicle is moving.

Колесо по авторскому свидетельству RU №929467, В60В 19/00, 1982, можно считать слишком сложным по конструкции и трудновыполнимым из-за необходимости подведения электроэнергии к двигателям, находящимся на вращающейся части колеса.According to the author's certificate RU No. 929467, В60В 19/00, 1982, the wheel can be considered too complex in design and difficult to implement due to the need to supply electricity to the motors located on the rotating part of the wheel.

В качестве прототипа выбрано колесо транспортного средства (см. RU №977223, В60В 19/00, 1982), содержащее ступицу, секционный обод с опорными элементами, расположенными радиально по окружности, каждый из которых связан со ступицей гидроцилиндром управления, каждая секция обода снабжена системой рычагов, шарнирно связанных соответственно с секцией обода и ступицей, образуя при этом параллелограмм в осевом сечении колеса, шарнирно связанный с указанным гидроцилиндром управления.As a prototype, a vehicle wheel (see RU No. 977223, B60B 19/00, 1982) was selected, containing a hub, a sectional rim with supporting elements located radially around the circumference, each of which is connected to the hub by a control hydraulic cylinder, each section of the rim is equipped with a system levers pivotally connected, respectively, with the rim section and the hub, thus forming a parallelogram in the axial section of the wheel, pivotally connected with the specified control hydraulic cylinder.

Недостатками такого колеса можно считать следующее:The disadvantages of such a wheel are the following:

- технически трудновыполнимо обеспечить подачу рабочей жидкости в полости гидроцилиндров, вращающихся вместе со ступицей;- it is technically difficult to ensure the supply of the working fluid to the cavities of the hydraulic cylinders rotating together with the hub;

- колесо из-за размещения гидроцилиндров управления системами рычагов в каждой секции колеса окажется весьма тяжелым и сложным в изготовлении;- the wheel, due to the placement of hydraulic cylinders for controlling the lever systems in each section of the wheel, will be very heavy and difficult to manufacture;

- для предложенного устройства колеса потребуется сложная система управления, обеспечивающая изменение диаметра колеса при движении в моменты выхода опорных элементов из зацепления с грунтом;- for the proposed wheel arrangement, a complex control system is required to ensure a change in the wheel diameter during movement at the moments when the supporting elements come out of engagement with the ground;

- секционный обод колеса с отдельными опорными элементами на секциях будет создавать существенные вибрации колеса и транспортного средства при его движении даже по ровному основанию;- a sectional wheel rim with separate supporting elements on the sections will create significant vibrations of the wheel and the vehicle when it moves even on a flat base;

- при наезде такого колеса на камни возможно попадание камней между опорными элементами, вследствие чего может происходить отклонение секций от их радиального положения, тряска транспортного средства, износ элементов колес, выскакивание застрявших между опорными элементами камней при движении колеса.- when such a wheel hits stones, stones may fall between the supporting elements, as a result of which there may be a deviation of the sections from their radial position, shaking of the vehicle, wear of the wheel elements, jumping out of stones stuck between the supporting elements when the wheel moves.

Задачей изобретения является разработка более простой технически выполнимой конструкции колеса, позволяющей перемещаться транспортному средству с большой скоростью без вибраций и тряски, без опасности для окружающих от вылетающих застрявших между опорными элементами камней и обеспечивающей значительный диапазон изменения диаметров колес во время движения транспортного средства, управляемой водителем или устройствами автоматики.The objective of the invention is to develop a simpler technically feasible wheel design that allows the vehicle to move at high speed without vibrations and shaking, without danger to others from stones flying out between the supporting elements and providing a significant range of wheel diameters change during the movement of the vehicle, controlled by the driver or automation devices.

Для решения данной задачи предлагается колесо с изменяемым диаметром, содержащее корпус с цапфой, установленную на цапфе ступицу, секционный обод, системы рычагов, радиально расположенных по окружности ступицы и связывающих ступицу с секциями обода, привод управления рычагами, у которого по окружности ступицы вдоль оси колеса выполнены направляющие, с каждой из которых сопряжена пара ползунов, шарнирно связанных с концами пар рычагов ножничного типа, при этом другие концы этих пар рычагов соединены с частями секции обода, выполненного в каждой секции раздвижным, на секционном раздвижном ободе установлена эластичная пневматическая шина, выполненная с замкнутой оболочкой в поперечном сечении, а ползуны с торца колеса сопряжены с подвижно установленным на ступице упорным подшипником, который связан с толкателем привода управления рычагами, закрепленного на корпусе колеса.To solve this problem, a wheel with a variable diameter is proposed, containing a housing with a trunnion, a hub mounted on the trunnion, a sectional rim, a system of levers radially located along the circumference of the hub and connecting the hub with the sections of the rim, a lever control drive, in which the circumference of the hub along the axis of the wheel guides are made, each of which is coupled with a pair of sliders, pivotally connected to the ends of pairs of scissor-type levers, while the other ends of these pairs of levers are connected to parts of the section of the rim made in each section sliding, on the sectional sliding rim there is an elastic pneumatic tire made with a closed shell in cross-section, and the sliders from the wheel end are mated with a thrust bearing movably mounted on the hub, which is connected to the pusher of the lever control drive fixed to the wheel housing.

Применение систем рычагов в виде пар рычагов ножничного типа позволит изменять диаметр колеса в больших пределах. При соединении верхних концов пар рычагов ножничного типа непосредственно с частями раздвижного обода без промежуточных деталей и шарниров обеспечит упрощение конструкции колеса. Выполнение по окружности ступицы вдоль оси колеса направляющих, с каждой из которых сопряжена пара ползунов, позволит обеспечить подвижное надежное соединение рычагов ножничного типа со ступицей, необходимое для изменения диаметра обода колеса.The use of lever systems in the form of pairs of scissor-type levers will allow changing the wheel diameter within wide limits. By connecting the upper ends of the pairs of scissor arms directly to the expanding rim portions without intermediate pieces or hinges, this will simplify the wheel design. Performing around the circumference of the hub along the axis of the wheel of the guides, each of which is associated with a pair of sliders, will provide a movable reliable connection of the scissor-type levers with the hub, which is necessary to change the diameter of the wheel rim.

Использование единой шины, наполняемой сжатым воздухом, обеспечит плавное качение такого колеса по ровному основанию и отсутствие вибраций. Выполнение шины с замкнутой оболочкой в поперечном сечении обеспечит возможность функционирования пневматической шины на секционном раздвижном ободе, в частности обеспечивать раздвижение частей обода при отводе толкателя привода управления рычагами в положение, соответствующее меньшему диаметру колеса. Использование шины из эластичного материала позволит ей упруго растягиваться с увеличением диаметра обода колеса и длины его окружности, затем сжиматься по длине, когда диаметр обода уменьшится. При увеличении длины окружности шины из-за растяжения материала шины будет уменьшаться площадь ее поперечного сечения, ширина колеса и соответственно посадочный размер шины на ободе колеса. В то же время применение рычагов ножничного типа обеспечит сжатие их верхних концов при увеличении диаметра, вследствие чего при разных диаметрах обода колеса может обеспечиваться соответствие ширины обода колеса ширине шины и постоянное опирание шины на полки обода. Применение упорного подшипника, подвижно установленного на ступице, обеспечит передачу движения ползунам, расположенным на вращающейся ступице, от не вращающегося привода управления рычагами. Это способствует решению задачи разработки технически простого устройства изменения диаметра колеса во время движения транспортного средства. Элементом привода, непосредственно передающим движение подвижно установленному на вращающейся ступице подшипнику, может являться толкатель с вилочным или тарельчатым окончанием, обеспечивающим симметричное нагружение подшипника относительно его оси. При этом привод управления рычагами может быть гидравлическим, электрическим или другим приводом, размещенным на корпусе транспортного средства.The use of a single tire filled with compressed air will ensure that such a wheel rolls smoothly on a flat surface and does not vibrate. The design of the tire with a closed shell in cross-section will allow the pneumatic tire to function on a sectional sliding rim, in particular, to ensure the expansion of the rim parts when the pusher of the lever control drive is moved to a position corresponding to a smaller wheel diameter. Using a tire made of elastic material will allow it to elastically stretch as the rim diameter and circumference of the wheel increase, then contract along the length as the rim diameter decreases. With an increase in the circumference of the tire, due to the stretching of the tire material, its cross-sectional area, the width of the wheel and, accordingly, the landing size of the tire on the wheel rim will decrease. At the same time, the use of scissor-type levers will provide compression of their upper ends with an increase in diameter, as a result of which, at different diameters of the wheel rim, the width of the wheel rim can be matched to the width of the tire and the tire is constantly supported on the rim flanges. The use of a thrust bearing, movably mounted on the hub, will ensure the transmission of motion to the sliders located on the rotating hub from the non-rotating lever control drive. This contributes to solving the problem of developing a technically simple device for changing the wheel diameter while the vehicle is moving. The drive element that directly transmits movement to the bearing movably mounted on the rotating hub can be a pusher with a fork or poppet end, providing a symmetric loading of the bearing relative to its axis. In this case, the drive for controlling the levers can be hydraulic, electric, or another drive located on the vehicle body.

Предлагаемое изобретение позволит создавать более простую технически выполнимую конструкцию колеса, позволяющую перемещаться транспортному средству с большой скоростью без вибраций и тряски, без опасности для окружающих от вылетающих застрявших между опорными элементами камней и обеспечивающую значительный диапазон изменения диаметров колес во время движения транспортного средства, управляемую водителем или устройствами автоматики.The proposed invention will make it possible to create a simpler technically feasible wheel design that allows the vehicle to move at high speed without vibrations and shaking, without danger to others from stones flying out between the supporting elements and providing a significant range of wheel diameters change during vehicle movement, controlled by the driver or automation devices.

Для пояснения предлагаемого изобретения предложен чертеж. На фигуре 1 изображено колесо в разрезе при его среднем диаметре, на фигуре 2 - колесо в разрезе при увеличенном диаметре, на фигуре 3 - общий вид колеса в разрезе при среднем диаметре, на фигуре 4 - общий вид при увеличенном диаметре.A drawing is proposed to explain the invention. Figure 1 shows a wheel in section with its average diameter, figure 2 - a wheel in section with an increased diameter, figure 3 - General view of the wheel in section with an average diameter, figure 4 - general view with an increased diameter.

Колесо состоит из ступицы 1, по окружности которой выполнены направляющие 2, как вариант в виде «ласточкин хвост», ползунов 3, сопряженных с этими направляющими, упорного подшипника 4, толкателя привода управления рычагами 5, рычагов ножничного типа 6, секции обода 7, эластичной пневматической шины 8. На фигурах не показаны: корпус колеса, цапфа и привод управления рычагами.The wheel consists of a hub 1, around the circumference of which guides 2 are made, as an option in the form of a "dovetail", sliders 3 mated with these guides, thrust bearing 4, pusher drive control levers 5, scissor-type levers 6, rim section 7, elastic pneumatic tire 8. The figures do not show: the wheel housing, the journal and the drive for controlling the levers.

Устройство работает следующим образом. Эластичная шина 8 даже при наименьшем возможном диаметре колеса должна обеспечивать нагружение секционного раздвижного обода радиальной сжимающей нагрузкой и иметь при этом ширину посадочного размера, соответствующего ширине обода. Для лучшего удержания шины на ободе колеса во время движения транспортного средства ее целесообразно выполнять с боковыми выступами, а борта обода с некоторыми загибами, охватывающими эти выступы, как показано на фигурах 1 и 2. При воздействии радиальной сжимающей нагрузки от шины на секционный раздвижной обод нижние концы рычагов ножничного типа, шарнирно соединенные с ползунами 3, размещенными в направляющих 2, будут также раздвигаться друг от друга и поджиматься - один к упорному подшипнику 4, другой к уступу на ступице (фиг. 1 и 2). Подвижно установленный своим посадочным кольцом на ступице 1 подшипник 4, с другой стороны (другим, свободно вращающимся кольцом) подпирается толкателем привода управления рычагами 5. Для увеличения диаметра колеса водитель или устройство автоматики подает соответствующий сигнал на привод управления рычагами и он, своим толкателем 5, перемещает подшипник 4 и сопряженные с ним ползуны друг к другу. Для уменьшения диаметра колеса толкатель 5 отводится влево и эластичная шина, сжимаясь, раздвигает части обода и уменьшает диаметр колеса.The device works as follows. The elastic tire 8, even with the smallest possible wheel diameter, must provide loading of the sectional sliding rim with a radial compressive load and, at the same time, have a width of the fit size corresponding to the rim width. For better retention of the tire on the wheel rim while the vehicle is moving, it is advisable to perform it with lateral protrusions, and the rim flanges with some bends covering these protrusions, as shown in Figures 1 and 2. When a radial compressive load from the tire is applied to the sectional sliding rim, the lower the ends of the scissor-type levers, pivotally connected to the sliders 3 located in the guides 2, will also move apart from each other and be compressed - one to the thrust bearing 4, the other to the shoulder on the hub (Figs. 1 and 2). Bearing 4, which is movably mounted by its seat ring on the hub 1, is supported on the other side (by another, freely rotating ring) by a pusher of the control drive of the levers 5. To increase the diameter of the wheel, the driver or the automation device sends a corresponding signal to the drive for controlling the levers and he, with his pusher 5 moves the bearing 4 and the associated sliders towards each other. To reduce the diameter of the wheel, the pusher 5 is retracted to the left and the elastic tire, compressing, expands the parts of the rim and reduces the diameter of the wheel.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволит получить простую технически выполнимую конструкцию колеса, позволяющую перемещаться транспортному средству с большой скоростью без вибраций и тряски, без опасности для окружающих от вылетающих застрявших между опорными элементами камней и обеспечивающую значительный диапазон изменения диаметров колес во время движения транспортного средства, управляемую водителем или устройствами автоматики.Thus, the proposed invention will make it possible to obtain a simple technically feasible wheel design that allows the vehicle to move at high speed without vibrations and shaking, without danger to those around from flying stones stuck between the supporting elements and providing a significant range of wheel diameters during the movement of the vehicle, controlled driver or automation devices.

Claims (1)

Колесо с изменяемым диаметром, содержащее корпус с цапфой, установленную на цапфе ступицу, секционный обод, системы рычагов, радиально расположенных по окружности ступицы и связывающих ступицу с секциями обода, привод управления рычагами, отличающееся тем, что по окружности ступицы вдоль оси колеса выполнены направляющие, с каждой из которых сопряжена пара ползунов, шарнирно связанных с концами пар рычагов ножничного типа, при этом другие концы этих пар рычагов соединены с частями секции обода, выполненного в каждой секции раздвижным, на секционном раздвижном ободе установлена эластичная пневматическая шина, выполненная с замкнутой оболочкой в поперечном сечении, а ползуны с торца колеса сопряжены с подвижно установленным на ступице упорным подшипником, который связан с толкателем привода управления рычагами, закрепленного на корпусе колеса.A wheel with a variable diameter, containing a housing with a trunnion, a hub mounted on the trunnion, a sectional rim, a system of levers radially located around the circumference of the hub and connecting the hub with the rim sections, a lever control drive, characterized in that guides are made along the circumference of the hub along the wheel axis, each of which is coupled with a pair of sliders, pivotally connected to the ends of pairs of scissor-type levers, while the other ends of these pairs of levers are connected to parts of the rim section, made in each section by sliding, on the sectional sliding rim there is an elastic pneumatic tire made with a closed shell in cross-section, and the sliders from the end of the wheel are mated with a thrust bearing movably mounted on the hub, which is connected to the pusher of the lever control drive, fixed to the wheel housing.
RU2020119693A 2020-06-08 2020-06-08 Variable-diameter wheel RU2741159C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020119693A RU2741159C1 (en) 2020-06-08 2020-06-08 Variable-diameter wheel

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020119693A RU2741159C1 (en) 2020-06-08 2020-06-08 Variable-diameter wheel

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2741159C1 true RU2741159C1 (en) 2021-01-22

Family

ID=74213080

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020119693A RU2741159C1 (en) 2020-06-08 2020-06-08 Variable-diameter wheel

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2741159C1 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU929467A1 (en) * 1979-11-27 1982-05-23 Белорусский Ордена Трудового Красного Знамени Политехнический Институт Variable-diameter wheel
EP0665128B1 (en) * 1994-01-28 1998-06-17 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Variable outer diameter wheel and vehicle providing it

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU929467A1 (en) * 1979-11-27 1982-05-23 Белорусский Ордена Трудового Красного Знамени Политехнический Институт Variable-diameter wheel
EP0665128B1 (en) * 1994-01-28 1998-06-17 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Variable outer diameter wheel and vehicle providing it

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107614297A (en) Use the dynamic motion control system of magneto-rheological fluid clutch apparatus
EP1826035B1 (en) Chassis assembly
US20170151830A1 (en) Wheel and Method for Driving a Wheel
CN202243772U (en) Gravity-center-adjustable electric walking device of robot
US2121862A (en) Heavy duty vehicle construction
US2678830A (en) Automotive frame suspension
RU2741159C1 (en) Variable-diameter wheel
CN115923958A (en) Parallel walking system and mobile platform equipment comprising same
DE102006061770A1 (en) Single wheel-electric drive i.e. front wheel drive for e.g. electric vehicle, has electric motor which transfers rotation over telescopic shaft and conical gear wheel to wheel of motor vehicle, which is provided with removable cover
WO1987006542A1 (en) A device for moving a wheeled vehicle
US4011919A (en) Tireroller
US1973816A (en) Vehicle roller mounting
US2747691A (en) Retractable traction and antiskid device for vehicles
RU2375230C1 (en) Steering trapezoid with variable angles of controlled wheel turn
CN112339494A (en) Deformation wheel mechanism based on cam
HU184403B (en) Jointed vehicle particularly jointed bus
US3194180A (en) Method of driving a wheeled vehicle, and vehicular driving wheel
US2536543A (en) Endless track running gear for low suspended vehicles
US3471168A (en) Vehicle safety apparatus
US1453782A (en) Tractor appliance for trucks
US2032293A (en) Tractor wheel
US9744823B2 (en) Motor vehicle rear axle with elastic mounting
CN205668477U (en) A kind of actively adjustable type tire
RU2488508C1 (en) Method of remote hydraulic control and self-propelled vehicle remote hydraulic control
US2564509A (en) Spring suspension for automobiles