SU929467A1

SU929467A1 - Variable-diameter wheel

Info

Publication number: SU929467A1
Application number: SU792839254A
Authority: SU
Inventors: Владимир Козьмич Ищеин; Олег Петрович Лапотко; Владимир Петрович Бойков
Original assignee: Белорусский Ордена Трудового Красного Знамени Политехнический Институт
Priority date: 1979-11-27
Filing date: 1979-11-27
Publication date: 1982-05-23

Description

(54) КОЛЕСО С ИЗМЕНЯЕМЫМ ДИАМЕТРОМ ИЩЕИНА(54) WHEEL WITH CHANGEABLE DIAMETER ISCHINA

1one

Изобретение относитс к транспортному машиностроению и может быть использовано на транспортных средствах высокой проходимости.This invention relates to a transport engineering industry and can be used on off-road vehicles.

Известно колесо, содержащее ось со ступицей , механизм изменени профил колеса и опорный гибкодеформируемый элемент ) .A wheel is known which contains an axle with a hub, a mechanism for changing the profile of the wheel and a supporting flexurally deformable element.

Недостатком устройства вл етс чрезмерна деформаци гибкого обода, что приводит к снижению надежности.The drawback of the device is the excessive deformation of the flexible rim, which leads to a decrease in reliability.

Известно также колесо с измен емым диаметром, содержащее ступицу, механизм изменени диачиетра колеса со щтоками, св занными с опорными элементами, образующими обод 2.It is also known to have a wheel with a variable diameter, comprising a hub, a mechanism for changing the diaciter of a wheel with rods associated with the supporting elements forming the rim 2.

Однако при выдвижении опорных элементов происходит разрыв окружности качени колеса и ось его при движении получает значительные вертикальные колебани , что резко снижает скорость и комфортабельность движени машины, а также приводит к повышенным динамическим нагрузкам в ходовой системе.However, when extending the supporting elements, the wheel rolling circle breaks and its axis receives significant vertical oscillations when driving, which drastically reduces the speed and comfort of the machine, and also leads to increased dynamic loads in the undercarriage system.

Цель изобретени - уменьшение динамических нагрузок и исключение вертикальных колебаний, передаваемых колесом.The purpose of the invention is to reduce the dynamic loads and eliminate the vertical vibrations transmitted by the wheel.

Поставленна цель достигаетс тем, что механизм изменени диаметра снабженThe goal is achieved by the fact that the mechanism for changing the diameter is equipped with

5 конической передачей, ведомые шестерни которой смонтированы соосно на радиально расположенных втулках с резьбой, причем указанные втулки св заны со штоками резьбовым соединением, а наружна поверхность5 bevel gears, the driven gears of which are mounted coaxially on radially arranged threaded bushes, these sleeves being connected to the rods by a threaded connection, and the outer surface

10 опорных элементов выполнена переменной кривизны и образована дугами плавно возрастающего радиуса, вл ющегос функцией угла поворота плоскости дуги вокруг оси симметрии поверхности опорного элемента , а средние точки дуг совпадают с цен15 тром поверхности и лежат на оси симметрии поверхности, совпадающей с осью щтока. На фиг. 1 представлено предлагаемое колесо, изображенное в положении максимального диаметра - сплошна лини ( минимальный диаметр - штрих-пунктирна лини ), обший вид; на фиг. 2 - геометри наружной поверхности опорного элемента (буквами LI, LZ, LS, L4 обозначены дуги окружности с центрами в точках Oi, Ог,10 supporting elements are made of variable curvature and are formed by arcs of gradually increasing radius, which is a function of the angle of rotation of the arc plane around the axis of symmetry of the surface of the supporting element, and the midpoints of the arcs coincide with the center of the surface and lie on the axis of symmetry of the surface. FIG. 1 shows the proposed wheel, depicted in the position of the maximum diameter - a continuous line (the minimum diameter is a dash-dotted line), a general view; in fig. 2 - the geometry of the outer surface of the support element (letters LI, LZ, LS, L4 denote circular arcs with centers at the points Oi, Og,

Us, 04 и с радиусами соответственно Ri, Rz, Rs, R. Через pi, «f, обозначены углы между плоскост ми этих дуг, а точка перечесени всех дуг обозначена буквой 0); на фиг. 3 - развертки наружной поверхнести колеса, соответствующие его конфигураци м при четырех различных диаметрах (развертка I соответствует положению максимального диаметра, а развертка IV.- минимального); на фиг. 4 - механизм изменени диаметра, причем положение механизма соответствует максимальному диаметру колеса, продольный разрез; на фиг. 5 - поперечный разрез; на фиг. 6 - то же, разрез по ос м приводных двигателей .Us, 04 and with radii, respectively, Ri, Rz, Rs, R. The pi, "f, denotes the angles between the planes of these arcs, and the crossing point of all arcs is denoted by the letter 0); in fig. 3 — sweeps of the outer surface of the wheel, corresponding to its configurations with four different diameters (scan I corresponds to the position of the maximum diameter, and scan IV.– to the minimum); in fig. 4 shows a mechanism for changing the diameter, the position of the mechanism corresponding to the maximum wheel diameter, a longitudinal section; in fig. 5 - cross section; in fig. 6 - the same, a cut along the axes of drive engines.

Колесо состоит из оси 1, ступицы 2, имеющей звездообразную форму с радиальными цилиндрическими расточками, внутри которой расположен механизм изменени диаметра , радиальных штоков 3, св занных с этим механизмом, и опорных элементов 4, жестко закрепленных на концах штоков.The wheel consists of an axis 1, a hub 2 having a star shape with radial cylindrical bores, inside of which there is a mechanism for changing the diameter, radial rods 3 connected with this mechanism, and supporting elements 4 rigidly fixed at the ends of the rods.

Снаружи расточки ступиц закрыты крышками 5 с отверсти ми дл штоков 3. Внутри этих расточек на радиально-упорных подшипниках 6 могут вращатьс втулки 7. Кажд втулка имеет на одном из своих концов коническую зубчатую шестерню 8, а внутри - резьбовое отверстие. Шестерни всех втулок наход тс в посто нном зацеплении с центральным зубчатым колесом 9, закрепленным на втулке 10. На этой втулке закреплено также черв чное колесо И, которое находитс в зацеплении с двум самотормоз щимис черв ками 12. Отверстие описанного черв чного редуктора закрыто снаружи крышкой 13. Втулка 10 может вращатьс относительно ступицы на подшипниках 14, а черв ки - на подшипниках 15. Черв ки привод тс во вращение двигател ми 16 (например, гидравлическими). Двойное число двигателей и черв ков определ етс требованием статической уравновешенности колеса.Outside, the bores of the hubs are covered with caps 5 with holes for the rods 3. Inside these bores on angular contact bearings 6, bushings 7 can rotate. Each sleeve has a bevel gear gear 8 at one of its ends, and a threaded hole inside. The gears of all the bushings are in constant engagement with the central gear wheel 9 fixed on the hub 10. The worm gear AND is also fixed on this hub, which is in engagement with two self-braking worms 12. The hole of the described worm gearbox is closed from the outside by a lid 13. The hub 10 can rotate relative to the hub on the bearings 14, and the screw ki on the bearings 15. The screw ki are driven by the motors 16 (e.g., hydraulic). The double number of motors and worms is determined by the requirement of static wheel balance.

Штоки 3 снабжены снаружи ходовой резьбой и ввинчены в резьбовые отверсти втулок 7. На боковой поверхности штоков выполнены криволинейные пазы 17, которые наход тс в сопр жении с пальцами 18, закрепленными в крышках 5. Конфигураци пологого участка а паза штока определ етс характером винтообразного движени опорного элемента 4 при изменении диаметра колеса, а более крутой участок в паза обеспечивает переход колеса на режим шагани . Отверсти в крышке 5 выполнены без резьбы и служат в качестве дополнительной опоры дл штоков по наружным цилиндрич1еским поверхност м их ходовых резьб. Дл защиты щтоков от гр зи колесо снабжено упругими гофрированными чулками 19.The rods 3 are provided externally with a threaded thread and screwed into the threaded holes of the sleeves 7. Curved grooves 17 are made on the lateral surface of the rods, which are in conjunction with the fingers 18 fixed in the lids 5. The configuration of the shallow section and the groove of the rod is determined by the nature of the helical movement of the support element 4 when changing the diameter of the wheel, and a steeper section in the groove ensures the transition of the wheel to the walking mode. The holes in the lid 5 are made without threads and serve as additional support for the rods on the outer cylindrical surfaces of their running threads. In order to protect the rods from dirt, the wheel is provided with elastic corrugated stockings 19.

Дл см гчени толчков при движении колеса опорные элементы имеют снаружи пневматические подущки с протектором. Форма этой поверхности поддерживаетс с помощью расположенных внутри подушки перемычек и не зависит от давлени , поверхность протектора представл ет поверхность переменной кривизны и может иметь такую геометрию, как показано на фиг. 2. Б этом случае поверхность имеет ось симметрии, совпадающую с осью штока и образована из дуг окружностей плавно возрастающего радиуса. Угловой размер всех дуг одинаков и равен , где п - число опорных элементов. Средние точки дуг совпадают с центром поверхности и лежат на оси симметрии. На той же оси наход тс и центры окружностей всех дуг. Радиус дуги вл етс функцией угла поворота плоскости дуги вокруг оси симметрии поверхности . Вид этой функции может быть различным . Наиболее приемлемой с точки зрени упрощени механизма изменени диаметра вл етс пропорциональна зависимость радиуса дуги от угла поворота ее плоскости.To soften shocks when the wheel is moving, the supporting elements have pneumatic pads with a tread on the outside. The shape of this surface is maintained by jumpers located inside the cushion and does not depend on pressure, the tread surface represents a surface of variable curvature and may have such a geometry, as shown in FIG. 2. In this case, the surface has an axis of symmetry that coincides with the axis of the rod and is formed from arcs of circles of gradually increasing radius. The angular size of all the arcs is the same and equal, where n is the number of supporting elements. The midpoints of the arcs coincide with the center of the surface and lie on the axis of symmetry. The centers of the circles of all arcs are on the same axis. The arc radius is a function of the angle of rotation of the arc plane around the axis of symmetry of the surface. The appearance of this function may be different. The most acceptable from the point of view of simplifying the mechanism for changing the diameter is proportional to the dependence of the arc radius on the angle of rotation of its plane.

Полный угол поворота опорного элемента от положени минимального до положени максимального диаметров также может быть различным. Он определ етс конструктивными требовани ми и может быть например, равным -%-. Поверхности элементов соприкасаютс друг с другом в двух точках, к которым всегда подход т дуги одинакового радиуса, замыкающиес , таким образом, в неразрывную окружность с центром на оси колеса. Эта окружность проходит через центры поверхностей элементов и по ней осуществл етс качение колеса.The total angle of rotation of the support element from the position of the minimum to the position of the maximum diameter can also be different. It is determined by design requirements and may, for example, be equal to -% -. The surfaces of the elements are in contact with each other at two points, which are always approached by arcs of the same radius, thus closing into an indissoluble circle with the center on the wheel axis. This circle passes through the centers of the surfaces of the elements and the wheel rolls along it.

Механизм изменени диаметра работает следующим образом.The mechanism for changing the diameter works as follows.

При наличии управл ющего сигнала на двигател х 16, последние привод т во вращение черв ки 12. Черв ки 12, в свою очередь , вращают через черв чное колесо 11 втулку 10 с зубчатым колесом 9. Вращение колеса 9 приводит к синхронному вращению шестерни 8 и втулок 7. Штоки 3, будучи удерживаемыми от вращени пальцами 18, начнут синхронно перемещатьс вдоль радиусов колеса, соверша лишь небольшой поворот вокруг своих осей за счет криволинейности участков а пазов 17. Этим обеспечиваетс требуемый закон движени опорных элементов 4 колеса и оно плавно измен ет сзой диаметр качени .If there is a control signal on the motors 16, the latter are driven into rotation of the screw 12. The screw 12 rotates through the worm gear 11, in turn, the sleeve 10 with the gear wheel 9. Rotation of the wheel 9 causes the gear 8 to synchronously rotate and sleeves 7. The rods 3, being kept from rotation by the fingers 18, will begin to synchronously move along the radii of the wheel, making only a slight turn around their axes due to the curvilinearity of the sections and grooves 17. This ensures the required law of motion of the supporting elements 4 of the wheel and it is smoothly measured There is no rolling diameter.

В положении максимального диаметра (фиг. 3, развертка I) опорные элементы соприкасаютс друг с другом точками, принадлежащими дугам LI с радиусом R). Эти дуги замыкаютс в окружность качени диаметром 2Ri DmaX При уменьшении диаметра штоки с помощью механизма изменени диаметра вт гиваютс внутрь ступицы и одновременно поворачиваютс вокруг своих осей. После поворота их, например, на угол (фиг. 3, развертка И) дуги Lj с радиусом R2 замкнутс в окружность, а дуги LI и все промежуточные между LI и LZ не будут мешать качению колеса по окружности диаметром 2R2. Аналогично образуетс окружность качени диаметром 2Кз (фиг. 3, развертка III) и окружность минимального диаметра (фиг. 3, развертка IV).In the position of maximum diameter (Fig. 3, scan I), the supporting elements are in contact with each other by points belonging to arcs LI with radius R). These arcs are closed in a rolling circle with a diameter of 2Ri DmaX. When the diameter is reduced, the rods are drawn into the hub by means of a mechanism for changing the diameter and simultaneously rotate around their axes. After turning them, for example, by an angle (Fig. 3, sweep I) of the arc Lj with radius R2 is closed into a circle, the arc LI and all intermediate between LI and LZ will not interfere with the wheel rolling around a circle with a diameter of 2R2. Similarly, a rolling circle with a diameter of 2Kz (Fig. 3, scan III) and a circle with a minimum diameter (Fig. 3, scan IV) are formed.

Одновременно с уменьшением диаметра колеса увеличиваетс его ширина, что повышает проходимость на м гких грунтах. В положении промежуточных диаметров выступаюшие части элементов играют роль больших грунтозацепов, которые в процессе изменени диаметров будут самоочишатьс отгр зи.Simultaneously with decreasing wheel diameter, its width increases, which improves maneuverability on soft soils. In the position of intermediate diameters, the protruding portions of the elements play the role of large lugs, which, in the process of changing the diameters, will self-clear the load.

Дл перевода колеса на режим шагани необходимо выдвинуть штоки до перехода пальцев 18 на участки в криволинейных пазов. На этих участках обеспечиваетс увеличенный поворот опорных элементов 4 при незначительном их раздвижении и образуютс большие промежутки между опорными элементами.To transfer the wheel to the stepping mode, it is necessary to push the rods before moving the fingers 18 to areas in curved grooves. In these areas, an increased rotation of the supporting elements 4 is provided, with their slight extension, and large gaps between the supporting elements are formed.

При отсутствии управл юшего сигнала на двигател х 16 колесо сохран ет полученную ранее конфигурацию за счет эффектаIn the absence of a control signal on the engines 16, the wheel retains the previously obtained configuration due to the effect

самоторможени в ходовых резьбах штоков и в черв чных зацеплени х.self-braking in the driving threads of the rods and in the worm gears.

Claims

1. USSR author's certificate number 525566, cl. B 60 B 19/00, 1975.

2. US patent number 3802743, cl. 301-5, 1974 (prototype).

FIG.