RU2196053C2

RU2196053C2 - Vehicle wheel

Info

Publication number: RU2196053C2
Application number: RU2000122685/28A
Authority: RU
Inventors: Ю.М. Шмаков
Original assignee: Шмаков Юрий Михайлович
Priority date: 2000-08-29
Filing date: 2000-08-29
Publication date: 2003-01-10

Abstract

FIELD: transport engineering; wheels. SUBSTANCE: proposed wheel has hub, flexible rim and flexible wheel spokes rigidly coupled with hub and rim. Each spoke encloses the hub, and points of rigid coupling of spoke with hub and rim are located at opposite sides of wheel axle. EFFECT: improved damping properties of wheel, readability and smoothness of running. 2 dwg

Description

Изобретение относится к металлоэластичным колесам транспортных средств. The invention relates to elastomeric wheels of vehicles.

Известно колесо, содержащее ступицу, гибкий обод и упругие кольцевые спицы, закрепленные на ступице и ободе /См. ж. "Техника и наука" 5, 1981 г., стр. 24/. Данная конструкция принята за прототип. It is known a wheel containing a hub, a flexible rim and elastic ring spokes mounted on the hub and rim / See g. "Technology and Science" 5, 1981, p. 24 /. This design is taken as a prototype.

Ее недостатки:
1. При максимальных и ударных нагрузках на колесо нижние спицы, находясь между ободом и ступицей, подвергаются опасным деформациям, при этом при нахождении спицы под осью катящегося колеса существенно изменяется его жесткость, спицы ограничивают радиальную деформации колеса, что ухудшает его упругие свойства.Its disadvantages:
1. At maximum and shock loads on the wheel, the lower spokes, located between the rim and the hub, undergo dangerous deformations, while when the spokes are under the axis of the rolling wheel, its stiffness changes significantly, the spokes limit the radial deformation of the wheel, which impairs its elastic properties.

Для устранения ударных нагрузок на спицы необходим ограничитель хода нижней части обода. Наличие ограничителя еще больше уменьшает радиальную деформацию колеса, усложняет конструкцию, увеличивает вес. To eliminate shock loads on the spokes, a stroke limiter for the lower part of the rim is required. The presence of a limiter further reduces the radial deformation of the wheel, complicates the design, increases the weight.

2. При максимальных нагрузках на колесо верхние спицы значительно удлиняются из-за свободного выпрямления н сближения половинок кольцевых спиц, это увеличивает перемещение верхней части обода колеса и требует увеличенных размеров колесных ниш. А при торможении и ускорении колеса выпрямленные спицы в местах крепления подвергаются опасным нагрузкам. 2. At maximum wheel loads, the upper spokes are significantly lengthened due to free straightening and the approach of the halves of the ring spokes, this increases the displacement of the upper part of the wheel rim and requires larger dimensions of the wheel niches. And when braking and accelerating the wheels, the straightened spokes in the attachment points are exposed to dangerous loads.

Цель изобретения - повышение возможней величины радиальной деформации колеса. The purpose of the invention is to increase the possible value of the radial deformation of the wheel.

С этой целью у колеса, содержащего ступицу, гибкий обод и упругие кольцевые спицы, связанные со ступицей и ободом, каждая спица выполнена охватывающей ступицу, а ее места крепления расположены с противоположных сторон оси колеса. For this purpose, for a wheel containing a hub, a flexible rim and elastic ring spokes associated with the hub and rim, each spoke is made covering the hub, and its attachment points are located on opposite sides of the wheel axis.

Новыми отличительными признаками по сравнению с прототипом являются:
1. Каждая кольцевая спица охватывает ступицу.New distinctive features in comparison with the prototype are:
1. Each annular spoke covers a nave.

2. Места крепления спицы расположены на противоположных сторонах оси колеса. 2. The places of attachment of the spokes are located on opposite sides of the axis of the wheel.

На фиг.1 дан общий вид колеса. Figure 1 is a General view of the wheel.

На фиг.2 - поперечный разрез колеса с тремя спицами и без протектора на ободе. Figure 2 is a cross section of a wheel with three spokes and without tread on the rim.

Колесо содержит ступицу 1, гибкий обод 2 и упругие кольцевые спицы 3, закрепленные на ступице 1 при помощи цилиндрических пальцев 4,установленных в отверстиях 5 спиц 3 и в отверстиях 6 стенок круговых канавок 7 ступицы 1, с ободом 2 спица 3 соединяется при помощи нескольких заклепок 8. The wheel contains a hub 1, a flexible rim 2 and elastic ring spokes 3, mounted on the hub 1 with cylindrical fingers 4 installed in the holes 5 of the needles 3 and in the holes 6 of the walls of the circular grooves 7 of the hub 1, with the rim 2 the spoke 3 is connected using several rivets 8.

В колесе без нагрузок /фиг.1, 2/ спицы 3 находятся в растянутом напряженном состоянии, т.к. у отдельной свободной спицы 3 места крепления расположены ближе друг к другу. In the wheel without loads / Fig. 1, 2 /, the spokes 3 are in an extended tension state, because in a separate free knitting needle 3 attachment points are located closer to each other.

При нагрузке на колесо верхние спицы 3 растягиваются и удлиняются, нижние сжимаются и укорачиваются. When the wheel is loaded, the upper spokes 3 are stretched and lengthened, the lower ones are compressed and shortened.

При номинальной нагрузке на катящееся колесо нижняя спица, находясь под осью колеса, сжимается до своего свободного состояния, разгружается, а вся нагрузка воспринимается верхними растягивающимися спицами 3. При качении колеса наличие спиц не влияет на его радиальную жесткость. At a nominal load on a rolling wheel, the lower spoke, being under the axis of the wheel, is compressed to its free state, unloaded, and the entire load is perceived by the upper stretching spokes 3. When the wheel is rolling, the presence of spokes does not affect its radial stiffness.

При нагружении колоса нагрузкой больше номинальной верхние спицы нагружаются больше и продолжают удлиняться, но наличие внутри каждой спицы 3 ступицы 1 препятствует сближению половинок спиц друг к другу, что уменьшает удлинение спиц 3 и перемещение вверх верхней части обода 2. Нижние спицы 3, продолжая сжиматься, начинают воспринимать нагрузку, большой диаметр кольца каждой спицы 3 обеспечивает увеличенный радиус кривизны в месте соединения с ободом 2 и площадь их контакта. При качении колеса его жесткость плавно изменяется. Обод 2, деформируясь в нижней части, увеличивает эффективный радиус и площадь контакта колеса с опорной поверхностью. When the spike is loaded with a load greater than the nominal, the upper spokes are loaded more and continue to lengthen, but the presence of each hub 3 of the hub 1 prevents the halves of the spokes from coming closer to each other, which reduces the elongation of the spokes 3 and the upward movement of the upper part of the rim 2. The lower spokes 3, while continuing to compress, begin to perceive the load, the large diameter of the ring of each spoke 3 provides an increased radius of curvature at the junction with the rim 2 and the area of their contact. When the wheel is rolling, its stiffness changes smoothly. The rim 2, deforming in the lower part, increases the effective radius and the contact area of the wheel with the supporting surface.

При нагрузке на колесо, близкой к максимальной величине, при ударной нагрузке нижняя часть обода 2 приближается к ступице 1 и через стенку спицы 3 взаимодействует с резиновыми упорами 9, закрепленными в канавках 7 ступицы 1. При этом эффективный диаметр колеса достигает громадной величины, площадь зоны контакта с дорогой увеличивается, но давление на грунт в зоне контакта увеличивается незначительно. When the load on the wheel is close to the maximum value, with an impact load, the lower part of the rim 2 approaches the hub 1 and interacts with the rubber stops 9 through the wall of the spoke 3 fixed in the grooves 7 of the hub 1. In this case, the effective diameter of the wheel reaches a huge amount, the area of the zone contact with the road increases, but the pressure on the ground in the contact zone increases slightly.

Спицы 3 имеют переменное поперечное сечение с плавно увеличивающимся моментом инерции по мере увеличения толщины. Крепление спиц 3 к ободу 2 возможно осуществить и при помощи сварки, спицы 3 и обод 2 могут быть выполнены цельными из композиционного материала. The spokes 3 have a variable cross-section with a gradually increasing moment of inertia as the thickness increases. The fastening of the spokes 3 to the rim 2 can also be carried out by welding, the spokes 3 and the rim 2 can be made integral of composite material.

Количество кольцевых канавок 7 и сквозных отверстий 6 на ступице 1 равно числу спиц 3. The number of annular grooves 7 and through holes 6 on the hub 1 is equal to the number of spokes 3.

Съемный протектор 10 с натягом надевается на обод 2 и приклеивается. A removable protector 10 with interference is put on the rim 2 and glued.

При ускорении и торможении колеса набегающие на ступицу 1 половинки спиц уменьшают свою активную длину, резко увеличивая сопротивление изгибу, соответственно повышая окружную жесткость колеса, при этом места крепления спиц 3 на ступице 1 не подвергаются большим нагрузкам. When accelerating and braking the wheels, the half of the spokes running on the hub 1 reduce their active length, sharply increasing the bending resistance, respectively increasing the circumferential stiffness of the wheel, while the attachment points of the spokes 3 on the hub 1 are not subjected to heavy loads.

При качении колеса под нагрузкой больше номинальной жесткость колеса при нахождении спицы под ступицей, над пятном контакта увеличивается. Практически устранить этот недостаток на транспортном средстве возможно путем установки сдвоенных колес в осевом или в продольном направлении со сдвинутыми на половину углового шага α /фиг.1/ спицами 3
α = 360^°/2•n,
где n - число кольцевых спиц в колесе.When the wheel rolls under load more than the nominal stiffness of the wheel when the spokes are under the hub, above the contact patch increases. To practically eliminate this drawback on the vehicle is possible by installing double wheels in the axial or longitudinal direction with the spokes 3 /
α = 360 ^° / 2 • n,
where n is the number of ring spokes in the wheel.

Большая радиальная деформация колеса - малая радиальная жесткость, большой эффективный радиус колеса под нагрузкой обеспечивают транспортному средству большую проходимость и повышенную плавность хода. Large radial deformation of the wheel - low radial stiffness, large effective radius of the wheel under load provide the vehicle with greater cross-country ability and increased ride comfort.

Claims

A vehicle wheel comprising a hub 1, a flexible rim 2 and elastic annular spokes 3, rigidly connected with the hub 1 and the rim 2, characterized in that each spoke 3 is made covering the hub 1, and its places of rigid connection with the hub 1 and the rim 2 are located on opposite sides of the wheel axle.