Результат интеллектуальной деятельности: Обод колеса для шин регулируемого давления воздуха

Изобретение относится к транспортному машиностроению, а именно к ободьям колес транспортных средств, предназначенных для шин регулируемого давления, и может быть использовано на сельскохозяйственных автомобилях, на автомобилях многоцелевого назначения, специальных колесных шасси, специальных колесных тягачах, бронированных колесных машинах для улучшения проходимости и повышения тяговой способности при движении по дорогам со слабой несущей способностью или в условиях бездорожья.

Известна конструкция разборного обода с так называемыми тороидальными посадочными полками (авторское свидетельство СССР № 1463509, 1986 г.), работающая с шинами, имеющими два бортовых кольца, борта которых имеют наклон 2-3° к оси вращения колеса. Посадочные полки обода в поперечном сечении колеса образованы двумя сопряженными радиусными кривыми с центрами кривизн, расположенными в плоскости, равноотстоящей от бортовых колец. При этом кривизна ближней к бортовой закраине части посадочной полки больше, чем кривизна второй части. Данные особенности, как сказано в описании изобретения к авторскому свидетельству, позволяют увеличить натяг шины на ободе в зоне носка борта шины, обеспечивая хорошее сцепление шины с ободом и предотвращая отрыв его от посадочной полки обода в процессе качения колеса. Также повышается надежность герметизации внутренней полости шины. Все это повышает долговечность бортов шины и увеличивает срок ее службы.

Главным недостатком данного изобретения является то обстоятельство, что со временем из-за релаксации резины в месте действия выпуклой части посадочной полки появляется углубление поверхности борта, что вызовет ослабление контакта между шиной и ободом вплоть до невозможности реализации даже минимальной тяговой силы колеса автомобиля в пятне контакта с опорной поверхностью.

За прототип настоящего изобретения принята разборная конструкция обода колеса с пятиградусными посадочными полками и высокими бортовыми закраинами для шин регулируемого давления (Бидерман В.Л., Гуслицер Р.Л., Захаров С.П., Ненахов Б.В., Селезнев И.И., Цукерберг С.М. Автомобильные шины (конструкция, расчет, испытания, эксплуатация) - М.: Госхимиздат, 1963. - 384 с.). Обод состоит из двух половин, стянутых при помощи большого числа болтов или шпилек и гаек, распорного кольца, прижимающего борта шины к бортовым закраинам, обеспечивая надежное удержание шины на ободе и передачу крутящего момента до минимально допустимого значения внутреннего давления воздуха, составляющего 0,05МПа.

Недостатками данной конструкции являются значительная масса колеса, большая нагруженность высоких бортовых закраин и распорного кольца, трудности, возникающие при выполнении монтажных и демонтажных операций при возникновении так называемого прикипания шины к посадочным полкам обода при несоблюдении теплового режима.

Задача изобретения заключается в снижении массы конструкции колеса, относящегося к неподрессоренным частям автомобиля, обеспечении более надежной герметизации рабочей полости шины, снижении трудоемкости при демонтаже шины, особенно в случае так называемого прикипания бортов шины к посадочным полкам обода, за счет увеличения угла наклона посадочных полок обода, повышения натяга бортов шины на посадочных полках, уменьшения наруженности распорного кольца.

Сущность изобретения состоит в том, что увеличение угла наклона посадочных полок обода и повышение натяга бортов шины на посадочных полках приводит к существенному снижению нагруженности бортовых закраин, что позволяет уменьшить их размеры и массу обода в целом. Снижение высоты бортовых закраин обода позволит уменьшить изгибающий момент, возникающий от воздействия шины на высокую бортовую закраину, что благоприятно для напряженно-деформированного состояния обода. Кроме того, снижение высоты бортовой закраины позволяет исключить квазишарнир, создаваемый бортом шины в контакте с бортовой закраиной при деформации первой под воздействием внешних нагрузок, нередко приводящих к образованию усталостных трещин в бортовой части шины, особенно при сниженном внутреннем давлении воздуха.

Значение угла наклона полки выбрано на основании специально проведенных исследований, исходя из величины угла трения между сопрягаемыми поверхностями шины и обода, а также обеспечения снижения затрат при снятии бортов шины с посадочных полок, принимается равным 13°, что позволит удерживать борта шины на посадочных полках обода, реализуя экстремальные крутящие и тормозные моменты, вследствие повышенного натяга, но одновременно снизить усилие снятия бортов шины с посадочных полках при выполнении демонтажных операций, особенно при так называемом прикипании бортов шины. Распорное кольцо в этом случае будет являться своего рода ограничителем для бортов шины, препятствуя их смещению при действии на колесо осевых сил, особенно при пониженном внутреннем давлении воздуха в шине, что позволит уменьшить его массу, а значит, и массу всего колесного узла.

Отличие данного технического решения от известных состоит в увеличенном до 13° угле наклона посадочных полок, уменьшении высоты бортовых закраин и повышении натяга бортов шины на посадочных полках.

Технический результат, получаемый от использования данного изобретения, состоит в сосредоточении усилий, передаваемых от бортов шины, на посадочных полках обода, и разгружения за счет этого бортовых закраин, что позволяет уменьшить высоту бортовых закраин и снизить массу обода, в повышении надежности герметизации рабочей полости шины, в снижении трудоемкости выполнения демонтажа шины с обода, а также в снижении нагруженности распорного кольца, что позволяет уменьшить его массу.

Предлагаемое решение иллюстрируется фиг. 1, на которой изображен профиль бортовой закраины и посадочной полки разборной конструкции обола с 13° посадочными полками и уменьшенными бортовыми закраинами для шин регулируемого давления.